Подобно тому как принципиальная схема отличается от прибора в натуре, отличается и радиолампа от иллюстрации в разделе «Термоэлектронная эмиссия» школьного учебника физики. Электронная лампа, шире — электровакуумный прибор (ЭВП), неизбежно обрастает технологическими и вспомогательными элементами, необязательными в демонстрационном случае, однако необходимыми для практических ламп. Например, таким элементом, позволяющим сильно удешевить производство среднестатистической приёмно-усилительной лампы и обеспечить её ресурс в сотни и тысячи часов, является геттер, иначе — газопоглотитель — микроминиатюрный высоковакуумный насос внутри лампы. Существует несколько типов геттеров и несколько десятков их видов. Попробуем взглянуть на них глазами самодельщика, заодно рассмотрим и газовыделение в вакуумных приборах — паразитные явления, неразрывно связанные с откачкой и работой ЭВП.

Рабочее давление в современных ЭВП — 10-6…10-9 мм рт. ст. (Торр). При таком давлении обеспечивается беспрепятственный пролёт, без рассеивания и соударений с молекулами газов, большей части электронов. При этом давлении формуются и длительно работают эффективные катоды с окисью бария и из торированного вольфрама. Приборы с катодом из чистого вольфрама допускают давление несколько более высокое — 10-5…10-6 Торр.

1. Рефрен

Прежде всего, набившие оскомину скучные истины, важные, однако, настолько, что не грех их повторить: любые материалы содержат газы в виде мономолекулярного слоя на поверхности, химических соединений или растворённые в кристаллической решётке. В основном это — Н2, СО, СО2, N2, О2 и пары Н2О. Их, конечно, содержат и металлы электродной системы лампы, стекло её баллона, слюда, керамика, внутренние покрытия. Уже в форвакууме — 10-2...10-3 Торр, эти газы и пары воды, начинают заметно выбираться наружу, а при дальнейшем понижении давления и нагреве материалов, и это нормальное рабочее состояние большинства ЭВП, процесс становится ещё более активным и выраженным.

Фото 1.1. Бомбардирование катода разрядной трубки ионным потоком в эксперименте [1]. На стекле уже можно заметить потемнение от распылённого металла, а колба на этом конце здорово разогревается
Фото 1.1. Бомбардирование катода разрядной трубки ионным потоком в эксперименте [1]. На стекле уже можно заметить потемнение от распылённого металла, а колба на этом конце здорово разогревается

Попадая в баллон работающей электронной лампы, молекулы газов ионизируются — разбиваются на ионы потоком электронов, а заряженные положительно ионы бомбардируют катод, портя его (т. н. отравление оксидного катода или разогрев и распыление вольфрамовых) — при этом снижается ресурс прибора, а ионный ток сильно изменяет характеристики приборов и является причиной повышения их внутренних шумов. В приборах ионных, газонаполненных, появляющиеся нелегальные газы тоже нарушают их нормальную работу — изменяют рабочее давление и состав, взаимодействуют с материалами. Кислород, кроме того, является окислителем, водород, напротив, окислы восстанавливает с образованием паров воды. Пары же Н2О, даже в незначительном количестве, образуют с раскалённым вольфрамом непрерывный цикл его переноса на стенки баллона. 

1.1. Для осознания

Насколько же грустна участь электронной лампы без геттера, и откачанной без тщательного обезгаживания внутренних частей? Как сильно это сократит её ресурс? Впечатляющее количество выделенных в лампу газов хорошо показывают опыты, например, описанные в [2]:

Пустой стеклянный баллон (вероятно — колба крупной лампы без арматуры) откачивался без нагрева до 7.5*10-5 Торр (парортутный насос, ловушка с жидким воздухом) и со всеми предосторожностями отпаивался. Через десять часов при комнатной температуре, только за счёт выхода газов из стекла, давление в баллоне повысилось до 7*10-2 (!) Торр. Второй опыт касался газовыделения из металлов — холодную лампу накаливания откачивали на том же посту, а после отпайки тут же прогревали током её нить. Разогретый вольфрам выделял столько газов, что давление в лампе возрастало с 7.5*10-5 Торр до 2.5*10-3 Торр — почти в сто раз.

Хорошо видно, как добытый с таким трудом высокий вакуум, в необезгаженном ЭВП в самом скором времени превращается в голимый форвакуум, даже без учёта нагрева. Прибор же, вероятнее всего, выходит при этом из строя или работает очень плохо и недолго.

2. Обезгаживание ламповых материалов

Уменьшить количество растворённых газов в материалах для ЭВП позволяет их специальная тщательная и многоступенчатая предварительная обработка: металлы очищают, травят, отжигают в вакуумных или водородных печах [3] или даже переплавляют в вакууме, стеклянные заготовки моют в сложных агрессивных составах, а иногда стравливают верхний, самый загрязнённый слой. Хранить обработанные детали допускается только небольшое время, желательно в откачанной ёмкости. Однако избавиться полностью от впитанных газов путём предварительной подготовки не удаётся или же это выходит слишком нетехнологично и дорого.

Фото 2.1. В водородной печи Н2 легко проникает в металл заготовок, замещая собой другие газы и отчасти консервируя железки, а при откачке лампы легко выходит наружу. На фото — сравнительно небольшая водородная печь непрерывного действия со сквозным алундовым муфелем и водяным охлаждением корпуса. Нагреватель из молибденовой проволоки тоже работает в среде водорода. Молибденовые лодочки с заготовками постепенно проталкивались в муфеле специальной штангой вручную или механизировано. Подобные печи были весьма распространены на электровакуумных производствах, рабочая температура отжига — около 1000 °С, свежий водород (баллонный, а лучше из электролизёра) подавался непрерывно, а отработанный сжигали в свечах
Фото 2.1. В водородной печи Н2 легко проникает в металл заготовок, замещая собой другие газы и отчасти консервируя железки, а при откачке лампы легко выходит наружу. На фото — сравнительно небольшая водородная печь непрерывного действия со сквозным алундовым муфелем и водяным охлаждением корпуса. Нагреватель из молибденовой проволоки тоже работает в среде водорода. Молибденовые лодочки с заготовками постепенно проталкивались в муфеле специальной штангой вручную или механизировано. Подобные печи были весьма распространены на электровакуумных производствах, рабочая температура отжига — около 1000 °С, свежий водород (баллонный, а лучше из электролизёра) подавался непрерывно, а отработанный сжигали в свечах

Собранную и заваренную лампу опустошают — откачивают воздух изнутри неё через специальную технологическую трубочку — штенгель. Позволив вакуумным насосам работать долго и нагревая лампу, мы превращаем её саму в миниатюрную вакуумную печь, где все внутренние части постепенно обезгаживаются в достаточной степени. Причём, лампа после откачки отпаивается — штенгель переплавляется, внутреннее пространство прибора навсегда изолируется от атмосферы — материалы лампы больше не будут загрязняться извне.

Рис. 2.2. Типичный стеклянный лабораторный высоковакуумный откачной пост прошлого [4], где:1 — термометр; 2 — манометр Мак-Леода; 3 — теплоизолированный колпак на блоках; 4 — откачиваемая лампа на подставках; 5 — спираль-нагреватель; 6 — доска с тепловой изоляцией; 7 — ловушка с жидким воздухом; 8 — асбестовая теплоизоляция; 9 — двухступенчатый парортутный насос с подогревателем; 10 — шланг водяного охлаждения; 11 — к форвакуумному насосу; 12 — порционный кран; 13 — резервуар
Рис. 2.2. Типичный стеклянный лабораторный высоковакуумный откачной пост прошлого [4], где:1 — термометр; 2 — манометр Мак-Леода; 3 — теплоизолированный колпак на блоках; 4 — откачиваемая лампа на подставках; 5 — спираль-нагреватель; 6 — доска с тепловой изоляцией; 7 — ловушка с жидким воздухом; 8 — асбестовая теплоизоляция; 9 — двухступенчатый парортутный насос с подогревателем; 10 — шланг водяного охлаждения; 11 — к форвакуумному насосу; 12 — порционный кран; 13 — резервуар

Такая вдумчивая откачка, однако, может занимать часы и даже сутки работы дорогостоящего, громоздкого и энергоёмкого оборудования и для массовых заводских ЭВП, конечно, никуда не годится, хотя с ответственными и сложными единичными или лабораторными приборами так поступают. Применение же в лампе газопоглотителя-геттера — специального доводочного высоковакуумного микронасоса, являющегося постоянным элементом электродной системы прибора, позволяет сократить вакуумную обработку ЭВП до минут (!), что резко снижает затраты на производство. Кроме того, большинство геттеров поддерживают высокий вакуум в приборе на протяжении всего срока его службы, связывая небольшое количество попадающих внутрь газов.

Рис. 2.3. Как и многие другие операции на электровакуумном производстве, откачка массовых радиоламп выполнялась автоматически. На эскизе — устройство характерного автомата или полуавтомата карусельного типа с несколькими десятками посадочных мест [5]. Вращающийся стол — карусель (2) автомата имела ряд откачных гнёзд (7) по её окружности, куда штенгелями вставлялись лампы (6), присоединяясь к вакуумной системе. Карусель с лампами поворачивалась, останавливаясь в каждой позиции, где в определённой последовательности выполнялась часть технологического режима: подключался ток накала, баллон лампы разогревался в туннельной печи, а арматура индукторами установки ТВЧ, распылялся геттер. Откачные гнёзда лампы соединялись с вакуумной системой через золотник (1) — две пришлифованные друг к другу плиты с отверстиями. Один из дисков вращался вместе с каруселью, второй неподвижен. Во время остановки карусели отверстия в дисках совпадали, неподвижная часть вакуумной системы подключалась к подвижной. Зазор между плитами вакуумного золотника уплотнялся непрерывной смазкой касторовым маслом через специальные канавки. Аналогично устроен и водяной золотник (4) автомата. Остальное: 3 — водяной коллектор, 5 — коллектор электрический, 8 — диффузионный насос
Рис. 2.3. Как и многие другие операции на электровакуумном производстве, откачка массовых радиоламп выполнялась автоматически. На эскизе — устройство характерного автомата или полуавтомата карусельного типа с несколькими десятками посадочных мест [5]. Вращающийся стол — карусель (2) автомата имела ряд откачных гнёзд (7) по её окружности, куда штенгелями вставлялись лампы (6), присоединяясь к вакуумной системе. Карусель с лампами поворачивалась, останавливаясь в каждой позиции, где в определённой последовательности выполнялась часть технологического режима: подключался ток накала, баллон лампы разогревался в туннельной печи, а арматура индукторами установки ТВЧ, распылялся геттер. Откачные гнёзда лампы соединялись с вакуумной системой через золотник (1) — две пришлифованные друг к другу плиты с отверстиями. Один из дисков вращался вместе с каруселью, второй неподвижен. Во время остановки карусели отверстия в дисках совпадали, неподвижная часть вакуумной системы подключалась к подвижной. Зазор между плитами вакуумного золотника уплотнялся непрерывной смазкой касторовым маслом через специальные канавки. Аналогично устроен и водяной золотник (4) автомата. Остальное: 3 — водяной коллектор, 5 — коллектор электрический, 8 — диффузионный насос

В зависимости от технологии обработки и вида ЭВП, вакуумная система автомата могла существенно отличаться, например, диффузионные насосы могли быть частью карусели или неподвижными. Обычно их задача заключалась в поддержании гарантированного разрежения не хуже 10-3 Торр на заключительных этапах (позициях) откачки, так как это давление — предельное для механических насосов и могло при переключениях золотника периодически повышаться.

Фото 2.4. Геттер заводских ламп мог иметь разную конструкцию — как покрытие, отдельный элемент или часть другого электрода, и прежде чем быть активированным, подлежал обезгаживанию и сам. Вот, например, как выглядел прогрев ВЧ токами отдельного газопоглотителя на полочке (тарелочке) под сводом баллона лампы (а, поз. 2) и закреплённого (приваренного) на её аноде (б, поз. 3). 1 — индукторы установки ТВЧ
Фото 2.4. Геттер заводских ламп мог иметь разную конструкцию — как покрытие, отдельный элемент или часть другого электрода, и прежде чем быть активированным, подлежал обезгаживанию и сам. Вот, например, как выглядел прогрев ВЧ токами отдельного газопоглотителя на полочке (тарелочке) под сводом баллона лампы (а, поз. 2) и закреплённого (приваренного) на её аноде (б, поз. 3). 1 — индукторы установки ТВЧ
Фото 2.5. Разогрев анода ламп на карусели автомата надвигающимися индукторами ТВЧ [5]
Фото 2.5. Разогрев анода ламп на карусели автомата надвигающимися индукторами ТВЧ [5]
Фото 2.6. Внешний вид откачного полуавтомата-карусели [5]. Оператор — барышня с ручной горелкой отпаивает обработанные лампы. Для 24-позиционного автомата время стоянки карусели на каждой позиции — 8 секунд, а полный цикл откачки — 192 секунды (3 минуты 12 секунд!)
Фото 2.6. Внешний вид откачного полуавтомата-карусели [5]. Оператор — барышня с ручной горелкой отпаивает обработанные лампы. Для 24-позиционного автомата время стоянки карусели на каждой позиции — 8 секунд, а полный цикл откачки — 192 секунды (3 минуты 12 секунд!)
Фото 2.7. Красивое — современное фото в цвете. Карусельный автомат (полуавтомат?) — коллега на 32 позиции, вероятно, для впаивания проволочных выводов в гребешковую ножку для ламп накаливания или «филаментных» светодиодных
Фото 2.7. Красивое — современное фото в цвете. Карусельный автомат (полуавтомат?) — коллега на 32 позиции, вероятно, для впаивания проволочных выводов в гребешковую ножку для ламп накаливания или «филаментных» светодиодных
Фото 2.8. Фрагмент карусельного автомата для заварки ламп накаливания — спаивания ножки в сборе с колбой
Фото 2.8. Фрагмент карусельного автомата для заварки ламп накаливания — спаивания ножки в сборе с колбой

3. Итого

На практике, при изготовлении серийных массовых приёмно-усилительных ламп в заводских условиях комбинировали все три способа уменьшения газовыделения. Каждый из них, чтобы не увеличивать стоимость производства, выполнялся без фанатизма, а все три в совокупности давали прекрасный результат. Например: предварительная подготовка. Грубо — очистка металлов от сильных загрязнений, обезжиривание, лёгкое травление [6], дешёвый вариант отжига (в водородной печи) — всё для уменьшения поверхностных загрязнений и облегчения выхода газов при откачке. После сборки лампы — её откачка с тщательным сильным и последовательным прогревом — суть, обработка всех внутренних частей в миниатюрной низковакуумной печи в границах баллона, извлечение основной массы впитанных и образовавшихся при разложении, газов. После изолирования лампы от атмосферы (переплавления её штенгеля) — активирование геттера — доведение вакуума в лампе до высокого, связывание оставшихся газов сейчас и того немногого, что появится в будущем при работе.

Важные мелочи.

Температура разогрева при обезгаживании электродной системы лампы выбирается максимально возможной, обычно, несколько меньше, чем начало распыления металлов, разложения химических соединений или деформации. В любом случае она должна быть выше температуры этих деталей у работающей лампы.

Поверхность стекла баллона и изоляторов, покрыта плёнкой сконденсированных (адсорбированных) газов и воды, толщиной до 50 атомных слоёв у обычных «мягких» стёкол. Эти загрязнения начинают активно испаряться уже при нагреве стекла до 80…150 °С, а при температурах 350 °С (платиновая группа [7])…400 °С (молибденовая, вольфрамовая группы) выходят полностью. При нагреве стекла выше этих температур вплоть до размягчения, газоотделение снова нарастает из-за химического разложения стекла. Этот вид выделения газов не прекращается никогда, обезгаживание стекла при таком нагреве бессмысленно и вредно.

Очень много газов выходит при прогреве (выжигании) биндера — технологического лака-связки в покрытиях (изоляция, оксидные катоды, геттеры) и аквадага (коллоидного графита) в покрытиях проводящих.

Слюду в лампах отжигают при температурах не более ~600 °С  — выше неё начинается термическое разложение с образованием воды.

Материалы лампы, наряду с другими загрязнениями, оказываются покрыты и окислами металлов, которые при температурах обезгаживания удалить (разложить) нельзя — убирают их электронной бомбардировкой. При этом напряжения, приложенные к электродам, также должны быть выше, чем при работе лампы, чтобы энергия бомбардирующих электронов превышала таковую у электронного потока работающего прибора. Иногда окислы металлов не разлагают, а напротив, восстанавливают ионной бомбардировкой, в частности, ионами водорода — напустив в колбу чистый Н2 до давления в несколько Торр и зажигая тлеющий или ВЧ разряд.

Наконец, главный для самодельщика вывод: любую откачку электровакуумных приборов, как минимум следует вести только с осмысленным прогревом всех его частей. При предварительной обработке (очистке) деталей лампы, её прогреве во время откачки и освоив работу с геттерами, для изготовления приёмно-усилительных ламп вполне достаточно насоса, обеспечивающего всего 10-3 Торр — например, обычного форвакуумного — двухступенчатого роторно-пластинчатого с масляным уплотнением [8].

Продолжение следует. 

4. Дополнительные материалы, литература

  1. Трубка Гейслера — вакуумный насос. Распыление геттера разрядом. Конспект автора.

  2. Дюнуайе Л. «Техника высокого вакуума». Изд. ГТИ. 1931 г. 

  3. Водородные печи в электровакуумном производстве. Что, зачем, какие. Конспект автора.

  4. Стронг Д. Техника физического эксперимента. Лениздат. 1948 г. Перевод с английского.

  5. Иориш А. Е. и др. Основы технологии производства электровакуумных приборов. 1971 г.

  6. Электровакуумная химия в домашней мастерской. Травление ковара, никеля, молибдена, вольфрама. Конспект автора.

  7. Группы электровакуумных стёкол.

  8. Кустарные вакуумные триоды Клода Пайяра. Часть 4. Вакуумные насосы. Конспект автора.

  9. Электровакуумная химия в домашней мастерской. Очистка, обезжиривание металлов. Конспект автора.

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, январь, 2026 г.

© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»