第十四节 研究探索电子管技术
19世纪80年代初，爱迪生制造出了世界上第一个仪器，他称之为“电气指示器”。
究竟是什么因素使爱迪生有这一发明的呢？
爱迪生在1879年末，基本上结束了制造强阻抗炭丝真空白炽灯的研究工作。这个时候他敏锐地看到，以电子仪器为基础的现代科学发展的得力手段无线电，如果没有电子管的广泛应用，大量自动装置和遥控自动装置、电视装置、计算机、各种控制仪器是不可想象的。
爱迪生断定，电子管能够得到广泛应用，就是因为它有着非常良好的性能；电子管是对发展人类社会生产力具有革命影响的主要技术因素之一。
爱迪生显然很清楚电子管的技术性能和工作原理：电流本身通过电子管会发生很大的变化，电子管的作用不取决于电流的频率特性，因为电子管能准确地控制电流并不断地使电流的特性发生变化，虽然绝大多数用来使电流发生变化的其他仪器也在逐步地实现着这一功能。电子运动本身及其速度，能够通过改变电子管内部电摄上的电势加以调整。电子管可以是电流放大器和电流检波器，而在一定的条件下可以成为高频振荡器。
爱迪生在对白炽灯整个使用期限内进行观察，结果有一个缺点引起了他的特别注意，即灯泡玻璃表面变黑的现象。变黑现象在所有的白炽灯中，都毫无例外地出现，而且白炽灯使用时间愈长，变黑的程度就愈明显。
当时生产的是光度小的白炽灯。灯泡变黑就损失了将近50%的光通量，这些白炽灯的光线变得很暗淡。把消耗的能量转换成光能的经济效益降低了，因此电照明的价格提高了，白炽灯的有效寿命缩短了。当时，无论是爱迪生，还是其他炭丝白炽灯设计家，都没有解决玻璃灯泡变黑的问题。
爱迪生多次观察到，在抽去灯泡里的气体时，如果电流通过灯丝，真空灯泡里就发出淡蓝色的光辉。这种现象以前彼得罗夫和法拉第就曾经观察过。这是一种在极稀薄的空气中放电的现象。这种光辉在以前研究静电时就曾注意到。爱迪生正确地解决了真空灯泡中产生放电的现象。但当时还不清楚的是，是否可以把灯泡变黑和放电作用联系起来。
其实，在当时某些有关电的书籍中，已经提到过一些想法，一看就能帮助确定灯泡发黑原因。例如，法国电学研究家杜费，几乎在爱迪生进行观察的两个世纪前就已弄清了下列事实：与烧红的金属相接触的空气，就具有散发电荷的特殊性能。18世纪的其他科学家也曾指出过类似的事实。所有这一切，都使爱迪生作了如下推测：灯泡内壁的沉积物，是脱离了炽热灯丝的炭尘的带电粒子散发的结果，必须更深入地研究这种现象。
爱迪生在观察中发现，粒子并不是均匀地沉积在灯泡壁上的，经常可以看到有一个狭窄的小带状区，它比灯泡的其他变黑的部分轻得多。这仿佛是一种“白影子”的东西，通常都和弯曲成“U”形的灯丝的两根支路在灯泡的同一个平面上。结果仿佛一根灯丝支路屏蔽了另一根支路。在所有的情况下，总是造成光带区的那一根灯丝支路与直流电源的正极连在一起。
由这种观察可以作出下列结论：炭粒子不是散发，而是直线式地从灯丝的负极支路那里脱开。这样一种假设是完全合乎情理的，即从带电体表面脱离开来的最小微粒，其本身就带有电荷。因为只要往灯泡里引入一个附加电极，即一个带正电荷的或与直流电路的正极连接在一起的电极，这些带电的炭粒子就要离开直线路径而被附加电极所吸引，这也是合乎逻辑的。
爱迪生也开始了这样的实验。从已公布的爱迪生实验室的记录中可以看出，早在1880年初爱迪生就已开始准备进行这些实验，并设计出了有附加电极的灯泡。
1961年出版的刘易斯的著作中，就引用了从实验室记事簿中复印下来的一页，这一页上注着1880年2月13日的“第一次实验”的草图。根据这一任务，应当由实验室的一名叫奇·巴切勒的助手制造出必需的灯泡。因为爱迪生实验室和工厂总是不打折扣地并且在最短期限内制造出那些实验用的灯泡，所以怀疑这样的灯泡是否已经制造了出来是没有根据的。根据爱迪生亲手写的这个定做单，必须制造出有小马蹄形炭质灯丝的灯，在这种灯丝上空应当接入一根穿过灯泡玻璃的金属线，这一金属线的外端能被连接到直流电源的正极上。
实际上这个灯泡是二极电子管的雏形。所以就有理由认为，早在1880年爱迪生就已很接近于制造电子管了。
1882年6月5日，爱迪生继续用按照他绘制的草图制出的灯泡进行实验，这些草图是他为研究灯泡变黑现象的特点而绘制的。这种灯应有一个附加电极，该电极的安装要能阻止带电粒子的转移。这个电极被焊在灯泡圆顶里弯曲的灯丝的上空。爱迪生曾对根据这一草图制造的灯泡进行了一系列的实验。
1883年以后，爱迪生没有再继续进行这方面的实验，而着手研究怎样把这种现象加以实际应用。
爱迪生在实验过程中发现，装有附加电极的灯泡有一个非常重要的特性：在灯丝用来工作的电压发生变化的条件下，电流计电路中的电流强度就发生很大的波动，即用现代术语来说，电子发射在明显地发生变化。
爱迪生已打算把这种仪器，当做高灵敏度的电压变化指示器来用。
在1885年至1903年期间，爱迪生由于忙于研究其他项目，而对热电子发射的研究兴趣显著减低了。只有约翰·阿布罗乌兹·弗莱明在这时进行了实验。
弗莱明二极电子管是在1905年登记专利的，但最初没有得到广泛采用。到了20世纪初，人们对无线电报学的兴趣有很大的增长。弗莱明把二极管用于检波的想法，被美国工程师利·德福雷斯特加以发展。利·德福雷斯特在弗莱明的整流管上增加了第三个电极，获得“三极管”。三极管不仅对高频振荡进行检波，而且也成了弱小振荡的放大器。不久人们就弄清了，三极管也能作为等幅振荡发生器来用。
无线电技术发展新阶段开始了，而这个新阶段，恰恰与以爱迪生效应为起源的电子学有着密切的关系。
究竟是什么因素使爱迪生有这一发明的呢？
爱迪生在1879年末，基本上结束了制造强阻抗炭丝真空白炽灯的研究工作。这个时候他敏锐地看到，以电子仪器为基础的现代科学发展的得力手段无线电，如果没有电子管的广泛应用，大量自动装置和遥控自动装置、电视装置、计算机、各种控制仪器是不可想象的。
爱迪生断定，电子管能够得到广泛应用，就是因为它有着非常良好的性能；电子管是对发展人类社会生产力具有革命影响的主要技术因素之一。
爱迪生显然很清楚电子管的技术性能和工作原理：电流本身通过电子管会发生很大的变化，电子管的作用不取决于电流的频率特性，因为电子管能准确地控制电流并不断地使电流的特性发生变化，虽然绝大多数用来使电流发生变化的其他仪器也在逐步地实现着这一功能。电子运动本身及其速度，能够通过改变电子管内部电摄上的电势加以调整。电子管可以是电流放大器和电流检波器，而在一定的条件下可以成为高频振荡器。
爱迪生在对白炽灯整个使用期限内进行观察，结果有一个缺点引起了他的特别注意，即灯泡玻璃表面变黑的现象。变黑现象在所有的白炽灯中，都毫无例外地出现，而且白炽灯使用时间愈长，变黑的程度就愈明显。
当时生产的是光度小的白炽灯。灯泡变黑就损失了将近50%的光通量，这些白炽灯的光线变得很暗淡。把消耗的能量转换成光能的经济效益降低了，因此电照明的价格提高了，白炽灯的有效寿命缩短了。当时，无论是爱迪生，还是其他炭丝白炽灯设计家，都没有解决玻璃灯泡变黑的问题。
爱迪生多次观察到，在抽去灯泡里的气体时，如果电流通过灯丝，真空灯泡里就发出淡蓝色的光辉。这种现象以前彼得罗夫和法拉第就曾经观察过。这是一种在极稀薄的空气中放电的现象。这种光辉在以前研究静电时就曾注意到。爱迪生正确地解决了真空灯泡中产生放电的现象。但当时还不清楚的是，是否可以把灯泡变黑和放电作用联系起来。
其实，在当时某些有关电的书籍中，已经提到过一些想法，一看就能帮助确定灯泡发黑原因。例如，法国电学研究家杜费，几乎在爱迪生进行观察的两个世纪前就已弄清了下列事实：与烧红的金属相接触的空气，就具有散发电荷的特殊性能。18世纪的其他科学家也曾指出过类似的事实。所有这一切，都使爱迪生作了如下推测：灯泡内壁的沉积物，是脱离了炽热灯丝的炭尘的带电粒子散发的结果，必须更深入地研究这种现象。
爱迪生在观察中发现，粒子并不是均匀地沉积在灯泡壁上的，经常可以看到有一个狭窄的小带状区，它比灯泡的其他变黑的部分轻得多。这仿佛是一种“白影子”的东西，通常都和弯曲成“U”形的灯丝的两根支路在灯泡的同一个平面上。结果仿佛一根灯丝支路屏蔽了另一根支路。在所有的情况下，总是造成光带区的那一根灯丝支路与直流电源的正极连在一起。
由这种观察可以作出下列结论：炭粒子不是散发，而是直线式地从灯丝的负极支路那里脱开。这样一种假设是完全合乎情理的，即从带电体表面脱离开来的最小微粒，其本身就带有电荷。因为只要往灯泡里引入一个附加电极，即一个带正电荷的或与直流电路的正极连接在一起的电极，这些带电的炭粒子就要离开直线路径而被附加电极所吸引，这也是合乎逻辑的。
爱迪生也开始了这样的实验。从已公布的爱迪生实验室的记录中可以看出，早在1880年初爱迪生就已开始准备进行这些实验，并设计出了有附加电极的灯泡。
1961年出版的刘易斯的著作中，就引用了从实验室记事簿中复印下来的一页，这一页上注着1880年2月13日的“第一次实验”的草图。根据这一任务，应当由实验室的一名叫奇·巴切勒的助手制造出必需的灯泡。因为爱迪生实验室和工厂总是不打折扣地并且在最短期限内制造出那些实验用的灯泡，所以怀疑这样的灯泡是否已经制造了出来是没有根据的。根据爱迪生亲手写的这个定做单，必须制造出有小马蹄形炭质灯丝的灯，在这种灯丝上空应当接入一根穿过灯泡玻璃的金属线，这一金属线的外端能被连接到直流电源的正极上。
实际上这个灯泡是二极电子管的雏形。所以就有理由认为，早在1880年爱迪生就已很接近于制造电子管了。
1882年6月5日，爱迪生继续用按照他绘制的草图制出的灯泡进行实验，这些草图是他为研究灯泡变黑现象的特点而绘制的。这种灯应有一个附加电极，该电极的安装要能阻止带电粒子的转移。这个电极被焊在灯泡圆顶里弯曲的灯丝的上空。爱迪生曾对根据这一草图制造的灯泡进行了一系列的实验。
1883年以后，爱迪生没有再继续进行这方面的实验，而着手研究怎样把这种现象加以实际应用。
爱迪生在实验过程中发现，装有附加电极的灯泡有一个非常重要的特性：在灯丝用来工作的电压发生变化的条件下，电流计电路中的电流强度就发生很大的波动，即用现代术语来说，电子发射在明显地发生变化。
爱迪生已打算把这种仪器，当做高灵敏度的电压变化指示器来用。
在1885年至1903年期间，爱迪生由于忙于研究其他项目，而对热电子发射的研究兴趣显著减低了。只有约翰·阿布罗乌兹·弗莱明在这时进行了实验。
弗莱明二极电子管是在1905年登记专利的，但最初没有得到广泛采用。到了20世纪初，人们对无线电报学的兴趣有很大的增长。弗莱明把二极管用于检波的想法，被美国工程师利·德福雷斯特加以发展。利·德福雷斯特在弗莱明的整流管上增加了第三个电极，获得“三极管”。三极管不仅对高频振荡进行检波，而且也成了弱小振荡的放大器。不久人们就弄清了，三极管也能作为等幅振荡发生器来用。
无线电技术发展新阶段开始了，而这个新阶段，恰恰与以爱迪生效应为起源的电子学有着密切的关系。
