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Was sind Nixie-Röhren?

Nun, der eigentliche Name Nixie setzt sich zusammen aus Numeric Indicator eXperimental No I, was zusammengesetzt NIXI ergibt. Eigentlich ist dies nur die Bezeichnung für diese Art von Anzeigeröhren der Firma Burroughs, die diesen Markennamen 1956 prägte; dennoch hat sich Nixie als gängiger Name durchgesetzt. Siehe hier ein Foto der B-5092 von Burroughs, die diesen Markennamen aufgedruckt trägt:

Die B-5092

Das Funktionsprinzip der Nixie ist bemerkenswerterweise schon seit den Zwanziger Jahren bekannt. Doch ihre Blütezeit erlebten die Anzeigeröhren erst beim Aufkommen der digitalen Signalverarbeitung in den Fünfzigern.

Bis in die Siebziger waren Nixies die gängigen Anzeigeinstrumente für numerische Werte. Damals wurden Nixies für jede erdenklichen Zwecke eingesetzt, wie etwa in Messgeräten und Rechnern. Heutzutage findet man sie mit viel Glück noch in alten Messgeräten und Uhren auf dem Sperrmüll oder auf dem Trödel. Die Ära der Nixies ging mit der Erfindung der Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFDs) und später der 7-Segment-LED-Displays zu Ende. Dennoch sind viele Bastler (darunter ich selbst) immer noch vom Leuchtbild der Nixies beeidruckt, und fertigen zahllose Projekte mit ihnen an.

Da ein Bild oft mehr als ein paar tausend Worte sagt, hier noch eine kleine Grafik, die die (Grund-)Funktionsweise einer Nixie erklärt:

Der Grundaufbau einer jeden Nixie

Eine Nixie besteht im Grunde also nur aus einem gasgefüllten Glaskolben (meistens mit dem Edelgas Neon gefüllt), einem Anodenblech und mehreren Ziffern, die aus feinem Blech ausgestanzt wurden. Wenn also nun eine genügend hohe Spannung über einen Strombegrenzungswiderstand an der Anode angelegt wird und eine der Ziffern auf Masse gelegt wird, überzieht den Draht der Ziffer ein je nach Gastyp variierendes rotes bis oranges Gasentladungsleuchten ähnlich dem Prinzip bei der Glimmlampe:

Die IN-4, ein Kopffüßler

Denn beim Anlegen einer genügend hohen Spannung verlassen Elektronen die Drahtziffern und wandern zum Anodenblech. Beim Übergang vom Metall zum Gas regen sie selbiges zum Leuchten an. Dabei werden auch oft mikroskopisch kleine Teile des Ziffernmaterials in der Röhre verteilt, da diese förmlich mit den Elektronen aus der Ziffer herausgeschleudert werden (ein Elektron erreicht beispielsweise bei 175V Betriebsspannung der Nixie ca. 3% der Lichtgeschwindigkeit, was schon enorm ist, wenn man sich das einmal vorstellt). Den beschriebenen Vorgang des Materialverteilens und die damit verbundene Verdunkelung der Röhre oder einzelner Ziffern bezeichnet man als Cathode poisoning - es ist im wahrsten Sinne des Wortes ein Kathodengift.

Es gibt zwei verschiedene Arten von Nixies. Zum einen die sogenannten Kopffüßler, wie Sie sie oben in Gestalt der IN-4 sehen können, und zum anderen die klassische senkrechte Variante, zum Beispiel die IN-14:

Die IN-14, eine Nixie im klassischen Aufbau

Leider werden Nixies heutzutage nicht mehr hergestellt, weshalb sie mit der Zeit immer rarer werden. Es gibt jedoch einige Webseiten, auf denen man Nixies zu relativ günstigen Preisen erstehen kann. Adressen sind unter Links zu finden.

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What is a Nixie tube?

There is one question that frequently occurs in connection with Nixie tubes:

What is a Nixie tube?

The name Nixie is an abbreviation for Numeric Indicator eXperimental No I. Actually, the American company Burroughs used this abbreviation for their display tubes since 1956. However, Nixie soon became the usual phrase for gas-filled display tubes. Here you can see a picture of a B-5092 from Burroughs showing the name Nixie printed on the tube:

The B-5092

Interestingly, the basic working concept of Nixie tubes has been known since the twenties. Anyway, numerical displays were not needed back then, because digital technology became sufficiently developed in the fifties. This is when Nixie tubes started to go into mass production.

Up to the seventies Nixie tubes have been usual display devices for numeric values. They have been used in practically any thinkable device, i.e. calculators, measuring devices, even aircrafts. Nowadays, if you are lucky, you can still find them in old measuring devices or counters on the flea market. However, the era of the Nixie tubes came to a halt in the late seventies when vacuum fluorescent displays (VFDs) and LEDs hit the markets. These were easier to drive, because they did not require high voltages. Yet there are various electronics hobbyists (me too) that - being fascinated by the special glow of the Nixie tube - still build clocks and other electronic devices with these wonderful tubes and have thus helped the Nixie tube reach a true renaissance.

A picture can say more than a thousand words, this is why I would like to include a small digram describing the main elements of a Nixie tube:

The main elements of a Nixie tube

As you can see, a Nixie tube consists of a gas-filled glassbulb (mostly filled with the noble gas Neon, sometimes in combination with a little Argon), an anode mesh, and several digits or letters, that have been cut out of a fine plate and that each work as a cathode. When a sufficiently high voltage is applied between anode (+) and one of the cathodes, the electrons have enough energy to leave the digit and reach the anode. When leaving the digit, the electrons can activate some neon atoms and make them glow much like a glow lamp:

The IN-4

When electrons leave the cathode, they can carry along small particles if the cathode's surface. These particles are then spread inside the glass bulb and can eventually darken the whole glass bulb. This sputtering always happens, in normal operation mode an electron can get as far as 3% of the speed of light, when driven at 175V (which is quite fast if you think about it). This process can be limited by placing a current limiting resistor in series. In Nixie tubes that have been in use for a long time you will always see some darkening. This process is also referred to as Cathode Poisoning.

Basically, there are two types of Nixie tubes. Front view types (like the IN-4, see above), or the side view models, like the IN-14:

The IN-14, a side view Nixie tube

Sadly, Nixie tubes are long out of production. This makes them become rare by the second. Anyway, they can still be purchased, one address can be found under links.

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