Nixie Tüpü Nedir & Nasıl Çalışır?

Soğuk katot ekranı olarak bilinen Nixie tüpü, parlayan katot telleri kullanarak sayıları veya diğer karakterleri görüntüleyebilen elektronik bir bileşendir. NASA'nın ilk aya inişindeki verilerden tutun da Wall Street borsasındaki hisse fiyatlarının incelenmesi gibi oldukça farklı alanlarda uzunca bir süre kullanılan Nixie tüpü hakkındaki detaylar yazımızın devamında.

A- A+

07.03.2020 tarihli yazı 11580 kez okunmuştur.

1950'li yıllarda Haydu Brothers Laboratories adlı küçük bir vakum tüpü üreticisi ile Burroughs Corp tarafından geliştirilen Nixie tüpleri, NASA'nın ilk aya inişindeki verilerden tutun da Wall Street borsasındaki hisse fiyatlarının incelenmesi gibi oldukça farklı alanlarda uzunca bir süre kullanıldı. Nixie tüpleri, 1950’li yıllardan 1990’lı yıllara kadar, bilimsel ve endüstriyel alanlardaki harfleri ve sembolleri temsilen hemen hemen her yerde kullanılıyordu. Birçok insan için Nixie'nin sıcak parıltısı, benzeri görülmemiş bir bilimsel ve mühendislik başarıya sahip. Ayrıca ortaya çıktığı zaman dilimi için oldukça heyecan vericiydi.

Peki, Nixie tüpü nedir?

Soğuk katot ekranı olarak da bilinen Nixie tüpü, parlayan katot telleri kullanarak sayıları veya diğer karakterleri görüntüleyebilen elektronik bir bileşendir. Nixie ismi ise, " Numeric Indicator eXperimental No. 1" (Numerik Gösterge Deney No.1) kaydından geliyor.

Nixie Tüpü Nasıl Çalışır?

Nixie tüpleri, bir cam tüp içine yerleştirilmiş ve tel örgü haline getirilmiş anotlar ve katotlar içerir. Katotlar, genellikle üst üste istiflenerek cam tüpün içine konur ve bu katotlar, sayılar veya diğer sembolleri oluşturacak şekilde şekillendirilir. Peki, katotlar niye sıkıştırılarak ve istiflenerek cam tüpün içine konuyor? Bu tüpler genellikle neon, cıva veya argon gazları ile doldurulur. Katot tellerinin bu şekilde sıkıştırılmasının sebebi ise bu gazların kaçmasını engellemektir. Bu teller, akkor lambadaki teller gibi değildir. Her biri tüpün içinde etkili bir şekilde negatif terminal (katot) olarak çalışır. Bir Nixie tüpünde genellikle on adet katot teli örgüsü bulunur. Tüp içindeki katotlar birbirleri ile temas etmez. Seramik parçalar sayesinde birbirlerinden ayrı tutulur. Tüpün içinde bu on adet katot teline karşılık tek bir pozitif terminal (anot) vardır.

► İlginizi Çekebilir: Darbe Akım Anahtarı | Sigma Elektrik

Nixie tüpleri çalışma prensibi olarak neon lambalara çok benzer. Her ikisi de katot ışınlı tüplere benzer. Katot ışınlı tüplerde katot plaka oldukça ısınır. Ancak Nixie tüplerinde ve neon lambalarda katot plaka soğuk kalır. Bunun nedeni ise Nixie tüplerinde ve neon lambalarda bulunan gaz karışımı oldukça çok düşük basınca sahiptir. Nixie tüplerde katotlardan biri ile anotun arasına 170-180 voltluk bir gerilim uygulandığında, bu düşük basınçlı gaz karışımı iyonize olur. Gaz karışımının iyonize olması sonucu serbest kalan elektronlar, iyonlar ve atomlar birbirleriyle çarpıştığında katodun etrafında parlak, bulanık bir ışık kaplaması oluşur. Bu ışık kaplaması hangi katodun etrafında oluşur ise o katot teline verilen şekil turuncu bir ışık ile dışarı yansır. Bu ışık kaplamasının oluşmasında en önemli olay ise gaz karışımının iyonize olmasıdır.

Anot ile katotlardan birisi arasına yeterince yüksek bir gerilim uygulandığında, tüpün içindeki düşük basınçlı gazın molekülleri pozitif yüklü iyonlara ve elektronlara bölünür ve bir çeşit plazma oluşur. Pozitif iyonlar negatif yüklü katoda doğru çekilirken, elektronlar pozitif yüklü anoda yönelir. İyonlar katoda çarptığında çekirdekten uzaktaki elektronları, oluşan plazmanın içine iterler. Pozitif iyonların bazıları katoda doğrudan vururken bazıları gaz atomlarına çarpıp bunları katoda iter. Bu gaz atomları katoda çarptığında metal atomlarını kopararak tüpün ana kısmına iter ve bu süreç püskürtme olarak bilinir. Püskürtülen atomlar plazmada çarpışmaya uğrayarak kararsız hale gelirler ve oluşan ışık kaplamasına enerjilerini vererek sönümlenirler. Yani bir Nixie tüpünün oluşturduğu ışık, iyonlaşma ve püskürtmenin birleşmesi ile üretilir.

Nixie tüplerinde oluşan ışık ve katot arasında ince, tamamen karanlık bir alan vardır. Bu alan Aston karanlık alanıdır. Tüpte oluşan ışık, katottan ateşlenen ve anoda doğru ilerleyen elektronların, tüpün ana kısmındaki atomlar ve iyonlarla çarpışması ile ortaya çıkar. Çarpışmanın yaşandığı kısım katottan uzak olduğu için bu karanlık alan oluşur.

Katot teli üzerinde ışığın oluşmasını bir diyagram yardımıyla özetleyelim.

► Tüp içinde bulunan gaz karışımı düşük basınca sahiptir. Anot ve katot arasına yeterli bir gerilim uygulandığında gaz karışımı iyonize olur.

► Pozitif yüklü iyonlar, negatif yüklü katoda doğru çekilir.

► Çekirdekten uzakta bulunan elektronlar pozitif yüklü anoda doğru çekilir. Bu elektronlar ve karşılaştıkları iyonlar arasındaki tüpün içinde oluşan ışığın çoğunu üretir.

► Katot plakanın yakınında iyonlar gaz atomlarını katoda doğru iter.

► Metal atomları katot yüzeyinden koparılır.

► Katottan ayrılan elektronlar, pozitif yüklü anoda doğru çekilir. Katodun yakınında elektron sayısı iyon sayısından daha fazladır, ancak elektronlar düşük hız ve enerjiye sahiptir. Bu yüzden elektronların, atomlar ve iyonlar ile yaptığı çarpışmalar ışık üretecek seviyeye erişemez. Dolayısı ile bu alan karanlıkta kalır (Aston karanlık alanı).

► Katottan uzaklaşan elektronlar hız ve enerji toplayarak tüpün ana kısmındaki atomlarla ve iyonlarla çarpışarak tüpteki ışığı oluşturur.

► İlginizi Çekebilir: 7 Segment Display Nedir?

Nixie tüp yapımı hakkında internet üzerinde oldukça video ve makale bulunmakta. Bu videolardan birine sahip Dalibor Farný, geçtiğimiz 5 sene boyunca Nixie tüpleri üzerinde çalıştığını belirtiyor.

Nixie tüpleri, 2000’li yılların başlaması ile birlikte yaygın kullanımını yitirdi. Yüksek gerilimlerde çalışması dezavantaj olarak görülen Nixie tüpleri, şimdilerde dekor amacıyla kullanılıyor.