Жарқыраған газ шамдарының тарихы мен дамуы

Кіріспе

Электрленген, жарқыраған түтікшелі шамдар

Белгілер индустриясында неондық белгілер – сирек неон немесе басқа газдармен толтырылған, ұзын жарқыраған газ разрядты түтікшелермен жарықтандырылған электр белгілері. Олар неондық жарықтандырудың ең көп таралған түрі болып табылады, алғаш рет 1910 жылы Жорж Клод Париж автосалонында оны заманауи нысанда көрсеткен. Неондық белгілер бүкіл әлемде қолданылса да, 1920-1950 жылдар аралығында АҚШ-та ерекше танымал болды. Таймс-сквердегі көптеген орналымдар, олардың көпшілігі Дуглас Лидің жобалары бойынша жасалған, әйгілі болды, ал 1940 жылға қарай неондық белгілерді өндіретін 2000-ге жуық шағын дүкен болды. Белгілермен қатар, суретшілер мен сәулетшілер де неондық жарықтандыруды жиі қолданады, сондай-ақ плазмалық дисплейлер мен телевизорларда (өзгертілген түрінде) қолданылады. Соңғы онжылдықтарда белгілер индустриясы төмендеді, қазір қалалар ескі неондық белгілерді сақтау және қалпына келтірумен айналысуда. Жарықдиодтық тізбелерді құрастырып, оларды жарық диффузорымен жабу арқылы неондық шамдардың көрінісін имитациялауға болады.

Тарих

Неондық белгі – бұл ертерек жасалған Гейслер түтігінің эволюциясы, ол «сиректелген» газды қамтитын мөрленген шыны түтік (түтік ішіндегі газ қысымы атмосфералық қысымнан әлдеқайда төмен). Шыны арқылы енгізілген электродтарға кернеу қолданғанда, электрлік жарқырау пайда болады. Гейслер түтіктері 19 ғасырдың соңында танымал болды, ал олар шығаратын әртүрлі түстер түтік ішіндегі газдардың ерекшеліктері болды. Олар жалпы жарықтандыруға жарамсыз болды, себебі газдың қысымы пайдалану барысында көбінесе төмендеді. Неондық түтік жарықтандыруының тікелей алдыңғысы – азот немесе көмірқышқыл газын жарқыраушы газ ретінде және қысымды сақтаудың патенттелген механизмін қолданған Мур түтігі. Мур түтіктері 1900 жылдардың басында коммерциялық жарықтандыру үшін бірнеше жыл бойы сатылды. 1898 жылы британдық ғалымдар Уильям Рамзи мен Моррис В. Траверстің неонды ашқанда Гейслер түтіктеріндегі жарқын қызыл жарқырауды байқады. Траверс: «Түтікнен шыққан қызыл жарқырау өзінің тарихын айтты және оны ешқашан ұмытпайтын көрініс болды» деп жазды. Перли Г. Наттинг жасаған және «неон» сөзін көрсететін белгі 1904 жылғы Луизиана сатып алу көрмесінде көрсетілген болуы мүмкін, бірақ бұл таласқа ұшырады; қандай жағдайда болса да, неонның жетіспеушілігі жарықтандыру өнімінің дамуына кедергі келтіретін еді. 1902 жылдан кейін Франциядағы Жорж Клодтың Air Liquide компаниясы неонды өнеркәсіптік көлемде шығара бастады, негізінен ауа сұйыту бизнесінің қосалқы өнімі ретінде. Бұл демонстрация Гранд Паластың (үлкен көрме залы) перистилін жарық етті. Клодтың серіктесі Жак Фонсек, жарнамалық белгілер мен жарнамаға негізделген бизнестің мүмкіндіктерін түсінді. 1913 жылы Парижде түнгі аспанда «Cinzano» вермутының үлкен белгісі жарық көрді, ал 1919 жылы Париж операсының кіреберісі неондық түтіктермен жарықтандырылды. Екі данасын Лос-Анджелестегі Паккард автосатылымына сату арқылы. Эрл Энтони «Паккард» деген жазуы бар екі белгіні әрқайсысы 1250 долларға сатып алды. АҚШ-тағы ең көне сақталған неондық белгі, әлі күнге дейін бастапқы мақсаты үшін қолданылып келеді, Флорида штатының Лейк-Уорт-Бич қаласындағы Лейк-Уорт-Плейхаустағы «Театр» белгісі (1929). Неондық жарықтандыру мен белгілердегі келесі маңызды технологиялық жаңару – флуоресцентті түтікшелердің қаптамасын жасау болды. Жак Рислер бұл үшін 1926 жылы француз патентін алды. Неондық түтіктер шыны құбырларды иіп пішінге келтіру өнері арқылы жасалады. Бұл кәсіпті меңгерген жұмысшы шыны илеуші, неон илеуші немесе түтік илеуші деп аталады. Неондық түтік 4 немесе 5 фут ұзындықтағы ойыс шыны таяқшалардан жасалады, оларды бүкіл әлемдегі неондық дүкендерге жеткізушілер сатады, онда олар қолмен жеке-жеке жасалған және жасалған шамдарға жиналады. Сыртқы диаметрі шамамен 8–15 мм, қабырға қалыңдығы 1 мм болатын түтіктер көбінесе қолданылады, бірақ 6 мм түтіктер қазір түсті шыны түтіктерде коммерциялық түрде қол жетімді. Түтікті әр қисықта қыздырылатын шынының мөлшеріне қарай таңдалған бірнеше типті оттықтарды қолдана отырып, бөліктерге бөліп қыздырады. Бұл оттықтарға ленталы, зеңбірек немесе қиылысқан оттықтар, сондай-ақ газбен жағылатын түрлі оттықтар жатады. Ленталы оттықтар – біртіндеп қисықтар жасауға арналған оттардың жолақтары, ал қиылысқан оттықтар өткір қисықтар жасауға қолданылады. Түтіктердің ішкі жағы жұқа фосфоресцентті ұнтақпен қапталуы мүмкін, ол түтік ішкі қабырғасына байланыстыратын материалмен бекітіледі. Түтікті тазартылған газ қоспасымен толтырады, ал газды мөрленген түтік ұштарына дәнекерленген суық катодтар арқылы қолданылатын жоғары кернеумен иондайды. Түтік арқылы шығарылатын жарықтың түсі газдың өзінен немесе фосфор қабатынан келуі мүмкін. Әртүрлі түсті бір түтікке айналдыру үшін әртүрлі фосформен қапталған түтік бөліктерін шынымен дәнекерлеу арқылы біріктіруге болады, мысалы, әр әріптің бір сөз ішінде әр түрлі түстегі әріптерді көрсеткен белгі сияқты әсерлер үшін. «Неон» жалпы түрдегі шамды білдіреді, бірақ неон газы – коммерциялық қолдануда негізінен қолданылатын түтік газдарының бір түрі ғана. Таза неон газы түстердің үштен бірін ғана шығару үшін қолданылады (көбінесе қызыл және қызғылт сары түстер, сондай-ақ қызыл түстің кейбір жылы немесе қарқынды реңктері). Көбірек түстер (көк, сары, жасыл, күлгін және ақ түстердің барлық реңктерін, сондай-ақ қызыл түстің кейбір салқын немесе жұмсақ реңктерін қоса алғанда) басқа инерттік газ, аргон және тазартылғаннан кейін бірден түтікке қосылатын сынаппен (Hg) толтыру арқылы шығарылады. Түтік электрленген кезде сынап буға айналып, түтік ішінде таралып, күшті ультракүлгін сәуле шығарады. Осылай шығарылған ультракүлгін сәуле әртүрлі түстер шығаруға арналған әртүрлі фосфор қаптамаларын қоздырады. Бұл кластағы неондық түтіктерде неон болмаса да, олар әлі де «неон» деп аталады. Снапты қамтитын шамдар – суық катодты флуоресцентті шамдардың бір түрі. Неондық түтіктердің әр түрі екі түрлі түс шығарады, бірі неон газымен, екіншісі аргон/сынап газымен. Кейбір «неондық» түтіктер түстердің кейбіреулері үшін фосфор қаптамасыз жасалады. Неон газымен толтырылған мөлдір түтік кең таралған сары-қызғылт түсті шығарады, ал ішкі плазма бағаны анық көрінеді, бұл жасауға ең арзан және ең қарапайым түтік. Америкадағы 20 жылдан астам уақыттан бері қолданылып келе жатқан дәстүрлі неондық шынылар газ отында жұмсартуға оңай келетін қорғасын шынысынан жасалған, бірақ жұмысшылардың денсаулығы мен қоршаған ортаға қатысты жаңа мәселелер өндірушілерді экологиялық таза әрі жұмсақ шыны формулаларын іздеуге итермеледі. Осылайша болдырмауға тырысатын мәселелердің бірі – қорғасын шынысының оттық алауында күйіп, қорғасын түтінін шығаруға бейімділігі. Басқа дәстүрлі шынылар – әртүрлі шыны түстерін ұсынатын боялған содалы-известі шынылар, олар ең жоғары сапалы, гипнотикалық жарқын және қанық түстерді шығарады. Осы боялған шыныларды қолданылатын әртүрлі экзотикалық фосфорлармен қаптау арқылы тағы да көп түс таңдауларына қол жеткізуге болады.

The neon sign is an evolution of the earlier Geissler tube, which is a sealed glass tube containing a "rarefied" gas (the gas pressure in the tube is well below atmospheric pressure). When a voltage is applied to electrodes inserted through the glass, an electrical glow discharge results. Geissler tubes were popular in the late 19th century, and the different colors they emitted were characteristics of the gases within. They were unsuitable for general lighting, as the pressure of the gas inside typically declined with use. The direct predecessor of neon tube lighting was the Moore tube, which used nitrogen or carbon dioxide as the luminous gas and a patented mechanism for maintaining pressure. Moore tubes were sold for commercial lighting for a number of years in the early 1900s. The discovery of neon in 1898 by British scientists William Ramsay and Morris W. Travers included the observation of a brilliant red glow in Geissler tubes. Travers wrote, "the blaze of crimson light from the tube told its own story and was a sight to dwell upon and never forget." A sign created by Perley G. Nutting and displaying the word "neon" may have been shown at the Louisiana Purchase Exposition of 1904, although this claim has been disputed; in any event, the scarcity of neon would have precluded the development of a lighting product. After 1902, Georges Claude's company in France, Air Liquide, began producing industrial quantities of neon, essentially as a byproduct of their air liquefaction business. This demonstration lit a peristyle of the Grand Palais (a large exhibition hall). Claude's associate, Jacques Fonsèque, realized the possibilities for a business based on signage and advertising. By 1913 a large sign for the vermouth Cinzano illuminated the night sky in Paris, and by 1919 the entrance to the Paris Opera was adorned with neon tube lighting. by selling two to a Packard car dealership in Los Angeles. Earle C. Anthony purchased the two signs reading "Packard" for $1,250 apiece. What may be the oldest surviving neon sign in the United States, still in use for its original purpose, is the sign "Theatre" (1929) at the Lake Worth Playhouse in Lake Worth Beach, Florida. The next major technological innovation in neon lighting and signs was the development of fluorescent tube coatings. Jacques Risler received a French patent in 1926 for these. are produced by the craft of bending glass tubing into shapes. A worker skilled in this craft is known as a glass bender, neon bender or tube bender. The neon tube is made out of 4 or 5 foot long straight sticks of hollow glass sold by sign suppliers to neon shops worldwide, where they are manually assembled into individual custom designed and fabricated lamps. Tubing in external diameters ranging from about 8–15 mm with a 1 mm wall thickness is most commonly used, although 6 mm tubing is now commercially available in colored glass tubes. The tube is heated in sections using several types of burners that are selected according to the amount of glass to be heated for each bend. These burners include ribbon, cannon, or crossfires, as well as a variety of gas torches. Ribbon burners are strips of fire that make the gradual bends, while crossfires are used to make sharp bends. The interior of the tubes may be coated with a thin phosphorescent powder coating, affixed to the interior wall of the tube by a binding material. The tube is filled with a purified gas mixture, and the gas ionized by a high voltage applied between the ends of the sealed tube through cold cathodes welded onto the ends. The color of the light emitted by the tube may be just that coming from the gas, or the light from the phosphor layer. Different phosphor coated tubing sections may be butt welded together using glass working torches to form a single tube of varying colors, for effects such as a sign where each letter displays a different color letter within a single word. "Neon" is used to denote the general type of lamp, but neon gas is only one of the types of tube gases principally used in commercial application. Pure neon gas is used to produce only about one third of the colors (mostly shades of red and orange, and some warmer or more intense shades of pink). The greatest number of colors (including all shades of blue, yellow, green, violet, and white, as well as some cooler or softer shades of pink) produced by filling with another inert gas, argon, and a drop of mercury (Hg) which is added to the tube immediately after purification. When the tube is ionized by electrification, the mercury evaporates into mercury vapor, which fills the tube and produces strong ultraviolet light. The ultraviolet light thus produced excites the various phosphor coatings designed to produce different colors. Even though this class of neon tubes use no neon at all, they are still denoted as "neon." Mercury bearing lamps are a type of cold cathode fluorescent lamps. Each type of neon tubing produces two different possible colors, one with neon gas and the other with argon/mercury. Some "neon" tubes are made without phosphor coatings for some of the colors. Clear tubing filled with neon gas produces the ubiquitous yellowish orange color with the interior plasma column clearly visible, and is the cheapest and simplest tube to make. Traditional neon glasses in America over 20 years old are lead glass that are easy to soften in gas fires, but recent environmental and health concerns of the workers has prompted manufacturers to seek more environmentally safe special soft glass formulas. One of the vexing problems avoided this way is lead glass' tendency to burn into a black spot emitting lead fumes in a bending flame too rich in the fuel/oxygen mixture. Another traditional line of glasses was colored soda lime glasses coming in a myriad of glass color choices, which produce the highest quality, most hypnotically vibrant and saturated hues. Still more color choices are afforded in either coating, or not coating, these colored glasses with the various available exotic phosphors.

Ұзақ өмір сүру мерзімі

Неон шамдары өте ұзақ қызмет етеді, себебі олардың жарқын түстері мен ондаған жылдар бойы жұмыс істейтін құбырларды жасау мүмкіндігі бар. Бұл ұзақтығы олардың экономикалық тиімділігі үшін маңызды, себебі оларды жасау еңбекті көп талап етеді. Қызығы, кішкентай диаметрлі құбырлар жарқыраңқырақ неон жарығын шығарады, бірақ олардың кедергісі де жоғары. Неон құбырының істен шығуының басты себебі – неон газының шыны қабырғаларға бірте-бірте сіңірілуі, бірақ тіпті бұл процесс 50 жылдан астам уақытқа созылуы мүмкін. Осы ұзақ қызмет ету мерзімі неон шамдарын үйлердегі архитектуралық жарықтандыруға өте қолайлы етеді, оларды тар кеңістіктерге бейімдеп, жылдар бойы жарық беруге болады.

Құбырларды иіктеу

Неон белгілерін жасаушылар қыздырылған шыны түтіктерді сақтап, белгілі бір үлгі бойынша иіліп, бүгіп алады. Олар түтіктің пішінін сақтап қалу үшін және оның бөліктерінің артық қызуын болдырмау үшін үрлеу шлангін қолданады. Иілістер қиын, шыны қатып қалғанша жылдам жұмыс істеуді талап етеді. Қателіктер өте қиын, олардың салдарынан бастапқы қадамдарды қайталауға туралуы мүмкін. Түтіктер біріктіріліп, тазартылып, сынаппен толтырылады. Сонан кейін қате жіберілсе, барлық конструкцияны тастауға болады, себебі сынаптың буы қауіпті. Дайын түтіктер зақымданудың алдын алу үшін қажетті оқшаулаумен тізбектей жалғанады.

Бомбалау

Суық катодты электрод түтіктің әр екі шетіне де аяқталғаннан кейін балқытылады (немесе дәнекерленеді). Құрғақ электродтар дәстүрлі түрде қорғасын шыныдан жасалады және ішінде екі сымы бар кішкентай металл қабықшадан тұрады, олар кейіннен белгінің сымдарын қосу үшін пайдаланылады. Барлық дәнекерлеулер мен тығыздағыштар жоғары вакуумда герметикалық болуы керек. Түтік коллекторға қосылады, содан кейін жоғары сапалы вакуумдық сорғыға жалғанады. Содан кейін түтік бірнеше торр вакуум деңгейіне жеткенше ауасы сорылады. Сору тоқтатылады және электродтар арқылы түтіктегі төмен қысымды ауадан жоғары ток өткізіледі ("бомбардировка" деп аталатын процесте). Бұл ток пен кернеу түтіктің соңғы жұмыс істеу кезіндегі деңгейінен әлдеқайда жоғары. Ток мөлшері қолданылатын нақты электродтарға және түтіктің диаметріне байланысты, бірақ әдетте 150 мА мен 1500 мА аралығында болады, процестің соңына қарай электродтарды шыны түтікті ерітпей жеткілікті қыздыруды қамтамасыз ету үшін кішкентай мәннен басталып, біртіндеп артады. Бомбардировка тогы шамамен 15 000 В кезбе токтан 23 000 В кезбе токқа дейінгі кернеуі бар үлкен трансформатормен қамтамасыз етіледі. Бомбардировка трансформаторы тұрақты ток көзі ретінде жұмыс істейді, ал жұмыс кезіндегі нақты кернеу түтіктің ұзындығы мен қысымына байланысты болады. Оператор әдетте қысымды бомбардировщик рұқсат беретін ең жоғары деңгейде ұстайды, бұл қуатты барынша таратуды және қыздыруды қамтамасыз етеді. Бомбардировка трансформаторлары осы мақсат үшін арнайы жасалуы мүмкін, немесе электр қуатын тарату трансформаторлары (электр бағаналарына орнатылған түрдегі) жоғары кернеуді шығару үшін кері режимде жұмыс істеуі мүмкін. Түтік ішіндегі өте жоғары қуаттың таралуы шыны қабырғаларды бірнеше жүз градус Цельсийге дейін қыздырады, ал ішіндегі кез келген кір және ластану вакуумдық сорғымен газ тәрізді түрде шығарылады. Осылайша шығарылатын ең үлкен ластанушы заттар – түтіктің ішкі қабырғасын адсорбция арқылы жабатын газдар, негізінен оттегі, көмірқышқыл газы және әсіресе су буы. Ток сонымен қатар электрод металлын 600 °C-тан жоғары қыздырады, нәтижесінде ашық қызғылт сары түс пайда болады. Катодтар – кішкентай тесігі бар (кейде керамикалық донат тесігі бар) алдын ала дайындалған қуыс металл қабықтар, олардың ішкі бетінде суық катодты аз жұмыс функциясы бар ұнтақтың (әдетте BaCO2 бар ұнтақ керамикалық молярлық эвтектикалық қоспасы) жеңіл шаңдауы бар, ол басқа сілтілік жер оксидтерімен біріктірілген, 500 градус F-қа дейін қыздырылғанда BaO2 дейін тотығады және катодтық эмиссия үшін электродтың жұмыс функциясын азайтады. Барий оксидінің жұмыс функциясы шамамен 2 ЭВ, ал вольфрамның бөлме температурасындағы жұмысы 4,0 ЭВ. Бұл катодтың бетінен электрондарды шығару үшін қажетті катодтық құлау немесе электрон энергиясын білдіреді. Бұл кәдімгі люминесценттік шамдарда қолданылатын ыстық сым термоэлектрлік катодын пайдалану қажеттілігін болдырмайды. Осы себепті, неон түтіктері дұрыс өңделгенде флуоресценттік түтіктерден гөрі ұзақ қызмет етеді, себебі флуоресценттік түтіктердегідей, кәдімгі шам сияқты жануға тиіс сым жоқ. Мұның басты мақсаты – түтікті тығыздамас бұрын оның ішкі бөлігін тазарту, сонда оның жұмыс істеу кезінде бұл газдар мен ластанушы заттар плазмамен және пайда болатын жылумен шығарылмайды және жабық түтікке шығарылмайды, бұл металл катодтарды және сынап тамшыларын (егер аргонмен/сынаппен сорғыланса) тез күйдіреді және ішкі газдарды тотықтырып, түтіктің дереу істен шығуына себеп болады. Түтікті тазарту неғұрлым мұқият болса, нақты жұмыс істеу кезінде түтік соғұрлым ұзақ және тұрақты болады. Осы газдар мен ластанушы заттар алдын ала толтыру кезінде түтіктің ішкі бөлігіне шығарылғаннан кейін сорғы оларды тез шығарады. Түтікті коллекторға жалғаған кезде, жүйе қол жеткізе алатын ең төменгі қысымға дейін сорып жатқанда, оны салқындатуға рұқсат етіледі. Содан кейін оны бірнеше торр (миллиметрлік сынап бағанасы) төмен қысымға дейін асыл газдардың бірімен немесе олардың қоспасымен, кейде аз мөлшерде сынаппен толтырады. Бұл газды толтыру қысымы атмосфера қысымының шамамен 1/100 бөлігін құрайды. Қажетті қысым қолданылатын газға және түтіктің диаметріне байланысты, оңтайлы мәндер (аргонмен/сынаппен толтырылған 20 мм ұзын түтік үшін) мен (таза неонмен толтырылған 8 мм диаметрлі қысқа түтік үшін) аралығында болады. Неон немесе аргон ең көп қолданылатын газдар; криптон, ксенон және гелий суретшілер арнайы мақсаттар үшін пайдаланады, бірақ олар кәдімгі белгілерде жеке қолданылмайды. Аргон және гелийдің алдын ала араласқан қоспасы, түтік салқын климатта орнатылатын болса, таза аргонның орнына жиі қолданылады, себебі гелий кернеудің төмендеуін арттырады (және осылайша қуаттың таралуын), түтікті жұмыс температурасына жылдамырақ қыздырады. Неон жанғанда жарқын қызыл немесе қызғылт сары түс береді. Аргон немесе аргон/гелий қолданылғанда, кішкентай тамшы сынап қосылады. Аргон өзі жанғанда өте әлсіз лаванда түсін береді, бірақ сынап тамшысы түтікті сынап буымен толтырады, ол электрленген кезде ультракүлгін сәуле шығарады. Бұл ультракүлгін сәуле шығару, түтік иілгеннен кейін ішкі бетіне ультракүлгінге сезімтал люминофорлар жағылғаннан кейін аяқталған аргон/сынап түтіктердің әртүрлі жарқын түстерде жарқырауына мүмкіндік береді.

A cold cathode electrode is melted (or welded) to each end of the tube as it is finished. The hollow electrodes are also traditionally lead glass and contain a small metal shell with two wires protruding through the glass to which the sign wiring will later be attached. All welds and seals must be leak proof at high vacuum before proceeding further. The tube is attached to a manifold which is then attached to a high quality vacuum pump. The tube is then evacuated of air until it reaches a vacuum level of a few torr. The evacuation is paused, and a high current is forced through the low pressure air in the tube via the electrodes (in a process known as "bombarding"). This current and voltage is far above the level that occurs in final operation of the tube. The current depends on the specific electrodes used and the diameter of the tube but is typically in the 150 mA to 1,500 mA range, starting low and increasing towards the end of the process to ensure that the electrodes are adequately heated without melting the glass tube. The bombarding current is provided by a large transformer with an open circuit voltage of roughly 15,000VAC to 23,000VAC. The bombarding transformer acts as an adjustable constant current source, and the actual voltage during operation depends on the length and pressure of the tube. Typically the operator will maintain the pressure as high as the bombarder will allow to ensure maximum power dissipation and heating. Bombarding transformers may be specially made for this use, or may be repurposed electrical utility distribution transformers (the type seen mounted on utility poles) operated backwards to produce a high voltage output. This very high power dissipation in the tube heats the glass walls to a temperature of several hundred degrees Celsius, and any dirt and impurities within are drawn off in the gasified form by the vacuum pump. The greatest impurities that are driven off this way are the gases that coat the inside wall of the tubing by adsorption, mainly oxygen, carbon dioxide, and especially water vapor. The current also heats the electrode metal to over 600 °C, producing a bright orange incandescent color. The cathodes are prefabricated hollow metal shells with a small opening (sometimes a ceramic donut aperture) which contains in the interior surface of the shell a light dusting of a cold cathode low work function powder (usually a powder ceramic molar eutectic point mixture including BaCO2), combined with other alkaline earth oxides, which reduces to BaO2 when heated to about 500 degrees F, and reduces the work function of the electrode for cathodic emission. Barium Oxide has a work function of roughly 2 eV whereas tungsten at room temperature has a work of 4.0 eV. This represents the cathode drop or electron energy required to remove electrons from the surface of the cathode. This avoids the necessity of using a hot wire thermoelectric cathode such as is used in conventional fluorescent lamps. And for that reason, neon tubes are extremely long lived when properly processed, in contrast to fluorescent tubing, because there is no wire filament as there is in a fluorescent tube to burn out like a common light bulb. The principal purpose of doing this is to purify the interior of the tube before the tube is sealed off so that when it is operated, these gases and impurities are not driven off and released by the plasma and the heat generated into the sealed tube, which would quickly burn the metal cathodes and mercury droplets (if pumped with argon/mercury) and oxidize the interior gases and cause immediate tube failure. The more thorough the purification of the tube is, the longer lasting and stable the tube will be in actual operation. Once these gases and impurities are liberated under pre filling bombardment into the tube interior they are quickly evacuated by the pump. While still attached to the manifold, the tube is allowed to cool while pumping down to the lowest pressure the system can achieve. It is then filled to a low pressure of a few torrs (millimeters of mercury) with one of the noble gases, or a mixture of them, and sometimes a small amount of mercury. This gas fill pressure represents roughly 1/100th of the pressure of the atmosphere. The required pressure depends on the gas used and the diameter of the tube, with optimal values ranging from (for a long 20 mm tube filled with argon/mercury) to (for a short 8 mm diameter tube filled with pure neon). Neon or argon are the most common gases used; krypton, xenon, and helium are used by artists for special purposes but are not used alone in normal signs. A premixed combination of argon and helium is often used in lieu of pure argon when a tube is to be installed in a cold climate, since the helium increases voltage drop (and thus power dissipation), warming the tube to operating temperature faster. Neon glows bright red or reddish orange when lit. When argon or argon/helium is used, a tiny droplet of mercury is added. Argon by itself is very dim pale lavender when lit, but the droplet of mercury fills the tube with mercury vapor when sealed, which then emits ultraviolet light upon electrification. This ultraviolet emission allows finished argon/mercury tubes to glow with a variety of bright colors when the tube has been coated on the interior with ultraviolet sensitive phosphors after being bent into shape.

Жылумен өңделген неон түтіктері

Сонымен қатар, дайын неондық түтіктерді өңдеудің тағы бір әдісі қолданылды. Электрмен бомбалаудың жалғыз мақсаты түтіктердің ішін тазарту болғандықтан, түтікті сыртынан тұспалда немесе пешпен қыздырып, электродты радиожиілікті индукциялық қыздыру (RFIH) орамасымен қыздыру арқылы да түтік жасауға болады. Бұл әдіс өнімділігі жағынан төмен болғанымен, катодтың зақымдануын едәуір азайтатын, қызмет ету мерзімі ұзақ және жарқырауы жоғары таза, жеке түтіктер жасауға мүмкіндік береді, сондай-ақ 6 мм сыртқы диаметрге дейін өте кішкентай өлшемді және диаметрлі түтіктерді өндіруге болады. Түтік сыртқы электрлік әсерсіз, жоғары вакуумда мұқият қыздырылады, осы кезде газдың шығуы толығымен аяқталып, қысым қайтадан жоғары вакуум деңгейіне жетеді. Содан кейін түтік толтырылып, герметикалық жабылады, сынап құйылып, шайқалады.

Электрлік сымдар

Дайын шыны бөлшектер неон белгісінің трансформаторымен немесе әдетте 2–15 кВ кернеуде және 18–30 мА токпен жұмыс істейтін импульстік қуат көзімен жарықтандырылады (жоғары ток арнайы тапсырыс бойынша қолжетімді). Бұл қуат көздері тұрақты ток көздері ретінде жұмыс істейді (өте жоғары ішкі кедергісі бар жоғары кернеумен қамтамасыз ету), себебі түтіктің теріс электр кедергілік сипаттамасы бар. Неонның алғашқы жылдарында жасалған стандартты түтік кестелері әлі де қолданылады, олар газ толтыру қысымын (Ne немесе Hg/Ar) түтіктің ұзындығы (футта), диаметрі және трансформатор кернеуіне байланысты көрсетеді. Стандартты дәстүрлі неон трансформаторы – магниттік шунтты трансформатор – арнайы сызықты емес типті, ол түтік арқылы қажетті тұрақты токты алу үшін кернеуді тиісті деңгейде ұстауға арналған. Түтіктің кернеуінің төмендеуі ұзындығына пропорционалды, сондықтан берілген трансформатордан қуат алатын түтіктің максималды кернеуі мен ұзындығы шектеледі. Әдетте, жүктеме кезінде кернеу толық ток күйінде шамамен 800 В дейін төмендейді. Қысқа тұйықталу тогы да шамамен сондай болады.

Блоктау және қаптау

Түсті өте мөлдір емес арнайы қара немесе сұр шыны бояуды түтік бөліктерін, мысалы, сөздердегі әріптер арасындағыдай, "қаралау" үшін қолдануға болады. Көптеген қазіргі заманғы, жаппай өндірілген, арзан таңбаларда мөлдір шыны түтікшелер түсті бояумен жабылып, түрлі түсті жарық береді. Осылайша, бір жарқыраған түтікшеден бірнеше түрлі түсті арзанға шығаруға болады. Уақыт өте келе, жоғары температура, температуралық өзгерістер немесе ауа райының әсерінен бояу қабығы шыныдан қабысқа немесе түсі өзгеруі мүмкін. Көбірек шығынға түсетін балама – жоғары сапалы түсті шыны түтікшелерді пайдалану, олар қартайған сайын түсінің тұрақтылығын сақтайды.

Қолданбалар

Жарық шығаратын түтіктер түсті сызықтар құрайды, олармен мәтін немесе сурет, сондай-ақ түрлі әшекейлер, әсіресе жарнама мен коммерциялық таңбалар жасауға болады. Қосу-өшірудің бағдарламаланған тізбектерін пайдалану арқылы, анимациялық бейнелер құратын динамикалық жарық үлгілеріне көптеген мүмкіндіктер ашылады. Кейбір жағдайларда, LED шамдарының жарықтылығының артуы және жоғары жарықты LED шамдарының бағасының төмендеуіне байланысты неон түтіктер LED шамдарымен ауыстырылуда. Дегенмен, неон технологиясын жақтаушылар олардың LED шамдарынан әлі де маңызды артықшылықтары бар екенін айтады. Неон жарығы маркетингте 1940 немесе 1950 жылдарға деген ностальгияны оятуға және неон дәуірінің сәулеттік ескерткіштерін қалпына келтіруге пайдалы. "Ағылшын модерні" дәуіріндегі сәулет көбінесе 1930 немесе 1940 жылдардағы ғимараттардың қасбетіне орнатылған пигменттелген шыныны безендіру үшін неонды қолданды. Осы ғимараттардың көптегені, егер олардың тарихи сәйкестігі сақталса, АҚШ Ұлттық тарихи орындар тізімі сияқты тарихи тізілімдерге енуге лайық.