Vai bez Lī de Foresta un audiona mums būtu radio?

 

Bija laiki, kad cilvēce nezināja par dinozauru eksistenci. Atklājot dinozauru kaulu kapsētas, pētnieku prātus sāka nodarbināt jautājums, kādu iemeslu dēļ dinozauri ir izmiruši. Taču pēc 1990. gados Laioningas provincē Ķīnā atklātajām spalvainu dinozaurputnu pārakmeņotajām atliekām pētniekiem radās apjausma, ka ne visas dinozauru sugas ir neglābjami zudušas, dažas evolucionējušas par mūsdienu putniem. Pirmoreiz izdzirdot vārdu audions, nerodas vairāk asociāciju, kā izdzirdot vārdu Arhaeoraptors. Tomēr audions ir izcils 20. gadsimta izgudrojums, kurš, evolucionējot par mūsdienu tranzistoriem un mikroshēmām, ir elektronisko ierīču neatņemama sastāvdaļa.

 

Kas īsti ir audions?

1906. gadā audionu izgudroja amerikāņu zinātnieks Lī de Forests. Kādēļ mūsdienās šis nosaukums liekas nedzirdēts, ja reiz ir tik svarīgs? Pirms 100 gadiem pie līdzīgu ierīču izstrādes strādāja daudzi zinātnieki, audions, izrādās, ir tā pati ierīce, ko tagad tehniskajā literatūrā apzīmē ar jēdzieniem triode, vakuumlampa, pastiprinātājs vai elektroniskā lampa. Lī de Forests patentēja audionu 1907. gadā, līdz ar to viņam pavērās iespējas izgudrot daudzas, arī mūsdienās zināmas ierīces, kurās audions bija svarīgākā sastāvdaļa.

Audions ir elektroniska radioviļņu signāla pastiprināšanas ierīce, kurā elektronu plūsma no kvēldiega uz metāla plāksnīti tiek kontrolēta ar trešo elementu - sietiņu. Mainoties vājās strāvas plūsmai sietiņā, krasi mainās elektronu plūsma no kvēldiega, kas ļauj audionam pastiprināt radiosignālu. Pirms audionu radiouztvērējiem tika lietoti dažādi radioviļņu detektori - kohereri, bareteri, kristāla detektori. To trūkums bija tas, ka radiosignālus varēja klausīties tikai ar radioaustiņēm, daudzo antenu nepieciešamība un raidītāju lielais elektrības patēriņš. Lī de Foresta audions bija nozīmīgs izgudrojums, kas uzlaboja tā laika radiosakaru sistēmas.

Kaut arī uzreiz Foresta izgudrojuma lietošana iespēja netika pienācīg novērtēta, tomēr 20 gadu laikā audions nomainīja toreizējās telefonijas elektromehāniskās ierīces. Foresta izgudrojumam tā sākotnējā formā bija arī trūkumi. Piemēram, Forests uzskatīja, ka audionam jābūt pildītam ar retinātu gāzi, taču vēlākie atklājumi pierādīja, ka visstabilāk elektronu lampa darbojas, ja tajā ir vakuums. Otrkārt, nevienā Foresta patentētajā shēmā nebija norādīts spriegums uz tīkliņa, kas vēlāk izrādījās ļoti nozīmīgs faktors triodes darbībā. Ne visi rūpnieciski izgatavotie audioni darbojās nevainojami.

Audionus ražoja un piegādāja ASV kara flotei līdz pat 1920. gadu sākumam, kad tos sāka uzskatīt par novecojušu tehniku, jo bija izgudrotas vakuuma triodes, kas radiopārraides padarīja par realitāti. Vakuuma triožu priekšrocība salīdzinājumā ar iepriekšējiem detektoriem bija tā, ka tās pastiprināja saņemto radiosignālu vēl pirms detektēšanas, tādējādi ļaujot sadzirdēt radiosignālu bez austiņām. Vakuuma triodes nodrošināja efektīvāku raidītāju un jutīgāku uztērēju ražošanu, kas revolucionizēja radiokomunikāciju Pirmā pasaules kara laikā. 19. gadsimta divdesmito gadu beigās lampu radiouztvērējus lietoja jau gandrīz katrā Amerikas mājsaimniecībā, līdz tos piecdesmito gadu beigās nomainīja tranzistoru uztvērēji. 1947. gadā modernajā elektrotehnikā tranzistori nomainīja vakuumlampas, savukārt to vietu 1959. gadā ieņēma integrālās shēmas.

 

Kā tika izgudrots audions?

Elektronu lampas priekštecis neapšaubāmi bija Tomasa Edisona izgudrotā elektriskā spuldze. 1883. gadā veiktajos eksperimentos Edisons novēroja, ka elektriskā strāva no lampas kvēldiega plūda uz pozitīvi lādētu metāla plāksnīti, kas atradās lampas iekšpusē. Taču šī eksperimenta nozīmību toreiz vēl nenovērtēja, jo elektronus tikai 15 gadus vēlāk atklāja Džozefs Džons Tomsons. Toreiz šo efektu nosauca par Edisona efektu un Edisons spuldzi patentēja kā mērierīci, kurā strāvas stiprums ir proporcionāls spuldzes izstarotajai gaismai.

Edisona&Co darbinieks Džons Flemings turpināja eksperimentus ar Edisona efektu līdz 1896. gadam. 1904. gadā viņš atsāka pētījumus uzņēmumā Marconi&Co pie lampas kā iespējama radioviļņu detektora. Flemings atklāja, ka, spuldzes kvēldiegā plūstot maiņstrāvai, metāla plāksnītē spuldzes iekšpusē plūst vienvirziena strāva. Izgudroto spuldzi nosauca par Fleminga elektronisko lampu jeb diodi.

Lī de Forests, izmantojot Edisona un Fleminga pētījumus, izveidoja lampu, kas ne tikai taisnoja maiņstrāvu, bet arī pastiprināja to. Lī de Foresta audionam tāpat kā Fleminga lampai bija kvēldiegs un metāla plāksnīte, taču starp tiem bija novietots metāla sietiņš. Lī de Foresta sākotnējā lampā tika ievietota metāla plāksnīte, kurai bija pievienots 22 voltu baterijas pozitīvi lādētais gals ar telefona austiņu vadu pāri, savukārt baterijas negatīvi lādētais gals tika pievienots lampas kvēldiegam. Radiosignāli, iedarbojoties uz vadiem, kas sākotnēji atradās lampas ārpusē un bija savienoti ar sietiņu, ietekmēja elektronu plūsmas stiprumu no kvēldiega uz metāla plāksnīti, kas radīja skaņas signālu radioaustiņās. Bez audiona izgudrošanas nebūtu iespējama lēta radioviļņu pārraide.

 

Lī de Forests - audiona tēvs

Lī de Forestu var uzskatīt par ASV radiotelegrāfa pionieri. Viņš ir vairāk nekā 300 patentu autors radiotelegrāfa, radio, telefonijas, skaņu filmu aparatūras, attēlu pārraides, televīzijas jomās, tomēr par nozīmīgāko no visiem viņa izgudrojumiem tiek uzskatīts 1906. izveidotais audions. Ar trīselektrodu lampu jeb audionu kļuva iespējams pastiprināt radiosignālu un ģenerēt oscilācijas. Audions kļuva par radio, tālruņu, radaru, televīzijas un skaitļošanas tehnikas galveno komponentu līdz pat 1947. gadam, kad tika izgudrots tranzistors. Lī de Foresta izgudrojums mainīja ikdienas dzīves ieradumus miljoniem pasaules iedzīvotāju, taču tagad maz ir to, kuriem zināms Foresta vārds.

Lī de Forests dzimis 1873. gadā Aiovas štatā, ASV. Tā kā 1881. gadā viņa tēvs kļuva par Alabamas Talladegas nēģeru koledžas vadītāju, pilsētas balto sabiedrība nebija draudzīga pret Lī un viņa ģimeni. Tādēļ viņš kopš pusaudža gadiem aizrāvās ar mehānisku ierīču konstruēšanu. Pateicoties savām zināšanām, Lī de Forestam bija iespēja kopš 1893. gada apmeklēt Jēlas universitātes Šefīlda Zinātnes skolu. Galu galā Foresta izglītības ieguve noslēdzās ar fizikas doktora grāda iegūšanu 1899. gadā par tēmu Herca viļņu atstarošanās no paralēlu vadu galiem. Iespējams, ka tā bija pirmā radio veltīta doktora disertācija Amerikā.

Lī de Foresta pirmā darbavieta bija Čikāgas Rietumu elektrouzņēmums, kurā viņš sākumā strādāja telefonijas nodaļā, bet vēlāk - eksperimentālajā laboratorijā. Viena no problēmām, kas viņu visvairāk nodarbināja, bija iespēja ar radioviļņu palīdzību pārraidīt ne tikai Morzes ābecē kodētus ziņojumus , bet arī mūziku un runu,.

1902. gadā Lī de Forests kopā ar finansiālajiem atbalstītājiem nodibināja radiotelegrāfa uzņēmumu De Forest Wireless Telegraph Company. 1904. gadā izstrādātā radioviļņu uztveršanas sistēma tika izmantota, lai pārraidītu ziņas no krievu-japāņu kara. Lai akcentētu jaunā sakaru līdzekļa potenciālo nozīmību, Forests veica radiotelegrāfa publiskās prezentācijas biznesa, armijas un preses pārstāvjiem. Diemžēl biznesa partneru negodīgas rīcības dēļ 1906. gadā Lī de Foresta kompānija bankrotēja. Taču tajā pašā gadā Lī de Forests izgudroja jūtīgo un daudzsološo radioviļņu uztvērēju - audionu. Izgudrojums jau 1910. gadā ļāva tiešraidē pārraidīt Enriko Karūzo uzstāšanos Metropolitēna operā. Radiopārraides iespēja bija dzimusi, lai gan publika tolaik vēl nebija ieinteresēta pirkt šo izgudrojumu. 1910. gadā Forests pārcēlās uz dzīvi Kalifornijā un strādāja Federālajā telegrāfa uzņēmumā Palo Alto. Šeit Forests pilnveidoja audionu par pastiprinātāju un pārdeva šo izgudrojumu kompānijai par 50 000 dolāru un turpmākajos gados nodarbojās ar radio un citu elektronisko ierīču izgudrošanu.

1912. gadā Forestam radās ideja saslēgt vairākas triodes virknē, lai daudzkārtīgi pastiprinātu uztvertos vājos augstfrekvences radiosignālus. Tika uzlabota arī raidīšanas kvalitāte, kad daļu no triodes izvada signāla novirzīja atpakaļ uz triodes tīkliņu. Pašreģenerējošās oscilācijas radīja signālu, kuru varēja uztvert ar antenu sistēmu. Tas bija ļoti svarīgi turpmākajā radiosignālu raidīšanas, uztveršanas un pastiprināšanas ierīču attīstībā. Taču sākumā Forests nespēja novērtēt sava atklājuma nozīmību, un 1915. gadā to pirmais pasteidzās patentēt E. Hovards Armstrongs. Līdz pat 1934. gadam Lī de Forests tiesājās ar Armstrongu par patenta piederību. Lai gan Forests uzvarēja tiesas prāvā, audionu slēguma ķēdi jau dēvēja par Armstronga ķēdi, kā arī ienākumus no izgudrojuma pārdošanas jau bija saņēmis Armstrongs.

1916. gadā Lī de Forests nodibināja savu radiostaciju Ņujorkā un sāka regulāras ziņu pārraides. 1920. gadā sāka darboties viņa izgudrotā skaņas ierakstīšanas un atskaņošanas tehnika kinofilmām, kuru nosauca par Phonofilm un kura tika demonstrēta kinoteātros no 1923. līdz 1927. gadam. 1921. gadā Forests nodibināja uzņēmumu De Forests Phonofilm Corporation. Demonstrējamās aparatūras kvalitāte nebija tik augsta, lai varētu ieinteresēt filmu producentus sadarbībai, un kompāniju slēdza. Tomēr 1960. gadā par šo izgudrojumu de Forests saņēma Holivudas Oskara balvu. 1930. gados Forests izgudroja audiona-diatermijas iekārtas medicīnas vajadzībām un Otrā pasaules kara laikā veica militāros pētījumus firmā Bell Telephone Laboratories. Forests bija arī Radioinženierijas institūta, vēlākā starptautiskā IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) priekšteča, līdzdibinātājs.

Lai gan no Lī de Foresta izgudrojumiem fantastiskus ienākumus guva citi un viņš bija iemantojis nelaimes putna slavu, vairākas reizes šķiroties un bankrotējot, publiski viņš tika godāts par radio tēvu, elektronikas ēras tēvu un televīzijas vectēvu. Pēdējo izgudrojumu Lī de Forests patentēja 84 gadu vecumā. Lī de Forests miris 1961. gadā Holivudā, Kalifornijā. Forestam pieder pazīstamais spārnotais teiciens: - Es nezinu, kādēļ tas darbojas, bet tas vienkārši darbojas.

Velta MIKA

http://www.leedeforest.org/inventor.html
http://earlyradiohistory.us/audi1907.htm
http://chem.ch.huji.ac.il/~eugeniik/history/deforest.htm
http://www.acmi.net.au/AIC/DE_FOREST_BIO.html
http://www.cedmagic.com/history/deforest-audion.html
http://www.angelfire.com/electronic/funwithtubes/Build_an_Audion.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Audion_tube
http://de.wikipedia.org/wiki/Lee_de_Forest
http://www.reference.com/browse/wiki/Lee_De_Forest