Конструкция баллона электронных ламп

Так как внутри радиолампы должен быть вакуум, то каждая лампа имеет баллон, внутри которого этот вакуум сохраняется. Вполне естественно, что этот баллон выполняет также функцию несущего кузова, к которому все крепится. Существует два основных типа баллонов — металлический и стеклянный. Надо сказать, что первые лампы были стеклянные, да и последние тоже. Радиолампы с металлическим баллоном неоднократно пытались вводить, но все оказалось не так шоколадно. В результате металлические лампы заняли узкую нишу.

Итак, какие плюсы в металлическом баллоне? Во-первых — механическая прочность. Железную лампу нечаянно не разбить. Если вы делаете радиостанцию для танка, которая должна выдерживать выстрел из пушки несколько раз в минуту — это может быть единственно верным решением.

Во-вторых металлический баллон представляет собой очень неплохой электромагнитный экран. И тут даже не сохранение секретности, а наоборот — устранение влияния на лампу внешних электрических полей, ведь у нас электроны перегоняются электрическим полем, а рядом с лампами куча всего электрического натыкано.

В-третьих — так как габариты стеклянной лампы определяются возможностями производства из стекла, то железные лампы возможно сделать заметно меньше стеклянных — на половину или даже на две трети. Конечно, по размеру транзисторы не получатся, но компактность заметно возрастет.

В четвертых — так как линейные размеры меньше, то электрические емкости, образованные между электродами, тоже меньше.

В пятых — так как лампа меньше, жестче и прочнее, то в ней «микрофонный эффект» намного слабее. Вообще это интересное явление — так как внутри лампы все элементы из тонких проволочек и нежно закреплены, то при воздействии на радиолампу звуковых колебаний это все барахло внутри начинает дрожать в такт звука. При этом изменяются расстояния, которые пробегают электроны внутри лампы и звук начинает накладываться на рабочие частоты. То есть из лампы получается такой себе микрофон, превращающий колебания воздуха в электрические волны. Сейчас в эпоху микросхем и полупроводников такой забавный недостаток даже трудно себе вообразить, но в те времена все было весьма серьезно. Ну и как всегда — недостаток превратили в достоинство, сделав на радиолампах различные механические датчики (говорю сразу — акселерометр будет голимый!).

В-шестых — металл проводит тепло куда лучше стекла. Поэтому мощные лампы будут иметь лучший теплоотвод. Ведь реально киловаттные лампы с водяным охлаждением лучше строить из металла.

В-седьмых — так как лампа куда прочнее, то металлические лампы кроме торчащих ножек имеют и жесткий направляющий штырь. Это не мелочь — в вибронагруженных приборах лампы легко «отходили» и теряли контакт, ведь стеклянную лампу так жестко не закрепить. Да даже в ламповом телевизоре первым действием ремонтника было вынуть-вставить лампы.

Конечно, не обошлось и без недостатков. Например то, что из-за компактности как аппаратуры, так и самих ламп, нужно было осторожней компоновать сам аппарат — ведь мощность в лампе такая же и этот нагрев идет на меньший размер баллона, да и элементы рядом расположены ближе. Также визуально не видно — перегорел ли нагрев катода и не отошел ли контакт, ведь стеклянная лампа слабо светится. Похожая история и с потерей герметичности. Если в стеклянную лампу попал воздух, то серебряное покрытие под колбой белеет (это покрытие — результат выжигания остатков воздуха), а иногда в лампе с воздухом просто зажигается газовый разряд — и это видно.

Но почему железные лампы остались только в узких нишах — где обязательно требуется их прочность или теплоотвод? Ответ простой — эти лампы в производстве оказались куда сложнее, а значит — заметно дороже и менее надежно. Чтобы убедится в этом — полюбуйтесь на устройство обычного триода американского производства с железным баллоном:

Главная проблема производства таких ламп — обеспечивание герметичность между штампованной из металла баллоном и дном лампы. То есть даже не обеспечение герметичности при производстве, а именно при эксплуатации, ведь лампа — очень теплонагруженный элемент. Вплоть до того, что в одной книге по обслуживанию звуковой аппаратуре на радолампах, изданной в 1940 году, я обнаружил оригинальная расшифровка понятия «перегрев радиолампы» — это когда она нагревается настолько, что припой вытекает и лампа теряет контакт.

Если мы посмотрим на конструкции стеклянных баллонов, то их две — с цоколем и так называемые «пальчиковые». Цокольная лампа сочетает некоторые плюсы металлических ламп, уничтожая плюсы ламп стеклянных.

На картинке слева пальчиковая, справа цокольная.

Дело в том, что в пальчиковой лампе везде стекло, что является наилучшим способом сохранения вакуума. Из стекла выходят только электроды, они сделаны из ковара, отлично спаиваются со стеклом и имеют такой же коэффициент теплового расширения. С цокольной лампой нужно подбирать материал цоколя, материал замазки и клея, что собирают эту конструкцию воедино. То есть высокой механической прочности все равно не получается, а надежность падает. Ну и плюс заметное усложнение конструкции. Хотя следует заметить, что пальчиковые лампы освоили только после Второй Мировой.

Ну и последнее — существовала очень компактная разновидность стеклянной пальчиковой радиолампы — так называемый «желудь», потому что стеклянная колба состояла из двух половинок, спаянных посередине.