"Радиолюбитель", №5-6, март, 1926 год, стр. 94-96
Катодная лампа имеет краткую, но содержательную историю. Всего 20 лет жизни, и такой замечательный успех!
Говорят, что катодная лампа революционер в радиотехнике. Не будет преувеличением сказать, что ни одна область техники не застрахована от вторжения в нее этого прибора, — до такой степени расширяется из года в год поле применения катодной лампы. Но если даже отвлечься от перспектив, то и то, что происходит на наших глазах: радиовещание, покрывающее целые площади, и одиночная лампочка, приносящая в деревенскую лачугу голос из далекой Москвы — уже это поражает больше, чем какое-либо другое достижение техники. Ведь чудеса воздухоплавания тоже ошеломляют не меньше и не меньше обещают; во именно потому, что авиация еще не внедрилась в личный быт каждого из нас и представляет пока-что только государственный, общественный и коммерческий интерес, — она не может рассчитывать на такую широкую популярность, как радио. Катодная лампа так же, как и электрическая осветительная лампочка, уже стучится можно сказать, в каждый дом, хату и саклю, в какой бы глуши они ни находились. Пройдет несколько лет и деревни будет не узнать!
Только самыми глубокими корнями входит катодная лампа в последние десятилетия прошлого века. Весь рост этого аппарата проходит под знаком XX века. В ноябре 1904 года профессор Флеминг (Лондон) взял патент на применение катодной лампы в радиотехнике. Как об'ясняется в приложении к заявке, "сосуд с хорошим вакуумом (откачкой воздуха), в который введены два электрода, из них один раскаленный, представляет из себя проводник тока лишь от холодного электрода к горячему, но не наоборот". Поэтому Флеминг предлагал использовать это приспособление в качестве детектора для приема радиосигналов. Фирма Маркони сейчас же приобрела право на использование этого патента. Так рассказывает история о катодной лампе. Однако, у Флеминга есть соперники, которые оспаривают у него честь этого изобретения. До сих пор, кажется, не улажены патентные споры между Флемингом и американским изобретателем Ли де-Форестом, который в 1906—1907 году ввел существенные улучшения в катодную лампу и в схему приема. Именно Ли де-Форест сделал катодную лампу, по существу такой, какой она известна нам. Патентная тяжба приобретает страстность, неизбежную в тех случаях, когда задеваются интересы крупнейших коммерческих компаний (американских и английской). С точки же зрения стороннего наблюдателя, заиитересованного только в технической истории катодной лампы, гораздо важнее вопрос: как далеко восходит идея катодной лампы, на какой научной почве вырос и определился этот замечательный аппарат.
Лампа накаливания в 80-х годах — прародительница и современной осветительной и катодной лампы. Нить из бамбукового угля, полузакопченный баллон — как далеко это от изящной, ослепительно яркой "Светланы" или знакомой радиолюбителю хотя бы "Р5". Однако, в 1883 году приблизительно, такая "варварская" лампа накаливания выступает на научное поприще. Томас Эдисон вносит в полость этой лампы металлическую пластинку, отделенную пустотой от нити внутри лампы, а вне лампы присоединяет эту пластинку, через указатель тока — гальванометр, к нити накала. Из этих опытов Эдисон сделал любопытное заключение: если эта металлическая пластинка имела положительный потенциал относительно нити, т.-е., если потенциал пластинки превышал потенциал нити, гальванометр показывал ток; в противном же случае тока не было. Кроме того было замечено, что ток, проходящий через гальванометр, был вполне определенного направления: от нити через гальванометр к пластинке, но не обратно.
Тогда это явление было непонятно. Теперь каждый, из любой радиоброшюрки может узнать о существовании малейшего электрического (отрицательного) заряда, так называемого электрона. Прохождение по проводнику электрического тока об'ясняется движением по проводнику огромного количества этих электронов, стремящихся к положительному полюсу батареи (положительный потенциал этого полюса притягивает отрицательные заряды электронов). Что дело происходит так, стало известно только в 1899 году от Жозефа Томсона. Уже из опытов Эдисона можно было бы заключить, что если на металлическую пластинку давать попеременно то положительный, то отрицательный потенциал относительно накаленной нити, то только положительный потенциал даст ток в гальванометре: следовательно, лампа может выпрямлять переменный ток, как и кристаллический и всякий другой детектор. Однако, открытие Эдисона не получило практического применения до Флеминга и до де-Фореста. Причина этому — "историческая необходимость — мать изобретений". И только тогда, когда радиотехника, как новое средство коммерческой связи, потребовала простого и надежного способа радиоприема, вспомнили о явлении, открытом Эдисоном, так как все так называемые детектора, употреблявшиеся до того, не удовлетворяли требованиям такого приема.
Жизнь Ли де-Фореста, так же, как и другого более известного изобретателя Эдисона, есть повесть о том тернистом пути к большим достижениям, который приходится проходить талантливому, но бедному юноше в социальной обстановке капиталистического мира. Шестилетний мальчик попадает в глушь Южной Америки (Талладега), где его отец, знатный и религиозный человек, занимает пост президента гимназии для негров-прозелитов (обращенных в христианство). Чуткая и активная натура мальчика инстинктом ищет выхода из смрада религиозного фанатизма и провинциальной ограниченности и находит... скудную, но единственную пищу для ума: "Спутник юношества", "Официальный вестник патентов" и "Энциклопедию механики". Всю пытливость своего ума маленький Ли де-Форест устремляет на изучение первой книги, где в большом количестве давались рецепты, как домашними средствами изготовить электрический мотор, индукционную катушку, гальванический элемент и пр. Его лучшие и самые первые воспоминания детства связаны то с фонографом Эдисона, который в 3-летнем возрасте он видел на какой-то выставке, то с "собственными изобретениями", которые далеко превосходили то, что нужно было воспроизвести по указаниям журнала. Наконец, помнится ему какая-нибудь мусоросжигательная печь, которую он видел за городом и которую в модели он должен был обязательно исполнить и усовершенствовать. Потом следуют обычные этапы человеческой жизни: гимназия с ее горестями и радостями и, через ряд лет беспокойных исканий, первые робкие шаги в действительную жизнь большого города (Чикаго), где 26-летний юноша поступает на службу в Вестерн Электрик К-о на жалованье 8 долларов в неделю.
"Я работаю, как негр, от 7 до 5 час. 15 мин.", — пишет он в своем письме. Но почти в изнеможении, после долгого трудового дня, он спешит каждый вечер в библиотеку, где с жадностью изучает литературу, в которой знакомится с работами германского профессора Гертца по передаче электромагнитных волн на расстояние. К этому времени (1899—1900 г.) относятся первые опыты Ли де- Фореста с радиопередачей и приемом. Он пользовался индукционной катушкой для возбуждения токов высокой частоты, а в качестве детектора для приема радиосигналов он применял различные системы: начиная от когерера, затем электролитические и, наконец, газовые детектора. Все эти приспособления стали уже достоянием истории, и при теперешнем развитии и совершенстве детекторов — ламповых и кристаллических — первые детектора Ли де-Фореста представляют собой интерес, как образцы находчивости и технической сметки. В этом отношении они должны многое говорить радиолюбительскому сердцу. Например, один из электролитических детекторов: станиолевый листок разрезан бритвой на две половинки, эти половинки несколько раздвигаются и в щель между ними помещается капля воды. Детектор готов, правда... на 20 секунд действия. Такой тип детектора, как и все другие, с которыми работал Ли де-Форест, требует в приемнике местной батареи, в этом их неудобство по сравнению с обычными для нас кристаллическими детекторами, но ведь и современная детекторная лампа требует для своего действия источников тока. Другой детектор не менее оригинален: глядя на него, так и кажется, что это есть продукт "радиолаборатории на дому" какого-нибудь изобретательного радиолюбителя: поперек двух алюминиевых палочек положена игла — вот и весь детектор.
Наконец, газовая горелка (Бyнзена) тоже может иметь некоторое отношение к выпрямлению тока: в ее пламя вносится чашечка с содовым раствором, а несколько выше в пламя вносится острие платиновой проволоки. Оказывается, что такое приспособление также обладает способностью выпрямлять переменный ток. Казалось бы странным, каким образом возможно прохождение тока через промежуток, разделяющий чашечку от платинового острия? Однако, уже ко времени этих опытов Ли де-Фореста (1901—1902 г.) явление проводимости газов было достаточно изучено. Под влиянием некоторых причин, как, например, нагревание, высокое напряжение и пр. газ способен "ионизироваться", заполняться "ионами", т.-е. заряженными частичками молекул газа. В то время, как Ли де-Форест с одинаковым упорством усовершенствовал детектор, испытывал различные формы приемных сетей, различные схемы приема, наконец, улучшал передатчик (перешел от индукционной катушки к генератору переменного тока и т. д.), — жизнь опережала и требовала надежности, простоты и совершенства аппаратов. Сам Ли де-Форест вырос и занял почетное место в технике: после нескольких лет упорной работы, среди недоверия окружающих к новому сомнительному делу, после многих попыток найти богатых покровителей, он, наконец, добился образования "Общества Беспроволочного Телеграфа" в Америке с капиталом в 3 миллиона долларов с целью эксплоатации его патентов. Это было триумфом де-Фореста, но в то же время это налагало ответственность. Нужно было поспевать за успехами, которые делали в это время Маркони и его сподвижники, и за запросами жизни. С 1903 г. Ли де-Форест слышал о работе Флеминга по применению Эдисоновской лампы к радио. Но де-Форест хотел остаться самобытным и его детектор пошел по другому пути развития. Всякий детектор может работать или только как выпрямитель тока (таков, например, кристалл и катодная лампа Флеминга), или же, кроме выправления тока, детектор может выполнять роль клапана или реле, "выпускающего" ток из местной батареи, под действием приходящего сигнала. По этому пути шла изобретательская мысль Ли де-Фореста и этот путь дал ему возможность перешагнуть через 2-эдектродн. к изобретению лампы с тремя электродами (триода), той лампы, которая по существу не изменилась и применяется сейчас в радиотехнике.
Только лампа де-Фореста с большим содержанием газа и угольной или танталовой нитью уступила место современной лампе с вольфрамовой нитью и очень хорошим вакуумом (вольфрамовая нить предложена Флемингом в 1908 году). Интересно отметить, что первые лампы де-Фореста (он называл их аудионами) не имели сетки, как таковой, какой снабжена сейчас каждая катодная лампа. Роль сетки — клапана — исполнял второй анод который, первоначально помещался вне лампы. Ли де-Форесту, нужно приписать честь выполнения прибора во всей его практической пригодности и относительной зрелости. Через пять—шесть лет в Нью-Йоркском Клубе Национальных Искусств де-Форест уже демонстрирует мпоголамповый усилитель — здесь уже все присутствует: и смещающее напряжение на сетку и сопротивление в анодной цепи. В это же приблизительно время открываются генераторные свойства лампы.
В натуре Ли де-Фореста удивительно сочетается американский практицизм с горячим, почти вдохновенным энтузиазмом- Где-нибудь в океане, на яхте, стоя у передатчика и следя за показаниями прибора, он предается мечтаниям, пишет дневник и шепчет про себя строфы из Байрона. Успехи радио его опьяняют, его будущее рисуется воображению де-Фореста, как волшебная сказка. Не даром де-Форест первый принимается за самую многообещающую, самую захватывающую область радио, за опыты по радиотелефонии и делает такие успехи, что получает приглашение в Италию, Францию и Англию. Может быть, было бы кстати, в то время, как мы слушаем передачу оперы из Большого театра, вспомнить на минутку, что еще 17 лет тому назад из оперы в г. Чикаго передавалось также пение знаменитых певцов Карузо и Мазини под техническим руководством Ли де-Фореста.
По поводу изобретения катодной лампы немцы тоже имеют свои претензии. Дело в том, что за три месяца и 22 дня (a сколько часов не установлено), до заявки патента Ли де-Фореста, Роберт Либен из Вены представил в Германское Центральное Бюро патентов описание своей катодной лампы. Первая лампа, которая применялась для телефонной трансляции — лампа Либена.
История изобретений не знает такого чудовищного роста, такого чудесного превращения: поставьте рядом нелепый по виду аудион де-Фореста и грандиозную по идее, но небольшую по размерам катодную машину, бесшумно вырабатывающую электроны на 100 лош. сил мощности, — современную генераторную катодную лампу. Трудно поверить, что только 20 лет работы человеческого гения отделяют их друг от друга.