Rámečková mřížka

Mřížku elektronky tvoří zpravidla tenký drát stočený do šroubovice, vyztužený dvěma podélnými nosníky.  

Obr. 1: Mřížka elektronky  

Klasické samonosné mřížky se vyrábí navíjením molybdenových drátů o ∅ 30÷100μm na  nosníky o ∅ 0,6÷1,2mm. Nosníky mřížek blízko katody jsou z mědi s přídavkem 2% stříbra, čímž je postaráno o dobrý odvod tepla. Nosníky ostatních mřížek jsou niklové, u méně důležitých mřížek (hradicí mřížka pentody) mohou být jen z poniklovaného železa. Mřížky se vinou strojně na automatech v prutech o délce 100÷150cm, až po navinutí se rozstříhají na vhodnou délku. Mřížka může mít různý tvar (viz Obr.2), jehož se dosahuje navíjením na trn vhodného profilu, případně ješte následným rozpínáním nebo lisováním mřížky v přípravku. 

Obr. 2: Tvary mřížek

Upevnění k nosníkům se děje bodovým přivařením ve vodíkové atmosféře nebo zamáčknutím materiálu nosníku kolem mřížkového drátu, tak jak je to znázorněno na Obr. 3. 

Obr. 3: Navíjení mřížek na automatu   (2 - nosník mřížky, 3 - řezací kolečko, 4 - zamačkávací kolečko, 5 - mřížkový drát)

Jak jsme uvedli v jednom z předchozích článků, je pro zesílení elektronky důležitá strmost a nízké kapacity. Strmost je možné zvětšit zvětšením (prodloužením) katody, tím ale zvětšíme i kapacity. Druhou možností je přiblížit řídicí mřížku ke katodě, v tomto případě ale narazíme na jiné problémy. Zároveň se zmenšením vzdálenosti se totiž musí zmenšit i průměr drátu, z něhož je mřížka navinuta. Například u elektronky 6AK5 je vzdálenost mezi katodou a první mřížkou jen 60μm, průměr drátu 30μm a stoupání 130μm. Výroba takové samonosné mřížky, dodržení tolerancí a montáž jsou velmi náročné; z tohoto důvodu má tento typ široký rozptyl parametrů. 

Proto byla koncem 40. let vyvinuta nová technika takzvaných rámečkových mřížek. U nich se, jak sám název napovídá, mřížka vine na rámeček. 

Obr. 4: Rámečková mřížka elektronky E180F   

Ten je tvořen dvěma válcovými nosníky z molybdenu, které jsou spojeny dvěma manžetami obdélníkového průřezu rovněž z molybdenu. Někdy se celý rámeček zlatí. Základním požadavkem je přesný tvar a rozměry nosníků. Průměr nosníku, který určuje světlost mřížky, se dodržuje s tolerancí ±2μm. Mřížka se vine wolframovým drátem o průměru 8-10μm pod dosti značným tahem (namáhání drátu je asi 1200MPa), takže výsledná síla působící na manžety je řádu 10N. Pro vinutí se používá drát holý nebo pozlacený. Zlato tvoří s baryem neemitující slitinu a proto účinně potlačuje tepelnou emisi elektronů z mřížky. To je důležité, neboť mřížka se od blízké katody značně ohřívá.

Rámečková mřížka se navíjí zpravidla jednotlivě na elektrických navíječkách pod stálou optickou kontrolou. Začátek a konec vinutí se zajistí ovázáním a zapájením. Po navinutí následuje krátké žíhání mřížky ve vodíkové atmosféře, kdy difuzí zlata na nosnících a na mřížkových drátech vznikne pevné spojení. Závity nezlacených mřížek se upevňují například nízkotavnou skleněnou pájkou. Rámečkovou mřížku lze navinout také s proměnným stoupáním závitů, taková je například u elektronek EF183 a ECC189.  

Po zhotovení rámečkových mřížek následuje kontrola; namátková (stoupání závitů a rozměry) a kusová (případné volné závity). Přesné dodržení vzdálenosti mezi mřížkou a katodou závisí i na toleranci katodové trubičky a tloušťce emisní vrstvy. Vzledem k plochému tvaru mřížky je katoda u elektronek s rámečkovou mřížkou většinou také plochá.

Zpravidla bývá jen první (řídicí) mřížka rámečková, ostatní mřížky jsou samonosné. Existují ale  typy, například elektronka E130L, u kterých je i stínicí mřížka rámečkové konstrukce.    

První elektronkou s rámečkovou mřížkou byl v roce 1949 typ 404A (5847), v Československu byla první elektronka s rámečkovou mřížkou, širokopásmová pentoda E180F (6688), vyvinuta v roce 1957. V následující tabulce je jejich  porovnání se dvěma strmými elektronkami klasické konstrukce. 

¹⁾ C=C_in+ C_out+ 5pF 

Je vidět, že typy s rámečkovou mřížkou mají vyšší strmost a vyšší hodnotu  S/2πC než elektronky s klasicky vinutou mřížkou, pro použití v širokopásmovém zesilovači jsou tedy vhodnější. Výhod rámečkové mřížky, to jest úzkých tolerancí, mechanické pevnosti a malého sklonu k mikrofoničnosti se ale může využít i u elektronek, u kterých není vysoká strmost požadována.