Петр Горохов - Борис Львович Розинг - основоположник электронного телевидения

Глубокие теоретические и экспериментальные последования внешнего фотоэффекта были проведены русским физикам, профессором Московского университета Александрам Григорьевичем Столетовым. В своих работах, начатых в 1888 г., он впервые вскрыл основные законы фотоэлектрических, или, как он их называл, "актиноэлектрических", явлений, т. е. явлений разряда отрицательно заряженных проводников под действием ультрафиолетовых лучей. Изучая внешний фотоэффект при низких напряжениях в условиях атмосферного и пониженных давлений, он теоретически обосновал эти явления, открыл существование фототока и установил закон прямой (пропорциональности между фототоком и интенсивностью падающего на проводник света (закон Столетова).

Важное значение для последующего практического применения фотоэффекта, в частности в телевидении, имел установленный А. Г. Столетовым факт безынерционности преобразования световой энергии в электрическую при внешнем фотоэффекте. А. Г. Столетов показал, что при изменении светового потока фототок изменяется практически мгновенно. Проводя опыты по исследованию влияния света на электрические разряды в газах, А. Г. Столетов создал прибор, явившийся прообразом современного фотоэлемента с внешним фотоэффектом.

Результаты исследований фотоэффекта он изложил в статьях "Актиноэлектрические исследования" и "Об актиноелектричеоких токах в разреженных газах" [ 2А. Г. С т о л е т.о в. Собрание сочинений, т. 1. Гостехтеоретиздат, 1939.]. Его классические работы легли в основу практического применения внешнего фотоэффекта и создания фотоэлектрических приборов, имевших важное значение для развития телевидения. Так, в 1889—1890 гг. немецкие инженеры Ю. Ольстер и X. Гайтель обнаружили, что некоторые щелочные металлы с малым атомным весом, например калий, рубидий и цезий, проявляют фотоэлектрическую активность при освещении их обыкновенным светом. Позднее, поместив щелочную амальгаму в эвакуированный стеклянный баллон, они создали первый щелочной фотоэлемент с внешним фотоэффектом.

Дальнейшие теоретические исследования внешнего фотоэффекта сопровождались усовершенствованием приборов, действие которых основано на использовании этого явления. К 1907 г. были разработаны способы изготовления фотоэлементов с внешним фотоэффектом.

Изобретение электроннолучевой трубки имело не менее важное значение для развития телевидения, чем открытие внешнего фотоэффекта. Именно электроннолучевая трубка стала впоследствии тем звеном телевизионной системы, которое вызвало коренной поворот в направлении развития телевидения.

Изобретению электроннолучевой трубки предшествовали исследования электрического разряда в разреженных газах, которые привели к отрытию катодных лучей (1858 г.). Последующее изучение физических свойств этих лучей показало, что они представляют собой поток электронов, вылетающих с поверхности катода.

Прототипом электроннолучевой трубки можно считать газоразрядную трубку известного английского физика У. Крукса, впервые наблюдавшего изображение объекта в катодных лучах (теневое изображение креста на торцевой стенке трубки). Он также обнаружил фосфоресценцию некоторых кристаллов под действием катодных лучей.

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" 5мм 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.