В поисках ртути в советских (и не только) «неонках»
Данный вопрос уже неоднократно поднимался в различных дискуссиях и пока так и не получил однозначного ответа. Есть ли ртуть в неоновых индикаторах? С одной стороны, она вроде как там совсем ни к чему. А с другой, уж слишком сильно порой отличаются оттенки свечения разных моделей и даже экземпляров индикаторов, при том что их единственно возможным цветом должен бы быть оранжево-красный неоновый. Дабы внести окончательную ясность в эту проблему, я решил воспользоваться уже знакомым нам прибором – спектроколориметром Konica Minolta CL-70F, характеристики которого мы кратко рассматривали ранее. По сравнению с прошлой серией измерений изменилось только одно: теперь этот прибор официально поверен во ВНИИОФИ, а значит его показаниям в значительной степени можно доверять 
Немного об общем замысле эксперимента. Как известно, все инертные (и не только) газы, а также пары металлов обладают характерными спектрами излучения при определённых условиях. Зная «фирменный отпечаток» (характеристические линии излучения) того или иного газа либо металла, можно определить его наличие в лампе, даже если там также присутствуют и другие газы и пары. Было решено провести измерение спектров целого ряда «подозрительных» неоновых индикаторов, а также источников с заведомым наличием ртути, дабы сопоставить полученные данные и сделать выводы на их основе.
Сразу нужно отметить один важный момент. Так как нас в данном случае интересуют тлеющие разряды низкого давления, их спектры имеют выраженный линейчатый характер, то есть состоят из практически монохроматических отдельных линий. Прибор CL-70F, к сожалению, в силу своих габаритов просто не может иметь серьёзного монохроматора, позволяющего наблюдать подобные спектры в их оригинальном виде; по некоторым данным его разрешающая способность составляет не менее 10нм. Следовательно, линейчатые спектры немного «оплывают» и «размазываются» – для точной работы с ними необходимы приборы другого класса. Однако, так как наша задача состоит лишь в выделении характеристических спектральных линий, этот недостаток будем считать несущественным.
Итак, начнём. Для начала посмотрим на классический спектр чистого неона (по версии прибора):
Здесь мы видим специфический набор жёлто-красных линий в диапазона 590...745нм и совсем немного зелёных излучений. Какие-либо излучения с длинами волн менее 500нм полностью отсутствуют. Вот так подобный свет выглядит в реальности:
Свечение чистого неона имеет выраженный огненный оттенок. Создаётся иллюзия, что электроды раскалены и просто пышат жаром. Правда, мы прекрасно знаем, что на самом деле это не так ;). Для сравнения – а так выглядят лампы с аномальным цветом разряда:
Причём съёмка сделана точно с тем же фиксированным балансом белого, что и для предыдущих ламп. Теперь посмотрим на спектр тлеющего разряда в аргоне с парами ртути:
Здесь хорошо заметен всплеск так называемого «красного спектра аргона» (состоящего из линий 696, 727, 750, 763 и 772нм), а также характерные линии ртути с длинами волн 405, 436, 546 и 578нм. Занятно, что они присутствуют практически во всех видах ртутных ламп, например в ЛЛ:
в КЛЛ:
в рекламных трубках с люминофором:
и в МГЛ:
Но самый характерный «ртутный паттерн» наблюдается, конечно же, у ламп ДРЛ:
В качестве разминки попробуем выяснить состав газа в неизвестной лампе, которая до сего момента проходила у нас как неизвестная ИФК (с ксеноновым наполнением):
Во как! Полный набор ртутных линий налицо. Кроме этого, мы можем явственно наблюдать и красный спектр аргона, следовательно, кроме ртути, лампа также содержит и этот газ. Смело переименовываем её из ксеноновой в неизвестную ДРШ.
Теперь приступим к изучению «подозрительных пациентов». Первой на очереди, конечно же, лампа ИН-18, известная своим голубоватым свечением при определённых обстоятельствах. Вначале посмотрим на неё в обычном режиме:
А теперь загоним её в режим голубого свечения:
И... боже, что мы здесь видим? Отчётливо просматривается весь набор ртутных линий (405, 436, 546, 578нм). Так или иначе, ртуть со всей определённостью присутствует! 
. Кроме этого, мы также видим здесь длинноволновый отпечаток аргона, то есть и здесь без него не обошлось.
Аналогичным образом были проверены и другие модели неоновых и люминесцентных индикаторов. Результаты анализа сведены в таблицу.
| Лампа | Анализ спектра | Выводы | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Линия 405нм | Пик 420нм1 | Линия 436нм | Линия 546нм | Красный спектр | Ртуть | Аргон | |
| Osram 75.3700 | + | – | + | + | – | + | – |
| Stabilovolt SW70/6 | – | + | – | – | + | – | + |
| ИН-1 | – | + | – | – | + | – | + |
| ИН-2 | – | + | – | – | + | – | + |
| ИН-3 | – | – | – | – | – | – | – |
| ИН-3Б-1 | + | – | + | + | ? | + | ? |
| ИН-4 | – | + | – | – | + | – | + |
| ИН-42 | – | + | – | – | + | – | + |
| ИН-12А | + | – | + | + | + | + | + |
| ИН-14 | + | ~ | + | + | + | + | + |
| ИН-18 | + | – | + | + | + | + | + |
| ИН-21 | – | – | – | – | – | – | – |
| ИН-35 | – | – | – | – | ? | – | ? |
| ИНС-1 | – | – | – | – | – | – | – |
| МН-3 | – | + | – | – | + | – | + |
| МН-5 | – | + | – | – | + | – | + |
| МН-6 | – | – | – | – | – | – | – |
| МН-7 | – | + | – | – | + | – | + |
| МП-220 | – | – | – | – | – | – | – |
| МТХ-90 | – | – | – | – | – | – | – |
| ТЛГ-1-3 B9s3 | ? | + | ? | ? | + | ? | + |
| Г7V1 (ТЛГ-1-3) B9s3 | ? | + | ? | ? | ? | ? | ? |
| ТЛГ-3-13 | ? | + | ? | ? | + | ? | + |
| ТЛГ-3-2В3 | ? | + | ? | ? | + | ? | + |
| ТЛЖ-1-3 B9s | – | + | – | ? | + | – | + |
| ТЛЖ-1-3 б/м E10 | – | + | – | ? | + | – | + |
| ТЛЗ-1-1 IV70 E10 | – | + | – | ? | + | – | + |
| ТЛЗ-3-2 | – | + | – | ? | + | – | + |
| ТЛО-1-1 б/м B9s | – | – | – | – | – | – | – |
| ТЛО-220 | – | – | – | – | – | – | – |
| ТН-0,2-1 0375 B9s | – | + | – | – | + | – | + |
| ТН-0,2-1 1074 E10 | – | + | – | – | + | – | + |
| ТН-0,3 VII 66 E10 | – | ~ | – | – | + | – | + |
| ТН-0,3 1074 E10 | – | ~ | – | – | + | – | + |
| ТН-0,3-3 0282 B9s | – | – | – | – | + | – | + |
| ТН-0,3-3 0980 E10 | – | + | – | – | + | – | + |
| ТН-0,8 | – | + | – | – | + | – | + |
| ТН-20 | – | + | – | – | ? | – | ? |
| ТН-204 | – | – | + | – | + | ? | + |
| ТНУВ | – | + | – | – | + | – | + |
| Стартёр СК-220 (1) | – | – | – | – | – | – | – |
| Стартёр СК-220 (2)5 | – | ~ | – | – | + | – | + |
| Стартёр 20С-1275 | – | + | – | – | + | – | + |
| Стартёр 80С-220 | – | – | – | – | – | – | – |
Примечания:
- Некий характерный всплеск излучения в диапазоне 420-430нм, не вполне пока понятного происхождения. Чаще всего наблюдается в лампах с аргоном.
- Лампа с дефектом наполнения (сиреневое свечение цифр). Наблюдается мощный пик излучения с длиной волны 390нм.
- Точно определить присутствие ряда линий затруднительно из-за мощного излучения люминофора.
- Лампа розоватого свечения (дата выпуска XII 62).
- В спектре присутствует практически сплошной участок в диапазоне 380...620нм, очевидно вызванный примесью некого молекулярного газа.
Выводы:
- Достоверно наличие ртути удалось определить только в четырёх образцах индикаторов: ИН-3Б-1, ИН-12А, ИН-14, ИН-18, а также в лампе Osram (впрочем, в последней ртуть заметна невооружённым глазом).
- Большинство неоновых индикаторов содержат добавку аргона (очевидно, для снижения напряжения зажигания и возможно для улучшения температурных характеристик).
- Похоже, что люминесцентные индикаторы тлеющего разряда (ТЛх-х-х) для возбуждения люминофора используют разряд в аргоне. Наличие в них ртути пока ничем не подтверждается.
Все спектры, снятые в ходе нашего «расследования», со временем будут добавлены в нашу Базу спектральных измерений, где с ними смогут ознакомиться все желающие.
Dominique, опубликовано: 19.07.19
(5)
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
Скорее от актуальной ревизии ТУ. Не думаю, что добавки могли произвольно варьировать по мере выпуска ламп.
Интересно, а каким образом эти лампы были "загнаны в аномальный режим"? Изменением частоты? Хотя возможно такое может быть при сильном завышении тока. Или я не прав?
Лампы включались от слаботочного источника высокого напряжения (~10000В). Аномальный режим получался при питании через воздушный промежуток, своего рода импровизированный конденсатор. При этом резко повышалась яркость и свечение обычно заполняло весь внутренний объём колбы. Насколько при этом рос ток – не знаю, источник в принципе очень слабенький (с питанием от батареек), там ток КЗ от силы 0,1-0,2мА.
Ну да, фактически через воздушный разрядник.
Классно!
Так значит в стартеры добавляли молекулярные газы, вроде я о таком читал где-то. И значит в ИН-12А ртуть таки есть, хотя я в этом был почти убежден после опыта с ее заморозкой. А можешь сделать и выложить сами спектры разных стартеров? Интересно глянуть как раз за счет наличия молекулярных газов, да и просто так.
Заинтересовала весьма лампа с дефектом наполнения - это азот из попавшего воздуха внутри так светится, или же что-то лишнее попало в колбу при изготовлении? Из-за "распушенности" свечения склоняюсь ко второму варианту, поскольку натекание бы повысило давление поболее, из-за чего разряд бы выглядел иначе. У меня есть круглый цифровой индикатор - возможно он такого же типа, с натеканием, судя по свечению.
Со стартёрами не так просто (кроме неоновых) – нужно зажечь в них стабильный разряд, но при этом они начинают непрерывно срабатывать. От высоковольтного источника они тоже зажигаются, но интенсивность и цвет свечения получаются не такие, как в рабочем режиме. Например, синие 20С-127 выглядят бледно-сиреневыми...
А так да, мне тоже приходила эта идея – попробовать обмерить все возможные цвета стартёров (белый, синий, сиреневый, оранжевый, красный, розовый).
Что с дефектной лампой – не знаю. Вряд ли натекание после изготовления. За столько лет хранения она бы уже натекла до атмосферного давления наверно. То есть дефект откачки на заводе.
Оказывается, в ИН-3Б-1 тоже есть ртуть, добавил данные в таблицу. Не зря у них такой сиреневый ореол при работе.
Кстати, про голубое свечение неона вот что пишет Рохлин:
Ну не зря же говорят, что на ВЧ неон начинает светиться синим...
Как будет время, выложу в экспозицию как раз такую неонку, она похоже с чистым неоном: светит розовым и с синим ореолом. Я раньше думал, что она заполнена смесью неона с аргоном, а оказывается так чистый неон светит.
Рохлин точно не ошибся? У меня есть спектральная трубка с неоном. Уж там то он точно должен быть чистым. И вот в ней я никакого синего ореола не видел. Да и на ВЧ чистый неон не светится другими цветами кроме оранжевого и красного.
Году в 1996-м была у меня индикаторная неоновая лампочка с цоколем Е10 и в колбе этой лампочки была капелька ртути ок. 0,3-0,5 мм размером. К сожалению, тогда эта лампочка куда-то пропала...
Пары ртути в неонке также легко обнаружить если поднести ее к контурной катушке достаточно мощного ВЧ-генератора. При этом в свободном простанстве колбы зажигается индукционный разряд. Который ртутный цвет имеет. И заодно при этом на стекле изнутри конденсируются ртутные пары в виде блестящего налета. Но надо это делать быстро иначе можно лампу и расплавить.
И в совсем мелких лампах такое сделать не получится. Потому что для разряда нужен некий минимальный объем пространства. Мне даже удалось генератором так "раскочегарить" ИН-3Б-1. Жаль только ее колба тут же слегка подкоптилась. И уже не ртутными парами... Эх. 
Хорошо что хоть не сильно.
Зачем мощный генератор? Хватит и обычного плазма-шара
С мощным генератором оно интереснее.
В лампах небольшой колбой метод плазмашара голубое свечение может и не показать. Хотя если колба совсем мелкая то идукционный разряд в ней тоже не запустить.