číslo 18 / 2007

Rozhlas Plus

Rádio a lidé
Seriál mapující osudy lidí a události spjaté s historií radiotechniky

Od žárovky k elektronce

Britský patent zaevidovaný roku 1904 pod číslem 24 805 přinesl nesmrtelnost dalšímu z velkých mužů, kteří byli u počátků radiotechniky. První opravdovou elektronku - diodu - nechal pod títmo číslem zapsat anglický inženýr John Ambrose Fleming.

Narodil se 29. listopadu roku 1849 v Lancasteru v Anglii jako prvorozený ze sedmi dětí. Již od dětství se toužil stát inženýrem. Vynikal v geometrii a v technickém kreslení. V jedenácti letech si zařídil vlastní dílničku, v níž vyráběl modely lodí a motorů. Z finančních důvodů často přerušoval studium - přes den pracoval a studoval převážně po večerech.

První vědeckou práci Fleming publikoval roku 1874 a pojednával v ní o  galvanických článcích. Zároveň byl žákem tvůrce teorie o elektromagnetickém poli Jamese Clerka Maxwella (1831–1879). Právě tato teorie položila základy radiotelegrafie. Od roku 1877 pracoval Fleming v Maxwellově laboratoři v Cavendishi. V roce smrti svého učitele byl mladý vědec jmenován poradcem sesterské Edisonovy Telephone Company v Londýně, o rok později získal doktorát. Roku 1882 přestoupil do firmy Edison Electric Light Copany a pomáhal vyřešit a zavést elektrické osvětlení v Londýně.

Výzkum Edisonova efektu

Fleming opakoval pokusy s Edisonovým efektem (TR č. 16/2007) a pozoroval usazování černého povlaku na vnitřní stěně baňky žárovky. O výsledcích svého pozorování přednášel roku 1883 v londýnské Physical Society. Práci nazval Molekulární záření v žárovkách a později (roku 1885) toto prezentoval v díle Molekulární stíny.

Rovněž anglický fyzik William Preece zkoumal Edisonův efekt, když v roce 1884 získal od Edisona několik pokusných žárovek se zatavenými destičkami. Preece potvrdil, že vodivé spojení prázdným prostorem zprostředkovaly náboje molekul uhlíku vlákna a že šíření probíhá přímo a paprskovitě. Pokusů však záhy zanechal. Edisonův efekt tak stále neměl praktické využití.

Úspěšné pokusy

Fleming to s pokusy okolo Edisonova efektu tak snadno nevzdal. Nechal zhotovit žárovky různých tvarů a uspořádaní. Vlákno bylo uhlíkové, destička však měla tvar válce, který vlákénko obklopoval. Některé žárovky měly tvar písmene L, destička byla skryta za rohem. Na těchto baňkách dokázal, že částice se skutečně šíří přímými drahami a za roh neprostupují.

Změnou umístění destiček si Fleming ověřil, že se změnou vzdálenosti destičky může měnit i intenzitu dopadajících částic, tedy de facto proud procházející lampou. Ten měřil zrcátkovým galvanoměrem. V roce 1899 dokázal anglický fyzik Joseph Thomson, že nabité částečky, které vyzařovalo vlákno ve vakuu, nejsou molekuly, ale elektrony. Praktické využití Edisonova efektu však nenašel ani Thomson.

Flemingova dioda

Zásadní změnu přineslo jmenování Fleminga poradcem Marconiho společnosti pro telegrafii bez drátu roku 1899. V anglickém Poldhu se seznámil s první radiotelegrafickou stanicí pro transatlantické spojení. Bylo to období, kdy telegrafie teprve překonávala stokilometrovou vzdálenost. Nyní mělo dojít k přenosu na vzdálenost tří tisíc kilometrů. To vyžadovalo zvýšit vysílací výkon i zdokonalit přijímací techniku. Marconi vylepšoval koherer a magnetický detektor. Fleming však přemýšlel o zrcátkovém galvanoměru - obdobně jako u kabelové telegrafie. Bylo ovšem třeba nějak vyřešit usměrnění vysokofrekvenčního proudu. Fleming proto zkoušel elektrolytické usměrňovače. Zásadním problémem těchto usměrňovačů ale bylo, že při vyšších frekvencích přestávaly fungovat.

Tu si Fleming vzpomněl na pozapomenutý Edisonův efekt. Spolu se svým asistentem připravil pokusné žárovky a sestrojil oscilační okruh, který se skládal ze dvou leydenských lahví a cívky. Potom obdobně připravil druhý - přijímací - okruh. Na ten připojil jednu pokusnou žárovku a galvanoměr. Oba okruhy bylo nutné ještě sladit na stejnou frekvenci.

Nedočkavý Fleming hned učinil první pokus. Jehla galvanoměru se trvale vychýlila stejnosměrným proudem. Problém byl vyřešen. Bylo zřejmé, že kovovou destičku je třeba nahradit kovovým pouzdrem a obklopit jím vlákno pro zachycení co nejvíce vyzářených elektronů. Galvanoměr později nahradila telefonní sluchátka.

Roku 1904 si Fleming svoje zdokonalené zařízení nechal patentovat. Původně se tato „nová“ lampa nazývala „oscillation receiving valve“ (oscilační přijímací lampa) a získala britský patent zaevidovaný pod číslem 24 805. Marconiho společnost, která již předtím získala patent na využití Edisonova efektu, Flemingův systém převzala. Tak vznikla první opravdová elektronka - dioda, která tomuto vědci právem přinesla  nesmrtelnost. John Ambrose Fleming zemřel na konci druhé světové války, 18. dubna 1945.

MIREK FIALA, e-mail: vlad.fiala@quick.cz

Ilustrační snímky archiv autora

(Pokračování v TR č. 20/2007)