数码管（真空荧光显示管）

数码管（辉光放电管）
辉光管，又称冷阴极辉光放电指示管，是一种于 20 世纪 50 年代发明的电子管。辉光管最初由海顿兄弟实验室发明，1955 年，该公司被美国 Burroughs 公司收购，后者将该设备更名为“Nixie”并注册了商标。从 20 世纪 50 年代到 90 年代，Burroughs 公司和世界各地的许多其他公司都制造并使用这些设备，用于各种用途。

随着现代显示技术的发展，这类设备已不再量产。最接近的现代对应物是苏联时代的 IN-14 辉光管，它是 1991 年之前生产的。这意味着辉光管在全球范围内已经停产近 30 年。如果一些幸运的人仍然拥有这些旧设备或老式测量仪器，他们可能仍会看到辉光管在使用。它们停产的原因主要是其他显示技术的出现，例如 VFD（真空荧光显示器）和 LED，它们在功能方面超越了辉光管。然而，由于发光管独特而富有艺术感的外观，许多电子爱好者仍然制作或组装这些老式物品，有些人甚至将它们改造成手表或钟表等现代设备，让这些管子继续在日常生活中闪耀。

当时，辉光管用于显示数字和某些特殊字符。从 1950 年代到 1990 年代，辉光管是唯一能够显示数字和符号的电子设备。因此，辉光管在早期计算器、音响设备、汽车显示屏和其他早期电子仪器中很常见。它们也在电影中出现，代表着一个科技时代。

数码管主要可分为侧视型和顶视型两种类型。

  • 侧视图：管子垂直放置，数字显示于管子的正面。
  • 顶视图：管子的顶部用于显示和读取数字。

各地区主要辉光管型号
数码管在世界各地有多个地区生产，我们可以将主要型号分为以下几类：

  • 美国
    品牌：Burroughs Corporation、National Electronics、Richardson Electronics
    型号：B-6844、B-7153、B-7011、B-8091
  • 苏联
    品牌：VNIIT、M3、Elpida
    型号：IN-1、IN-4、IN-12、IN-14、IN-16、IN-19、IN-18
  • 中国
    品牌：宁波、衡阳、新光、南昌
    型号：QS30-1、QS27-1、SZ-4、SZ-2、SZ-J2、QS18-12
  • 日本
    品牌：日立、松下、Rodan、NEC、JRC
    型号：CD27、CD47、CD66、CD71、CD78、CD79、CD88
  • 德国
    品牌：德律风根、沃尔沃、西门子
    型号：Z560M、Z566M、Z568M、Z570M、ZM1000、ZM1020、ZM1040
  • 英国
    品牌：大盾、ITT、Plessey、GEC、马可尼
    型号：PL-2、PL-6、GEC ZM-1、ZM-4、MK1、MK2

其他国家也生产数码管。

内部结构
数码管中充满氖气和氩气，有些型号甚至含有汞蒸气。最常见的数码管显示数字 0-9，但有些数码管也设计用于显示字符。大多数数码管有多个阴极，每个阴极形成独特的形状。例如，显示数字 0-9 的管有 10 个阴极，每个阴极由单独的金属片制成，但管内只有一个阳极。这种设计允许通过侧视管中的网状阳极或顶视管中的网状顶部看到显示屏，从而可以看到来自阴极的光。

工作原理
数码管的工作原理是一种称为“辉光放电”的现象。简单来说，就是将两个电极放在一个密封容器内，当电流流过它们时，阴极会释放电子，激发管内气体的原子，使它们发光。根据所用气体的类型（如氦、氖、氩、氪、氙等），不同的气体会发出不同颜色的光。例如，氦会发出红紫色的光，氖会发出橙红色的光，而氩会发出蓝紫色的光。

辉光放电原理至关重要，因为放电发出的光始终围绕阴极。这就是 Nixie 管显示数字的方式。为了容纳 10 个数字（0-9），Nixie 管需要有 10 个按特定顺序排列的阴极。

寿命
辉光管的寿命取决于材料、制造工艺和实际使用情况等因素。早期辉光管的使用寿命只有几千小时，但随着时间的推移，制造工艺的改进使得辉光管的使用寿命可以达到 200,000 小时甚至更长，例如 Burroughs B-5440/5441 系列。

多种因素都会影响寿命，包括：

  • 损坏：如果玻璃管破裂，里面的气体就会泄漏，破坏辉光放电效果。
  • 气体泄漏：裂缝或断裂会导致气体缓慢泄漏，影响管子的性能。
  • 阴极中毒：当阴极中的金属离子转移到相邻的阴极时，就会发生这种情况，从而降低其正常放电的能力。
  • 金属沉积物：电子转移过程会导致金属离子积聚在管内表面，使玻璃变暗并影响可见度。

为了延长数码管的使用寿命，重要的是避免撞击、控制工作电流以及定期循环显示内容以防止阴极磨损不均匀。

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