O możliwościach naprawy lub regeneracji lamp nadawczych (Próba naprawy lampy nadawczej IQK12-1)

Lampy nadawcze są kosztowne, a ich zdobycie, zwłaszcza starszych modeli- trudne. Ceny takich lamp sięgają nieraz ponad sto tysięcy złotych. Z tego względu, jeśli tylko jest nadzieja, można próbować zepsutą lampę naprawić. W razie porażki nie traci się nic.
Tak się złożyło, że zgłosiła się do mnie pewna firma, z zapytaniem, czy nie podjąłbym się próby takiej naprawy. Obiektem próby była lampa IKQ12-1 firmy Thomson, obecnie Thales. Jest to 25 kW tetroda, chłodzona wodą. Prąd żarzenia tej lampy to 145A przy napięciu 5,8V. Częstotliwość maksymalna pracy to 120 MHz, zaś współczynnik wzmocnienia wynosi 6. Z opisu usterki wynikało, że w lampie nastąpiło pogorszenie próżni, ale katoda nie została przepalona Przed przystąpieniem do naprawy, próżnię w tej lampie można szacować na ułamek (0,1-0,5 ) Tr, czyli przynajmniej 100000 razy gorzej niż być powinno. Wskazywało na to silne jarzenie fioletowe między elektrodami w lampie.

To, że katoda nie przepaliła się jest bardzo ważne, bowiem katody wolframowe i wolframowe torowane, znajdujące się na ogół w lampach nadawczych po poprawieniu próżni można dalej eksploatować. Do ustalenia pozostało, czy lampa posiada nieszczelność, czy też została zagazowana wskutek braku chłodzenia, a jeśli posiada rzeczywistą nieszczelność, to jak dużą. Po ustaleniu tych okoliczności można by byo rozważyć, czy są szanse, by lampę naprawić, tj. przywrócić w niej próżnię.

Aby jednak sprawdzić, czy lampa jest szczelna konieczne było jej rozhermetyzowanie i szczelne dołączenie do niej rurki pompowej. Sprawdzenie szczelności jest bowiem możliwe przy użyciu helowego wykrywacza nieszczelności- urządzenia, które wytwarza próżnię w badanym na szczelność obiekcie a następnie sprawdzenie gazem próbnym - "odmuchanie" lampy z zewnątrz helem. W przypadku nieszczelności do spektrometru wykrywacza dostaje się strumień helu, proporcjonalny do wielkości nieszczelności.

Rozhermetyzowanie lampy trzeba prowadzić jednak w sposób przemyślany. Lampa IQK12-1 jest lampą ceramiczno - metalową, lutowaną w piecu próżniowym. Nie posiada ona rurki pompowej. Trzeba było więc lampę przewiercić i dolutować rurkę pompową. Miejsce wiercenia nie jest jednak obojętne, bo można zniszczyć elektrody lampy. Po otrzymaniu lampy wraz z zestawem kondensatorów dyskowych i zacisków wyjąłem ją ostrożnie i zaniosłem na prześwietlenie promieniami rentgenowskimi.

W ten sposób ujawniły się interesujące mnie szczegóły konstrukcyjne lampy. Po prześwietleniu można było wybrać miejsce wiercenia w lampie, aby móc dołączyć zewnętrzną rurkę pompową przez dolutowanie. Jako stop lutowniczy rozważałem różne lutowia, wybór padł na incosil, zastąpiony później czystą cyną (cz.d.a) bez żadnych domieszek.

Lutowie to ma pewne wady jak i zalety. Niska temperatura topnienia sprawia, że istnieje ryzyko stopienia ciepłem traconym w lampie, ale jednocześnie nie istnieje ryzyko stopienia połączenia lutowanego ceramiki z metalem. Stopy cyny z ołowiem nie nadają się zupełnie z uwagi na dużą prężność par ołowiu, który psułby próżnię.
Zabieg dołączenia rurki umożliwił sprawdzenie hermetyczności lampy przy użyciu helowego wykrywacza nieszczelności. Okazało się, że występuje nieszczelność na ceramice nieopodal doprowadzenia katody. Nieszczelność udało się ograniczyć przy użyciu stopu incosil do- jak się wydaje- akceptowalnego poziomu, stąd znak "S" na lampie. Na czas testów, lampa z helowym wykrywaczem nieszczelności połączona jest przewodem silikonowym. Nawet tak złe połączenie próżniowe pozwoliło uzyskać ciśnienie w lampie poniżej 10^{-4 Tr}. Naciek można szacować na nie większy niż 5...8 x10^-10 Trl/s, lecz nie udało się zlokalizować dokładnie jego położenia. Taki naciek nie jest duży i może być unieszkodliwiony dołączeniem do lampy na stałe małej pompy jonowo- sorpcyjnej, która będzie usuwała naciekające gazy.

Kolejnymi operacjami, które były do wykonania było zbudowanie odpowiedniej pompy jonowej z zasilaczem, odpompowanie i odgazowanie lampy oraz sprawdzenie jej działania. Te operacje nie były tak proste, jak się to na pozór może wydawać. Po pierwsze, katoda w tej lampie znajduje się na potencjale, a anoda jest umasiona. To oznacza, że pompa dołączona przez rurkę metalową do katody musiałaby też "wisieć" na potencjale, co z pewnych względów jest niedopuszczalne. Z tego też względu połączenie między lampą a pompą musiało zostać wykonane ze szkła, które- jak wiadomo- jest kruche. Jak przewieźć lampę z dołączoną pompą na odległość kilkuset kilometrów bez szwanku? Jest to w takiej sytuacji praktycznie niemożliwe.Dlatego operację dołączenia pompy do lampy i pompowanie trzeba było wykonać już w miejscu pracy lampy. To dość karkołomne zadanie jest możliwe do wykonania, ale trzeba zabrać ze sobą stanowisko pompowe z pompą turbomolekularną i z wykrywaczem nieszczelności i próżniomierzami, rurki szklane, palnik szklarski, pompę jonową z zasilaczem.

Na miejscu trzeba było połączyć ze sobą lampę, pompę jonowo- sorpcyjną, pompę turbomolekularną i pompę próżni wstępnej. Gdy wszystko było już gotowe, można było rozpocząć pompowanie. Nie obyło się bez dziur, trzeba było łączenia poprawiać. W końcu po poprawkach, po załączeniu pompy obrotowej próżnia po paru minutach wzrosła od ciśnienia atmosferycznego (ok. 760 Tr) do 10^-2 Tr i można było włączyć pompę turbomolekularną. Po około 30 minutach ciśnienie jeszcze spadło, czyli próżnia poprawiła się, osiągając około 10^-5 Tr. Mozna było wówczas włączyć pompę jonową, która popsuła próżnię ponad 10 razy. Po dłuższej pracy pompa ta nagrzała się i zaczęła się oczyszczać. Po około 2 godzinach już przestała wyrzucać gazy i zaczęła pompować. Ciśnienie spadło do około 5x10^-6 Tr. Pompę jonową można było wyłączyć i włączyć żarzenie lampy. Włączać i wyłączać trzeba było kilkanaście razy, bowiem próżnia się psuła i była chwilami gorsza niż 10^-4 Tr. Gdyby pogorszyła się jeszcze 10 razy, wówczas istniałoby ryzyko przepalenia katody. W końcu desorpcja gazów z katody prawie zupełnie ustała. Można było wówczas załączyć wysokie napięcie. Wielka szkoda, że nie było pod ręką regulowanego zasilacza wysokiego napięcia, gdyż podanie pełnej mocy na lampę skutkuje znacznym gazowaniem i ryzykiem zapalenia łuku w lampie. Tak się właśnie zapewne stało, bowiem zabezpieczenie generatora "wyrzucało", aczkolwiek po paru "strzałach" generator zaczynał na chwilę pracować. Dodatkowo, w lampie istnieje pogorszenie izolacji (prawdopodobnie przez rozpylony wyładowaniem wiórek miedziany), o czym świadczyły zielonkawe rozbłyski, charakterystyczne dla wyładowania w parach miedzi.

Ponieważ gazowanie ustawało, pompa turbomolekularna została odłączona od lampy. Od tej pory lampa pompowana jest tylko pompą jonową.

Trudno powiedzieć, czy da się jeszcze coś zrobić; należałoby teraz ostrożnie odgazowywać wszystkie lampy przez bombardowanie elektronowe, bacznie obserwując wskazania zasilacza pompy jonowej oraz próbować "przestrzelić" ewentualną upływność. Choć próby naprawy nie można uznać za całkowicie udaną, to próba ta wykazała, że przywrócenie próżni w uszkodzonej lampie nadawczej jest możliwe. O porażce być może zadecydowały inne czynniki; być może w samej lampie było jeszcze jakieś uszkodzenie, ktrego nie wykazał ani omomierz ani prześwietlenie.
Powrót do strony głównej