Triode Dick's Page
Wetenswaardigheden
To Stand-by or not to stand-by...
Update:18-3-2002

 

Ingezonden brief....

Een tijdje geleden kreeg ik een mailtje van lezer Paul Bruinsma. Een ervaren man op het gebied van buizenproductie.Over het wel en wee van de zogenaamde stand-by schakelaar op veel buizenversterkers. Met zo'n schakelaar schakelt de hoogspanning uit, maar blijven de gloeispanningen van de buis aan.

De eerste brief kreeg ik naar aanleiding van het publiceren van de "Scratch" phono versterker. Deze brieven geven toch stof tot nadenken over het verstandig toepassen van de bewuste schakelaar. De versterker een flinke tijd in stand-by zetten lijkt onverstandig te zijn.

Zelf laat ik de buizen even een minuut op gloei komen en schakel vervolgens de hoogspanning bij. Bij het uitschakelen schakel ik eerst weer de hoogspanning uit en na een halve minuut de netspanning er af. Ik zet zelf altijd een weerstand over de stand-by schakelaar om toch de emissie gedeeltelijk op gang te zetten en grote schokken te voorkomen. Bij gebruik van een mooi langzaam opkomende gelijkrichtbuis zoals de GZ37/CV378 is een stand-by schakelaar helemaal niet nodig.

Ik laat Paul zelf maar aan het "woord" hier. De eerste brief geeft al de nodige uitleg, en de tweede is een vervolg daarop. Hij stuurde zelfs een mooie foto mee. Paul, bedankt hiervoor!

 

Hallo Dick,

In de voeding zag ik een stand-by schakelaartje dat de anodespanning afschakelt. De gedachte hierachter berust op een hardnekkig misverstand. Met de bedoeling de belasting van de buizen in stand-by te verminderen en op deze manier de levensduur te verlengen wordt juist het tegenovergestelde bereikt.
Het idee achter de stand-by voorziening is om thermische schokken (opwarmen en afkoelen) te vermijden. Hoewel dit op zich wel waar is, blijkt de achteruitgang door het opwarmen en afkoelen (zeker bij deze zacht gloeiende buisjes) veel minder invloed te hebben dat de "vergiftiging" van de kathode die nu hiervan het gevolg is.

Er is overigens een nog slechtere benadering mogelijk die wel bij (grote) eindversterkers werd toegepast, n.l. de anodestroom afknijpen door een negatieve roosterspanning. Dat betekent onvermijdelijk een grote voorraad eindbuizen bij de hand hebben voor vervanging. Wat gebeurt er namelijk? Doordat er geen anodestroom meer loopt, terwijl de kathodes wel elektronen emitteren, worden de altijd in de buis aanwezige gasmoleculen door deze elektronen "beschoten" waardoor er positief geladen en relatief zware ionen ontstaan die in tegengestelde richting als rotsblokken "neerstorten" op het kathodeoppervlak en dit beschadigen. Wanneer er wel anodestroom loopt worden deze terugvallende ionen door de elektronenstroom gerecombineerd tot neutrale moleculen waardoor ze niet meer op de kathode storten. Het is hierdoor ook duidelijk dat een beter vacuüm altijd gunstig is.

Ik heb hieraan in de vijftiger jaren al wat studie gedaan omdat in mijn omgeving destijds het probleem bestond dat kathodestraalbuizen van oscilloscopen zo gauw achteruit bleken te gaan. Ook dit kwam doordat de gebruikers, met de beste bedoelingen, de helderheid helemaal op nul draaiden. Omdat het emitterende oppervlak van een kathodestraalbuis veel kleiner is dan van een "normale" buis was dan na een week al bijna niets meer over van zo'n kathode en zag er uit als een krater van een vulkaan.

 

De tweede brief…

Hallo Dick,

Nog even een vervolg op mijn vorige E-mail betreffende schade aan kathodes door stand-by voorzieningen. Zoals gezegd ben je vrij om dit eventueel op je web site te zetten. Het komt nogal eens voor dat er, met het doel om de slijtage van elektronenbuizen te verminderen en de levensduur ervan te verlengen, in een stand-by voorziening in apparatuur wordt voorzien zodat snel naar normale (warme) bedrijfstoestand kan worden overgeschakeld. Helaas wordt op deze manier de levensduur van buizen vaak juist nadelig beïnvloed.

Het idee achter de stand-by voorziening is om enerzijds thermische schokken (opwarmen en afkoelen) te vermijden en anderzijds tijdens stand-by de anodestroom laag of op nul te houden (geen kathode slijtage). In de praktijk blijkt de achteruitgang door het opwarmen en afkoelen veel minder invloed te hebben dan de beschadiging van de kathode die juist van stand-by situaties het gevolg kan zijn.

Bij TL-buizen bestaat overigens vaak evenzo het onjuiste idee dat het voor de levensduur beter is om deze altijd te laten branden in plaats van vaak in en uit te schakelen.

Omdat aan het eind van de vijftiger jaren (vorige eeuw) in mijn omgeving destijds het probleem bestond dat kathodestraalbuizen van oscilloscopen in een aantal gevallen snel achteruit bleken te gaan, heb ik wat onderzoek gedaan naar mogelijke oorzaken hiervoor.
Het bleek toen dat juist bij de gebruikers van oscilloscopen die hier het zuinigst op meenden te zijn, door wanneer niet gemeten werd - met de beste bedoelingen - de helderheid helemaal op nul te draaien, de kathodestraalbuizen het eerst versleten waren.

Wat gebeurt er namelijk? Doordat er nauwelijks anodestroom meer loopt, terwijl de kathode/het elektronenkanon wel warm blijft en elektronen emitteert, worden de altijd wel in de buis aanwezige gasmoleculen/-atomen door deze enkele elektronen getroffen waardoor er positief geladen en relatief zware ionen ontstaan die in tegengestelde richting "neerstorten" op het kathodeoppervlak en dit beschadigen.

Wanneer er wel voldoende anodestroom loopt worden deze terugvallende ionen door de tegengestelde elektronenstroom weer gerecombineerd tot neutrale moleculen/atomen waardoor deze niet meer op de kathode storten. Het zal ook duidelijk zijn dat dit verschijnsel zich sterker voordoet naarmate het vacuüm minder goed is. Een beter vacuüm is dus altijd gunstig voor de levensduur van een buis omdat er dan minder gasmoleculen in de buis aanwezig zijn.

Bijgaande foto van de kathode van een elektronenstraalbuis (zo'n 4 mm diam.) toont de gevolgen duidelijk. Het ronde grijze vlakje (normale slijtage) op het kathodeoppervlak geeft de doorlaatopening van de Wehnelt-cylinder (stuurrooster) aan. De "krater" daar middenin is het gevolg van de inslagen van ionen. Omdat het effectief emitterende oppervlak van een kathodestraalbuis relatief klein is ontstaat op deze manier al snel een forse schade aan zo'n kathode. De voor elektronenbuizen slechtste stand-by voorziening is dan dus ook die, welke vroeger o.a. vaak bij (grote) eindversterkers bij de eindbuizen werd toegepast, waarbij de anodestroom wordt afgeknepen middels een hoge negatieve roosterspanning.

Het is dus altijd beter om buizen apparatuur zo mogelijk bij niet gebruik of volledig uit te schakelen of, als je dat dan al om een of andere reden per sé wilt, gewoon in bedrijfstoestand te laten.

Paul Bruinsma