Свечение ламп
В статье будет рассмотрена трубка Гейсслера, а также некоторые эффекты которые имеют место в радиолампах.
Сегодня сложно представить ночной город без неоновых вывесок. Первую трубку придумал Джохан Вильгельм Гейсслер (1814-1879). Немецкий физик придумал ртутный насос в 1855 для создания глубокого вакуума (намного лучше Эдисоновского). Гейсслер использовал стеклянныю трубку из которой был выкачен воздух. На концах трубки были установлены электроды. В трубку было добавлено небольшое количество инертного газа неона. Когда на электроды подавалось некое напряжение - трубка начинала светится розовым светом. Геисслер установил, что в качестве наполнителя трубки может использоватся практически любой газ, жидкость или критсаллические вещества.
Что происходит в этой трубке? При пролете электроны взаимодействуют с газовыми молекулами. Образуется положительно заряженные ионы, которые устремляются к катоду. А электроны к аноду (электрод под положительным потенциалом). Размер одного иона очень маленький, поэтому он быстро ускоряется и при столкновении с катодом теряет энергию. На пути к электроду, ион взаимодействует и с другими молекулами выбивая из них электроны. При столкновении иона и электрона происходит рекомбинация. Из известной формулы, можно посчитать частоту F=E/h , где Е – энергия рекомбинации, она известна для данного газа, h- постоянная планка. Частота излучения F – спектральная линия. Для неона она находится в видимом диапазоне. Для других газов может выходить за границы. Свечение характеризует материалы находящиеся в трубе и показывает от одной и более спектральных линий.
Флюоресценция[править]
Вы увидили темно-голубое свечение в мощной радиолампе? Не пугайтесь! Это нормальное явление. Электроны покинувшие пределы анода (например через отверсия в аноде), поляризуют стекло (в нутрии отрицательно, снаружи положительно) и соответственно происходит торможение электронов с последующим выделением энергии в виде свечения. Также это показатель эмиссионной способности лампы. В мощных лампах, которые использовались продолжительное время, можно заметить уменьшение флюоресценции, что говорит о том, что ресурс лампы подходит к концу.
Используя палец, вы можете притягивать электроны через стекло в том месте, где вы прикасаетесь пальцем к стеклу. Это не опасно и очень забавно. Там куда вы попадаете пальцем голубое свечение исчезает. Для тетродов типа 807 или 6550 характерно голубое свечение в верхней части колбы. Т.к. лампа не имеет отверстий в аноде, и электроны пролетают в пространстве между анодом и слюдяной шайбой. В тех же местах, где нет прямого потока электронов, также можно вилить свечение. Это связано с постоянным соударением электронов с изменением их траектории.
Если бы подобный эффект возникал в воздухе, то такое свечение называлось бы короной. В вакууме нет короны, но здесь есть очень большой локальный заряд. В лампе сущкествует дробойвой шум - шум связанный с ударение электрона в металл. Очень точные приборы фиксируют такие шумы. Они возникают с периодом 1-5 герц. Что ниже слухового диапазона человека.
Вы знаете о том, что: в вакууме, горячее стекло имеет небольшую проводимоть. Около 1000 мегаом на 1 см. Это не очень много, но достаточно для скопленияя большого электрического заряда на внутренней поверхности лампы. Электроны стекают по стенкам лампы в то место, где происходит вывод анодного проводника через стекло.
Также небольшую флюресценцию можно наблюдать если подать высокое напряжение на трубку Гейсслера, но так, чтобы в трубке был только вакуум. В темноте и используя сильную линзу, на одноим из электродов можно увидеть слабое синеватое свечение.
Лампы регуляторы напряжения.
Это лампы имеющие высокий вакуум и с использованием газа типа криптон или неон. При превышении некоторого напряжения на электродах происходит электрический разряд, тем самым происходит уменьшение разности потенциалов на электродах. Эти приборы имеют в сотни раз меньший температурный дрифт по сравнению со полупроводниковыми стабилитронами. Поэтому точность получаемого напряжения составляет 5 цифру после запятой.
Ртутные вентили (выпрямители)
Ртутные вентили использовали в качестве выпрямителей переменного тока. Их свечение ярко-фиолетовое. В качестве газа используются пары ртути. Когда собирают лампу, то ртуть помещают в специальную металлическую оболочку, которая после сборки разгерметизируется. При включении лампы через несколько минут капля испаряется в весь объем баллона. Когда же происходит остывание лампы, ртуть собирается снова в каплю.
Загазованные лампы.
Имеют слабое голубое свечение внутри анода. Вы можете его увидеть, если посмотрите внутрь лампы. Оно будет заметно только в темной комнате. Такое свечение говорит от плохом состоянии вакуума в лампе. Свечение происходит, когда электрон покидающий поверхность катода сталкивается на своем пути с молекулами кислорода, тем самым ионизируя их. Процесс рекомбинации дает такое свечение.
На рисунке представлена лампа Tesla ECC802s которая после того как ее уронили на пол, стала светится ярко голубым светом. В данном случае лампа была новой, т.е. эмиссионная способность катода была высокой. По мере накопления воздуха, цвет свечения менялся от белого до голубого.
Физика рядом!
