16 ноября 1904 года английский инженер Джон Флеминг запатентовал первую в истории электронную (электровакуумную) лампу — термионный диод, называемый также кенотроном. На протяжении всей первой половины XX века подобные лампы активно применялись в различных сферах электротехники: радиотехнике, телевидении, звуковых усилителях, крупных телефонных сетях и др. Во многом благодаря изобретению электронной лампы эти технологии стали более удобными для практического использования и нашли широкое применение.
Фото: Michael Poche / AP
Кенотрон — электровакуумный диод, который служит для выпрямления переменного тока, превращая его в постоянный, однонаправленный. Он состоит из отрицательно заряженного катода, представляющего собой металлическую нить, и положительно заряженного анода — пластины, загнутой и сомкнутой вокруг катода. Эти два электрода располагаются в вакууме. В 1883 году было открыто явление термоэлектронной эмиссии («эффект Эдисона»), заключающееся в том, что при нагревании металла электроны набирают достаточно энергии, чтобы вырваться. На этом феномене и сыграл Флеминг: когда катод накаливается, в имеющей противоположный заряд анодной цепи образуется электрический ток.
Автором этого изобретения мог бы стать и Томас Эдисон. После многочисленных опытов конце 1970-х годов с разными металлами в качестве нити для лампы накаливания он в 1879 году остановился на платиновой нити, а к 1883 году решил все-таки вернуться к угольной. И в том же году он, пытаясь продлить жизнь своих ламп, попробовал помещать их в стеклянную вакуумную колбу. Тогда ему уже было известно об однонаправленности протекания тока между нитью и анодом, но его интерес был сосредоточен лишь на температуре накаливания нити.
В 1904 году, в результате экспериментов с термоэлектронной эмиссией и лампами накаливания, Флеминг разработал устройство, которое назвал «осцилляционным вентилем», так как он пропускает ток только в одном направлении. Накаленная нить — катод — эмитирует электроны. Когда на аноде отрицательное (относительно катода) напряжение, эмитированные электроны возвращаются на катод, когда положительное — электроны устремляется к аноду, формируя ток. Позднее «вентиль Флеминга» стал использоваться как выпрямитель переменного тока и как детектор радиосигналов.
Вакуумные электронные лампы использовались в механизмах первых компьютеров, однако они были слишком громоздкими и тяжелыми (машина могла весить более 10 тонн из-за огромного количества необходимых для работы ламп, помещенных в специальные металлические шкафы). В наши дни активно используются значительно усовершенствованные потомки первых ламп Флеминга — десятки различных видов электровакуумных ламп с различным числом пар анод—катод — по-прежнему в радиотехнике, радиосвязи, телевидении, а также в военной и космической технике.
Петр Харатьян