Lee de Forest ja elektroniikan ensimmäiset askeleet

Mikä kansakunta ei haluaisi kutsua yhtä pojistaan ​​radion keksijäksi ja asettamaan kotimaansa takana olevan suuren löytön painopistealueeksi? Siksi tiedehistorioitsijoiden väliset kiistat eivät ole loppuneet vuosisadan ajan.

Vakuuttavimmat väitteet ja mielipiteet esitetään, joissa nimiä ei ole niin paljon: Maxwell (Englanti), Hertz (Saksa), Branly (Ranska), Popov (Venäjä), Marconi (Italia).

Tämän suuren mielen galaksin joukossa, joka jokainen ansaitsee kunnia tulla kuulluksi uuden viestintävälineen "elämäkertaan", voit tavata muita "ala-arvoisia" tutkijoita. Mutta jopa heidän joukossaan amerikkalainen insinööri Lee de Forest Näyttää siltä, ​​että hahmo ei ensi silmäyksellä ole aivan sopiva radion perustajan rooliin. Loppujen lopuksi hän aloitti tutkimuksen radiotelegrafiikan alalla sen jälkeen, kun ensimmäiset signaalit oli lähetetty Atlantin yli, ja kipinäsäteilyä, kuten tuolloin radiota kutsuttiin, käytettiin laajasti käytännössä. Mutta miksi tutkijan insinöörin kotimaassa, Yhdysvalloissa, hänen nimensä äänestetään yhdessä sanojen “radion isä” ja jopa “television isoisä” kanssa? Sille on todellakin oltava hyvä syy. Ja he ovat.

Radiopuhelin on merkityksellinen

1800-luvun loppu. merkitsi tapahtuma, jolla alun perin ei annettu merkitystä. Assistentit A. S. Popov - P. N. Rybkin ja D. S. Troitsky löysivät nykyisestä näkökulmasta "itsestään selvän".

Yritettäessä löytää häiriö radiosta "soittamalla" sähköpiirejä tavallisella puhelinluurilla, he kuulivat selvästi radiosignaalit lähimmän radioaseman Morse-koodista.

Ensinnäkin tämä tarkoitti, että radioaaltojen avulla voit lähettää äänisignaaleja. Toiseksi tuli mahdolliseksi vastaanottaa pienitehoinen signaali korvan kautta, johon vastaanottimen rele ei vastannut - välttämätön elementti ensimmäisissä malleissa.

A. S. Popov sai 26. heinäkuuta 1899 Venäjän etuoikeuden ja patentit Englannissa ja Ranskassa "sähkömagneettisilla aalloilla Morse-järjestelmän kautta lähetettyjen lähetysten puhelinvastaanottimelle" [2]. Uuden viestintäjärjestelmän testit päätettiin harjoittaa Mustanmeren laivaston olemassa olevassa laivueessa. Novorossiyskin alueen kesäkampanjan 1901 aikana lähetysetäisyys saavutti toisinaan 80 mailia (noin 150 km). Vaikka peittoalue oli hiukan pienempi, johtopäätös siitä, että radioaallot havaitaan horisontin ulkopuolella, oli yksiselitteinen [3].

Kaasuilmaisimen alkuperäinen versio: On aiheellista antaa klassinen esimerkki "tyhmyydestä", kun byrokratia on tiellä kehityksen kehitykselle. "Mustanmeren laivaston komento", Rybkin kertoi, "kielsi radiopuhelinten käytön laivastossa viittaamalla siihen, että sähkenauha on asiakirja, ja sanan vastaanottaneen radio-operaattorin luottaminen vaadittiin vahvistamaan virallisella sinetillä. Ja aika kului, eteenpäin olivat Tsushiman ja Titanicin murhenäytelmät, mutta ihmisten puheen radiossa lähettämisen alalla ei ollut mitään kannustimia tutkimuksen suorittamiseen.

Tuolloin Yhdysvalloissa tällainen työ on jo alkanut. Niiden tulokset osoittivat, että kipinälähettimet eivät sovellu tähän tarkoitukseen ja kantoaallon taajuuden tulisi olla vähintään 10 tuhatta jaksoa sekunnissa.

Suunnittelija R. Fesenden, joka loi korkeataajuisia sähkökonegeneraattoreita (vaihtovirtageneraattoreita), otti esiin radiopuhelimen kysymykset. Vuodesta 1906 lähtien ensimmäiset radiopuhelinneuvottelut käytiin heidän avullaan Atlantin rannikolla. Muuten heidän aiheenaan oli kalan hinta Bostonin markkinoilla.

Yhdysvaltain navigaattorit kieltäytyivät tutkimasta sähkönäppäimellä työskentelyä koskevia sääntöjä, joten radiooperaattoreita päätettiin pitää vain matkustaja-aluksissa (muut alukset oli varustettu vain radiopuhelimella).

"Audio" - ns keksintö

Lee de Forest ilmestyy kipinäsivutyön areenalle vuonna 1900. Korvannut useita uuden tyyppisen viestinnän pioneereiden laboratorioita, hän järjesti vuonna 1902 oman American Wireless Telegraph Company -yrityksen.

Sähkötekniikasta hän tiesi, että kun ilma säteilytetään palavan kynttilän liekillä, siitä tulee johtava. Sama tapahtui lämmitettäessä harvinaista kaasua. Lee de Forest alkaa kokeilla varmuutta siitä, että ennemmin tai myöhemmin sähkövirran vaikutelmassa hehkuvien kaasujen joukosta löytyy hyvä hertsi-aaltojen ilmaisin.

Hän sai jo vuonna 1903 erittäin menestyvän ja lupaavan kokemuksen. Kaksi ilmajäähdyttimen platinalevyä ”lakkoivat” polttimen liekin, ja antennin ja maan välillä kytketyn sähkömagneettisen kelan kenttä vaikutti sen sisällä olevalle plasmalle (kuva 1).

Kuva 1.

Tämän ilmaisimen avulla Lee de Forest vastaanotti signaaleja New Yorkin satamassa olevalta alukselta. Ensimmäinen menestys innoitti keksijää. Mutta tällaisen laitteen käyttöönotto ei ollut mahdollista. "Oli ilmeistä, että kaasu liekillä varustettua laitetta ei voida hyväksyä laivan radioasemalle", keksijä kirjoitti, "joten aloin etsiä tapaa lämmittää kaasua suoraan sähkövirralla."

Helpoin tapa tehdä tämä oli käyttää tavallista Edison-hehkulamppua, asettamalla sinne elektrodien platinalevyjä ja käärimällä lampun lasipullo osaan vastaanottavaa kelaa. Seuraavaksi yksi platinaelektrodoista poistettiin, ja sen sijaan käytettiin kuumaa lamppulankaa (kuva 2). Tällaisella ilmaisimella varustettu radio ei toiminut huonommin kuin muut vastaavat laitteet, mutta ei paremmin.

Kuva 2.

Suorittaessaan lukuisia kokeita, Lee de Forest kääri kerran lampun lasisylinterin metallikalvolla, joka oli kytketty antenniin. Vastaanottimesta on tullut herkempi. "Tuolloin", tiedemies muistelee, "tajusin, että lampun hyötysuhdetta voidaan lisätä, jos kolmas elektrodi asetetaan sisälle." Mitä kokeilija kiirehti tehdä. Vastaanoton laatu on parantunut.

Lisäkokeet johtavat keksijän ajatukseen, että se on tehokas, jos se sijoitetaan hehkulangan ja nykyisen keräilylevyn väliin. "Ilmeisesti", sanoo Lee de Forest, "että kolmas elektrodi ei saisi olla kiinteä levy."

Elektrodin materiaalien, muotojen ja kokojen etsiminen aloitettiin, samoin kuin sen sijainti lampun kahden navan välillä.

Menestynein muotoilu oli, jossa yhden elektrodin roolia pelattiin toiseen elektrodiin sylinterin muodossa sijoitetun lampun punaisella kuumasäteellä. Niiden väliin sijoitettiin kolmas elektrodi, tehty lankaspiraalin muodossa (kuva 3).

Kuva 3.

Keksijä nimitti aivotukkonsa "audion" (latinaksi "audio" - kuulla, ja kreikan "ion" - menossa). Laitteen laatu määräytyi korvan kautta vastaanotetun signaalin äänenvoimakkuuden mukaan ja se ylitti kaikki aikaisemmin käytetyt laitteet. Myöhemmin, englantilaisen sähköinsinöörin William Ecclesin kevyellä kädellä, kolmella elektrodilla varustettuja lamppuja kutsuttiin triodeiksi.

Kuva 4.

Etsi totuutta ja löytöä

Merivoimien radiooperaattorit (eli laivasto käyttivät uutta viestintävälinettä) yrittivät lisätä audionien herkkyyttä, lämmittivät hehkulankaa kohtuuttomiin rajoihin ja he palavat. Merivoimien asiantuntijat, eivät ymmärtäneet ongelmaa, määräsivät "olla hankkimatta audionoja, mutta käyttämään vanhoja ilmaisimia".

Tutkijat eivät löytäneet mitään uutta Lee de Forestin suunnittelusta. Täältä kirjoitti diodin keksijä Fleming: ”Lokakuussa 1906 tohtori Forest kuvasi audioniksi kutsumansa laitteen, joka on yksinkertainen toistoni kahdeksantoista kuukautta aiemmin. Esitetty muutos ei anna merkittävää eroa laitteen toiminnassa ilmaisimena ”[6]. Se kirjoitettiin vuonna 1907, mutta jopa vuonna 1908 ranskalainen C. Tissot vahvistaa Flemingin prioriteetin.

Mielenkiintoinen tosiasia on, että molemmat alkuperäisten elektronisten laitteiden keksijät, jotka hyväksyivät elektronin todellisuudeksi, lähestyivät prioriteetin määrittämistä eri näkökulmista. Fleming piti laitteita elektronisina ja Lee de Forest ionisina. Tässä ei kuitenkaan ole mitään yllättävää.

Kaasuilmaisimella varustetun radiovastaanottimen sähköpiiri Tuolloin olemassa olevat tyhjiöpumput, jotka oli tarkoitettu sähkölamppujen tuotantoon, olivat niin epätäydellisiä, että sen avulla oli mahdollista tulkita audiossa tapahtuvat prosessit kahdella tavalla. Lee de Forest uskoi, että hänen laitteensa toimii syvästi harvinaisen kaasun ionisaation periaatteella. Ainoastaan ​​diffuusio tyhjiöpumppujen keksiminen ja monien vuosien tutkimus antoivat meille mahdollisuuden tutkia perusteellisesti ylimääräisellä elektrodilla varustetun radioputken mahdollisuuksia ja varmistaa sen sisäisten prosessien sähköisen luonteen.

Todella vallankumouksellinen oli audion kyky vahvistaa häneen saapuvaa signaalia. Radiovastaanottimet pystyivät nyt havaitsemaan etäradioasemien tai erittäin heikkojen radioasemien signaalit. Lähettimen tehoa voitiin vähentää, mikä myötävaikutti radiopuhelimen laajempaan jakeluun.

Ihmisen puheensiirtojärjestelmien kehittäminen ei kuitenkaan asettanut itselleen tehtävää esitellä lähetys-, tieto- tai musiikkiohjelmia, vaan tarvitsi radiotelefoniaa liiketoimintaan ja hyödyllistä kaksisuuntaista viestintää, mutta tapahtui odottamaton asia ...

Kaikki ovat kyllästyneitä ärsyttävään radio- ja televisiomainontaan. Mutta historiallisen oikeudenmukaisuuden vuoksi meidän on myönnettävä, että radiomainonta ilmestyi ennen lähettämistä. Ja eniten siihen liittyvää ei ole kukaan muu kuin audion keksijä.

Täältä Lee Lee kirjoitti itse: ”Vuonna 1909 tuotin langattomia puhelimia Yhdysvalloille. Jokainen pakkaus testattiin äänityslauseilla. Yllätyksekseni monet kinkut ja ammattikäyttäjät nauttivat näistä ohjausohjelmista. Lähetyksen ajatus tuli luonnollisesti minulle. Houkuttelevaa musiikkia ja mielenkiintoisia ohjelmia voidaan lähettää, mikä luo kysynnän langattomille laitteille. ”

Mainostarkoituksiin järjestettiin ensimmäiset suorat lähetykset New Yorkin Metropolitan Oopperasta, ja marraskuussa 1916 toteutettiin ajatus siirtää laskentamenettely presidentinvaalien aikana. Juuri hän lisäsi kiinnostusta radiolähetyksiin.

Ensimmäistä kertaa maailmassa säännöllinen lähetys aloitettiin Yhdysvalloissa Pittsburghin kaupungista vuodesta 1921 lähtien. Ensimmäinen radiomainonta, joka kuvasi Long Islandin pilvenpiirtäjien asuntojen edut ja alhaiset kustannukset, lähetettiin vuonna 1922 New Yorkista. Lee de Forestilla ei kuitenkaan ollut mitään tekemistä hänen kanssaan.

Kuva 5.

Toinen löytö

Saatuaan äänensa onnistuneesti radioon, Lee de Forest ei voinut ohittaa ajatusta käyttää sitä radiolähettimessä. Tosiasia, että radioaaltojen muodostuminen liittyy laitteisiin, jotka suorittavat oskillaatioprosesseja. Luonnossa on monia tällaisia ​​värähtelyjen lähettäjiä. Tämä on soiva soittokello ja äänilangat, katon alla kääntyvä kattokruunu ja seinäkellon heiluri.

Sähkössä voit luoda värähtelylähteen yhdistämällä varautuneen kondensaattorin ja induktanssin piirissä muodostaen ns. Oskillaatiopiirin. Kaikki luonnolliset värähtelyjärjestelmät tuottavat vaimennettua tärinää. Jousen ääni lakkaa jonkin ajan kuluttua, meren aallot rauhoittuvat. Myös piirien vaihtelut haalistuvat.

Laadukkaat lähetykset vaativat väärän värähtelyn. Ja tämä ei ole helppoa tehdä. Pituelle aallonpituusalueelle voit luoda konegeneraattorin, jolla on korkeataajuiset värähtelyt. Mutta kuinka ratkaista ongelma värähtelypiirillä tarjoamalla melkein minkä tahansa taajuuden värähtelyjä?

Esimerkiksi seinäkellossa heilurin vääristymättömien värähtelyjen aikaansaamiseksi useita päiviä varten rakennettiin erityisiä mekanismeja, jotka työntävät heiluria säännöllisesti tiukasti määritellyssä vaiheessa sen liikkeen vaiheessa. Energia tätä varten otetaan nostetuista painoista tai haavanjousista. Laitetta kutsutaan ankkurimekanismiksi.

Entä värähtelypiiri? Lee de Forest sisältää oskillaatiopiirin audioniverkon piiriin, ja sähköpiirien kautta värähtelevän piirin vahvistettu signaali putoaa taas samaan piiriin, “työntäen” värähtelyt oikeaan aikaan niin, että amplitudi ja aukko sähkötekniikassa kutsutaan positiiviseksi palautteeksi ja niitä käytetään nyt tuhansia erilaisia ​​laitteita.

Lee de Forest sai patentin tästä järjestelmästä vuonna 1915. Nyt ei ollut vaikeaa saada tarvittavia taajuuksia koskevia sähköisiä värähtelyjä. Totta, ensimmäiset putkigeneraattorit eivät alun perin pystyneet tarjoamaan lähettimille tarvittavaa tehoa. Vaihteiden ja putkigeneraattoreiden välillä alkaa kova kilpailu. Loppujen lopuksi vaihtovirtageneraattorit katoavat käytöstä, ja elektroninen lamppu tulee oikealle paikalleen.

Mutta audion keksijä ei olisi amerikkalainen, jos hän ei olisi löytänyt laitteelleen käytännöllistä sovellusta, ei vain radiosta. Hän luo ensimmäisen elektronisen soittimen.

Hän on rakentanut audiotaajuuksien sähkögeneraattorin audiona, yhden triodin per oktaavi ja vahvistanut signaalit, hän syöttää ne kaiuttimiin, jotka sijaitsevat huoneen kehän ympärillä. Joten matkan varrella tilaäänikysymykset on ratkaistu. Mutta mikä tärkeintä, muuttaessa värähtelevien piirien viritystä, Lee de Forest onnistui saamaan lumoavia ääniä, epätavallisia ihmisen korvalle.

Lee de Forest kutsui soitintaan ”audiopiano”. Samalla ilmaistaan ​​profeetallisia sanoja: "Toivon, että voin tehdä tämän pienen elektronisen valaisimen avulla soittimen tarpeeksi täydelliseksi, jotta muusikot voivat toteuttaa rikkaimmat musiikifantasiaansa."

"Suuri mykistys" puhui

Elokuvateatteri ilmestyi melkein samanaikaisesti ensimmäisen radiovastaanottimen kanssa. Veljet Louis ja Auguste Lumiere toteuttivat maaliskuussa 1895 pilottiesittelyn ensimmäisistä dokumentoiduista laukauksista. Tuon vuoden loppuun mennessä ensimmäinen kaupallinen elokuvateatteri rakennettiin Pariisiin. Alun perin elokuvia ei voitu edes pitää sellaisenaan, mutta elokuvateattereita kutsuttiin "teknisiksi nähtävyyksiksi" nimellä "elävä valokuvaus".

Mutta hyvin pian näistä nähtävyyksistä tuli vakavia kilpailijoita tavalliselle teatterille. Uusi taidemuoto on syntymässä, halvempaa ja liikkuvampaa. Pian koko Yhdysvaltojen alueen peitti elokuvateatteriverkosto, jota vieraili jopa 5 miljoonaa katsojaa päivässä. Kävi selväksi, että tämä on myös iso yritys [7].

Mutta kuinka kauan ihmiset voivat olla kiinnostuneita, vaikkakin taiteellisista, mutta kasvoilmaisuilla ja lyhyillä tekstityksillä? Näkyvien näyttelijöiden esiintyminen näytöllä nosti uuden taiteen arvostuksen otsikolle "suuri tyhmä", mutta kuten englantilaiset sanovat: "ihme on vain yhdeksän päivää ihme". Elokuvateatterien lukumäärä on alkanut laskea.

Tilanteen parantamiseksi he alkoivat palkata erityisiä muusikoita, tappereita, jotka seurasivat elokuvaa musiikilla. Suuri A. Edison mukautti äänitteensä tähän tarkoitukseen.

Eräs keksijä, Homon, tarjosi arvoisalle yleisölle ”kronofonia”. Kova nimi piilotti tavallisen äänitteen, joka kiertyi synkronisesti elokuvamoottorin kanssa ja jossa näyttelijöiden huulet olivat enemmän tai vähemmän samat kuin ääni. Mutta gramofoni seisoi lähellä elokuvanäyttöä, ja projektori oli salin toisessa päässä. Tällaisen järjestelmän hallinta oli vaikeaa. Äänenlaatu osoittautui, kuten sanotaan, työttömäksi.

Sähköyhtiöt sulautuivat ryhmittymiin. Jättiläisyritykset eivät tarvinnut häntä, ja ylpeys ei antanut hänelle olla tyytyväinen tavallisen insinöörin asemaan, jolla oli kuukausipalkka. Ja Forest päätti puuttua elokuvien pisteytysongelmiin.

Hänen ajatuksensa oli, että ”kevyt pupu” tallensi valoherkälle elokuvalle äänen vaihtelut kuvan radalla ääniradalla. Synkronisuus oli täydellinen. Audioiden avulla oli mahdollista saavuttaa mikä tahansa äänenvoimakkuus.

Mainostaakseen uutta keksintöään vuosina 1923 - 1927 Lee de Forest ampui yli 100 äänishortsia monien kuuluisten näyttelijöiden kanssa ennakoiden uusien videoleikkeiden ilmestymistä.

Keksijä, joka mainosti ”äänifilminsä”, yllätti maanmiehensä toistamalla elokuvanäytöllä Yhdysvaltain 30. presidentin Coolidgen puhetan nurmikolla Valkoisen talon edessä. Ensimmäistä kertaa amerikkalainen johtaja puhui näytöltä. Yleisölle tämä uutuus ilahdutti. Kuume alkoi uudestaan. Syntyi

Hollywoodin kulta-aika.

Mutta keksijän ei tarvinnut hyödyntää tätä menestystä. "Länsi-sähkö- ja puhelinyhtiön lakimiehet", kirjoitti Forestin biografia M. Wilson, "ympyröi onnistuneesti sormeaan ja hyödyksi keksintöään ilmaiseksi".

Amerikkalainen insinööri Lee de Forest vietti suuren ja hedelmällisen elämän. Ihmiskunta on hänelle paljon velkaa. Yksi ensimmäisistä hän uskoi elektronin olemassaoloon yhdessä Flemingin kanssa perustanut radioelektroniikan.

Hänen tutkimuksensa tulokset ovat löytäneet sovelluksen moniin tuttuihin asioihin: huipputeknisestä matkapuhelimesta tavaroiden viivakoodiin. Lukuisista vetoomuksista huolimatta hänelle ei kuitenkaan koskaan annettu Nobel-palkintoa.

5. lokakuuta 1956, 50 vuotta radioputken (audion) keksimisen jälkeen, Ranskan hallitus myönsi Lee de Forestille kunnia Legionin kunniamerkin. Palkinnon esittelyssä sanottiin, että "Lee de Forestin löytö on yksi suurimmista tieteen ja tekniikan historiassa. Kaikkien tieteenalojen asiantuntijoiden tulisi ilmaista kunnioituksensa, arvionsa ja ihailunsa". Nämä sanat puhui Nobel-palkinnon saaja fyysikko Louis de Broglie, joka oli yksi kvanttifysiikan perustajista. Ja hän tiesi mitä hän sanoi.