Страница 8 из 26
Первую попытку применить катодные лучи для измерительных целей сделал в 1894 г. А. Хесс во Франции. Он разработал устройство для регистрации изменений магнитных полей, в котором пучок катодных лучей (электронный пучок) воздействовал на фотографическую пластинку, помещенную на его пути. Исследуемое магнитное поле отклоняло пучок в одном направлении на величину, пропорциональную напряженности поля. Для развертки исследуемого явления во времени необходимо было перемещать пластинку в камере. Устройство Хесса не получило распространения, очевидно из-за трудностей поддержания вакуума в трубке и камере с фотопластинкой.
В 1897 г. немецкий физик, профессор Страсбургского университета Карл Ф. Браун, использовав имевшиеся данные о свойствах катодных лучей, сконструировал первую катодную, или электроннолучевую, трубку, которую он предполагал использовать в качестве индикаторного прибора при исследовании электромагнитных колебаний. Особенностью трубки Брауна является применение флуоресцирующего экрана для наблюдения следа движения электронного пучка при отклонении его магнитным полем катушки.
Трубка Брауна представляла собой стеклянную запаянную колбу, откачанную до большого разрежения (10"2—10"5 мм рт. ст.). В колбе по ее оси расположены: холодный катод, анод, алюминиевая диафрагма с отверстием и экран в виде слюдяной пластинки, покрытой фос- < оресцирующим составом. К электродам трубки прикладывалось высокое напряжение (более 10 000 в). Выбиваемые из катода положительными ионами газа электроны ускорялись полем анода и летели с большой скоростью к экрану. Сквозь отверстие диафрагмы проходила только часть общего потока электронов в виде тонкого пучка. Электронный пучок отклонялся по горизонтали электромагнитом, расположенным снаружи трубки между диафрагмой и экраном. Флуоресцирующий экран превращал энергию электронного пучка в видимое изображение, которое можно было наблюдать через переднюю стенку колбы. Для развертки изображения во времени применялось вращающееся зеркало.
Трубку Брауна вскоре стали применять для демонстрационных и измерительных целей и лабораторных исследований быстропротекающих электрических явлений. В конструкцию ее вносились существенные изменения , и усовершенствования. В 1897 г. Дж. Томсон в опытах по определению отношения заряда электрона к его массе применял электроннолучевую трубку с расположенной внутри нее парой пластин для отклонения электронного пучка электростатическим полем. В 1899 г. немецкий ученый Э. Вихерт обнаружил возможность фокусировки электронного пучка в трубке короткой (по сравнению с длиной пучка) магнитной катушкой, ось которой совпадает с осью трубки. В 1902 г. преподаватель электротехники в |Кронштадтском минном офицерском классе А. А. Петровский применил для отклонения электронного пучка трубки не одну, а две отклоняющие катушки, расположенные взаимно-перпендикулярно в одной плоскости. Это вделало ненужным употребление вращающегося зеркала для развертки изображения.
Существенные улучшения трубки Брауна были сделаны немецким ученым А. Венельтом. В 1903 г. он предложил применять ддя фокусировки электронного пучка цилиндр с отрицательным потенциалом (цилиндр Венельта), концентрически окружающий катод. (Благодаря этому улучшалось использование электронного потока в трубке. В том же году Венельт установил, что окислы металлов обладают при высоких температурах большой эмиссионной способностью; в 1904 г. он использовал это явление, введя в брауновскую трубку в качестве источника электронов накаливаемый оксидный катод. Возможность получения от этих катодов интенсивных электронных пучков позволяла перейти от газонаполненных к вакуумным трубкам, работающим при небольших анодных напряжениях.
Изменилось также устройство экрана трубки. Слюдяная пластина, служившая основой экрана, вначале была заменена стеклом (трубка Томсона), а затем люминофор стали наносить непосредственно на внутреннюю сторону торцевого стекла трубки.
До 1906 г. электроннолучевая трубка применялась только в осциллографах — лабораторных приборах для изучения процессов в электрических цепях.
В конце XIX в. был изобретен новый вид электрической связи — беспроволочная телеграфия, или радио, родиной которого является наша страна. 7 мая 1895 г. на заседании физического отделения Русского физико-химического общества преподаватель кронштадтского минного офицерского класса Александр (Степанович Попов впервые в мире продемонстрировал работу приемника электромагнитных колебаний, названного им "аппаратом для обнаружения и регистрирования электрических колебаний". Это изобретение А. С. Попова считается началом практического развития радиотехники как средства беспроволочной связи на большие расстояния. Первые шаги в этом направлении были сделаны самим изобретателем радио. В марте 1896 г. он осуществил первую в мире радиотелеграфную передачу.
Б. Л. Розинг присутствовал на заседаниях физического отделения Русского физико-химического общества 7 мая 1895 г. и 24 марта 1896 г. при демонстрациях А. С. Поповым его прибора п первой радиотелеграфной передачи, а позднее слушал его доклады на электротехнических съездах. Эти доклады и демонстрации вызвали большой интерес у молодого ученого и, возможно, в какой-то мере повлияли на его решение заняться осуществлением передачи изображений на расстояние. Радио явилось недостающим звеном телевизионной системы, значительно расширявшим ее возможности.
В течение двух первых десятилетий радиотехника не оказала практически существенного влияния на развитие телевидения, которое за это время еще не вышло из стадии лабораторных опытов. Однако в этот период были созданы такие технические средства, как приемно-усилительная и электровакуумная техника, сделавшие возможным претворение в жизнь проектов систем электронного телевидения. Позднее именно благодаря радиотехнике могли быть осуществлены телевизионные передачи на большие расстояния.
Перечисленные открытия и изобретения положили начало развитию электроники и радиотехники, ставших основой для разработки новых принципов построения телевизионных систем и их практической реализации.
В поисках новых путей решения задачи видения на расстоянии Б. Л. Розинг, как физик, обращается к тем новым достижениям, которыми обогатилась физика на рубеже XIX и XX вв. Он правильно оценил их значение и увидел то общее, что присуще катодным лучам и внешнему фотоэлектрическому эффекту. "Здесь ведь работают в свободном безвоздушном пространстве те самые загадочные носители отрицательного электричества, обладающие ничтожной массой, но громадной скоростью, которые хотя и внесли своим появлением на научном горизонте некоторое смятение в теоретических представлениях физиков, но несомненно принадлежат к числу полезнейших друзей человечества, как в области науки, так и техники" [3 Б. Л. Розинг. Об электрической телескопия и об одном возможном способе ее выполнения. "Электричество", 1910, № 20, стр. 535—544.].
Тот факт, что Борис Львович был физиком, безусловно сыграл решающую роль в открытии им нового пути развития телевидения.
Работая в лабораториях с осциллографическими трубками Брауна и наблюдая, как электронный луч вычерчивает на экране трубки сложные светящиеся фигуры, Б. Л. Розинг пришел к мысли использовать электронный луч для воспроизведения изображений в системе электрической телескопии. Эта идея — не случайная находка иля счастливая догадка, а результат многолетних настойчивых исканий. В этом проявилась прозорливость ученого, гениально предугадавшего в электроннолучевой трубке эффективное средство для решения задачи телевидения.
"К счастью, — писал, он, — наука знает один из таких идеальных механизмов — это катодный пучок, являющийся вследствие (т. е. следствием. — П. Г.) разряда электричества в круксовой трубке. Этот же пучок способен подавать и световые сигналы, образуя при падении на флуоресцирующий экран яркое пятно. Этим-то механизмом и следует воспользоваться для целей электрической телескопии" [4 Б. Л. Розинг. Об электрической телескопии и об одном возможном способе ее выполнения. "Электричество", 1910, № 20, стр. 535—544.].