CSV60/1 - PL500 blaues Leuchten

[Jens]

Hallo Röhrenfreunde,

da ich mich gerade inmitten einer CSV60/1 Revision befinde und einen kompletten Röhrentausch durchgeführt habe (PL500/ECF80/ECC83), möchte ich Euch kurz vor Weihnachten an einem schönen Farbenspiel teilhaben lassen, das sich bei meinen neuen PL500 zeigt.
Das blaue Leuchten war mir nach der Revision des Netzteils deutlich aufgefallen, sodaß mich der Ergeiz packte und ich meine Nikon in den Anschlag gebracht habe. Eine Digitalkamera ist für das blaue Leuchten übrigens empfindlicher als das menschliche Auge. Dies dürfte mit dem erweiterten Sensor-Spektralbereich zu tun haben...

Zur allgemeinen Beruhigung:
Das blaue Leuchten hat keine Auswirkung auf Messwerte und Klangqualität (die ist perfekt). Es kündigt auch nicht das baldige Ableben der Röhren an. Im Netz findet man viele Hinweise und Erklärungen die ich wie folgt eingrenzen würde:

Da das Hochvakuum in einer Röhre aus technischen Gründen nie 100% sein kann, kommt es gelegentlich bei NOS Röhren vor, das Restgasanteile im Inneren der Röhre enthalten sind. Diese Verunreinigungen des Vakuums können dann zu einem bläulichen-violetten Aufleuchten durch die angeregte Gaswolke führen. Sie nehmen im Laufe des Betriebes ab.

Frohe Weihnachten an alle,
Gruß, Jens

[henry2]

Hallo Jens,

die visuellen Auswirkungen der neuen Röhrenbestückung Deines CSV60/1 passen ja geradezu perfekt zu diesen Festtagen. Das Zusammenspiel des warm-rötlichen Glühens der Kathoden und des blaufarbenen Glimmens des ionisierten Restgases in den Röhren sieht wirklich schön aus und lässt den Betrachter mit glänzenden Augen davor sitzen (nachdem er des Stehens müde wurde).

Leider sind das aber auch die einzigen positiven Aspekte dieses Farbenspiels. Denn das blaue Leuchten in einer Vakuumröhre deutet auf Restgasbestände im Inneren der Röhre hin. Es ist zwar richtig, dass - wie Du schreibst - das Vakuum in einer Röhre aus technischen Gründen nicht 100% sein kann, aber es sollte auf jeden Fall ein Hochvakuum mit einem Druck zwischen 10^-5 bis höchstens 10^-2 Pa sein.

Wenn das der Fall ist und das Getter seine Funktion wie vorgesehen erfüllt hat, kommt es nicht mehr zu solch häufigen Kollisionen zwischen den von der Kathode emittierten Elektronen und den verbliebenen Restgasatomen im Inneren der Röhre, als dass man das ionisierte Gas als blaues Leuchten wahrnehmen könnte. Die Kollisionswahrscheinlichkeit steigt logischerweise mit schlechter werdender Qualität des Vakuums, das heißt mit dessen steigender Verunreinigung, selbstverständlich auch mit steigendem Kathodenstrom.

Da zur Ionisierung von Sauerstoffatomen eine niedrigere Kollisionsenergie als bei Stickstoffatomen erforderlich ist, werden eben zunächst und bevorzugt erstere ionisiert. Mit diesen Kollisionen gehen im wesentlichen drei Begleitumstände einher, die natürlich abhängig vom Grad der Verunreinigung sind. Es sind neben dem einerseits schönen, sichtbaren blauen Leuchten im Glaskolben ein andererseits weniger schönes, hörbares Rauschen im Lautsprecher. Der dritte Umstand ist eher von gemeiner Natur, da er schleichend eintritt. Wie das? Das ionisierte (positiv geladene) Sauerstoffatom bewegt sich auf die negativ geladene Kathode zu und nimmt sich dort gerne die beiden vom Barium angebotenen Elektronen, wo es auch gleich andockt. Das Barium kann dann an dieser Stelle dauerhaft keine Elektronen mehr emittierten.

Je nach Ausmaß der Restgas-Verunreinigungen des Vakuums werden auf diese Weise aus der Barium-/Bariumoxid-Oberfläche der Kathode mit der Zeit dann nur noch Bariuminseln, die in der Lage sind, Elektronen abzugeben. Die Röhre gerät dann mehr und mehr in den Sättigungsstrombereich, was auch zu Signalverzerrungen führt. Im weiteren Verlauf geht dann alles relativ schnell; die verbliebenen Bariuminseln auf der Kathode werden stromüberlastet und platzen in der Folge weg. Das Röhrensterben schreitet so mit immer größeren Schritten voran.

Nun gibt es sicherlich Stimmen, die meinen: "Nur keine übertriebene Panik. Alles nicht so schlimm. Meine Röhren leuchten ja auch blau - und das schon über eine geraume Zeit hinweg; bis jetzt ist noch nichts passiert." Da kann ich nur dazu sagen, dass die zerstörenden Vorgänge meist schleichend verlaufen und man die damit verbundenen ebenfalls schleichenden Veränderungen oftmals erst nach längerer Zeit überhaupt wahrnimmt.

Ich denke in diesem Zusammenhang auch an die Zeiten, in denen ich in meinen Semesterferien bei Loewe Opta in Kronach jobbte. Dort war ich in der Reparaturabteilung innerhalb der laufenden Fertigung beschäftigt. Hier landeten alle nach der ersten Überprüfung am Fließband in irgend einer Weise fehlerhaften oder sonst auffälligen (Fernseh-)Geräte. Zu dieser Zeit wurden noch teiltransistorisierte Geräte hergestellt, d.h. in der der Bild- und Zeilenendstufe, aber auch als Booster-Dioden wurden noch Röhren eingesetzt. Dabei galt grundsätzlich: Blau leuchtende Röhren sind - auch wenn sie momentan noch perfekt ihren Dienst erfüllen - zwingend auszutauschen. Diese Maßnahme musste immer wieder durchgeführt werden - ich möchte meinen, fast täglich. Meist handelte es sich um die Zeilenendröhre PL504, die gerne ihr blaues Leuchten zeigte, dann aber umgehend den Weg in den Mülleimer nehmen musste.

Aus Deinen Fotos kann man erkennen, dass die PL500 das Siegel von "RFT" tragen. Ich habe hier an anderer Stelle schon einmal über meine eigenen negativen Erfahrungen mit ehemaligen "DDR"-Labeln berichtet. Christof (Sanug) verwies damals in seiner Entgegnung auf die "EL34-Story" aus Jogis Röhrenbude, in der geschildert wird, dass RFT tausende Röhren für die westlichen Markenhersteller wie Valvo, Telefunken, Siemens, Mullard usw. fertigte. Das ist zwar sicherlich richtig, aber diese "Exportröhren" unterlagen einer ganz anderen Qualitätskontrolle, verbunden mit erheblich strengeren Selektionsvorgaben als jene, die unter eigenem Namen oder z.B. unter der Markenbezeichnung "RSD" oder "FSG" vertrieben wurden.

Es tut mir leid, wenn ich Deine wirklich schönen Fotos mit einer doch eher negativen Beurteilung kommentiert habe . Geschmälert wurde ihre stimmungsvolle Ausstrahlung aber dadurch nicht !

Viele Grüße

Heinrich

[andreas schnadt]

Hallo Heinrich,
wieder einmal ein hochinteressanter Beitrag von Dir, dafür danke!
Es gelingt Dir immer wieder, technische Dinge auch für Laien wie mich verständlich und nachvollziehbar darzustellen!
Gruß Andreas

[Jens]

Hallo Heinrich,

ich hoffe das Du besinnliche Weihnachtstage verlebt hast und Dich an meinen Aufnahmen erfreuen konntest. Deine Einschätzung der Situation ist übrigens einer der besten Abhandlungen zum Thema "blaues Leuchten", die ich bisher gelesen habe. Keine Sorge ich kalkuliere absolut ein, daß die RFT PL500 (sehr gut erkannt) möglicherweise genau den Weg nehmen, den Du physikalisch korrekt beschrieben hast. Dies wäre für mich kein Problem, da ich bezüglich PL500/PL504 reichlich ausgestattet bin und jederzeit wechseln kann.

Ich ging zunächst davon aus, das der Effekt der Restatome im Vakuum durch die Getter mit der Zeit absorbiert werden und sich dieser Effekt relativ kurzfristig erledigen wird. Falls es jedoch so läuft wie von Dir beschrieben, mache ich noch ein paar schöne Abschiedsfotos und entlasse die RFT in Frieden.

Ich habe übrigens sehr aufmerksam den Beitrag von Christof (Sanug) und Deine Einschätzung bezüglich der RFT PL504 gelesen, sodaß ich im Bilde bin. Der gesammte Beitrag hat mir sehr geholfen meinen CSV60/1 mit Augenmaß zu revidieren. Thomas (p1i) Sanierungsbericht seines CSV 13 ist sowieso der Klassiker unter den Hilfsmitteln.

Danke noch einmal für Deine wirklich tollen Hinweisen und Hilfen.

Viele Grüße,
Jens

[Uli]

Moin!

Super Beitrag Heinrich, ich habe auf wichtig gesetzt, vielen Dank!

Gruß... Uli

[eleflo]

Hallo zusammen,

eine Kleine Frage möchte ich in diesem Zusammenhang noch in den Raum stellen. Das Gettermetall in der Röhre hat die Aufgabe in erster Linie die restlichen Sauerstoffatome und andere Reaktive Elemente in der Röhre zu binden. Damit sollten in der Röhre nur noch Edelgase und Stickstoff vorhanden sein, oder sehe ich das falsch?

[Jens]

Hallo Flo,

für die technischen Details lasse ich Heinrich den Vortritt. So wie ich Ihn verstanden habe, gibt es Ausreißer unter den PL500/PL504, die bezüglich des erforderlichen Vakuums, der Dichtigkeit und der Restatome (Verschmutzung) als "auffällig" gelten. Das Getter reicht offensichtlich (wie von mir angenommen) nicht aus, die Sauerstoffatome zu resorbieren und somit scheint die weitere "Entwicklung" dieser Ausschussware vorgezeichnet.

Eine Anmerkung zu meinen RFT''s die klanglich eine positive Überraschung sind. Die blaue Erscheinung ist nach zwei Wochen Betrieb nicht mehr mit dem Auge zu erkennen. Der Arbeitspunkt ist stabil und die Symetrie i.O. Der Sensor meiner Nikon erkennt jedoch nach wie vor das blaue Leuchten, das jedoch schwächer geworden ist. Nach ARTA-Messung befinde ich mich bei einem Klirr+Rauschen (THD+N) von 0,5% bei ca.12Watt Ausgangsleistung (LS-Ausgang). Mal sehen ob das so bleibt..

Man kann eigentlich nur die Empfehlung geben, sich einmal den Spaß zu gönnen und bei annähernder Dunkelheit (hohe ISO/Bildstabi) seine Endpentoden zu fotografieren. Es könnte sein, das der Eine oder Andere sein "blaues Wunder" erlebt ...

Viele Grüße,
Jens

[henry2]

Hallo zusammen,

hi Jens, danke für den "Vortritt"; das musste aber wirklich nicht sein, denn es gibt sicherlich Leute, die auf diesem Gebiet weitaus beschlagener sind als ich. Ich freue mich aber über Deine Nachricht zum deutlich reduzierten blauen Leuchten in Deinen PL500. Das mag wohl zum großen Teil an der Wirkung des Getters liegen, hinzu kommt aber vielleicht auch eine Verringerung des Anodenstroms nach den zurückliegenden Betriebsstunden. 10-20 Betriebsstunden nach einem Röhrenwechsel sollte man den Anoden-Ruhestrom (ca. 22mA je Röhre) nochmals überprüfen und ggf. nachstellen, besonders wenn Röhren eingesetzt wurden, die schon einige Jahre Lagerzeit hinter sich hatten. Hast Du den schon mal nachgeprüft?

Ich hatte auch schon mal den umgekehrten Fall wie Du, nämlich bei Endstufen, die mit 6L6GC von RCA bestückt waren. Nach Austausch dieser schon sehr "ausgemergelten" Röhren gegen neue des selben Typs, aber mit der Herstellerbezeichnung RSD, wiesen diese Röhren ebenfalls ein starkes blaues Leuchten auf. Im Gegensatz zu Deinen Exemplaren verringerte es sich aber auch nach etlichen Betriebsstunden nicht.

Die von Dir erwähnten Messungen mit ARTA kenne ich nicht, außer dass ich mir im Internet einen groben Überblick darüber verschafft habe. Bei welchen Frequenzen hast Du die Messungen von Klirrfaktor und Rauschpegel (THD+N) gemessen? Interessant wären getrennte Angaben von THD in % und SNR in dB über den gesamten Audio-Frequenzbereich. Aber das ist eine ganz andere Baustelle und hier etwas O.T.

Nun nochmal zurück zum Getter, was insbesondere die Frage von Flo anbetrifft. Die Wirkung des Getters beseitigt nicht alle nach dem Evakuierungsvorgang und Ausheizen noch verbliebenen Restgase; es verbessert aber das Vakuum nochmals erheblich. Je nach dem, wie gut das Vakuum vor dem Verdampfen des Getters bereits war, wird auch das abschließende Ergebnis nach dem Getterungsvorgang aussehen.

Die Wirksamkeit des Getters innerhalb des Produktionsvorgangs und im späteren Betrieb der Röhre ist auch stark von dessen Beschaffenheit abhängig. Das Gettermaterial besteht je nach Röhrentyp (und Qualitätsanspruch, mit dem auch die Herstellungskosten steigen) meist aus Legierungen mehrerer Metalle (auch aus gesinterten Metallen). Sie ergänzen sich in ihrer Wirkungsweise und vermögen nicht nur beim "Abschießen" und Verdampfen des Getters, sondern teilweise auch im Verlauf der Lebensdauer der Röhre bzw. während deren Betrieb noch verbliebene Restgase oder geringe Mengen eingedrungenen Gases zu absorbieren.

Für den, der sich noch etwas eingehender mit dem Thema "Gettermaterial" befassen möchte, habe ich nachstehend eine interessante Abhandlung darüber beigefügt.
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Für heute viele Grüße und einen guten Rutsch ins kommende Jahr

Heinrich

Edit: Uli hatte mich richtigerweise darauf aufmerksam gemacht, aus Gründen des Urheberrechts Autor und Quelle dieser Abhandlung zu nennen. Autor ist Wolfgang Scharschmidt, und dieser Artikel wurde u.a. im elektor-Sonderheft "Röhren 6", welches ich besitze, veröffentlicht.

Wolfgang Scharschmidt wurde 1941 in Jena geboren. Nach Schulabschluss und Studium des Fachbereichs Nachrichtenverarbeitung Abschluss zum Dipl.Ing. im Jahre 1966. Erste Tätigkeit als Ingenieur bei Valvo Hamburg in einer Versuchsabteilung für Röhren und Halbleiter, dann Wechsel ins Zentrale Forschungslabor von Philips in Hamburg als Laboringenieur. Weitere berufliche Stationen in verschiedenen Betrieben der Elektro- und Elektronikindustrie. Er ist seit 2001 im Ruhestand.

[Jens]

Hallo Heinrich,

ich hoffe Du hattest einen guten Rutsch ins neue Jahr. Leider hat meine Antwort länger ausgestanden, da ich berufsbedingt zwischen den Jahren meine höchste Arbeitsbelastung habe.
Danke noch einmal für Deine Überlegungen bezüglich der Entwicklung meiner PL500. Ein Stück weit scheint Deine Überlegung zur Veränderung des Anodenruhestroms auf die Situation zuzutreffen.

Es war durchaus überraschend, das die neuen RFT, welche meine alten Westinghouse beerbt haben, eine erhebliche Anpassung des Bias erforderten. Ich war genötigt, das Bias bis zum Anschlag zu verringern, da der Ruhestrom zunächst ca. 35mA betragen hat. Dies ist für eine PL500 deutlich zu viel. In den ersten 5 Stunden ist der Ruhestrom stark durchgerutscht und pendelte sich zunächst auf 25 mA ein. Nach ca. 20 Stunden erreichte die Verlustleistung stabilen 20 mA. Wohlgemerkt, die Bias Einstellung stand zu diesem Zeitpunkt immer noch auf dem niedrigsten Anschlagwert. Nach etwa 20 Stunden haben sich auch die Symetriewerte nicht mehr geändert.

Die Aufnahmen die ich oben eingestellt habe, stammen noch aus der Phase der ersten 10 Stunden. Jetzt nach ca. 80 Betriebsstunden habe ich das Bias noch einmal ganz leicht angehoben und keine weiteren Veränderungen mehr wahrgenommen. Dabei habe ich eine konservative Einstellung gewählt und die halbe Verlustleistung der PL500 (6W) eingestellt. Es liegen also etwa 18 mV pro PL500 Netto an.

Was die Messungen mit ARTA angeht, habe ich nachfolgend ein paar Screenshots eingestellt die den aktuellen Zustand des CSV 60/1 ganz gut wiedergeben.
Die Messungen sind an einer hochwertigen 24 Bit Audiokarte mit 96000 Hz durchgeführt worden, die bezüglich Rauschabstand und Klirrgrad den CSV erheblich unterbietet (0,0024% THD+N). Der Verstärker wurde mit einem komplexen Lastwiderstand von 8 Ohm belastet und über eine Weiche mit vorgesschaltetem Spannungsteiler (L Pad-17 dB) via LS Ausgang mit der PC-Audiokarte ausgemessen.

Den mittleren THD / THD+N Wert pro Kanal habe ich über die FFT (1kHz Sinus) ermittelt. Dabei ist die erste (harmonische) Oberwelle k2 der begrenzende Faktor. Diese wandert in Kombination mit der zweiten Oberwelle k3 (deutlich kleiner) bei zunehmender Leistung aus, sodaß sich der Klirr entsprechend negativ verändert.
Da bezüglich des Klirrfaktors die Abhängigkeit von Frequenz und Amplitude interessant ist, habe ich noch eine Klirrmessung mit einem gleitenden Sinus in 1/48 Stufen von 20 - 20.000 Hz bei -17 dB Dämpfung durchgeführt. Diese Messung läßt einige Rückschlüsse auf das Verhalten des CSV 60/1 zu.

Weiterhin könnte der Frequenzgang (20-25.000Hz) interessant sein, der speziell beim CSV 60 ja ebenfalls zu den zentralen Kritikpunkten zählt. Hier macht der alte Verstärker, der sich weitestgehend im Originalzustand befindet eine durchaus gute, wenn auch nicht überragende Figur. Er bleibt tatsächlich innerhalb seiner Spezifikation (ein Kanal ist jedoch etwas schwächer). Klanglich ist der CSV 60/1 jedoch so gut, das ich ihn bevorzugt höre. Immerhin weicht er von 30 - 20.000 kHz nur +/- 1.0 dB ab (der bessere Kanal). Nach unten begrenzen die LS und nach oben mein Gehör...

Bei diesen Messungen läuft immer per Bypass mein Hameg Oszi mit, um den Sinus zu kontrollieren und Schwingungen oder Übersteuerung frühzeitig zu erkennen. Ich bin mir natürlich im klaren das sich Meßfehler einschleichen, die alleine das Meßequipment mit sich bringt. Trotzdem dürften die Meßwerte für eine Einschätzung hinreichend genau sein.

Anbei die Screenshots und die Leistungseckdaten:
Vpp am LS-Ausgang: 20,3V
V (RMS) Bandeingang: 0,7 V
Ausgangsleistung P: ca. 6W an 4Ohm / ca. 3W an 8Ohm

Screenshots FFT (Fast Fourier Transform 1 kHz):

Linker Kanal / THD und THD+N getrennt


Rechter Kanal / THD und THD+N getrennt

Frequenzgang CSV60/1 kompensiert (Differenzrechnung vs. Audiokarte)

Dämpfung: L-Pad -12,8 dB

Klirrmessung (THD) mit Sinus Sweep 1/48 Steps

Rechter Kanal -17 dB Dämpfung (20,3Vpp üvber LS)


Linker Kanal -17 dB Dämpfung (20,1Vpp üvber LS)

Meßplatz:


Lastwiderstand & Weiche/Dämpfung:


Oszi Amplitudenmessung:


Ich hoffe,das war nicht zu viel O.T. Andererseits ist es ja interessant zu sehen, ob sich die Werte in Zukunft negativ verändern werden. Das nächste NOS vierer Set der PL500 steht zumindest bereit.

Gruß, Jens

[Jens]

Hallo Heinrich,
Deine Einschätzung bezüglich des mangelhaften Hochvakuums der RFT's fügen sich tatsächlich ins Bild. Die enorme Steilheit der PL500 nach dem Einsetzen korrelierte mit dem für das Auge sichtbare blaue Leuchten. Die Intensität ist mit der Normalisierung des Anodenverluststroms (visuell) verschwunden. Der Hub liegt bei ca. 20mA pro Röhre.

Hier eine Abhandlung von Radiomuseum.org:

... Das blaue Leuchten entsteht durch Elektronen, die beim Zusammenprall nur auf eine höhere Bahn gehoben wurden, aber das Atom nicht verlassen haben. Beim Zurückfallen auf ihre angestammte Elektronenumlaufbahn geben sie die erhaltene Energie in Form von Licht ab. Bei Sauerstoff ist dieses Licht blau. Bei Bariumdampf z.B. bei der Regenerierung von Röhren dagegen grün.
Die Kennlinie der Röhre wird dadurch steiler, man kann also bei gleichem Elektrodenaufbau eine höhere Verstärkung erreichen, weshalb in den Anfangsjahren der Röhrenentwicklung die Forscher glaubten, dass eine geringe Gasmenge für eine effektive Röhre notwendig sei. Um nun herauszufinden, welcher der Effekte 2)-4) in der o.g. WG 35 die Ursache für das lawinenartige Ansteigen des Anodenstromes ist, wurde eine Testfassung für WG Röhren aufgebaut...

Radiomuseum.org
Beitrag: Rüdiger Waltz / Endröhrenprobleme WG35
Radiomuseum.org Beitrag

Den Zusammenhang hattest Du mir schon erklärt. Es war mir jedoch nicht unter die Haut gegangen, das die Verstärkung ( Steilheit) der betroffenen Röhren durch das mangelhafte Vakuum sehr hoch sind und sich im Betrieb rapide verringern. Dein Hinweis auf den Ruhestrom hatte diesen Umstand schon beinhaltet.

Gruß, Jens

[henry2]

Hallo Jens,

vielen Dank für die Berichte zu Deinen NF-Messungen, der Schilderung über Deine Erfahrungen mit den sich ändernden Anodenströmen der Endröhren in Deinem CSV60/1 und für den interessanten Link zu diesem Thema auf die Internetseite von Radiomuseum.org. Alles sehr informativ; von O.T. kann überhaupt keine Rede sein!

Deine Screenshots zeigen auch sehr gut, was man mit ARTA alles machen kann (vielleicht auch mehr); es scheint auf jeden Fall das zu bieten, was unsereiner als Hobby-Elektroniker an Grundbedürfnissen im NF-Bereich so hat. Ich kannte diese Software bisher nicht; als eher den klassischen Methoden anhängiger Mensch messe ich noch mit - wie sagt man dazu - "diskreten" Geräten.

Schöne Grüße

Heinrich