Radiorør

Katode og levetid

Forskjellige stoffer avgir elektroner til omgivelsene (en prosess kalt emisjon) i forskjellig grad, avhengig av temperaturen. Denne egenskapen beskrives av den såkalte arbeidsfunksjonen for et stoff, som er en materialkonstant. Jo lavere arbeidsfunksjon, jo mere emisjon ved en gitt temperatur. Emisjonen er ellers proporsjonal med kvadratet av temperaturen, angitt i grader Kelvin. Elektronene som avgis samles i en elektronsky nær katoden. Denne skyen kalles også romladningen, og kan betraktes som en egen elektrode med en spenning som er noe lavere enn katoden sin. Derfra trekkes elektronene over til anoden og katoden fyller opp skyen alt etter forbruket. Skyen vokser ikke utover en viss grense siden den er negativt ladet og derfor hindrer videre emisjon; skyen driver altså nye kandidater tilbake til katoden.
Katoden i laveffektrør er belagt med en blanding av forskjellige oksider med lav arbeidsfunksjon, som altså avgir elektroner lett. Det klassiske laget var bariumoksid. Moderne katoder består av en blanding av bariumoksid, strontiumoksid og kalsiumoksid. Aluminiumoksid og toriumoksid er også i bruk.
Oksidene på katoden er ømfintlige. De skades når positive ioner (de er tunge) treffer katoden og blir liggende; man sier at katoden forgiftes. Av denne grunn er det svært viktig at vakuumet i røret er svært bra. Under produksjonen varmes innmaten i røret opp ved elektromagnetisk induksjon mens røret pumpes tomt, derved løsner atomer fra metallenes overflater. Det bygges også inn en såkalt getter (fra engelsk: to get, å hente) i toppen av røret, som ikke varmes opp enda. Når røret er tettet blir så getteren varmet opp. Den stråler ut stoffer (ofte barium) som legger seg på glassets innside og skinner metallisk. Dette belegget virker tiltrekkende og bindende på omstreifende atomer og molekyler som skulle være igjen. Ved lekkasje i røret blir belegget brukt opp, får en hvit farge og løsner fra glasset.
Hvis strømmen i røret blir styrt så sterkt at elektronskyen forsvinner helt, blir katoden mere utsatt for bombardement av ioner; elektronskyen har derfor en beskyttende virkning. Av denne grunn bør ikke glødingen drives under den spesifiserte verdien, med den tanken om at slik drift skulle slite mindre på røret.
Gass i et vakuumrør kan ellers føre til ionisasjon av gassen, noe som gjør at den blir endel ledende. Når dette skjer kan gassen lyse opp, oftest med en blå eller gul farge.
Glass blir brukt som kolbe rundt røret fordi glasset kan danne en svært lufttett forbindelse med tilkoplingspinnene.
Slitte rør med forgiftede katoder kan ofte regenereres med forskjellige metoder. Dette var viktig for eksempel for dyre bilderør.
Høyeffektsrør har ofte wolfram både som glødetråd og katode, temperaturen legges langt over den som brukes for smårør. Sistnevnte ligger helst på 800-1000 grader Celcius, med en oransje glødefarge som mange finner nostalgisk tiltrekkende.

Transistorer kontra rør

I de aller fleste tilfeller er transistoren røret åpenbart overlegen. Transistorer er adskillig billigere i masseproduksjon, dimensjonsmessig er de mye, mye mindre og de trenger langt mindre energitilførsel, særlig fordi de ikke trenger prinsipiell funksjonsfremmed glødning. Strømforsyningene blir enklere med transistorkoplinger og transistorer trenger ingen oppvarmningstid. Transistorer kan lages mekanisk robuste, de har nesten ubegrenset holdbarhet og forandrer ikke parametre over tid når de ikke blir svært varme. Kun med transistorer kan en lage integrerte kretser som inneholder millioner av enkeltelementer. Apparater med transistorer er stort sett ufarlige for dyr og mennesker på grunn av lave driftsspenninger. Rørapparater oppviser gjerne 3-400 V likespenning, noe som ved berøring kan forårsake en strømstyrke gjennom kroppen som kan være skadelig eller i verste fall dødelig. Rør har begrenset levetid og kan avgi støy av forskjellig slag ved skader. Rør kan også være mikrofoniske, det vil si at små mekaniske slag fører til pulser i utgangssignalet.
Det er ikke noen markant forskjell mellom rør og transistorer når det gjelder signalstøy.
Likevel har rør i enkelte tilfeller fordeler. Rør er mere robuste for sterke, kortvarige overbelastninger. Rør kan lages for langt høyere effekter enn transistorer kan. Det vannkjølte røret Eimac 4CM2500KG kan avgi 2.5 MW effekt mens de kraftigste transistorene bare kan avgi rundt 1 kW. Dette røret veier 69.5 kg. Rør tåler NEMP (nukleære elektromagnetiske pulser) samt radioaktiv og kosmisk stråling mye bedre enn transistorer. Sterke senderrør tåler lynnedslag bedre enn kraft-transistorer og har ellers andre fordeler i kraftsendere. Rør kan brukes i svært varme omgivelser. Rør er så å si født med en stor båndbredde som oftest må tas ned ved hjelp av eksterne komponenter. Bare feltefekttransistorer bruker like lite energi på styreinngangen som rør gjør, men disse transistorene har langt mindre forsterkning enn pentoden. Dette siste relativeres med den billigere prisen for transistortrinn.
En liten gruppe entusiaster lovpriser røret i audioforsterkere for en bedre klang enn transistorforsterkere kan oppvise. Årsaken til forskjeller i konvensjonelle koblinger er ikke målbar eller forklarlig ut fra teknisk-vitenskapelige betraktninger. Når det gjelder effektforsterkere for høyttalerdrift eksisterer det en prinsipiell forskjell mellom rør- og transistorforsterkere: Transistorforsterkere er oftest hardt tilbakekoplet, noe som fører til lav forvrengning. Rørtrinn i klassiske, industrielle rørforsterkere kan bare utnytte en tilbakekoplingsgrad på rundt 20 dB på grunn av utgangstransformatorens sterke fasedreininger ved svært lave og høye frekvenser. Mere tilbakekopling vil føre til ustabiliteter ved disse frekvensene. Rørentusiaster danner et vidt spektrum av interesse-tyngdepunker. Det er ofte populært å bruke koblinger som ikke, eller bare i liten grad, utnytter tilbakekoblingens lineariserende virkning. Likeledes brukes ofte enkelttrinn (single end) i stedet for brokoblinger (push-pull), noe som fører til høyere forvrengning av de like harmoniske frekvensene, særlig med trioder. Ved slik praksis fremtrer komponentenes forvrengninger, eller komponentenes egenlyd, klarere enn i konvensjonelle koblinger. I deler av rør-entusiastgruppene er objektiv, teknisk måling av apparatene uinteressant; det er det subjektive lydbildet som er avgjørende. Mange apparater for denne målgruppen er svært dyre. I dette subjektive vepsebolet av søkende oppriktighet, tro, blendverk, status og priser er det vanskelig å orientere seg skikkelig, særlig for leksikalske formål.
Sikkert er at rørforsterkere for høyttalerdrift ved overstyring ikke klipper signaler like hardt som transistortrinn gjør. Rørtrinn øker forvrengningen gradvis med økende utstyring; for transistorforsterkere er overgangen brå og ubehagelig for øret. Av denne grunn er rørforsterkere (sett som del av et musikkinstrument) enda svært populære blant musikere, særlig gitarister. Slike forsterkere har i tillegg ofte innstillingsmuligheter for kontrollert forvrengning.
Rør er enda i produksjon og salg, også flere småsignalrør. Produksjonen finner sted i Øst-Europa, Russland og Kina, samt i USA.

Datablader for rør

Datablader for de fleste rørtyper er oppført her: http://tubedata.milbert.com/