Среди радио-любителей есть много таких, которые считают, что ныне существующий метод приема радиосигналов через посредство детекторных и ламповых выпрямителей представляет собою вполне законченный вид. В их воображении детектор и электролампа настолько хороши в действии, что они не могут представить себе, как эти выпрямители и усилители могут быть еще более усовершенствованы.
Но оба эти выпрямителя не свободны от недостатков, которые должны быть устранены. Много лет тому назад, между прочим, было найдено, что коллоидные растворы или коллоидальные "суспензии" — как их следовало бы более правильно называть, — обладают очень интересными электрическими свойствами. Это открытие заставило многих ученых обратить внимание на более внимательное изучение указанных суспензий (не расслаивающихся "взвесей"). В течение последних нескольких лет в Англии, Франции и Соединенных Штатах было внесено много в науку об электризации коллоидных суспензий. В результате этих исследований были построены опытные выпрямители и усилители, которые могут быть применены на практике в радио-приемниках. С введением электронных ламп коллоидные выпрямители и усилители осталась как бы в стороне и временно о них совсем забыли.
Если мы распустим некоторое количество чистой соли в теплой воде, соль совершенно исчезнет в растворе и будет невидима. Она всецело уйдет в раствор. Поэтому мы можем предполагать, что молекулы соли утрачивают свое состояние, как твердого тела, и удерживаются между молекулами жидкости. Если мы возьмем одну или две капли такого раствора и будем рассматривать в сильный микроскоп, то и тогда мы не будем в состоянии обнаружить частицы твердой соли.
Однако, существует много других веществ, которые при действии на них воды ведут себя совершенно иначе. Такие вещества известны под именем коллоидов. К ним принадлежат: крахмалы, растительные смолы, клей, желатин, камедь, размельченные частицы серы, селен, сильно измельченные металлы и ряд других веществ. Если попробовать распустить в воде эти коллоидные вещества, то будет видно, что они как бы поглощают в себя жидкость, но не растворяются в ней, а взвешиваются (суспендируются); при этом состояние взвеса может быть настолько тонким, что жидкость будет совершенно чистой и прозрачной, если рассматривать ее на свет.
Вещества, которые действуют указанным образом, т.-е. поглощают жидкость, в которой они находятся, называются эмульсоидами. Класс эмульсоидных коллоидов очень обширен и включает в себя все крахмалы, желатины, клеи, смолы и т.д. Но существует и другой класс коллоидов, известный под именем "суспензоидов". Этот класс коллоидов представляет большой интерес в отношении возможности применения их в качестве усилителей и детекторов. Суспензоиды не поглощают в себя воду, подобно эмульсоидам. Они просто распространяются в жидкость, сохраняют свое твердое состояние, представляя собою мельчайшие частицы металлов, серы и других подобных неорганических веществ.
Коллоиды класса суспензоидов приготовляются весьма просто. Например, серная коллоидная суспензия может быть получена, если добавитъ в раствор гипосульфита кислоты: жидкость принимает вид молока. Эта молочность происходит вследствие того, что сера расходится в жидкости в чрезвычайно мелких частицах. Каждая такая частица настолько легка, что не оседает на дне, но остается в состоянии суспензии.
Из металлов можно приготовить металлическую коллоидную суспензию химическим способом или же пропустив электрический разряд через воду между металлическими электродами. Например, если будет пропущен разряд между двумя медными электродами (рис. 1), то от этих электродов отделятся мельчайшие медные частицы и будут держаться в жидкости в суспензии, образуя, таким образом, медный коллоид.
Техника приготовления коллоида представляет большие трудности. Если коллоидную суспензию, например, металла рассматривать под очень сильным микроскопом, то будет видно, что частицы металла находятся в постоянном движении. Нечто подобное этому движению было открыто Броуном еще в 1828 г. и названо "Броуновским движением". Движение происходит, повидимому, вследствие действия на частицы естественного или природного электричества. Каждая частица несет в себе отрицательный или положительный заряды и движение части происходит вследствие отталкивания одноименных зарядов. Идея изобретения коллоидных выпрямителей и усилителей должна быть понятна каждому читателю. Если мельчайшие частицы металла находятся в состоянии постоянного движения, то представляется возможным установить аналогию с движением электронов от катода электронной лампы при его накаливании. Если два электрода, опущенные в коллоидную суспензию, будут заряжены до разных потенциалов, то возможно предполагать, что коллоидные частицы принимают на себя работу по передаче импульсов радио-тока, подобно тому, как исполняют это электронные лампы. Против такого предположения трудно возразить, несмотря на то, что коллоидные частицы во много раз больше, чем электроны, излучаемые катодами лампы.
Наибольшего успеха в деле изобретения коллоидных детекторов и усилителей достигли французских изобретатели. Они проповели целый ряд опытов со многими коллоидными суспензиями, при чем лучшие результаты были достигнуты с коллоидами серебра, серы, селена, золота, меди, железа и никкеля. Серный коллоид оказался наиболее удобоприменимым.
Рис. 2 представляет схему, по которой серный коллоид может быть применен для выпрямления радио-сигналов. В стеклянный сосуд, содержащий в себе серный коллоид, опущены две алюминиевых планки. Планка А в четыре раза больше, чем планка B при чем первая включается в цепь на место кристалла обыкновенного кристального детектора, а планка B заменяет собой контактную проволоку. Планкам подается потенциал от местной батареи. При этих условиях радио-прием может быть получен от станции средней мощности с расстояния 20—25 километров.
Однако, такой коллоидный детектор, равно как и другие, быстро теряет свою силу, как выпрямитель токов. Это происходит вследствие того, что коллоидные частицы быстро увеличиваются в своем размере, утрачивая способность переносить заряды.
Способ применения коллоидного элемента, как усилителя, изображен на рис. 3. Из схемы видно, что коллоидный элемент расположен в цепи, состоящей из вторичной обмотки трансформатора низкой частоты, источника тока, конденсатора большой емкости и первичной обмотки понижающего телефонного трансформатора.
Другой вариант контура изображен на рис. 4. Здесь можно подметить некоторую аналогию с сеткой электронной лампы. Между отрицательным и положительным электродами располагается контрольный электрод. В то время, как боковые электроды получают различные потенциалы, средний электрод передает импульсы радио в элемент. Это действует на коллоидные частицы электростатически, увеличивая силу импульсов приходящего радио-тока и соответственно усиливая проходимость элемента.
При таком контуре элемент будет работать в течение очень долгого периода, если направление тока высокой частоты будет часто изменяться. Вообще вся цепь действует лучше, когда в нее включен только усилитель, при чем усиление может быть достигнуто путем устройства нескольких элементов на подобие каскадной последовательной цепи ламп-усилителей.
Одно из замечательных свойств коллоидных элементов заключается в том, что на их проводимость оказывает большое влияние магнитное поле. В последнем случае схема контура изменяется по образцу схемы рис. 5. Электроды коллоидного элемента соединены последовательно с источником тока, с регулирующим сопротивлением и с телефонами. В более совершенных приборах существует приспособление для изменения промежутка между электродами. На рисунке это приспособление не показано. Непосредственно близко к коллоидному элементу располагается магнит с двойной обмоткой. Одна из обмоток несет в себе слабый постоянный ток, подаваемый одним или двумя элементами, так что вокруг коллоидного элемента образуется постоянное магнитное поле. Другая обмотка электромагнита несет импульсы радио-тока, подлежащие усилению.
Когда радо-импульсы проходят, то немедленно усиливается магнитное поле, которое индуктивно действует на коллоидный элемент. В результате в телефоны попадает дополнительный ток от батареи в цепи элемента. Таким образом, достигается довольно значительное усиление звуков. Как и во многих других коллоидных выпрямителях и усилителях, элемент быстро изнашивается, вследствие сгущения и увеличения в объеме его частиц.
В данный момент коллоидные выпрямители и усилители находятся в состоянии исследований, судя по отчетам французской академии наук. К сожалению, в этих отчетах пропущено много деталей, которые так необходимы для производящих опыты. Напр., очень трудно определить, как следует приготовлять коллоидную суспензию и какой способ будет лучше.
Этот краткий очерк имеет своей целью ознакомить читателей с теми работами, которые ведутся в данный момент по исследованиям в области радио. Возможность достижения благоприятных результатов очень велика и не далеко то время, когда коллоидные выпрямители и усилители совершенно вытеснят существующие ныне довольно дорогие электронные лампы.
Десино.