時光倒退幾十年,人們使用的大都是電子管收音機。打開電源開關,要等1分多鍾,收音機才會慢慢地響起來。這種收音機普遍使用五六個電子管,輸出功率隻有1瓦左右。但是,就是這種簡陋的、功能有限的收音機,給當時的人們帶來了無窮的歡樂。那麼,電子管又是誰發明的呢?
說起發明者,我們首先得從“愛迪生效應”談起。
1883年,美國著名科學家愛迪生在研究延長白熾燈的壽命時,做了一個實驗。他在與碳絲絕緣的電極上焊了一小塊金屬片,發現金屬片雖然沒有與燈絲接觸,但是在燈絲加熱時,這塊金屬片上就會有電流流過。愛迪生認為這是因為漏電的緣故,不久便放棄了這項實驗。這實際上是人類最早發現的熱電子發射現象,後來稱為“愛迪生效應”。
在此之前,意大利的馬可尼、俄國的波波夫各自獨立地發明了無線電通信,轟動了整個世界。遺憾的是,這種通信的有效距離十分有限,主要原因是收報機中那個老式的金屬屑檢波器性能較差,檢波速度慢,還要定期清洗玻璃管中凝聚的鐵屑。檢波器的作用是把高頻電磁波所攜帶的信息,如電台的播音等,轉換為人們能接受的形式。為了發明一種性能良好的新式檢波器,包括馬可尼在內的許多科學家曾做過許多次實驗,但效果均不理想。這時,馬可尼公司有一位工程師叫弗萊明,他靈機一動,利用“愛迪生效應”不正可以將交流電轉化成直流電嗎?於是,他用一個金屬圓筒代替了愛迪生所用的金屬絲,套在燈絲外麵,和燈絲一起被封在玻璃泡裏。這樣,接收電子的麵積大大增加了。經過實驗,檢波效果十分理想。
弗萊明發明的檢波器徹底取代了舊式的檢波器,具有劃時代的意義。他在研究中發現,把燈泡中用金屬片做的板極接電源正極,在電場作用下,燈絲發射出的電流就會趨向板極,從而使燈絲和板極之間的電路導通。如果板極與電源負極相連,燈絲發射的電子不能到達板極,燈絲與板極之間就沒有電流。
由於金屬筒接正電、燈絲接負電時才有電流通過,因此弗萊明將金屬筒稱為“陽極”,將燈絲稱為“陰極”。這種新誕生的器件,其作用相當於一個隻允許電流單向流動的閥門,弗萊明就幹脆把它叫做“閥”。這種閥後人將其稱為“真空二極管”。
所以,弗萊明在1904年研製出的在無線電報接收機中用作檢波器的真空二極管,就是通常所說的電子管,標誌著人類第一支電子管的誕生,世界從此進入了電子時代。它的誕生,離不開愛迪生和馬可尼兩位發明家的研究基礎,也離不開弗萊明的綜合應用和持之以恒的努力。
電子管的發明,給弗萊明帶來的不僅是鮮花和掌聲,還有金錢和榮耀。1904年,他因發明真空二極管獲得專利,並因此於1929年獲得爵士爵位。時至今日,電子管仍在生活中發揮作用:電視機的顯像管是一種電子管;家用微波爐中產生微波的主要器件是電子管;廣播、電視、通信發射機裏,目前還沒有能取代大功率發射電子管的半導體器件……但隨著電子技術的進步,電子管從興旺走向衰敗,令人大有“無可奈何花落去”之感,但電子管在人類科技發展史上所占有的地位是不容忽視的。展望未來,電子管在相當長的一段時間內還將繼續發揮重要作用。
弗萊明在變壓器設計、白熾燈、光度學、電氣測量、低溫下材料性能的研究等方麵均有貢獻。弗萊明一生共發表論文一百多篇。1904年根據愛迪生效應研製成檢波二極管,取代了原來用於無線電報機中的金屬粉末檢波器。這是最早出現的真空電子管。弗萊明曾多次獲得榮譽獎章。1929年因科學成就獲爵士稱號。我們中學物理學中的右手定則和左手定則,也都是弗萊明提出的。弗萊明發明了真空電子二極管之後,美國人德福雷斯特在弗萊明的基礎上發明了實用性更強的真空電子三極管。弗萊明的貢獻是功不可沒的。