Внутри пустота, а какие чудеса!
Автор: Пестриков В.М.
 Все статьи на QRZ.RU Экспорт статей с сервера QRZ.RU Все статьи
категории "Наша история"
|
Патент на изобретение двухэлектродной лампы или "Диод Флеминга" был
выдан 16 января 1904 года. Это была одна из двух чудесных радиоламп, которые
сыграли видную роль в истории радиотехники. Изобретение Д. Флеминга было заключительным
аккордом целого ряда исследовании и заменило капризный когерер. Еще в 1883 году
американский изобретатель Томас Альва Эдисон обратил внимание во время экспериментов
с лампами накаливания что иногда между нитью накала и находящейся возле нее
металлической пластиной, соединенной с положительным полюсом батареи может протекать
ток. В этот период времени (1882-1885 гг.) Д. Флеминг, ученик знаменитого Джеймса
Максвелла был консультантом компании Т.А. Эдисона (Edison Electric Light Company).
Однако чудесное явление в тот период не нашло практического применения. Только
в конце девятнадцатого века будучи уже профессором Лондонского университета
и одновременно консультантом фирмы Г. Маркони, Д. Флеминг по-новому переосмыслил
результаты эксперимента американского изобретателя. Это и послужило толчком
для начала исследований, связанных с двухэлектродной лампой. Исследования протекали
успешно и уже во время передачи радиосигналов Г. Маркони, через Атлантический
океан была использована радиолампа Д. Флеминга (да-да, именно член Лондонского
королевского общества с 1892 года физик Джон Амброз Флеминг принимал непосредственное
участие в знаменитой передаче с помощью электромагнитных волн буквы "S"
через Атлантический океан в 1901 году). Он находился у передатчика, на Европейском
континенте, в районе Поладью (Англия), а Г. Маркони был в это время у радиоприемника,
на острове Нью-Фаундленд). Ей была отведена роль детектора. Использование вакуумного
диода позволило присоединить к беспроволочному телеграфу самописный прибор и
четко фиксировать радиосигналы. Конструктивно вентиль Флеминга был выполнен
в виде стеклянного баллона в котором давление воздуха составляло 0,01 мм рт.
ст., а внутри находились электроды, нить накала и анод. В 1906 году Д. Флеминг
опубликовал научную монографию под названием "Принципы телеграфии и телефонии
посредством электрических волн" (The principles of electic wave telegraphy
and telephony) которая стала классической в радиоэлектронике. Он также написал
около 25 статей по проблемам электричества для 11 издания энциклопедии "Британика"
(1910-1911 гг.). В 1912 году его избрали профессором электротехники Лондонского
университета, а в 1929 году королева Великобритании пожаловала Д. Флемингу звание
"баронета" вместе с титулом "сэр". Д. Флеминг прожил долгую
жизнь и умер в возрасте 93 лет, оставив потомкам, кроме своего великого изобретения,
свои воспоминания опубликованные в 1934 году и озаглавленные "Мемуары о
научной жизни" (Memories of a scientific life). Невзирая на основной недостаток
вакуумного диода - невозможность усиливать сигнал, уже в 1906 году удалось с
его помощью передать речь и музыку по радиоволнам на расстояние до 40 километров.
1906 год был памятен в радиотехнике и созданием трехэлектродной электронной
лампы. Причастным к этому оказался немецкий физик Р. Либен (Robert von Liben),
который 4 марта подал заявку на получение патента об изобретении "катодного
реле". Сам того не ведая, он создал трехэлектродную лампу названную "катодным
реле" с одной целью - заменить ненадежные механические реле в телефонной
связи на более совершенные. Это ему удалось - катодно-лучевые реле заработали
на телефонных станциях. В технической литературе вплоть до 30-х годов трехэлектродную
лампу называли "катодным реле". Все права на электронную лампу изобретатель
передал крупнейшей фирме по производству радиоаппаратуры "Telefunken".
Удивительно, но мысль об усилительных свойствах трехэлектродной лампы пришла
к Р. Либену не сразу, а только через несколько лет после того, как осенила американского
физика, ученика вы дающегося ученого Дж. Уилларда Гиббса, Ли де Фореста (De
Forest, Lee). И все это произошло в том же 1906 году. Де Форест стал аспирантом
Д. Гиббса в 1897 г. Его докторская диссертация была посвящена волнам Г. Герца.
В 1899 г. он получил докторскую степень. На идею конструкции радиолампы его
натолкнул эксперимент с бунзеновской горелкой. Он обнаружил, что детектором
могут служить нагретые электроды, расположенные на некотором расстоянии друг
от друга. В экспериментах в пламя бунзеновской горелки поместили два электрода.
К одному электроду была подключена антенна к другому - земля и параллельно электродам
батарея с наушниками. При приеме антенной радиоволн в телефонах появлялся четко
выраженный сигнал. В такой необычной схеме нагретые электроды и батарея выполняли
функции детектора иусилителя.
Удивительно, но этот прибор позволил принять радиосигналы с корабля, находившегося
в бухте возле Нью-Йорка. В дальнейшем оказалось, что нет нужды нагревать два
электрода, достаточно нагревать один, а другой сохранять холодным. В таком виде
конструкция из двух электродов, один из которых нагревается, напоминает двухэлектродную
лампу Д. Флеминга. Впоследствии, Ли де Форест остановился на конструкции лампы,
у которой угольная нить накаливания нагревалась электрической батареей, а холодный
электрод был сделан из платины и находился недалеко от нее. Лампа была обвернута
листом фольги, который соединялся с приемной антенной радиоволн. Фольга и была
тем третьим, элементом, который привел Ли де Фореста к великому изобретению.
Вот как об этом говорил сам изобретатель: "В этот момент я сообразил, что
эффективность лампы может быть еще увеличена, если этот третий электрод поместить
внутри ее..." Оказалось, что третий электрод лучше делать в виде сетки
и помещать ближе к нити накала. Небольшие изменения напряжения на сетке, приводили
к значительно, большим изменениям тока в анодной цепи лампы. Форма колебаний
тока в анодной цепи такая же, как и колебаний напряжения на сетке - происходило
усиление сигнала. В опытном образце лампы для нити накаливания использовалась
батарея напряжением 6 В, а для анодной цепи - батарея на 22 В. Если теперь в
анодную цепь лампы включить нагрузку (например телефон, резистор, колебательный
контур или трансформатор) то получится усилитель на электронной лампе. Введение
в двухэлектродную лампу всего одного дополнительного электрода, сетки, сделало
революцию в радиотехнике и привело к появлению нового типа радиолампы - триода
или аудиона (от латинского слова "аудио" слушаю).
Название "триод" ввел известный английский радиоинженер Уильям Икклз
(Eccles W.) в 1910 году. Ему же принадлежит введение характеристики детектирования,
т.е. зависимости выпрямленного тока от приложенного напряжения. Триод стал первой
усилительной лампой и основой для дальнейшего совершенствования электронных
ламп, и как закономерный итог, привел к рождению новой области науки и техники
- электроники.
На триодах были сделаны первые усилители электрических токов. Благодаря им
удалось подключить к радиоприемнику громкоговоритель и прослушивать передачи
целой аудитории, в то время как детекторный приемник позволял слушать на наушники
и только при полной тишине. В 1910 году Ли де Форест провел первую музыкальную
радиопередачу из Чикагского театра "Метро политен Хауз". Транслировалась
опера с участием великого итальянского певца Энрико Карузо. В 1913 году Г. Маркони
запатентовал анод радиолампы в виде цилиндра и электронная лампа приобрела тот
вид, который она имеет сейчас.
Электронная лампа стала материальной основой или элементной базой первой "электронной
революции". Катоды первых радиоламп были вольфрамовые и требовали много
электроэнергии для разогрева, так как были заимствованы из осветительных ламп.
В 1911 г. американский физик У.Д.-Кулидж (Coolidge U.D.) сделал оксидный катод,
предложив использовать в ламповой промышленности вольфрамовую проволоку, покрытую
окисью тория. Эти работы продолжил другой американский физик Ирвин Ленгмюр (Langmuir,
Irving), который в 1914 году обнаружил, что добавление к вольфраму окиси тория
понижает температуру катода и способствует его нормальной работе. Все это позволило
значительно повысить экономичность существовавших катодов, но усовершенствование
катода на этом не закончилось. Изобретение русским профессором А.А. Чернышевым
подогреваемого катода позволило питать электронную аппаратуру переменным током.
Появление подогреваемого катода явилось важным шагом в совершенствовании электронной
техники, без которого был невозможен прогресс в области радиовещания и особенно
в телевидении. В 1915 году И. Ленгмюр сконструировал двухэлектродную лампу кенотрон
(выпрямитель для источников питания) и триод с высоким вакуумом, названный "плиотроном".
С 1916 года ламповая промышленность стала выпускать генераторные лампы. Дальнейшее
развитие электронных ламп шло в направлении увеличения дополнительных электродов
сеток, достижении предельно возможного вакуума и усовершенствовании катодов
как источника электронов.
В 1913 году И. Ленгмюр ввел новую сетку между управляющей сеткой и анодом.
Введение этой "экранирующей" сетки позволило резко уменьшить емкость
между анодом и управляющей сеткой, что позволило исключить опасность проникновения
усиленного напряжения из цепи анода обратно в цепь сетки и получить устойчивое
усиление колебаний высокой частоты. Лампы с экранирующими сетками называют экранированными
или тетродами (по числу электродов "тетра" по гречески - четыре).
Введение второй сетки хотя и позволило получить очень большой коэффициент усиления,
доходящий до 500 - 600, что во много раз больше, чем у триода, но привело и
к появлению в лампе динатронного эффекта - явления выбивания из анода вторичных
электронов. В 1929 году голландские специалисты Г. Хольст и Б. Теллеген (Tellegen
В.D.) ввели третью сетку между анодом и экранирующей сеткой, соединив ее с катодом.
Она позволила избавиться от динатронного эффекта и поэтому получила название
защитной или противодинатронной. Ее иногда называют пентодной. Созданная новая
лампа с пятью элетродами (катод анод и три сетки) называется пентодом (от греческого
"пента" пять).
Появление конструкций супергатеродинных приемников потребовало создания многосеточных
электронных ламп. В 1932 г. появился гексод ( "гекса" по-гречески
шесть). Лампа имела шесть электродов, четыре из которых - сетки.
Гексоды использовались как смесительные лампы в супергетеродинных приемниках.
Добавление к гексоду еще одной сетки дало возможность получить преобраэовательную
лампу, у которой в одном баллоне помещались смеситепь и гетеродин. Новая лампа
получила название гептода ("гепта"> по-гречески - семь). Гептоды
выполнялись двух разновидностей в зависимости от расположения сеток. Первый
вариант - первая от катода сетка относится к управляющей генераторной части,
следующая за ней - анод генераторной части, третья сетка - экранирующая. Остальные
элементы лампы относятся к ее смесительной части. Отечественные лампы этого
типа 6А8 и СО-242. Второй вариант лампы назывался пентагрид, в нем экранирующая
сетка одновременно выполняла функции анода генератора, а сетка между анодом
и сигнальной сеткой являлась защитной. К лампам второго типа относятся 1А1П,
1А2П, 6А7, 6А10С и 6А2П.
Интересно заметить, что был период, когда за де Форестом не признавался приоритет
в изобретении трехэлектродной лампы. Состоявшееся в 1916 году заседание американского
суда признало изобретение своего соотечественника лишь как изменение конструкции
диода и тем самым подтвердило приоритет Д. Флеминга на электронную лампу вообще.
Время расставило все точки в этом вопросе и сохранило имя создателя трехэлектродной
лампы за де Форестом. Это имя сегодня стоит в одном ряду с создателем радиосвязи
А.С. Поповым, у которого тоже пытались забрать пальму первенства. А.С. Попов
и Луи де Форест никогда не встречались, но судьба их все же однажды свела. Произошло
это в 1893 году на Всемирной выставке в Чикаго, куда прибыл в составе делегации
России А.С. Попов, через два года ставший создателем радиосвязи. В это же время
на выставке пребывал и де Форест, но несколько в иной роли. Он будучи студентом
Йельского университета, здесь подрабатывал - возил на стуле с колесами посетителей
по залам выставки. И как знать, не возил ли будущий творец трехэлвктродной лампы
будущего творца радиосвязи? Создатель триода, Ли де Форест, как и создатель
вакуумного диода Д Флеминг, прожил долгую интересную жизнь и также оставил потомкам
научные мемуары "Отец радио" ("Father Radio") изданные в
1950 году.
Первая электронная лампа в России была создана в 1915 году русским ученым М.А.
Бонч-Бруевичем. Он же организовал производство первых отечественных вакуумных
приемных радиоламп на Тверской приемной радиостанции в 1916 г. В промышленных
масштабах электронные лампы в России начали производить только после 1917 г.
В 1923 г. был построен электровакуумный завод. Уже на следующий год было налажено
производство радиоприемников на заводе им Козицкого в Ленинграде.
В начале тридцатых годов вспыхнул бум на автомобильные приемники. Специально
для них были разработаны лампы с металлическим баллоном, так называемые "металлические"
лампы. Обычные стеклянные лампы не выдерживали вибрации и быстро выходили из
строя. Новые лампы были рассчитаны на непосредственное питание от аккумуляторной
батареи автомобиля, которая в то время состояла из трех последовательно соединенных
аккумуляторов по 2,1 В (современные автомобили имеют шесть таких батареи). Это
и послужило выбором напряжения дли нитей накала радиоламп. Все современные электронные
лампы имеют напряжение накала 6,3 В.
Как уже было отмечено выше, приемники в машинах появились в первой половине
30-х. Ламповые аппараты весили 8,5 -12 кг. Часто на приборном щитке размещали
только пульт управления, а сам аппарат прятали где-нибудь в глубине салона.
От ручек настройки и регулировки громкости к нему протягивали: стальные тросы.
Считалось, что антенны портят вид автомобиля, поэтому их тоже прятали, протягивая
между крышей и потолком, на кабриолетах - в тенте или попросту под подножкой.
Первый отечественный автомобиль с приемником - ЗИС-101 появился в 1936 году.
А массовой радиофицированной моделью стала "Победа". Сначала приемники
ставили только на часть этих машин, а с 1955 года "аудиосистема" стала
стандартным оборудованием.
В 1934 г. серию радиоприемников типа УСЧ (украинский сетевой четырехламповый)
выпустил Харьковский радиозавод. После второй мировой войны производство радиоприемников
на Украине возобновилось только в 1947 г. на базе небольших ремонтных радиомастерских
в Днепропетровске.
В последние 30 лет электронные лампы подверглись значительному усовершенствованию. Были созданы миниатюрные и сверхминиатюрные лампы высокого качества. По-прежнему позиции ламп не дают никаких шансов полупроводникам в мощных радиопередатчиках, а в последние годы наблюдается электровакуумный ренессанс и в аудиотехнике. В США даже выпустили грампластинку, на которой произведена запись без использования полупроводниковой техники. Проблема в том, что осталось очень мало фирм, которые производят радиолампы, причем в основном они сосредоточены в России. Так наше традиционное технологическое отставание на 10-20 лет неожиданно обернулось не недостатком, а преимуществом. Как говорится, в каждом новом есть хорошо забытое старое.
- Fleming J.A.Improvements in instruments for detecting and measuring alternating electric currents. Brit.pat. No 24850. Date of application 16 Nov. 1904. Cpmplete specification left, 15 Aug. 1905. Acceped 21 Sept. 1905.
- De Forest Lee. Device for amplifying feeblr electrical curres. U.S. pat. No 841387, Field 25 Oct. 1906 . Publ. 15 Jan. 1907.
- De Forest Lee. The audion, a new receiver for wireless telegrahy. Electrician, 1906, v.58, p.216-218.
- De Forest Lee. U.S. pat. No 879532, Field 29 Jan. 1907 . Publ. 18 Feb. 1908.
| Просмотров всего 15,232, сегодня 1 |
Обновлено 23.11.2001 13:45:58 Статью прислал - Пестриков В.М. |
|
Отредактировать текст этой статьи? Все статьи Экспорт статей с сервера QRZ.RU |
Рейтинг читателей этой статьи |
31596
