Кіріспе
Газбен толтырылған түтік, сондай-ақ көбінесе разряд түтігі немесе бұрын Плюкер түтігі деп аталған, оқшаулағыш, температураға төзімді корпустағы газ ішінде орналасқан электродтар жиынтығы болып табылады. Газбен толтырылған түтіктер газдағы электр разрядымен байланысты құбылыстарды пайдаланады және Таунсенд разрядының негізгі құбылыстары арқылы электр өткізгіштігін тудыратын жеткілікті кернеумен газды иондау арқылы жұмыс істейді. Газды разряд лампасы – газбен толтырылған түтік арқылы электр жарығын шығаратын шам. Оған флуоресценттік шамдар, металл-галоидты шамдар, натрийлі шамдар және неонды шамдар жатады. Электр құрылғыларында критрон, тиратрон және игнитрон сияқты арнайы газбен толтырылған түтіктер коммутациялық құрылғылар ретінде қолданылады. Разрядты бастау және оны сақтау үшін қажетті кернеу, толтыру газының қысымы мен құрамына және түтіктің геометриясына байланысты. Корпус әдетте шыныдан жасалса да, қуатты түтіктер көбінесе керамиканы пайдаланады, ал әскери түтіктер көбінесе шынымен қапталған металлдан жасалады. Ыстық катодты және суық катодты түрлері кездеседі.
tubes producing visible discharges or used for switching purposes
A gas filled tube, also commonly known as a discharge tube or formerly as a Plücker tube, is an arrangement of electrodes in a gas within an insulating, temperature resistant envelope. Gas filled tubes exploit phenomena related to electric discharge in gases, and operate by ionizing the gas with an applied voltage sufficient to cause electrical conduction by the underlying phenomena of the Townsend discharge. A gas discharge lamp is an electric light using a gas filled tube; these include fluorescent lamps, metal halide lamps, sodium vapor lamps, and neon lights. Specialized gas filled tubes such as krytrons, thyratrons, and ignitrons are used as switching devices in electric devices. The voltage required to initiate and sustain discharge is dependent on the pressure and composition of the fill gas and geometry of the tube. Although the envelope is typically glass, power tubes often use ceramics, and military tubes often use glass lined metal. Both hot cathode and cold cathode type devices are encountered.
Сутек
Сутек өте жылдам қосқыштарда қолданылатын құбырларда пайдаланылады, мысалы, кейбір тиратрондар, декатрондар және критрондар сияқты, мұнда өте тік беткейлер қажет. Сутектің зарядталу және қалпына келтіру уақыты басқа газдарға қарағанда әлдеқайда қысқа.
Дютерий
Дютерий ультракүлгін спектроскопиясы үшін ультракүлгін шамдарда, нейтрон генераторларының түтікшелерінде және арнайы түтікшелерде (мысалы, кроссатрон) қолданылады. Оның электрлік өткізу кернеуі сутектен жоғары. Жылдам қосқыштарда жоғары кернеуді пайдалану қажет болған жағдайда сутек орнына қолданылады. Электродтар жоғары жылдамдықты иондардың әсерінен зақымдалады. Газдың бейтарап атомдары соқтығысу арқылы иондарды баяулатады және иондардың соққысынан электродтарға берілетін энергияны азайтады. Молекулалық салмағы жоғары газдар, мысалы, ксенон, электродтарды жеңіл газдарға қарағанда, мысалы, неоннан жақсы қорғайды. Гелий гелий-неон лазерлерінде және жоғары ток пен жоғары кернеуге арналған кейбір тиратрондарда қолданылады. Гелий сутек сияқты қысқа деионизация уақытын қамтамасыз етеді, бірақ төмен кернеуге төтеп бере алады, сондықтан оны жиі қолданбайды. Неонның тұтану кернеуі төмен және ол көбінесе төмен кернеулі түтікшелерде қолданылады. Неондағы разряд салыстырмалы түрде жарқын қызыл жарық шығарады; неонмен толтырылған қосқыштар индикатор ретінде де қызмет етеді, олар қосылған кезде қызыл түсті жарқыратады. Бұл декатрон түтікшелерінде пайдаланылады, олар есептегіш және дисплей ретінде жұмыс істейді. Оның қызыл жарығы неон таңбаларында қолданылады. Жоғары қуатты және қысқа ұзындығы бар люминесценттік түтікшелерде, мысалы, өнеркәсіптік жарықтандыру түтікшелерінде қолданылады. Аргон мен криптонға қарағанда кернеудің төмендеуі жоғары. Оның атомдық массасы электродтарды үдетілген иондардан аз ғана қорғайды; анодтың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін қосымша сымдар немесе пластиналар қолданылуы мүмкін. Люминесценттік түтікшелерде ол сынаппен бірге қолданылады. Радон, асыл газ болғанына қарамастан, қауіпті радиоактивті және оның ең тұрақты изотопының жартылай ыдырау мерзімі төрт күннен аз. Сондықтан оны электрондық құрылғыларда жиі қолданбайды. Пеннинг қоспалары төмен иондау кернеуі қажет болған жағдайда қолданылады, мысалы, неон шамдарында, Гейгер-Мюллер түтікшелерінде және басқа газ толтырылған бөлшектерді анықтағыштарда. Классикалық комбинация шамамен 98–99,5% неоннан және 0,5–2% аргоннан тұрады, мысалы, неон шамдарында және монохромды плазма дисплейлерінде қолданылады.
Газдың тазалығы
Түтіктегі газ қажетті қасиеттерін сақтау үшін таза ұсталуы керек; тіпті аздаған қоспалар түтіктің көрсеткіштерін күрт өзгерте алады. Инерт емес газдардың болуы, әдетте, түсірілу және жану кернеуін арттырады. Газдың жарқырауының түсіндегі өзгерістер арқылы қоспалардың бар екенін байқауға болады. Түтікке ауаның кіруі өте электронегативті оттегіні енгізеді, ол электрондық лавиналардың пайда болуын тежейді. Бұл разрядты ақшыл, сүтті немесе қызғылт түсті етеді. Сынап буының іздері көгілдір түспен жарқырайды, бұл газдың бастапқы түсін жасырады. Магний буы разрядты жасыл түске бояйды. Түтіктің құраушы бөлшектерінен газдың шығуына жол бермеу үшін, газбен толтыру және герметтеу алдында оларды қыздыру қажет. Жоғары сапалы түтіктер үшін мұқият газдан тазарту қажет; электродтарды бірнеше сағат ішінде мономолекулалық оксид қабатымен жабу үшін тіпті 10−8 торр (≈1 мкПа) оттегі жеткілікті. Инерт емес газдарды тиісті сорғыштармен (геттерлермен) жоюға болады. Сынапты қамтитын түтіктер үшін, сынаппен амальгама жасамайтын сорғыштарды (мысалы, цирконий, бірақ барий емес) пайдалану керек. Катодты шашыратуды (спүттеринг) инерт емес газдарды сору үшін қасақана қолдануға болады; кейбір эталондық түтіктер осы мақсатта молибден катодтарын пайдаланады.
Жарық пен дисплей үшін газбен толтырылған құбырлар
Флуоресцентті жарықтандыру, CFL шамдары, сынап және натрийлі газ разрядты лампалар, сондай-ақ HID лампалары – барлығы жарық беру үшін қолданылатын газ толтырылған түтіктер. Неондық шамдар және неондық жарнамалар (қазіргі кезде олардың көпшілігі неонға негізделмеген) де төмен қысымды газ толтырылған түтіктер болып табылады. Арнайы, тарихи төмен қысымды газбен толтырылған түтік құрылғыларына Никси түтігі (цифрларды көрсету үшін қолданылады) және Декатрон (импульстарды санау немесе бөлу үшін қолданылады, көрсету функциясы қосымша) жатады. Ксенонды импульстік шамдар – камераларда және стробоскоптарда жарықтың күшті жарқырауын жасау үшін қолданылатын газ толтырылған түтіктер. Соңғы уақыттарда жасалған күкірт лампалары да қызған кезде газға толы түтіктер болып табылады.
Қуаттандыру құрылғылары
Кейбір маңызды мысалдарға жоғары кернеулі токтарды қосу/өшіру үшін қолданылатын тиратрондар, критрондар және игнитрондар жатады. Газбен толтырылған құбырдың арнайы түрі – Газды Шығару Түтігі (GDT) электрлік және электрондық тізбектердегі кернеудің кенеттен өсуін шектеу мақсатында, артық кернеуден қорғау құрылмысы ретінде жасалады.
Есептеу түтіктері
Теріс дифференциалдық кедергі аймағының Шмитт триггер әсерін таймерлерді, релаксациялық осцилляторларды және неондық лампалар, триггерлік түтіктер, релелік түтіктер, декатрондар мен никсиялық түтіктерді қолданатын цифрлық схемаларды жасау үшін пайдалануға болады. Тиратрондарды олардың тұтану кернеуінен төмен жұмыс істету арқылы триодтар ретінде де қолдануға болады, бұл оларға радиобақылау қабылдағыштарында аналогтық сигналдарды өзін-өзі сөндіретін суперрегенеративті детектор ретінде күшейтуге мүмкіндік береді.
Шу диодтары
Ыстық катодты газдық разрядты шу диодтары UHF жиіліктеріне дейін кәдімгі радио түтігінің шыны корпустарында, ал SHF жиіліктері үшін және толқын жетектеріне диагональды орналастыру үшін, шамның әдеттегі штык ұясы және анодтың жоғарғы қақпағы бар ұзын, жұқа шыны түтіктерде қол жетімді болды. Олар неон сияқты таза инерттік газбен толтырылды, себебі қоспалар шығыстың температурасына тәуелді ететін. Олардың жанасу кернеуі 200 В-тан төмен болды, бірақ тұтану үшін 2 ватттық шаммен оптикалық бастапқы импульс және 5 кВ шамасындағы кернеудің күрт өсуі қажет болды. Бір кішкентай тиратрон, көлденең магнит өрісінде диод ретінде жұмыс істегенде, қосымша шу көзі ретінде қолданылды.
Кернеуді реттеуші құбырлар
20 ғасырдың ортасында кернеу реттегіштері жиі қолданылды.
Өткен уақытты өлшеу
Катодты шашырату Time Totalizer-де қолданылады, бұл металл буы кулометріне негізделген уақытты тіркеу құралы, онда шашыратылған металл коллектор элементіне жиналады, осылайша оның кедергісі бірте-бірте төмендейді.