Спешу разочаровать. Сравнивать полупроводниковую электронику (особенно современную) с ламповой — это все равно, что сравнивать замазку со сваркой, хотя и то и другое [...]]]> Почему-то современному человеку кажется, что ламповая аппаратура в обслуживании — это примерно то же, что и транзисторная, только мало активных элементов и много жрет энергии. И что ломается она примерно так же.

Спешу разочаровать.
Сравнивать полупроводниковую электронику (особенно современную) с ламповой — это все равно, что сравнивать замазку со сваркой, хотя и то и другое может служить для герметизации…

Скажу сразу — ламповая техника ломается и что еще хуже — ломается постоянно. На своем пике — в конце 60-х годов прошлого века, радиолампы обычно имели ресурс 500-1000 часов (хотя и были специальные серии «Е» повышенной долговечности — 5 тыс- 10 тыс часов). И это — наивысшее достижение лампостроения! Какой ресурс лампы будет у попаданца? 100 часов?

Но если бы все упиралось только в ресурс радиоламп!
В электронике есть очень интересная особенность — чем меньше элементы, тем они надежнее. Кроме прочего — малые элементы имеют малые напряжения питания, что также положительно сказывается на общей надежности.
У ламп же не бывает малых напряжений. Просто исходя из принципа действия. Ни одна лампа не будет работать на 1.1 вольта, как современный процессор. Подозреваю, что даже накалу этого будет мало. В результате — большие напряжения и большие температуры (дающие механические напряжения), и имеем ничтожную надежность.

А теперь представим — у нас в схеме две радиолампы с ресурсом в 500 часов. Какова будет общая надежность прибора? В два раза меньше? А если ламп четыре? А если десять ламп? Современные микросхемы имеют ресурс до десятков тысяч лет (!). Естественно, собрав прибор, в котором будет десяток-другой микросхем, мы все равно получаем приемлемую надежность.
С лампами так нельзя — отсюда и разница в схемотехнике.

Если посмотреть ламповые схемы, то они очень сложно устроены — с кучей обратных связей. Все сделано для того, чтобы одна лампа выполняла несколько функций, это уменьшает количество активных элементов. Меньше ламп — больше надежность.
Ламповую технику не разрабатывали «из кубиков», как принято в цифровой электронике. Конечно, можно и из кубиков — но тогда ламп будет слишком много и работать такая штука будет очень мало, все больше в ремонте. Собственно, как и было в первых ламповых компьютерах, они могли проработать всего пару часов, прежде чем какой-нибудь один-единственный элемент из пары сотен переставал функционировать.

Кроме того — лампы греются. Греются сами и греют окружающие детали. В ламповом мире «перегрев» — это вытекание припоя и размыкание цепи. Поэтому железный лист с асбестовой прокладкой не вызывают удивления в ламповой аппаратуре. И функции такого листа, как электрического экрана — побочные, не для того он ставится.

Надежность радиоаппаратуры, к которой мы все привыкли, возникла только во времена полупроводников. И эта надежность была одной из основных причин того, что лампы вымерли.

Конечно, были у ламп и свои плюсы.
Лампы редко выходят из строя внезапно. Разве что накал перегорит, но это сразу заметно.
Лампы издыхают постепенно.
Катоды теряют эмиссию, а колбы — вакуум. Второе также заметно невооруженным глазом — геттер меняет цвет. По виду геттера даже можно отличить новую лампу от б.у.
Это все в совокупности дает простоту ремонта — деталей мало, а большой процент неисправностей просто видно.
Однако — ремонт необходим, и необходим постоянно. Ламповый радист просто обязан уметь ремонтировать аппаратуру. И именно так все и было.

Итак, если у попаданца получится ресурс радио порядка 100 часов — это победа.
И это число совсем немного отличается от ресурса рации у радистки Штирлица.
И пусть это выглядит слишком мизерным и неправдоподобным, но ведь и 150 км/час как скорость для истребителя тоже выглядит подозрительно. Но с такой скоростью и летали в Первую Мировую.

Попаданец, помни — та радиоаппаратура, что ты сможешь собрать, будет сильно отличаться от современной в смысле эксплуатации. И отличаться в худшую сторону.

Есть ли способ, который позволяет собирать оставшиеся при откачке газы и в процессе работы так же собирать накапливаемые? Есть. Способ простой со странным названием — геттер…

«Геттер» — слово немецкое и означает «поглощать». [...]]]> Радиолампам нужен вакуум. Вакуум высокий, и как только в колбе со временем собираются газы — вспыхивает разряд и радиолампа превращается в неонку.

Есть ли способ, который позволяет собирать оставшиеся при откачке газы и в процессе работы так же собирать накапливаемые? Есть. Способ простой со странным названием — геттер…

«Геттер» — слово немецкое и означает «поглощать». В данном случае — поглощать газы.
Если мы возьмем в руки радиолампу, мы как правило увидим сверху зеркальную поверхность. Это и есть геттер.

То есть — это геттер уже активированный.
А на заводе — это тонкая полоска металлической фольги длиной 8-10 мм, которая прикрепляется к электродам.
После откачивания воздуха и герметизации радиолампы и происходит эта самая активизация — через эту полоску пропускают СВЧ ток, в результате чего она просто испаряется и металл оседает на внутреннюю стенку лампы в виде такого вот зеркала.

Тут происходит две вещи.
Во-первых, при испарении атомы раскаленного металла захватывают остатки газов из колбы радиолампы. В результате вакуум заметно повышается. До изобретения геттера обязательно добивались высокого вакуума порядка 10^-6 — 10^-8 мм. рт. ст. После его введения можно было делать 10^-4 — 10^-5, а уже остальное добивал геттер.

Кроме того — полученная металлическая пленка имеет способность собирать газы, которые проникают в лампу или вырабатываются из горячих деталей. При этом — геттер меняется. Он становится более прозрачным, покрывается пятнами и разводами. Поэтому долго работающую в тяжелых режимах лампу можно визуально отличить от новой.

Но и это не все! При разгерметизации геттер окисляется и превращается из зеркально-черного в белый налет, как на картинке слева. То есть разгерметизованная лампа легко отличается визуально.

Собственно, остается один вопрос — а из каких металлов делается геттер?
Конечно, разные металлы по разному поглощают газы. Собвственно, поглощают газы только два металла — барий и магний, из них и делают геттеры. Хотя чистый барий почти не применяется — используют его соединения с торием, титаном или алюминием. Есть даже такая смесь, как железо-барий-магний.
Если взять в руки готовую радиолампу и посмотреть на зеркало, то можно определить — барий в геттере или магний. Бариевый геттер имеет темное зеркало, а магниевый чуть более светлое.
Если смотреть по характеристикам — то барий много лучше. Магний поглощает только кислород, азот и углекислый газ, а барий — все газы, кроме инертных. При этом объемы поглощения у бария заметно больше.
Весь плюс магния — только в дешевизне, а в случае попаданца он может стать единственно доступным.

Вообще, визуальное определение неисправностей в электронике для современного микрочипового мира выглядит по крайней мере забавно.
Но это работало — достаточно было проверить геттер и проследить, работает ли накал, и о работоспособности лампы можно было много чего сказать (хотя варианты, как всегда, были). Для микросхем же я знаю только одно визуальное определение неисправности — называется «танкисты повылазили», это когда крышка микросхемы разрывается и оттуда валит дым…

Итак, что мы видим?

Слева у нас антенна, на ней висит колебательный контур с переменным конденсатором, которым мы настраиваемся на волну. Справа у нас наушники и под ними — основная [...]]]> Итак, у попаданца все получилось — у него есть работающая радиолампа и он наделал конденсаторов-резисторов.
Давайте посмотрим, насколько простой может быть схема однолампового приемника…

Итак, что мы видим?

Слева у нас антенна, на ней висит колебательный контур с переменным конденсатором, которым мы настраиваемся на волну.
Справа у нас наушники и под ними — основная батарея питания. Вторая батарея нарисована под лампой — это питание накала радиолампы.
Остаются несколько вопросов — а зачем нужны конденсаторы С_с С_бл и резистор R_c?

Конденсатор С_с имеет емкость 100-200 пФ и именно он вкупе с лампой и является чем-то вроде детектора, то есть отсеивает высокочастотную составляющую радиосигнала, оставляя только модулированный сигнал. Этот конденсатор заряжается током, проходящим через цепь катод-сетка. Ток это слабый, но он идет только от катода к сетке, назад лампа не умеет. В результате конденсатор полностью заряжается и остается на этом уровне. И тут вступает в дело резистор R_c.
Он потихоньку «сливает» накопленное конденсатором. Если его правильно подобрать (а он должен быть порядка 1 мОм), то когда с антенны приходит просто несущая, то с конденсатором ничего не происходит — он полностью заряжен. Если же сигнал модулирован, то напряжение на С_с начинает уменьшаться и увеличиваться с модуляцией.
В результате — на сетке лампы появляется низкочастотные колебания — то есть звук.
Резистор R_c можно еще поставить в положение, обозначенное на схеме пунктиром, разницы не будет.

Вот еще картинка к объяснению работы С_с и R_c:

Из-за того, что лампа все равно усиливает высокочастотную составляющую, то она гасится вторым конденсатором — С_бл
Этот конденсатор пропускает через себя высокочастотную составляющую, а низкочастотная идет через наушники.
Вот схема объяснения этого:

Собственно, на этом объяснение работы простейшего однолампового приемника прямого усиления закончено.
Пять деталей, две батареи, лампа и наушники. И оно работает!

Я не думаю, что с объяснением принципа действия сего чуда будут проблемы, даже если объяснять придется аборигенам.
Конечно, первому встречному это будет непонятно. Но кто для секретных технологий будет брать первого встречного?

Как такое вообще может происходить? Просто управляющая сетка радиолампы — она [...]]]> Сейчас нам просто сложно представить, что у радиоламп был недостаток — они усиливали звуки, приходящие им на колбу.
То есть — работает себе генератор ВЧ для радиопередатчика, а на выходе получаются не просто колебания, но модулированные звуком, который «слышит» сама колба, без всякого микрофона…

Как такое вообще может происходить?
Просто управляющая сетка радиолампы — она действительно сетка. То есть она состоит из тонких проводков. И когда звуковые вибрации воздуха приходят на баллон, они передаются сетке. Да и анод тоже — длинная металлическая конструкция, которая при вибрации прогибается в микроскопических дозах.

И дальше играют два фактора. Во-первых, лампа является конденсатором малой емкости — ведь анод, катод и сетка — это электроды, разделенные вакуумом как диэлектриком. Эта емкость при вибрации начинает изменяться, когда расстояние между электродами скачет. Во-вторых электроны летят через вакуум совсем не со скоростью света и механические колебания электродов заставляют электроны «кучковаться» в группки.

Особенно заметны колебания сетки, потому что они влияют на сильный анодный ток.
При этом вряд ли можно услышать голос — соответствие звук-напряжение непрямое. В динамиках будет просто шум или щелчки, никакого настоящего микрофона не получится. Ну, вы в курсе про «теплый ламповый звук»?

С этим эффектом боролись.
Главным методом было уменьшение размеров ламп, что радикально уменьшало амплитуду вибрации электродов.
Лампы ставили на прорезиненные площадки или вешали с помощью пружин.

Хотя боролись не всегда.
На этом эффекте построен целый класс вакуумных приборов — лампы с механическим управлением.
Они применялись при тонких измерениях крошечных перемещений предметов, слабых нагрузок и усилий. Это были первые тензодатчики, их использовали даже для измерения давлений внутри цилиндров паровых машин!
При этом их подключали непосредственно к осциллографу и видели картину как работает паровая машина.
Также были популярны электронные измерители микрорельефа.
Лампы с магнитным управлением — это отдельная тема, забытая сейчас полностью.

Справедливости ради можно упомянуть, что микрофонный эффект имеют не только радиолампы.
Он возможен и в воздушных конденсаторах, когда от вибрации изменяется расстояние между пластинами, и в катушках или даже трансформаторах, которые от колебаний могут микроскопически менять расстояния между витками — и это будет заметно на выходе цепи.
Однако, микрофонный эффект радиоламп куда как сильнее, его можно было обнаружить почти в любой ламповой конструкции, хотя не везде он отражался на результате работы.

Когда появились полупроводниковые приборы, одним из важные их плюсов было отсутствие этого микрофонного эффекта.
Нам сейчас не понять, чему радовались тогдашние радиотехники…

В таком случае существуют разные методы, позволяющие присоединить стеклянную колбу к металлическому цоколю без нарушения вакуума…

Самым простым решением этой проблемы являются… припои! Да-да, и оловянно-свинцовые в том числе. [...]]]> Для производства радиолампы необходимо, чтобы проводники проходили через стекло.
Однако, часто попаданец — криворукий программер, который со стеклом возиться не желает, а у мастеров это дорого.

В таком случае существуют разные методы, позволяющие присоединить стеклянную колбу к металлическому цоколю без нарушения вакуума…

Самым простым решением этой проблемы являются… припои!
Да-да, и оловянно-свинцовые в том числе. При этом соединяют не только стекло-металл, но и стекло-керамику.
Технология тут такая — сначала нужно подготовить поверхности. Металлическую поверхность необходимо залудить тонким слоем припоя. На этом этапе — хорошо отмыть от флюса, потому что флюс — это то вещество что помешает получить высокий вакуум. Из-за этого канифольные флюсы неприменимы. Пленка полуды должна быть как можно более тонкой. Для этого существуют даже оригинальные методы — например, припой наносят с помощью бормашины.

Для этого сначала «пропитывают» абразивный камень на валу бормашины, прижимая его к припою. За счет трения выделяется теплота, которая плавит припой и он ровным слоем растекается по абразивному камню. Такой «луженый» камень теперь прижимают к металлической поверхности. Опять трение и припой опять плавится — и ровным слоем покрывает металл, причем в местах, где шлифовочный камень снял окисную пленку.

Конечно, последний метод попаданец вряд ли будет применять, это напоминание о том, что в технологиях очень часто есть «обходные» пути.

Далее необходимо металлизировать стекло.
Для этого ее, во-первых, необходимо очень тщательно обезжирить. И после обезжиривания так же тщательно удалить следы обезжиривающих реактивов. На последней стадии отмывки рекомендуют ополоснуть спиртом или ацетоном. Более того — для лучшей адгезии рекомендуют дополнительно очистить поверхность в искровом разряде трансформатора Тесла.
Стекло нагревают до 370^oC, чтобы добиться максимальной адгезии припоя. Сам расплав припоя наносят потиранием куском хлопчатобумажной ткани. Если стекло перегреть, припой не будет сцепляться с поверхностью и нужно подождать, пока остынет. Проверка покрытия — с обратной стороны стекла оно должно выглядеть как идеальное зеркало.

После сборки детали нагревают до начала плавления припоя и сдавливают с небольшим усилием. Сильно давить нельзя — припой выдавиться. Следует помнить, что после застывания оловянно-свинцовые припои расширяются.

Вообще, металлизацию стекла можно сделать десятком разных способов (описанный — самый простой и самый некачественный). Еще можно использовать вакуумное напыление или электрохимическое осаждение. Но это все относится скорее всего к омеднению, что в случае массового производства дает лучше результаты.

Например, как делают омеднение на производстве:
Сначала обмазывают чистый конец стекла углеродосодержащим проводящим покрытием (совсем не обязательно графитом), высушивают его в течении 5 минут и спекают при 500^oC еще 5 мин.
Потом с помощью гальваники наносят слой меди.
Спаивают при помощи оловянно-свинцового (50:50) припоя.

Однако, для попаданца существует еще один способ, который в использовании много проще, но и много дороже.
Это — уплотнение на базе хлористого серебра.
Уплотнения на хлористом серебре могут работать до 300^oC. Это вещество нелетуче, оно не засоряет вакуум.
При 457^oC хлористое серебро плавится, образуя легкоподвижную жидкость, которая легко смачивает стекло, кварц и металлы. Слой хлористого серебра можно получить даже методом окунания деталей в расплав. Хотя стекло смачивается сравнительно плохо, поэтому поверхности стекол приходится сильно разогревать.

Процесс склейки происходит, если нагреть смоченные хлористым серебром детали до 500^oC.
Возможно также, что хлористое серебро закладывают в холодную сборку и нагревают целиком.

Хлористое серебро применяется для склейки не только металлов и стекла, но и слюды и им герметизируют прозрачные окна, сделанные из хлорида натрия (я не опечатался), бромида калия или же хлорида серебра.

Использованная литература:
А. Рот. Вакуумные уплотнения. 1971.
Ф. Розбери. Справочник по вакуумной технике и технологии. 1972.

Поэтому вольфрам если и где использовался, так это в Китае — в персиковой краске для фарфора, [...]]]> Несмотря на то, что первый вольфрам был получен в 1783, его фактически не использовали много лет.
Удивительного мало — металл, конечно, пластичный, но и очень твердый, а еще — самый тугоплавкий из всех металлов: 3380°C это вам не шутки.

Поэтому вольфрам если и где использовался, так это в Китае — в персиковой краске для фарфора, где красивый цвет давал оксид вольфрама. Хотя те, кто сотни лет расписывал фарфор, об этом не догадывались.

Все изменилось в 1900 году, когда появились первые стали с вольфрамом.
Однако, нас интересует чистый вольфрам, а точнее — как можно произвести из него тонкую проволоку для нитей накала? Нам ведь кроме электронных ламп неплохо было бы производить и простые осветительные лампы накаливания…

Первые лампы накаливания были с угольными нитями (1878 год). Мы не будем вспоминать наработку на отказ такой лампы, проблема была в другом — энергоэффективность оказалась всего 1 люмен на ватт. Лампочки были тусклые и жрали много, и 20 лет исследований довели эффективность аж до 3 люмен/ватт. При этом у самой простой современной лампочки накаливания — 12 люмен/ватт.

Естественно, попытки заменить уголь предпринимались год за годом. в конце 19 века начали выпускать лампы с нитью из осмия, а с 1903 года — из тантала (7 люменов/ватт).

Нить накаливания из вольфрама удалось сделать только в 1904 году, получив заветные 12 люмен/ватт, а специальные высоковольтные лампы имеют даже 22 люмен/ватт.

Какими же методами этого достигли?
Существует несколько подходов к производству нитей накаливания.
Скажу сразу — простое волочение здесь не подходит. Конечно, были попытки расплавить вольфрам в электрической дуге и работать с этой капелькой, пока она горячая. И все равно — необходимая нам очень тонкая проволока не получалась, потому что при застывании в вольфраме образовывались достаточно крупные кристаллы и вольфрам становился хрупким. Да и вообще — это не наш метод. А какие наши?

Метод раз.
Разработан в 1906 году. Черный вольфрамовый порошок очень тонкого помола смешивался с декстрином или крахмалом до образования пластичной массы. Гидравлическим давлением эта масса продавливалась через тонкие алмазные сита. Получающаяся нить оказывалась достаточно прочной для того, чтобы быть намотанной на катушки и высушенной.
Далее нити разрезались на «шпильки», которые нагревались в атмосфере инертного газа до температуры красного каления для удаления остатков влаги и легких углеводородов. Каждая «шпилька» закреплялась в зажиме и нагревалась в атмосфере водорода до яркого свечения пропусканием электрического тока. Это приводило к окончательному удалению нежелательных примесей. При высоких температурах отдельные маленькие частицы вольфрама сплавляются и образуют однородную твердую металлическую нить. Эти нити эластичны, хотя и хрупки.
Метод несложный (относительно), но имеет недостаток. Дело в том, что полностью органику выжечь не удавалось и остатки углерода постепенно выходили из нити и оседали на стенках колбы и лампа «темнела». Естественно, такие вольфрамовые нити мало применимы в электронных лампах, а только в лампах накаливания.

Метод два
Разработан Юстом и Ханнаманом. Угольная нить диаметром 0.02 мм покрывалась вольфрамом путем накаливания в атмосфере водорода и паров гексахлорида вольфрама. Покрытая таким образом нить нагревалась до яркого свечения в водороде при пониженном давлении. Вольфрамовая оболочка и углеродное ядро полностью сплавлялись друг с другом, образуя карбид вольфрама. Получающаяся нить имела белый цвет и была хрупкой. Далее нить нагревалась в токе водорода, который взаимодействовал с углеродом, оставляя компактную нить из чистого вольфрама.
Этот метод дает куда более качественные результаты, но его сложность!..

Метод три
Разработан в 1909 году Уильямом Кулиджем. Вольфрам смешивался с амальгамой кадмия, из полученной пластичной массы изготавливалась проволока, и, когда ее прокаливали в вакууме, сначала кадмий, а потом ртуть полностью испарялись, оставляя тонкую нить из спеченного чистого вольфрама, который к тому же поддавался дальнейшей обработке.
Это — самый что ни на есть наш метод!
P.S. Я встретил в одном месте упоминание, что Кулидж потом усовершенствовал метод и обошелся без ртути. Каким образом это произошло я объяснений не нашел.

Метод четыре
Собственно, это современный метод производства вольфрамовых нитей (для справки).
На входе — порошковый вольфрам, получаемый восстановлением паравольфрамата аммония. Он должен иметь высокую чистоту и обычно смешивают порошки вольфрама разного происхождения, чтобы усреднить качество металла (экономика должна быть экономной). Но даже такое смешивание — занятие не простое, оно производится в мельницах и вольфрам достаточно сильно нагревается. Чтобы он не окислялся, в мельнице должна быть чисто азотная атмосфера.
Далее порошок прессуется гидравлическим прессом при 5.25 кг/мм²
Если порошки все же загрязненные, то прессовка получается хрупкой и для устранения добавляют органическое связуемое, в дальнейшем полностью окисляемое.
Потом — предварительное спекание и охлаждение штабиков в потоке водорода, их механические свойства улучшаются.
Но все равно — прессовки еще остаются достаточно хрупкими, и их плотность составляет 60–70% от плотности вольфрама, поэтому штабики подвергают следующему высокотемпературному спеканию.
Штабик зажимается между контактами, охлаждаемыми водой, и в атмосфере сухого водорода через него пропускается ток для нагрева его почти до температуры плавления. За счет нагревания вольфрам спекается и его плотность возрастает до 85–95% от кристаллического, в то же время увеличиваются размеры зерен, растут кристаллы вольфрама.
Затем следует ковка при температуре 1200–1500° С. В специальном аппарате штабики пропускаются через камеру, которая сдавливается молотом. За одно пропускание диаметр штабика уменьшается на 12%. При ковке кристаллы вольфрама удлиняются, создается фибриллярная структура. Именно эта структура не дают вольфраму быть настолько хрупким и его можно протягивать.
После ковки следует протяжка проволоки. Стержни смазываются и пропускаются через сита из алмаза или карбида вольфрама. Степень вытяжки зависит от назначения получаемых изделий. Диаметр получаемой проволоки составляет около 13 мкм.

Ну и напоследок кое-какие факты: из 1 кг вольфрама изготавливают 3,5 км проволоки. Это нити накаливания для 23 тысяч 60-ти ваттных ламп.

Мощность передатчика будет невелика. На самом деле — уж как получится, но десяток-другой [...]]]> Итак, задача — построить пару приемо-передатчиков, чтобы вести радиосвязь.
Частоты передатчиков невысокие — длинные волны, в районе 150 — 200 кГц, нам пока даже средние волны незачем. К тому же длинные волны очень стабильны в разное время суток, пусть даже быстро затухают.

Мощность передатчика будет невелика. На самом деле — уж как получится, но десяток-другой километров должно добить. Для начального этапа голос не передаем, делает «беспроводный телеграф».

Итак, какие ингредиенты понадобятся, чтобы заварить эту кашу?
И в какие эпохи мы можем это осуществить?..

Во-первых — радио строим на электронных лампах. Никаких высокочастотных пентодов — у нас частоты далеки до мегагерца, простые триоды должны потянуть. Лампы будем делать с полностью стеклянным баллоном, так будет проще.
Так как у нас голос не передается и не принимается, нет нужды ни в микрофоне, ни в динамике. В передатчике — одна генераторная лампа, ключом мы просто будем запускать генерацию. В приемнике — никакого супергетеродина (модуляции все равно нет), схема с прямым усилением.

Наличие сигнала в приемнике определяется гальванометром (все равно его нужно будет строить для отладки схем). Перенастройку колебательных контуров делать не будем — приемник и передатчик будут жестко установлены на одну частоту.

Если сравнивать такую схему с искровым передатчиком, то имеем несколько плюсов — искровой передатчик забивает все диапазоны, от сверхдлинных волн до оптического диапазона и даже ультрафиолета. И поэтому одновременно может работать только одна станция. Тут — полное разделение по диапазонам, на длинных волнах есть место примерно для 10 станций, работающих с голосом, а «морзянкой» можно набить их под сотню. И кроме того мощность, потребляемая таким ламповым передатчиком, не сравнима с мощностью искровой станции (а у нас электрогенераторы будут точно недоступны).
Ну и на сладкое — если такой «беспроводный телеграф» будет работать устойчиво, то добавить в нем амплитудную модуляцию и передавать голос не есть критической проблемой — весь вопрос в развитии схемотехники. Также развитие радиоламп даст толчок очень большим областям — от эхолота и до усилителя звука.

Итак, оглашаем список обязательных ингредиентов:

1. Медь. Точнее, медная проволока. Из нее мы будем делать и провода, и антенны, и элементы радиоламп. Нужно не так мало и нужно хорошего качества, с минимальными примесями. Проволоку желательно тянуть как можно тоньше — нам же и колебательные контуры делать, и катушки гальванометра мотать, и трансформаторы.

2. Железо. Железо нужно разное. Для сердечников трансформаторов — чистое и мягкое, которое легко перемагничивается, а для магнитов в гальванометре — науглероженое хрупкое. Еще железо будет использоваться в гальванических элементах как электрод.

3. Платина. Из платины мы будем делать катоды прямого накала в радиолампах. Поэтому платину желательно почище и в виде проволоки. Также платина будет использоваться для спаивания со стеклом — для выводов радиоламп. К сожалению, есть немного металлов, которые хорошо спаиваются со стеклом, но платина — один из них.

4. Развитое стеклодувное дело. Нам нужно хорошо проплавленное стекло, чтобы нормально держало вакуум и хорошо сплавлялось с выводами радиоламп.

5. Ртуть. Ртуть нужна для ртутно-струйного насоса Шпренгеля, который позволит нам добиться высокого вакуума, необходимого для радиоламп.

6. Бумага. Как ни странно, без бумаги будет сложно обойтись. Она будет использоваться как обкладка конденсаторов, и длинные вощеные бумажные ленты будут использоваться как изоляция проводов. Если мы решили строить совсем в древнем времени и бумага еще не производится — можно разобрать на части с десяток осиных гнезд. Конечно, это аварийное решение, но оно существует.

Многие компоненты — такие как воск, дерево или керамика, я здесь не упоминаю, они как правило доступны во все времена. Единственно — керамика должны быть достаточно развита. Нам нужно не только делать из керамики гнезда для радиоламп, но и из смеси керамики и угля выпекать резисторы. Второе будет особенно сложно — керамика должна быть низкотемпературная, чтобы уголь остался внутри и создавал проводимость. Хотя, возможно можно сделать резистор из смолы и угля, здесь без экспериментов не разобраться.

Также еще раз напоминаю, что главной проблемой у попаданца будет схемотехника, а не создание элементной базы.

Хотя при изготовлении все упрется в проблему культуры производства, особенно это касается вакуумного насоса. С одной стороны — ничего слишком сложного там нет, даже движущихся частей. А с другой стороны — нужно подбирать вакуумные уплотнители и бороться с утечками. Поэтому рабочие, которые выполняют вакуумирование, должны понимать что они делают, тут нельзя обойтись просто набором приемов.

Однако, возможно будут доступны другие материалы, которые много облегчат и улучшат радио. Поэтому обнародуем список дополнительных ингредиентов:

1. Свинец и олово. Для припоя. Можно обойтись и без них, соединяя элементы скруткой, но возникают нежелательные емкости и будет постоянная борьба с окислением скруток.

2. Никель и кобальт. Точнее — ковар, сплав железа с никелем и кобальтом, он отлично спаивается со стеклом, из него много лет делали выводы электронных ламп. Дешевая замена платине. Из-за ингредиентов может быть очень сложным в получении.

3. Вольфрам. Лучший материал для катодов электронных ламп. Но его получение  — совсем не легкая прогулка…

4. Бакелит. Хороший конструктивный элемент, который является еще и изолятором. В конструкции радио отличная замена дереву, которое может накапливать влагу и давать замыкания. Бакелит несъедобен для грибков и жучков и выдерживает высокие температуры (а лампы у нас неплохо греются). Из смеси бакелита, угля и кремнезема мы будем делать высоокомные резисторы.

5. Магний. Он очень полезен для так называемой «темной откачки» ламп, когда магний образует внутри лампы зеркало, впитывающее газы. Это заметно снижает требования к вакууму.

Глядя на этот весь список возникает только один вопрос — а в какие времена это все будет доступно?
Собственно, если просмотреть весь первый список, то критичными в нем есть только два элемента — это стеклодувное дело и платина.
Стеклодувное дело впервые широко развернулось в Древнем Риме, именно из остатков Восточной Римской Империи — Константинополя в 11 веке и были вывезены в Европу мастера-стеклодувы. То есть уже в Древнем Риме стеклодувное дело было и было на высоте.

Остается только добыть платину. А с ней похуже. В Европе ее узнали только в 16 веке, из месторождений серебра в Южной Америке. Платина залегает целыми «поясами», но в Европе ее мало. И рассыпных месторождений нет вообще, ближайшее — в Юбдо (Yubdo), это западная часть Эфиопии.
Конечно, Эфиопия христианская страна и с ней торговали тысячи лет, но это ведь нужно посылать экспедицию на поиски россыпей!

Но в любом случае — с открытием Южной Америки платина перестала быть дефицитом. Конкистадоры не гнушались заряжать платину вместо дроби и выбрасывать в отвалы. Поэтому попаданец в Южную Америку здесь имеет приоритет. Или попаданец в Эфиопию — такая книга существует, кстати.

С таким раскладом получается, что радиопередатчик можно создать задолго до паровой машины. Требования к технологиям радиоламп оказываются куда проще требований к паровой машине. Тут не надо поколение за поколением строить станки, чтобы поднять их точность.

По крайней мере сделать радиопередатчик для Наполеона,  даже вещательный — можно без особых проблем.

Этот тип насоса использовали в своих работах Сведенборг (в 1772 году), Гейслер и Темплер (в 1858 году). И что самое интересное — такой насос позволяет достичь вакуума порядка [...]]]> Нам кажется, что вакуум научились получать сравнительно недавно и нашим предкам это было недоступно.
Тогда рассмотрим конструкцию ртутно-поршневого насоса, подобно которому пользовался еще Торичелли в 1643 году.

Этот тип насоса использовали в своих работах Сведенборг (в 1772 году), Гейслер и Темплер (в 1858 году). И что самое интересное — такой насос позволяет достичь вакуума порядка 10^-8 атмосферы. Этот тип насоса столетиями использовался учеными и сыграл громадную роль в исследованиях.

Принцип действия ртутно-поршневого насоса прост.

Сосуд с ртутью C, емкость которого должна быть хотя вы вдвое больше емкости А, поднимают наверх до тех пор, пока ртуть не заполнит емкость А, при этом она вытесняет оттуда воздух через капилляр В. Чтобы избежать заливания ртути в трубопровод, используют поплавок Е, всплывающий в ртути и запирающий трубу.

Теперь опустим сосуд С вниз, ртуть вытечет из емкости А и в нее поступит газ из откачиваемого сосуда.
Каждый подъем сосуда С длится около двух минут, столько же — опускание ртути. Работа производится вручную и достаточно трудоемка.
Скорость откачки… Ну, какая-то есть. Для достижения 25 х 10^-6 мм ртутного столба требовалось 300 минут (!).

При этом насос предъявляет требования к чистоте и сухости ртути (он ведь работает с ее поверхностью). Поэтому очень желательно сушить поступающий в насос газ.

По этому принципу строилось очень и очень много конструкций. В конце концов существовали автоматически действующие насосы Теплера, которые могли откачать 5 литров за 13 минут. То есть эта схема насоса при всех своих недостатках имеет очень широкое поле для улучшения параметров.
Можете полюбоваться, как выглядела одна из реальных конструкций простого насоса Теплера (картинка справа).

Недостаток такого насоса — наличие гибкой трубки.
Мало того, что у попаданца однозначно будут проблемы с материалом для нее, но еще и возникают проблемы с долговечностью такой конструкции. Сколько изгибаний выдержит такая трубка? А если она треснет, то сколько ртути прольется?

В 1865 году Шпренгель предложил немного другую конструкцию — не ртутно-поршневой, а ртутно-струйный насос.

Ртуть, собранная в сосуде А по трубке B капает из сопла D в трубку E. Трубка E — капиллярная для ртути, диаметром не более 1 мм и длиной около 80 см. Скорость вытекания ртути из сопла D регулируют так, чтобы ртуть в капилляре E разбивалась на капли. Капли  захватывают газ в образующиеся между ними разрывы.

Чтобы избежать испарения ртути, на ее поверхность наливают небольшое количество воды.

Недостатков у такого насоса много.

Во-первых — низкая производительность. Такой насос откачивает до 20 кубических сантиметров газа в секунду (речь не идет о литрах, как это происходит с другими насосами). Чтоб выкачать вакуум из сосуда в 0.4 литра требуется как минимум 30 минут.
И что самое неприятное — возможности увеличения производительности слабые, разве только поставить несколько таких насосов в параллель.
Поэтому желательно использовать предварительную откачку, для форвакуума подойдет водоструйный насос. Хотя желательно использовать вместо воды масло, это не только снизит давление, достигаемое струйным насосом, но и избавит от паров воды.

Во-вторых — работа с жидкой ртутью, которую необходимо переносить с нижнего сосуда в верхний, хотя тут можно найти альтернативу и поставить простейший ручной насос для ртути.

Но главное, чем подкупает схема Шпренгеля — это простотой конструкции. Не нужно ничего — только стеклодувное дело и ртуть. И высокий вакуум становится достижим!

Собственно, вся электронная лампа стоит на явлении термоэлектронной эмиссии — то есть на том, что сильно нагретые тела начинают излучать электроны. При этом вылет электронов обусловлен колебаниями узлов атомарной решетки, поэтому из расплава [...]]]> При изготовлении радиолампы есть всего две сложности, два критических места.
Одно из них — изготовление катода электронной лампы, который должен отдавать электроны…

Собственно, вся электронная лампа стоит на явлении термоэлектронной эмиссии — то есть на том, что сильно нагретые тела начинают излучать электроны. При этом вылет электронов обусловлен колебаниями узлов атомарной решетки, поэтому из расплава электроны вылетать не будут, а только из твердого тела и желательно кристаллического.

Самым простым веществом, от которого можно получить термоэлектронную эмиссию, является вольфрам.
Он отдает электроны не слишком охотно, но он стабилен и отлично работает даже в плохих вакуумных условиях. Главный его недостаток, что его рабочей температурой является 1900 — 2500°С.

Собственно, если металлургия развилась настолько, что доступен вольфрам — то электронные лампы будут работать. Да и работали много лет, пока не были изобретены энергетически более выгодные катоды. Собственно почему «пока»? Более энергетически выгодные катоды — это те же вольфрамовые, но со специальными покрытиями. А в некоторых типах ламп до конца использовались чистые вольфрамовые.
В нашем мире вольфрам был получен в конце 16 века, но, конечно, промышленное использование подзадержалось.
Вольфрам — это единственное решение при массовом производстве ламп, хотя нормальные катоды получаются и из тантала, или ниобия.

Все остальные 50 лет развития электронных ламп ушли на улучшение двух параметров — уменьшения энергии выхода электронов и уменьшения рабочей температуры катода. Решений тут за эти годы накопилась гора.
Например, для катодов прямого накала использовались пленочные катоды — когда вольфрам покрывался пленкой другого металла, чаще всего — тория.
Для катодов косвенного накала чаще всего использовали оксидные катоды. То есть катод покрывали солями щелочноземельных солей (обычно углекислых солей — карбонатов бария, кальция и стронция). Для этого проволоку, из которой делается катод, протягивают через суспензию этих солей, к которой добавляют специальное органическое вещество — биндер, связывающее частицы покрытия с поверхностью металла. При первом нагревании катода биндер выгорает.
Также оксидный катод можно наносить катафорезом — погружая в суспензию и подавая отрицательный электрод, получается некоторое подобие гальванопластики.
Но покрытие это очень и очень нежное. В конце концов стало широко распространятся опрыскивание катодов при помощи специальных пульверизаторов.

Но кроме прочего оксидный катод нужно активировать — нагреть в вакууме до температуры, выше рабочей на 300-350°С, при этом карбонаты покрытия частично разлагаются и появляется свободный барий. При этом такой катод — очень хрупкая штука. Его рабочая температура порядка 850°С и перегревать нельзя.

Можно представить, какие ухищрения применялись, чтобы использовать такие вот нежные катоды, а они были самые массовые из-за дешевизны материалов. Поэтому пытались использовать спеченные катоды. На металлическую подложку наносился тончайший слой никелевого порошка и спекался с ней в атмосфере водорода. Потом, как всегда — погружаем в соли. Такой катод имеет бОльшую активную поверхность. Ведь срок службы таких ламп зависит от того, насколько быстро испарится активное покрытие.

На этом прогресс не остановился. Появились хитрые Л-катоды с молибденовым цилиндром и вольфрамовой губкой, внутри которого запас активного вещества (барий и стронций), импрегнированные, полые, ячеистые и ламельные катоды.

В любом случае — все эти хитрые катоды со временем теряют эмиссию и лампа «садится». Это и хорошо и плохо. Ламповую аппаратуру легко поддерживать в рабочем состоянии и она не ломается мгновенно — но она потихоньку теряет свои рабочие характеристики. В отличии от нее транзисторы любят выходить из строя мгновенно, но до самого конца держатся молодцом.

В общем, если есть вольфрам — можно пытаться строить лампы.
Однако, хотя вольфрам очень желателен, попаданцу можно обойтись и без него.
В этом случае катод делается из платины.
Платина имеет свойства похуже, чем вольфрам. Она плавится при 1772°С (а чем выше температура, тем мощнее термоэлектронная эмиссия). Один плюс — сопротивление его в два раза больше и проволочки катода можно делать не настолько тонкими, что технологически проще.
Но и сама эмиссия у платины хуже, чем у вольфрама.
Можете сами полюбоваться на табличку сравнения свойств разных металлов:

Тут температуры плавления металлов обозначены концами линий.
Видно, что платина в этом списке — наихудший вариант.
Но не это самое плохое.

Дело в том, что если возьмем вольфрам, то у него работа выхода — 4.51 электрон-вольт. А у платины этот параметр может колебаться от 2.18 и 6.71 V, и если первое число — просто великолепно, то второе хуже некуда. Разброс гигантский. Это связано с тем, что поверхность платины неуправляемо адсорбирует кислород, и в реальном мире конструкторы так и не смогли управлять этим процессом.

Для попаданца это значит, что лампа будет не только иметь разные коэффициенты усиления и сможет пропускать разные токи. Будут сдвигаться графики вольт-амперных характеристик лампы и лампа будет «открываться» и «закрываться» при разном напряжении. То есть если лампа сгорела, то невозможно будет просто выкинуть нерабочую лампу и воткнуть новую. Придется перерабатывать всю схему — менять и конденсаторы и резисторы. То есть каждая лампа будет иметь свои номиналы в схеме.

Конечно, в массовом производстве это все можно попробовать и побороть. Например, разделить все лампы на шесть или восемь классов и каждую лампу прогонять на тестах и маркировать определенным классом. Однако, это задача непростая, требует очень много времени и главное — квалифицированного труда.

Но несмотря на все — простые катоды из платины возможны. Ведь платина только сравнительно недавно стала дорогим металлом, в свое время даже название «платина» («серебришко») она получила за то, что только похожа на серебро, но применения ей нет. Ее даже поначалу выбрасывали в рудные отвалы.
Поэтому если попданцу доступен вольфрам — то лучше использовать его, а если нет, то и платина сойдет…

Так как внутри радиолампы должен быть вакуум, то каждая лампа имеет баллон, внутри которого этот вакуум сохраняется. Вполне естественно, что этот баллон выполняет также функцию несущего кузова, [...]]]> Как работает электронная лампа мы примерно представляем.
Теперь хорошо бы представить, как это выглядит на практике, и сейчас мы рассмотрим — из чего же делают сам корпус радиолампы…

Так как внутри радиолампы должен быть вакуум, то каждая лампа имеет баллон, внутри которого этот вакуум сохраняется. Вполне естественно, что этот баллон выполняет также функцию несущего кузова, к которому все крепится.
Существует два основных типа баллонов — металлический и стеклянный. Надо сказать, что первые лампы были стеклянные, да и последние тоже. Радиолампы с металлическим баллоном неоднократно пытались вводить, но все оказалось не так шоколадно. В результате металлические лампы заняли узкую нишу.

Итак, какие плюсы в металлическом баллоне?
Во-первых — механическая прочность. Железную лампу нечаянно не разбить. Если вы делаете радиостанцию для танка, которая должна выдерживать выстрел из пушки несколько раз в минуту — это может быть единственно верным решением.

Во-вторых металлический баллон представляет собой очень неплохой электромагнитный экран. И тут даже не сохранение секретности, а наоборот — устранение влияния на лампу внешних электрических полей, ведь у нас электроны перегоняются электрическим полем, а рядом с лампами куча всего электрического натыкано.

В-третьих — так как габариты стеклянной лампы определяются возможностями производства из стекла, то железные лампы возможно сделать заметно меньше стеклянных — на половину или даже на две трети. Конечно, по размеру транзисторы не получатся, но компактность заметно возрастет.

В четвертых — так как линейные размеры меньше, то электрические емкости, образованные между электродами, тоже меньше.

В пятых — так как лампа меньше, жестче и прочнее, то в ней «микрофонный эффект» намного слабее. Вообще это интересное явление — так как внутри лампы все элементы из тонких проволочек и нежно закреплены, то при воздействии на радиолампу звуковых колебаний это все барахло внутри начинает дрожать в такт звука. При этом изменяются расстояния, которые пробегают электроны внутри лампы и звук начинает накладываться на рабочие частоты. То есть из лампы получается такой себе микрофон, превращающий колебания воздуха в электрические волны. Сейчас в эпоху микросхем и полупроводников такой забавный недостаток даже трудно себе вообразить, но в те времена все было весьма серьезно. Ну и как всегда — недостаток превратили в достоинство, сделав на радиолампах различные механические датчики (говорю сразу — акселерометр будет голимый!).

В-шестых — металл проводит тепло куда лучше стекла. Поэтому мощные лампы будут иметь лучший теплоотвод. Ведь реально киловаттные лампы с водяным охлаждением лучше строить из металла.

В-седьмых — так как лампа куда прочнее, то металлические лампы кроме торчащих ножек имеют и жесткий направляющий штырь. Это не мелочь — в вибронагруженных приборах лампы легко «отходили» и теряли контакт, ведь стеклянную лампу так жестко не закрепить. Да даже в ламповом телевизоре первым действием ремонтника было вынуть-вставить лампы.

Конечно, не обошлось и без недостатков.
Например то, что из-за компактности как аппаратуры, так и самих ламп, нужно было осторожней компоновать сам аппарат — ведь мощность в лампе такая же и этот нагрев идет на меньший размер баллона, да и элементы рядом расположены ближе.
Также визуально не видно — перегорел ли нагрев катода и не отошел ли контакт, ведь стеклянная лампа слабо светится.
Похожая история и с потерей герметичности. Если в стеклянную лампу попал воздух, то серебряное покрытие под колбой белеет (это покрытие — результат выжигания остатков воздуха), а иногда в лампе с воздухом просто зажигается газовый разряд — и это видно.

Но почему железные лампы остались только в узких нишах — где обязательно требуется их прочность или теплоотвод?
Ответ простой — эти лампы в производстве оказались куда сложнее, а значит — заметно дороже и менее надежно.
Чтобы убедится в этом — полюбуйтесь на устройство обычного триода американского производства с железным баллоном:

Главная проблема производства таких ламп — обеспечивание герметичность между штампованной из металла баллоном и дном лампы. То есть даже не обеспечение герметичности при производстве, а именно при эксплуатации, ведь лампа — очень теплонагруженный элемент. Вплоть до того, что в одной книге по обслуживанию звуковой аппаратуре на радолампах, изданной в 1940 году, я обнаружил оригинальная расшифровка понятия «перегрев радиолампы» — это когда она нагревается настолько, что припой вытекает и лампа теряет контакт.

Если мы посмотрим на конструкции стеклянных баллонов, то их две — с цоколем и так называемые «пальчиковые».
Цокольная лампа сочетает некоторые плюсы металлических ламп, уничтожая плюсы ламп стеклянных.

На картинке слева пальчиковая, справа цокольная.

Дело в том, что в пальчиковой лампе везде стекло, что является наилучшим способом сохранения вакуума. Из стекла выходят только электроды, они сделаны из ковара, отлично спаиваются со стеклом и имеют такой же коэффициент теплового расширения. С цокольной лампой нужно подбирать материал цоколя, материал замазки и клея, что собирают эту конструкцию воедино. То есть высокой механической прочности все равно не получается, а надежность падает. Ну и плюс заметное усложнение конструкции. Хотя следует заметить, что пальчиковые лампы освоили только после Второй Мировой.

Ну и последнее — существовала очень компактная разновидность стеклянной пальчиковой радиолампы — так называемый «желудь», потому что стеклянная колба состояла из двух половинок, спаянных посередине.

Итак, если раскалить металлический проводник и подать на него «минус», то свободные электроны будут вылетать из этого проводника, он называется катодом. [...]]]> Сам принцип действия лампы прост — все построено на том, что раскаленные предметы могут выбрасывать в пространство свободные электроны. Однако, за 50 лет использования ламп они настолько усложнились, что дискретным транзисторам до них далеко…

Итак, если раскалить металлический проводник и подать на него «минус», то свободные электроны будут вылетать из этого проводника, он называется катодом. Если же поставить недалеко другой проводник и присоединить к нему «плюс» (называется анодом), то электроны не только будут вылетать из катода и образовывать облако вокруг него, но и целенаправленно полетят к аноду. Потечет электрический ток.

Вся проблема постройки электронных ламп в том, что электроны должны лететь с катода на анод в вакууме. Причем в вакууме высоком, если внутри лампы останется газ, то он от движения электронов вспыхнет и получится газоразрядная лампа. Это, конечно, тоже результат, но совсем не тот, которого мы добиваемся (хотя с газонаполненными электронными лампами тоже есть варианты).

Итак, мы сделали металлическую колбу, откачали оттуда воздух и вставили два электрода. При этом продумали, как раскалить один из них, для этого часто делают дополнительную нагревательную проволочку, такие катода называются катодами косвенного накала. Включили в сеть, катод засветился добела — ток потек. Ну и что, зачем эта штука нужна? Вся фишка в том, что если поменять полюса батареи, то через лампу ток не потечет — анод ведь холодный и электронов не выбрасывает.
Поздравляю, мы получили ламповый диод.

Диод, несомненно, вещь неплохая. Можно даже детекторный приемник сделать.
Но толку от него немного.


А весь толк получился тогда, когда в 1906 году догадались ввести внутрь лампы третий электрод — сетку, поставив ее между катодом и анодом.
Дело в том, что если на сетку подать даже слабый «минус», то облако электронов, которое собралось возле катода не полетит к «плюсовому» аноду, потому что внутри лампы чистая электростатика, электроны толкает закон Кулона, а в таком виде лампа «заперта».
Но стоит на сетку подать «плюс», то лампа «откроется» и ток потечет.
И мы, подав слабое напряжение на сетку, можем управлять достаточно сильным током, который протекает между катодом и анодом — мы получили активный элемент, триод. Отношение напряжение между катодом и анодом и катодом и сеткой называется коэффициентом усиления, в хорошем триоде он может достигать близко к 100 (больше не выходит по теоретическим соображениям для триодов).

Однако, это еще не все. Дело в том, что между электродами лампы образуется как бы конденсатор. Ведь и катод и анод и сетка — это электроды, разделенные диэлектриком — вакуумом. Емкость такого конденсатора очень мала — порядка пикофарад, но если у нас высокие частоты (начиная от мегагерц), то эта емкость все гадит — лампа перестает работать. Более того — лампа может самовозбуждаться и превратится в генератор.

В данном случае самым эффективным методом оказалось экранирование самой вредной емкости — между сеткой и анодом. То есть кроме трех электродов нужно ввести еще одну экранирующую сетку. На нее подавалось напряжение, примерно в половину анодного. Такая лампа с четырьмя сетками стала называться тетродом. Коэффициент усиления у нее возрос — до 500-600.

Но и это оказалось не все. Дело в том, что экранирующая сетка дополнительно разгоняет электроны, летящие к аноду и они ударяются об анод с такой силой, что выбивают вторичные электроны, которые долетают до экранирующей сетке и создают там ток. Это явление назвали динатронным эффектом.

Ну и как бороться с динатронным эффектом? Правильно — поставить еще одну сетку!
Ее нужно втыкнуть между экранирующей сеткой и анодом и подключить к катоду. Такая лампа называется пентод.
Именно пентод стал самой популярной лампой, именно его выпускали миллионными тиражами для всяческих нужд.
Нельзя сказать, что все отрицательные стороны электронной лампы у пентода отсутствовали. Но это был великолепный баланс между цена/надежность/характеристики. Да почему был? Он и остался.

Конечно, на пентоде все не закончилось, были еще гексоды, гептоды и октоды. Но они или не получили распространения (например, гексодов в мире почти не выпускалось), либо были лампами узкого назначения — например для супергетеродинов.

Все, что здесь описано — вроде немного, но это 60 лет развития электронных ламп, годы «нащупывания» параметров.
Ведь поначалу вообще было слабое понимание того, что происходит в лампе. Лампы были газонаполненные до 1915 года, а так перемещаются не электроны, а ионы, которые ведут себя немного иначе.
Кроме того — возня с материалами и формами электродов, изобретение ламповой схемотехники, да и с самими принципами ламп тоже игрались. Были всякие лампы бегущей волны, клистроны и магнетроны. А чего стоят лампы с механическим (!) управлением? А газонаполненные лампы, фотоэлементы, умножители, видиконы? Да тот же кинескоп — это по принципу действия электронная лампа!

Электронные лампы — это огромная область знания, которая за 60 лет существования накопила огромное количество материала.
Накопила — и умерла.
Сейчас лампы применяют только в очень узких направлениях — например, сверхмощные усилители или специальная аппаратура, которая выдерживает ядерный взрыв. Ведь электромагнитный импульс ядерного взрыва не сжигает ламповую аппаратуру, как случается с транзисторной — просто лампы при взрыве на долю секунды сбойнут и дальше заработают как ни в чем не бывало.

Ну и последнее — ламповая аппаратура в производстве куда проще полупроводниковой, требования к точности и чистоте материалов на порядки ниже. А вот это для попаданца самое главное!