Борис Ляпунов - Борьба за скорость

Советская наука двигает электронику вперед.

Советский ученый, лауреат Сталинской премии Л. А. Кубецкий разработал новые типы электронных усилителей — вторично-электронные приборы, открывающие перед техникой и наукой удивительные перспективы.

Расширить возможности наших органов чувств, обнаружить неуловимое и реагировать на него с недостижимой для человека быстротой — вот какую цель он поставил. В построенных им сверхчувствительных электронных приборах усиление светового сигнала достигает миллиарда раз! Это в сотни тысяч и миллионы раз больше, чем может дать «искусственный глаз» — фотоэлемент.

О фотоэлементе мы вскользь упомянули, когда объясняли принцип телевидения. Но о нем стоит поговорить поподробнее.

Наряду с электронно-лучевой трубкой и электронной лампой эта самый распространенный в электронике прибор.

Не только тепло может заставить электроны вырваться из металла. Великий русский физик Столетов открыл, что свет выбивает с поверхности металла электроны, создавая фототок («фотос» — свет).

Он проделал такой опыт. Металлическую пластинку и металлическую сетку присоединили через измерительный прибор к электрической батарее.

Между пластинкой и сеткой в цепи был разрыв, и прибор не показывал тока. Но как только на пластинку падал свет, стрелка прибора отклонялась. В цепи шел ток, хотя пластинка и сетка по-прежнему не были соединены.

Почему возник ток? Потому что свет может вырывать с поверхности некоторых металлов электроны. Поток электронов — электрический ток — и замыкал цепь.

Фотокатод из светочувствительного металла цезия служит источником электронов в фотоэлементе. Ток, рожденный светом, бывает слаб — на помощь приходит усилитель, электронная лампа, делающая его сильнее в сотни тысяч раз.

Некоторые фотоэлементы для усиления фототока наполняются газом. Тогда электроны, вылетевшие с поверхности фотокатода, сталкиваются с молекулами газа.

При столкновениях из молекул вылетают их собственные электроны. И общий электронный поток возрастает. Кстати, некоторые лампы-усилители тоже наполняют газом, чтобы получить больший ток.

Без фотоэлемента не было бы звукового кино. Сбоку на кинопленке есть «звуковая дорожка», состоящая из полосок разной прозрачности или из дорожки волнистой (зубчатой) формы. Это запись звука, который мы слышим, когда демонстрируется фильм.

Через дорожку пропускают луч света. Он перестает быть одинаково ярким, будет колебаться в зависимости от формы или прозрачности идущей перед ним звуковой дорожки.

А дальше берется за работу фотоэлемент, превращающий колебания света в колебания электрического тока. Ток попадает в усилитель, а затем в громкоговоритель и заставляет электромагнит притягивать пластинку — мембрану, которая колеблет воздух, создавая звуки.

Разнообразную службу несут фотоэлементы. В современной технике — это телевидение, фототелеграфия, фотоэлектронная автоматика, где свет работает как контролер, регулятор, управитель в машинах и приборах.

Фотоэлемент замечает мельчайшие изменения в силе света, в освещенности — и этот волшебный глаз служит в «органах чувств» автоматов.

Вторично-электронный прибор, одно из интереснейших достижений электроники, — родственник фотоэлемента, его старший брат.

Фотоэлемент уступает по чувствительности человеческому глазу. Глаз человека замечает столь слабый свет, какой искусственный глаз не уловит, — слишком мало электронов он рождает, слишком мал тогда фототок. Академик С. И. Вавилов на остроумном опыте показал, что человеческий глаз может заметить ничтожную световую вспышку — всего несколько квантов.

Чтобы повысить остроту «волшебного глаза», усилить ток в фотоэлементе во много раз, надо заставить электроны «размножаться».

Было замечено, что некоторые металлы под действием электронного потока начинают сами испускать электроны. Новых вторичных электронов получается больше, чем первичных.

Электронный поток, уже усиленный однажды, можно снова и снова усилить таким же путем. В этом и состоит принцип устройства вторично-электронного прибора, или, как его еще иначе называют, фотоэлектронного умножителя.

В таком приборе электронный пучок, рожденный светом, как в фотоэлементе, попадая на пластинку со специально изготовленным поверхностным слоем, выбивает из него новые электроны. Повторяя умножение электронного потока, и можно добиться общего усиления его в миллиард раз.

Вторично-электронные приборы расширят наши возможности в технике и науке.

Они открыли невидимые человеческим и искусственным глазом — фотоэлементом звездные миры.

Они помогут рождению новых высококачественных сплавов, управляя плавкой с непостижимой быстротой. Сопоставляя спектр сплава — нужный и получаемый при плавке, они мгновенно отзовутся на малейшее отклонение от нормы.

Вторично-электронная трубка может «читать» показания на шкалах приборов и посылать сигналы, идущие затем в радиопередатчик. Приборы сами сообщат о своей работе.

«Читая» чертеж, она будет управлять работой станка-автомата.

Таких примеров можно было бы привести немало. В автоматике и телемеханике — управлении на расстоянии — найдут широкое применение вторично-электронные приборы, которые станут в наших руках новым важнейшим средством научных исследований и технического прогресса.

Фотоэлемент и его применение. 1. Схема фотоэлемента: 1) светочувствительный слой (катод), 2) анод, 3) окно для доступа света. 2. Фотоэлемент в кино: 1) источник света, 2) кинолента, 3) фотоэлемент, 4) усилитель, 5) репродуктор. 3. Фотоэлемент в фототелеграфии: 1) источник света, 2) барабан с текстом, 3) фотоэлемент, 4) модулятор света, 5) барабан с фотобумагой. 4. Фотоэлемент в телевидении. 5. Схема фотореле: 1) фотоэлемент, 2) усилитель, 3) исполнительный механизм. 6. Фотоэлектронный автоматический счетчик готовых изделий. 7. Фотоэлектрический пирометр для контроля нагрева металла в прокатном стане. 8. Фотоэлектронная автоматическая защита рабочего от попадания под пресс.

Сейчас нет, пожалуй, ни одной отрасли науки и техники, где не участвовала бы электроника. «Послужной список» электронных приборов — надежных помощников человека — можно было бы продолжать и продолжать.

«В электричестве человек нашел путь к решению самых разнообразных, самых фантастических задач своего ума», — сказал знаменитый русский физик Столетов.