Разрядная трубка (трубка Гейслера) для работы не обязательно должна быть наполнена после откачки (какими либо газами или парАми), тлеющий разряд возникает в ней и в остатках воздуха при пониженном давлении. Примечательно, что форма разряда изменяется в зависимости от степени разрежения и на этом основало применение таких ламп как грубых (зато простых и недорогих, изготавливаемых по месту) индикаторов вакуума в системе. До изобретения более точных и удобных приборов небольшие разрядные трубки были частым компонентом лабораторного откачного поста для индикации невысокого предварительного форвакуума (примерно до 0,001 (10^-3) мм.рт.ст. – ниже этого давления разряд прекращался). Следует сказать, что при откачке электровакуумных приборов (ЭВП) точные значения остаточного давления обычно и не требуются – как правило, вакуум нужен возможно более глубокий и откачиваем прибор до максимально возможных, для имеющегося оборудования, значений.
Что потребовалось для работы.
Регулируемый источник высокого напряжения, вакуумный насос с соединительным шлангом, разрядная трубка, мелочи.
К делу.
Откачка ЭВП – обычно сложный, длительный и дорогой процесс. К счастью, здесь нам не нужен и даже вреден глубокий вакуум. Для работы примЕним механический поршневой насос Комовского, такие часто можно было увидеть в школьных кабинетах физики, такими насосами откачивали свои первые «мягкие» радиолампы энтузиасты в 20-х, 30-х годах. Мой вариант насоса с ручным приводом. Перед работой доливаю в него масло. Это не только смазка, но и уплотнение зазоров.
От масла (давления его паров) в механических вакуумных насосах зависит создаваемое минимальное остаточное давление. Обычно, применяются специальные вакуумные масла – жидкие парафины (вазелиновое масло) несколько раз перегнанные в высоком вакууме для испарения легких летучих фракций. Поршневой насос не может создавать сильное разрежение, и масло может быть не специальное (?). Достаточно его нужной вязкости.
Фото 2. Применил обычное вазелиновое масло, его сжигают в масляных лампах, церковных лампадках. Чтобы заправить насос Комовского, масло нужно всасывать через патрубок контролируя его уровень по специальному отверстию. Из небольшой воронки и кусочка силиконового шланга соорудил заправочную горловину, закрепил ее палочкой и мягкой проволокой на корпусе. Отвинтил крышку-винтик контрольного отверстия (на фото отмечено) и сделал импровизированный желоб из малярного скотча, чтобы поменьше пачкаться. Налил в воронку масла – поработал маховиком, налил-поработал. До тех пор пока из контрольного отверстия не потекло. Всего в насосе помещается около стакана масла.
Фото 3. Недлинным вакуумным шлангом подключил разрядную трубку, закрепил концы шланга мягкой проволокой. Зафиксировал стеклянную лампу на рабочем столе грузом.
Газоразрядные лампы – высоковольтные (ВВ) приборы, речь идет о киловольтах. На заре становления электровакуумного дела их питали от катушек Румкорфа – остроумное изобретение, объединяющее индукционную катушку с механическим прерывателем-звонком. Мой ВВ источник – та же катушка Румкорфа, но с культурным бесконтактным прерывателем. Питается от двух низковольтных источников – задающий генератор и силовая часть. Питая их от лабораторного регулируемого источника получаем регулируемый ВВ БП. Проверил работу с искровым промежутком, разогнул его выводы пошире и двумя недлинными кусками монтажного провода примотал к выводам разрядной трубки (Фото 3).
Фото 4. Затемнив рабочий стол чтобы лучше видеть разряд, включил питание ВВ источника и отрегулировал его на среднее значение – около 8…10 кВ и поработал маховиком насоса. Почти сразу же, после первых нескольких оборотов появляется голубоватое с искорками свечение вокруг электродов, дальнейшее понижение давления рождает красивый розовый разряд в середине трубки. Увеличивая напряжение питания катушки разряд делается ярче и интенсивнее, но качественно не изменяется – вся трубка заполнена более или менее ярким розовым свечением, у электродов оно становится ярче и голубого цвета.
Сильно понизив напряжение питания индукционной катушки (6 В, при токе потребления около 1.5 А), получаем ту самую зависимость формы свечения от степени разрежения. Как у классиков. Переменное напряжение на трубке около 10 кВ, частотой примерно 85 Гц. Трубка с колбой внешним диаметром 18 мм, электроды алюминиевые Ø4 х 15 мм. Расстояние между ними 110 мм.
Фото 5. Сначала появляется длинный и тонкий пляшущий между электродами разряд. Прикоснувшись к баллону лампы пальцем изменяем и фиксируем его положение (из-за емкости тела). Остаточное давление в лампе (системе) 20…30 мм.рт.ст. (торр).
Фото 6. Поработав маховиком насоса еще немного снижаем давление. Тонкий и яркий разряд распушается и заполняет все сечение колбы.
Фото 7. При дальнейшем уменьшении давления разряд становится плотнее и ярче, отползает от одного из электродов образуя выраженное пространство Фарадея, второй электрод окутывается свечением.
Фото 8.
Фото 9.
Фото 10. Наконец, максимальное разрежение получившееся с моим насосом – около 1 мм.рт.ст. и соответствующий ему разряд – хорошо выраженное и длинное темное (Фарадеево) пространство, появление страт – периодических темных промежутков в разряде. Увы, на фото они едва угадываются – прыгают, а выдержка длинная. Второй электрод окутывается облаком яркого голубого свечения.
Фото 11.
Фото 12.
Фото 13. Общий вид экспериментальной установки, где: 1 – разрядная трубка; 2 – ВВ источник питания; 3 – вакуумный насос Комовского; 4 – маломощный низковольтный БП питания; 5 – мощный низковольтный БП.
Babay Mazay, апрель, 2023 г.
