Röhren prüfen auf ihre Grundfunktion?

Die meisten elektronischen Bauteile kann man ja irgendwie testen bzw. überprüfen. Transistoren beispielsweise lassen sich heute mit fast jedem moderneren Multimeter auf ihre Funktion hin überprüfen. Natürlich gibt es auch für Elektronenröhren spezielle Röhrenprüfgeräte, die aber den meisten Leuten wohl kaum zur Verfügung stehen dürften. Trotzdem gibt es recht einfache Mittel, um zunächst einmal festzustellen, ob die vorliegende Röhre überhaupt noch ihre Funktion erfüllen kann. Doch wie kann man eine Röhre prüfen?

Sichtprüfung und einfache Funktionsprüfung für Röhren

Auch wenn viele Elektronenröhren auch nach fünf, sechs oder sogar noch mehr Jahrzehnten noch einwandfrei funktionieren, kann es doch einmal vorkommen, dass ein Defekt an diesen Bauteilen auftritt. Entweder brennt der Glühfaden durch (wie bei einer Glühlampe) oder die Röhre wird mechanisch bzw. thermisch überbelastet, wodurch das Vakuum im Glaskolben verloren geht. In beiden Fällen funktioniert die Röhre nicht mehr. Ohne funktionierenden Glühfaden gibt die Kathode keine Elektronen mehr ab. Dies tritt auch dann ein, wenn das Vakuum nicht mehr da ist. Innerhalb der Röhre befindliche Luft stört quasi die Elektronenbewegungen in der Röhre.

Röhre prüfen: die Sichtprüfung

An erster Stelle sollte immer eine Sichtprüfung stehen. In vielen Fällen kann man einer Elektronenröhre bereits von außen ansehen, wenn sie einen Defekt aufweist. Einer der häufigsten Defekte besteht darin, dass das Vakuum in der Röhre verloren gegangen, also Luft in sie eingedrungen ist. Ohne bestehendes Vakuum kann keine Elektronenröhre funktionieren. In ihrem Inneren bewegen sich während des Betriebs kleine Teilchen, die sogenannten Elektronen. Diese können jedoch nur von der Kathode zu Anode gelangen, wenn der Glaskolben der Elektronenröhre absolut luftleer ist. Den meisten Elektronenröhren kann man tatsächlich von außen ansehen, ob das Vakuum noch intakt ist. Häufig sind es mechanische Beeinträchtigungen, die dazu führen, dass das Vakuum verloren geht, also Luft in die Röhre eindringt. Im Bild oben ist ein solches Beispiel zu sehen. Oben im Bild zu sehen sind zwei Elektronenröhren desselben Typs (PC92): links eine defekte, rechts eine intakte Röhre. Man sieht recht deutlich, dass die defekte Röhre keine schwarz-silber glänzende Schicht im Glaskolben mehr hat. Diese hat sich hier weiß verfärbt. Es handelt sich hierbei um die sogenannte Getterschicht aus Barium. Diese Schicht dient dazu, Reste von Gasen zu binden, welche bei der Herstellung der Röhre und beim Abpumpen der Luft aus dem Glaskolben nicht alle entfernt werden konnten. Gerät Luft in den Glaskolben der Elektronenröhre, kommt diese Getterschicht sehr schnell in die Sättigung und kann keine weiteren Gase mehr aufnehmen. Sie färbt sich innerhalb kürzester Zeit weiß.

Schaut man genau hin, so ist ein Riss im Glassockel der Röhre zu sehen. Wahrscheinlich ist hier Luft eingedrungen. Solche Beschädigungen können beispielsweise dann entstehen, wenn die Anschlussbeinchen der Elektronenröhre verbogen werden oder thermische Belastungen zu Beschädigungen des Materials führen. Diese Elektronenröhre ist auf jeden Fall unbrauchbar geworden.

In diesem Bild zu sehen sind zwei Röhren mit unterschiedlichen Anzahlen von Anschlusspins. Links die Röhre hat sieben Anschlüsse. Sie besitzt einen Sockel mit der Bezeichnung B7G (auch Miniatur). Der Sockel der Röhre rechts im Bild ist ein sogenannter Noval-Sockel mit der Bezeichnung B9A. Schaut man von unten auf die Röhren, so werden die Anschlusspins immer im Uhrzeigersinn gezählt. Unten befindet sich ein größerer Abstand zwischen den Anschlusspins. Der Pin links davon ist Pin 1.

Hier ist das Schaltzeichen einer einfachen Elektronenröhre zu sehen. Es handelt sich hier um eine sogenannte Triode des Typs PC92, die sieben Anschlusspins besitzt. Dementsprechend hat die Röhre einen Miniatursockel mit der Bezeichnung B7G. Die Triode heißt so, weil sie drei Elektroden (Anode, Kathode und Gitter) besitzt. Diese Elektronenröhre benötigt eine Heizspannung in Höhe von 3,1 Volt und einen Heizstrom von 300 Milliampere. Ich habe die Anschlüsse der Röhre im Schaltbild mit den entsprechenden Nummern der Anschlusspins versehen. Anschlussbelegungen für alle möglichen Elektronenröhren findet man übrigens auf dieser Seite im Internet.

Um die Röhre überhaupt testen zu können, benötigt sie natürlich erst einmal die Heizspannung. Man sieht hier deutlich, wie der Glühfaden der Röhre nach Anlegen der Heizspannung an Pin 3 und 4 der Röhre anfängt zu glühen. Sie können dafür eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung verwenden. In vielen Röhrengeräten erfolgt die Versorgung der Röhre mit der notwendigen Heizspannung ohnehin mit einer Wechselspannung direkt aus einer zusätzlichen Wicklung im Netztransformator. Nach wenigen Sekunden ist die Röhre dann betriebsbereit.

Röhren prüfen mit dem Multimeter:

Es gibt eine recht einfache und effektive Methode, um festzustellen, ob die Röhre noch funktionieren kann. Nach Anlegen einer Heizspannung (zum Beispiel aus einem Netzgerät mit einstellbarer oder regelbarer Ausgangsspannung) schließt man einen Spannungsmesser zwischen Kathode und Gitter der Elektronenröhre an. Im Beispiel mit der PC92 wären das die Anschlüsse Pin 6 (Gitter) und Pin 7 (Kathode). Wird der positive Anschluss des Messgerätes mit dem Gitter verbunden und der negative mit der Kathode, so sollte eine negative Spannung zwischen diesen beiden Elektroden entstehen, wenn der Glühfaden glüht und die Röhre intakt ist. Im Bild oben ist deutlich zu sehen, dass das Messgerät eine Spannung von –1,04 Volt anzeigt. Doch wie kommt diese negative Spannung zustande?

Wird der Glühfaden der Röhre durch die Heizspannung zum Glühen gebracht wie in diesem Bild (hier wurde allerdings das Multimeter noch nicht angeschlossen), sendet die Kathode durch ihre spezielle Beschichtung negativ geladene Elektronen aus. Ein Teil dieser Elektronen gelangt nun zum Gitter, wodurch sich dieses ebenfalls negativ auflädt. Und genau diese negative Ladung verursacht die hier messbare Spannung. Wäre das Vakuum der Röhre nicht mehr vorhanden, so könnten die Elektronen nicht mehr zum Gitter gelangen und es würde keine negative Spannung mehr messbar sein. Mit dieser einfachen Prüfung kann man also feststellen, dass der Glühfaden noch funktioniert, die Kathode Elektronen aussendet und somit das Vakuum noch vorhanden ist. Die Röhre sollte damit einsatzbereit sein, wenn keine anderen Defekte wie beispielsweise innere Kurzschlüsse oder Ähnliches vorhanden sind.

Diese Abbildung zeigt die Messung der Gitterspannung an einer anderen Röhre, in diesem Beispiel handelt es sich um eine ECC83, eine Doppeltriode, also eine Röhre mit zwei separat nutzbaren Triodensystemen, wie diese oftmals in Verstärkern mit Röhren eingesetzt wird. Die Spannungsversorgung der Röhrenheizung kann hier übrigens auf zweierlei Art und Weise erfolgen, nämlich durch eine Reihenschaltung beider Heizungen und eine Versorgungsspannung von 12 Volt (wie in der Abbildung auch dargestellt) oder durch eine parallele Schaltung der beiden Heizungen, indem Pin 4 und 5 miteinander verbunden werden und mit Pin 9 an eine Spannung von 6,3 Volt (6 Volt geht natürlich auch) angeschlossen werden. Die Messung der Gitterspannung kann wie im Bild zu sehen an Pin 7 und 8 sowie an Pin 2 und 3 für das zweite Triodensystem erfolgen.

Übrigens: Handelt es sich um eine andere Art von Röhren wie eine Pentode, kann ebenfalls eine einfache Funktionsprüfung auf diese Weise vorgenommen werden. Es bei dieser Art der Funktionsprüfung wird allerdings nur festgestellt, ob sich die Elektronen im Inneren der Röhre frei bewegen können, also ob das Vakuum noch vorhanden ist. Messungen zum Feststellen des maximalen Anodenstroms müssen auf andere Weise erfolgen, für aussagekräftige Ergebnisse auch mit wesentlich höheren Spannungen, nämlich in den für den regulären Betrieb der Elektronenröhre vorgesehenen Spannungsbereichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn festgestellt werden soll, ob beispielsweise Verstärkerröhren noch richtig funktionieren und der dafür vorgesehene Anodenstrom noch ausreichend ist.