300B的迴響 Holmes
錯誤的理論，往往會導致錯誤的結果，看了123期論壇的300B專集後，筆者有些不同的論點，與各位讀者來交流。先來談談什麼是電呢？電是一種能量，它泛指一切因電子運動所產生的種種現象，而依現象的不同而有不同的名稱，如電壓、電流、電磁等等。
除了自然界的現象外（如閃電），人類對電的最早記錄是西元前六百年，希臘人泰利斯描寫了琥珀與皮草摩擦而產生神祕引力的情況。直到西元1600年左右英國醫生吉爾勃因好奇而重復了泰利斯的實驗，並得到了相同的結果，而且還發覺有許多物質如同琥珀一樣，經摩擦後，也能產生神祕的吸引力。於是吉爾勃便把這個現象叫作「電」原意，即是「琥珀」。
電子的移動是一切電能的基礎，摩擦昇熱後產生的引力便是電子的移動運動所致，電子的運動，指的便是電子的移動。電子移動的現象我們稱之為電子流，電子流是電子連續不斷的在導體中移動的現象，而這個電子移流的現象即是電流。它的單位是「安培」，電流即電子流，其方向都是一律由負向正，此為所有理論的基石。
而當電流方向判斷錯誤時，不只是許多現象與理論形成矛盾，影響更大的是導致與磁學「如變壓器、喇叭、線圈」相關的錯誤設計，與相位轉換判別的錯誤，而這些問題，則常見於音響的任何環節上，最明顯的結果便是音場、失焦、與低頻這些多數系統的通病。<圖1>
回來談談真空管的燈絲，真空管使用的燈絲，材質主要分為三大系統，鎢合金系列，釷膜合金、氧化鹼土膜合金。它們各自有不同的電子放射率。工程師們便依照產品所需要的功率來選擇適用的燈絲，筆者認為工程師們並不知道那種燈絲最好聽云云，但他們一定知道那種燈絲在何種工作條件下會是最有效率的。
交、直流燈絲，供電的選擇問題存在許久。在理清這個問題之前，我們先來認識一下交流電與直流電兩者間的差異吧。直流電，它由電池或有整流設備的發電機所產生。西元1880年後直流供電在商務電源被交流電所取代。而直流被交流供電取代的主因是，如要將直流電壓拉昇到達遠距離輸送所需要的高電壓，就技術與效率而言，相當的不經濟，這也是目前我們家中所使用的市電是交流電的主因。
交流電dlternating current AC.即有週期性換向特性的電流。在連續兩次達到一定值的時間間隔叫作週期，以每秒鐘為單位的週期數稱為週率即頻率；任一方向轉變的最大值稱為交流振幅。如我們使用的市電是110伏特60赫茲，即表示此交流電源的電壓是110伏特，而週率是60週／秒單位。
交流燈絲供電的主張在於，當使用直流電絲供電時會有電子回擊陰極的問題，而此一問題將導致真空管壽命的縮減。事實上，任何真空管都存在著電子回擊陰極的問題，而直熱式真空管在這方面確實較為嚴重，尤其當真空管的工作點不在規範之內時。面對這個問題，交流供電確實是很好的處理手段，同時也有單純線路的優點。但交流燈絲供電，最為人所詬病的部份，就是交流哼聲似乎是無法避免的問題，但事實上不然。哼聲的由來，主要的是因於電源品質的不良，接地系統錯誤，線路與抗感安排不當所致。所以，經由良好的設計規劃，哼聲的問題是可以解決的。另外，要提出來的是，哼聲就音頻現象而言，並不會增加聲音的「厚度」，相對的，它反而會降低聲音的密度，哼聲過大的系統是聽不到樂音的醇味的。
既然哼聲的問題可以解決，為什麼大家都偏好使用交流燈絲供電呢？因為直流供電在線路的安排上，可以減少許多困難，特別是高密度的配線環境。另一方面，以目前污染嚴重的市電條件，直流燈絲在這方面似乎提供了一個比交流燈絲更為寧靜的舞臺背景，也因此在面對真空管壽命的課題時，大多數的設計者均認為這方面是可以被接受的，因為真空管本來就是耗材。不過說實在，不論是那種供電方式，在不安定的電壓供應時，並沒有那一方較為突出。而當電源條件惡劣的狀況下，直流供電加上穩壓線路時，確實是可以得到比較純淨而優美的音質。但如果家中的供電條件與環境非常優秀的情形下，筆者實在找不出什麼理由去使用直流供電燈絲。
我們常在管壁上看到一片俗稱水銀的附著物，這片水銀膜的產生，主要是由於除氣劑與氣體作用後解離而鍍著於管壁上所形成。管內氣體的來源，主要是製程時的殘留，但更多數的氣體是因由真空管動作時由電離作用而從金屬中所來釋出。管接腳漏氣，對真空管來說是非常嚴重的問題，一來管內除氣的數量根本不足吸收中和連續不斷的外來的氣體，二來漏氣造成的相對壓力改變更是管子致命的故障原因，所以為確保系統運作的安全，漏氣的真空管即該馬上報廢。通常國人，以水銀作為真空管品質的指標，但筆者以為，陰極電子放射能力，才是重要的，而互導、屏流更是配對時最主要的參數，關於真空管選別的問題，如果讀者有興趣，日後筆者再專文與各位好好談談。
西元1920年左右，真空管設計工程師們證實，如所先前大家所預測一樣，直熱式的陰極設計在面對微電壓輸入，與供電不穩的情況時，動作相當的不安定，而這方面的問題使得工程師們必須從新思考該如何來提昇陰極的效率。是改變使用材料，或是改變現有結構？這是當時所選擇的兩大方向。
後來材料方面的發展，遇到瓶頸，所以只好從結構方面來著手，結果便是用燈絲熱源與陰極訊源分離的方法來解決，於是旁熱管因而誕生。但直熱管因為仍有某些獨特的功作特性，所以後來並沒有被旁熱管所來取代。
真空管內有藍色螢光產生，並不是300B獨有的WE300B自然也不例外，許多朋友也問過筆者此一問題，而為了求證筆者論點去函請教西電廠，也獲得與筆者相同的答案。於此供讀者參者；各位看到真空管內的藍色螢光是一種電磁輻射，就是俗稱的電子雲，電磁輻射（Electromagnetic Radiation），仍是由於電荷運動所造成的空間特性即電磁場（Electromagnetic Field）的能量以波的形式隨時間因素，在空間中傳播所造成，它可以是「不可見的」、「可見的」。取決於輻射的波長和物質的特性。而造成可見電子雲的原因在於高密度的電子流造成的噴流（Electrojet）所致。而形成強力而高密度的電噴流主因來於放射力旺盛的陰極。因此，電子雲的產生，可說是優秀的陰極的指標。
管內藍色螢光都是出現在管壁內面與陰極週圍，它們依磁序的方向排列，因此看起來非常柔密，而為什麼有些管子的螢光看起來會有扭曲的現象呢？
這乃是因為屏極板加工不良導玫，電磁場變化所致，至於螢光跳動的原因，有兩個可能，一是有強烈的訊號能量變化，二是屏壓受電源波動所影響。如果是屏壓過高而形成電子雲，我們即可由電路上的量測來作為判斷的依據。但屏壓過高指的是屏壓超過工作規範或是屏壓與屏電流的「積」超過了屏耗值，而依實際的量測與計算螢光產生時，所有工作點與計算值均在規範之內，所以，屏極電壓過高，真空管設計不良並不是螢光產生的主因。內部有低壓氣，這個部份筆者很難斷定，但如果朝此方向思考，則螢光的產生很有可能是除氣劑工作的電離分子被電噴流激勵而成。那麼，此一藍色電磁輻射，會不會傷害人體呢？經由呈色的判斷與量測，此一波長的輻射並不會影響我們的健康。而這些磁能也無法穿透含鉛的玻璃管壁，因此各位可以安心使用，不必擔心。<圖2>
希望這篇文章不會寫的太嚴肅，所謂Hi-End的奧義不就是追求「美的高傳真」唱，而美必定是充滿人文素養與個人色彩的，而也因為這份個人的彩度，所以世界是如此豐富，於此路上與各位勉之。
Holmes
23.DEC.98
Holmes先生：
300B專輯推出之後，即收到多方面的迴響，對於初入門的音響迷而言，這個小專輯總算概闊性的提供了最快速入門300B的方法，但也如同筆者一開頭所言：筆者才疏學淺，如有繆誤敬請指正。筆者搜集的資料來自於各教科書，但天下文章一大抄，即使教科書也如此，在缺乏考證資源的情況下，自然容易發生漏失。
學理是有科學根據的，不若聲音全為主觀意識，所性Holmes兄惠贈兩本深入淺出的電子學課本，內容圖文並茂且引證確實，見到這麼好的電子學課本真有相見恨晚的感覺。密爾曼的電子學可說是現代半導體電子學，而這套由「無線電界雜誌社」印行的電子學則完全以真空管為主，有心研究真空管理論卻無從入門者，這兩本電子學提供了無師自通的門路。
最後，仍然要感謝Holmes先生。
江俊德謹覆
註：電子學分上下二冊，由無線電界雜誌社印行，02-27112765。
回126期目錄
