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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
FERNSEHER. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Beim Fernsehen handelt es sich um eine Reihe von Geräten zur Übertragung von bewegten Bildern und Ton über eine Entfernung. Im Alltag werden damit auch Organisationen bezeichnet, die sich mit der Produktion und Verbreitung von Fernsehprogrammen befassen. Zusammen mit dem Rundfunk ist es das am weitesten verbreitete Mittel zur Verbreitung von Informationen (politischer, kultureller, wissenschaftlicher, pädagogischer oder pädagogischer Art) sowie eines der wichtigsten Kommunikationsmittel.
Das Fernsehen ist vielleicht eine der bemerkenswertesten Erfindungen des XNUMX. Jahrhunderts und verdient neben dem Automobil, dem Flugzeug, dem Computer und dem Kernreaktor die Beinamen „größte“, „wichtigste“, „wunderbar“ und „unglaublich“. ". Sie ist mittlerweile so tief in alle Sphären unseres Daseins eingedrungen, ist so eng mit dem Leben jedes Menschen verbunden, dass ohne Fernsehbildschirm schon heute weder moderne Technik noch moderne Zivilisation vorstellbar sind. Wie jede komplexe technische Schöpfung entstand und entwickelte sich das Fernsehen dank der Bemühungen vieler, vieler Erfinder zu einem perfekten System. In einem kurzen Kapitel ist es natürlich schwierig, über alle zu berichten, die auf die eine oder andere Weise ihre Hände und Gedanken in die Entwicklung der Fernsehtechnologie gesteckt haben. Daher werden wir uns nur auf die wichtigsten und bedeutendsten Momente in der Geschichte seines Auftretens konzentrieren. Der Kopiertelegraf von Alexander Behn, für den er 1843 ein Patent erhielt, muss als früher Vorläufer des Fernsehens gelten. Grundlage der Sende- und Empfangsgeräte waren hier speziell angeordnete Wachsmetallplatten. Um sie herzustellen, nahm Ben isolierten Draht, schnitt ihn in 2 cm lange Stücke und stopfte sie fest in einen rechteckigen Rahmen, so dass die Drahtsegmente parallel zueinander waren und ihre Enden in zwei Ebenen lagen. Dann füllte er den Rahmen mit flüssigem Siegellack, kühlte ihn ab und polierte ihn auf beiden Seiten, bis glatte dielektrische Oberflächen mit metallischen Einschlüssen entstanden.
Bens Apparat eignete sich zum Übertragen von Bildern von Metallplatten oder von Metalllettern. Wenn ein Metallklischee oder eine typografische Type gegen eine der Seiten der Metallwachsplatte des Sendegeräts gedrückt wurde, dann wurden einige der Drähte elektrisch miteinander geschlossen und erhielten Kontakt mit dem Schaltungsabschnitt, der der Type und dem zugeführt wurde aktuelle Quelle. Dieser Kontakt führte auch zu den Enden derselben Drähte auf der gegenüberliegenden Seite der Platte. Gleichzeitig wurde ein Blatt nasses Papier, das zuvor mit Kalium- und Natriumsalzen imprägniert war, auf eine ähnliche Platte des Empfangsgeräts aufgebracht, das seine Farbe unter Einwirkung eines elektrischen Stroms ändern konnte. Die Funktionsweise des Geräts bestand darin, dass sie gleichzeitig an den Sende- und Empfangsstationen Pendel mit daran befestigten Kontaktfedern in Bewegung setzten, die auf der polierten Oberfläche beider Platten (am Sende- und Empfangsende) entlang glitten. Betrachten Sie nun, was in der Telegraphenleitung an verschiedenen Positionen des Kontaktstiftes passiert ist. Wenn der Stift über den dielektrischen Wachsteil der Platte und über die Metalleinschlüsse glitt, die keinen Kontakt zu den Vorsprüngen der Klischees oder Buchstaben der Schrift hatten, blieb der Stromkreis offen und es wurde kein Strom von der Batterie an die Leitung geliefert . Durch Berühren des mit der Schrift verbundenen Endes des Drahts mit einem Kontaktstift wurde der Stromkreis sofort geschlossen, und der Strom floss entlang der Kommunikationsleitung zum Empfangsgerät, wodurch der Papierabschnitt gefärbt wurde. Nach der nächsten Schwingung wurden die Pendel von Elektromagneten angezogen und kurz gestoppt. Während dieser Zeit wurden die Metall-Wachs-Platten durch ein Uhrwerk um eine kleine, aber gleichmäßige Strecke nach unten abgesenkt, so dass sich bei der nächsten Schwingung des Pendels der Kontaktstift entlang der Enden der nächsten Drahtreihe bewegte. So wurde das Reliefbild, Punkt für Punkt, Zeile für Zeile gegen die Platte des Sendeapparates gedrückt, in elementare Signale umgewandelt, die über eine telegrafische Kommunikationsleitung am Empfangspunkt ankamen. Hier wurde das Bild aufgrund der elektrochemischen Wirkung des Stroms auf nass imprägniertem Papier entwickelt, das gegen die Platte des Empfangsgeräts gedrückt wurde. Diese geniale Erfindung enthielt bereits drei wesentliche Merkmale von Fernsehsystemen: 1) die Zerlegung des gesamten Originals in einzelne Elemente (Punkte), die der Reihe nach in einer strengen Reihenfolge übertragen werden; 2) progressives Scannen des Bildes; 3) synchrone Bewegung von Schaltgeräten an den Sende- und Empfangsstationen. Aufgrund seiner Komplexität und seines hohen Preises wurde der Kopiertelegraf in der Praxis nicht verwendet, aber seine Konstruktion löste erstmals das Problem der elektrischen Übertragung eines Bildes über eine große Entfernung. Ein ähnlicher Becuel-Apparat, der 1848 hergestellt wurde, hatte ein einfacheres Gerät. Eine spezielle Farbe, die keinen elektrischen Strom leitete, wurde verwendet, um Text zu schreiben oder ein Bild auf Metallfolie zu malen. Dann wurde diese Folie um einen Zylinder gewickelt, der sich mit Hilfe eines Uhrwerks drehte. Ein einzelner Schleiferkontakt bewegte sich entlang des Zylinders und war durch einen Draht mit demselben Schleifer der Empfangsvorrichtung verbunden. Als sich der Zylinder an der Abfahrtsstation drehte, berührte der Schieber sowohl die freigelegten als auch die isolierten Folienoberflächen. Je nachdem gab es oder gab es keinen elektrischen Strom im Stromkreis, auf den das chemisch behandelte Papier, das auf den Zylinder im Empfänger gelegt wurde, reagierte. Mit der Entdeckung des photoelektrischen Effekts begann eine neue Ära in der Geschichte des Fernsehens. Zunächst wurde der interne photoelektrische Effekt genutzt, dessen Kern darin bestand, dass einige Halbleiter bei Beleuchtung ihren elektrischen Widerstand erheblich änderten. Der Engländer Smith bemerkte als erster diese interessante Fähigkeit von Halbleitern. 1873 berichtete er über seine Experimente mit kristallinem Selen (entdeckt 1817 vom schwedischen Chemiker Berzelius). Bei diesen Experimenten wurden Selenstreifen in verschlossene Glasröhrchen mit Platineinlässen gelegt. Die Röhrchen wurden in eine lichtdichte Box mit Deckel gegeben. Im Dunkeln war der Widerstand der Selenstreifen recht hoch und blieb sehr stabil, aber sobald der Deckel der Box entfernt wurde, stieg die Leitfähigkeit um 15-100%. Eine einfache Handbewegung über die Röhren erhöht den Selenwiderstand um 15-20%. (Die Erklärung für dieses interessante Phänomen wurde viel später gefunden, als die Quantentheorie des Lichts geschaffen wurde.
Die Fähigkeit einer Substanz, Strom zu leiten oder nicht zu leiten, hängt bekanntlich davon ab, ob sie freie geladene Teilchen enthält. Im Normalzustand gibt es in einem Selenkristall keine solchen geladenen Teilchen. Aber wenn es beleuchtet wird, schlagen Lichtphotonen einige der Elektronen aus Selenatomen heraus. Diese Elektronen bewegen sich frei zwischen den Knoten des Halbleiterkristallgitters wie Elektronen in einem Metall. Dadurch erhält der Halbleiter die Eigenschaften eines Leiters und sein Widerstand wird deutlich reduziert.) Smiths Entdeckung wurde bald in Fernsehsystemen weit verbreitet. Es ist bekannt, dass jeder Gegenstand nur dann sichtbar wird, wenn er beleuchtet wird oder wenn er eine Lichtquelle ist. Helle oder dunkle Bereiche des beobachteten Objekts oder seines Bildes unterscheiden sich voneinander durch unterschiedliche Intensität des von ihnen reflektierten oder emittierten Lichts. Das Fernsehen basiert eben darauf, dass jedes Objekt (wenn man seine Farbe nicht berücksichtigt) als eine Kombination aus einer großen Anzahl mehr oder weniger heller und dunkler Punkte betrachtet werden kann. Von jedem dieser Punkte zum Betrachter gibt es einen Lichtfluss unterschiedlicher Intensität - von hellen Punkten ist er stärker, von dunklen Punkten schwach. Wenn es also möglich wäre, ein solches Gerät zu schaffen, das an der Sendestation die Lichtsignale des darauf fallenden Bildes in die entsprechenden elektrischen Impulse unterschiedlicher Stärke umwandelt und diese Impulse an der Empfangsstation wieder in Lichtsignale unterschiedlicher Stärke umwandelt Intensitäten, dann wäre das Problem der Bildübertragung über eine Distanz im Allgemeinen erlaubt. Nach der Entdeckung des internen photoelektrischen Effekts wurde offensichtlich, dass eine Selenplatte als solches Umwandlungsgerät dienen könnte. 1878 skizzierte der portugiesische Physikprofessor Adriano de Paiva in einer der wissenschaftlichen Zeitschriften die Idee eines neuen Geräts zur Übertragung von Bildern über Drähte. De Paivas Sender war eine Camera Obscura mit einer großen Selenplatte an der Rückwand. Verschiedene Abschnitte dieser Platte mussten je nach Beleuchtung ihren Widerstand auf unterschiedliche Weise ändern. De Paiva gab jedoch zu, dass er nicht wusste, wie man die entgegengesetzte Aktion ausführt – den Bildschirm an der Empfangsstation zum Leuchten zu bringen. 1880 veröffentlichte Paiva die Broschüre „Electrical Telescope“ – das erste Buch in der Geschichte, das sich speziell dem Fernsehen widmete. Hier ist eine Weiterentwicklung der zwei Jahre zuvor dargelegten Idee gegeben. Das übertragene Bild wurde also optisch auf eine Platte aus vielen Selenelementen projiziert. Der Strom aus der Batterie wurde an einen Metallkontakt angelegt, der sich schnell über die Platte bewegte. Wenn ein Segment hell beleuchtet war, war sein Widerstand klein und der Strom daraus erwies sich als stärker als der, der einem schwach beleuchteten Segment entnommen wurde. Dadurch wurden elektrische Signale unterschiedlicher Stärke durch die Drähte übertragen. Im Empfangsgerät wurde die Bewegung dieses Kontakts synchron wiederholt, indem sich eine Glühbirne hinter einem Milchglas bewegte, das je nach Stärke des Stromimpulses (dh je nach Beleuchtung jedes Segments des Selens) entweder hell oder schwach brannte Teller). Laut de Paiva hätte der Betrachter, wenn es möglich wäre, eine ausreichend schnelle Bewegung des Kontakts und der Glühbirne zu erhalten, beim Betrachten des Milchglases eine visuelle Darstellung des projizierten Objekts erzeugen müssen. Wie er das erreichen sollte, wusste de Paiva nicht. Für seine Zeit war es jedoch eine sehr interessante Idee. 1881 beschrieb der französische Jurist Constantine Senlek in seiner Broschüre „Teleskop“ den Aufbau eines Fernsehgeräts, bestehend aus zwei Panels – Sende- und Empfangsgerät – und aus ebenso vielen Gasentladungslampen. Das Bild wurde auf eine Sendematrix aus vielen Selenelementen projiziert, wodurch jeder der Zellen je nach Beleuchtung ein Strom einer bestimmten Größe entnommen wurde. An den Sende- und Empfangsstationen gab es mechanische Schalter, die durch eine elektrische Leitung miteinander verbunden waren und völlig synchron arbeiteten. Der Sendeschalter war mit hoher Geschwindigkeit mit allen Zellen der Matrix in Reihe geschaltet (als würde er Zeile für Zeile um sie herumlaufen) und übermittelte Strom von jeder Zelle zum Empfangsschalter. Infolgedessen blitzten Glühlampen auf dem Empfangsfeld auf, die je nach übertragener Strommenge mehr oder weniger stark brannten. Senleck baute ein Arbeitsmodell seines Teleskops, konnte darauf aber außer ein paar Leuchtpunkten nichts übertragen. Der Schwachpunkt aller frühen Fernsehsysteme war der mechanische Schalter. Damit das Bild des ihm übermittelten Bildes auf der Netzhaut des Auges des Betrachters entsteht, müssen in einer Sekunde etwa ein Dutzend Schnappschüsse auf dem Bildschirm der Empfangsstation ausgetauscht werden. Das heißt, der Bilddurchlauf (die Zeit, die benötigt wird, um das Signal von allen Zellen der übertragenden Selenplatte zu entfernen) sollte ungefähr 0 Sekunden gedauert haben. Der von Ben erfundene Sweep mit Hilfe eines beweglichen Kontakts war für diesen Zweck eindeutig nicht geeignet. Es wurden mehrere Verfahren vorgeschlagen, um diese Schwierigkeit zu überwinden. Schließlich fand 1884 ein junger deutscher Student, Paul Nipkow, eine klassische Lösung für das Problem des Auspackens übertragener Bilder. Das Hauptmerkmal von Nipkows Gerät war eine lichtdichte Scheibe mit winzigen Löchern am äußeren Rand. Die Abstände zwischen den Löchern waren gleich, jedoch wurde jedes weitere um den Wert des Lochdurchmessers zur Mitte der Scheibe verschoben.
Die Übertragung des Bildes sollte wie folgt durchgeführt werden. Die Linse projizierte ein verkleinertes reelles Bild des Objekts auf die Scheibe. Auf der anderen Seite der Scheibe wurde eine Selenplatte platziert. Die Scheibe wurde von einem Elektromotor in eine sehr schnelle Rotation versetzt. Gleichzeitig traf das Licht zu jedem Zeitpunkt nur durch ein Loch auf das Element, das sich entlang einer bogenförmigen Linie bewegte. Zunächst verlief zwischen dem Bild und der lichtempfindlichen Platte ein oberes Loch, durch das sukzessive nur der obere Rand des Bildes auf die Fotozelle projiziert wurde. Als dieses Loch über den Bildrahmen hinausging, bewegte sich ein anderes, etwas tiefer gelegenes, von der anderen Kante des Rahmens und projizierte den nächsten Streifen (oder, wie sie später zu sagen begannen, „Linie“) des Bildes auf die Fotozelle. Somit passierten bei einer Umdrehung der Scheibe alle Bildausschnitte der Reihe nach vor der Photozelle. (Dieser als "progressive Bildabtastung" bezeichnete Vorgang ist einer der zentralen Vorgänge im Fernsehsystem. Die „Nipkow Disk“ war das erste einfache Gerät, mit dem ein solcher Scan durchgeführt werden konnte. In den nächsten fünfzig Jahren war es ein integraler Bestandteil vieler Fernsehgeräte.) Außerdem wurden die Signale von jeder Zelle der Fotozelle sequentiell über das Kabel an die Empfangsstation übertragen. Hier wurde dieser Strom einer Neonlampe zugeführt, die entsprechend heller oder schwächer brannte, je nach Stärke des übertragenen Stroms. Zwischen dem Beobachter und der Lampe war die gleiche Lochscheibe wie auf der Sendestation angeordnet, die sich streng synchron mit ihr drehte. Zu jedem Zeitpunkt konnte der Betrachter leuchtende Linien beobachten, deren Helligkeit der Elemente proportional zur Helligkeit derselben Elemente auf der Senderscheibe war. Im Allgemeinen enthielt Nipkows Gerät bereits alle Hauptkomponenten des sogenannten „mechanischen“ Fernsehens. Die ersten Erfinder des Fernsehens wollten elektrische Signale über Kabel senden, aber sobald sich das Radio zu entwickeln begann, entstand die Idee, dass diese Signale mit elektromagnetischen Wellen übertragen werden könnten. Diese Idee hatte erstmals der 15-jährige polnische Gymnasiast Mieczyslaw Wolfke, der 1898 das erste kabelfreie Fernsehgerät zum Patent anmeldete. Der Sender von Wolfke war derselbe wie der von Nipkow, nur wurden hier die Signale der Fotozelle auf die Primärwicklung des Transformators übertragen, dessen Sekundärwicklung mit einem Hertz-Schwinger verbunden war, der elektromagnetische Wellen aussendete. Im Empfänger wurde eine Neonlampe mit Strom versorgt, und das Bild wurde auf die gleiche Weise wie bei Nipkow projiziert. Trotz der erfolgreichen Lösung des Scan-Problems konnten weder Nipkow noch seine Anhänger die Bilder übertragen. Einfache Fotozellen, die die Helligkeit des gesendeten Punktes in ein elektrisches Signal umwandelten, gaben sehr schwache Stromimpulse, die in einer mehr oder weniger ausgedehnten Kommunikationsleitung verloren gingen. Obwohl einzelne Erfinder mit ihrer Hilfe funktionsfähige Geräte bauen und elementare Bilder übertragen konnten, erlaubten die ihnen zur Verfügung stehenden technischen Mittel keine Experimente außerhalb des Labors. Das Haupthindernis für die Weiterentwicklung des Fernsehens war das Fehlen eines wesentlichen Kommunikationselements - eines Signalverstärkers. Erst mit der Erfindung der Vakuumröhre wurde dieses Hindernis überwunden. Die Entwicklung des Fernsehens wurde auch durch neue Entdeckungen auf dem Gebiet des photoelektrischen Effekts erleichtert. 1888 entdeckte der russische Physiker Ulyanin ein interessantes Phänomen: An der Metall-Selen-Grenzfläche begann sich bei Beleuchtung durch das Licht einer Quelle ein elektrischer Strom zu erzeugen. Ulyanin beeilte sich, diese Eigenschaft zu nutzen und stellte die erste Selen-Fotozelle mit einem dünnen Goldfilm her, der im Licht einen schwachen Strom erzeugte. (Dieser Effekt wird heute in der Technologie häufig genutzt, beispielsweise in Solarzellen.) Erinnern Sie sich daran, dass zuvor nur eine Manifestation der lichtempfindlichen Eigenschaften von Selen bekannt war - eine Widerstandsänderung. Daher war es notwendig, eine Stromquelle in die Selen-Fotozellenschaltung aufzunehmen - eine externe Batterie. Jetzt ist die Notwendigkeit dafür verschwunden. Die ersten praktischen Fernsehsysteme wurden erst im 1923. Jahrhundert entwickelt. 1925 übertrug Charles Jenkins ein Standbild per Funk von Washington nach Philadelphia und Boston, und 12,5 konnte er Bilder von sich bewegenden Figuren übertragen. Jenkins verwendete eine Nipkow-Scheibe zum Scannen und einen Vakuumröhrenverstärker, um das Videosignal zu verstärken. Der Empfänger verwendete eine Neonlampe, die der Betrachter durch die Löcher einer anderen Nipkow-Scheibe sah und Punkte unterschiedlicher Helligkeit sah, die sich in genau der gleichen Reihenfolge wie im übertragenen Bild befanden. Dazu drehte sich die Empfangsscheibe mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Sendescheibe und machte 12 Umdrehungen pro Sekunde (mit anderen Worten, 5 Frames, die vor dem Betrachter in einer Sekunde geändert wurden - ausreichend Geschwindigkeit, um Bewegung zu übertragen). Später wurde die Geschwindigkeit auf 25 Bilder pro Sekunde erhöht. Auch in England wurden erfolgreiche Ergebnisse erzielt. 1928 gründete der Schotte John Baird die erste Fernsehgesellschaft in Europa und begann mit experimentellen Übertragungen über einen in London ansässigen Radiosender. Seine eigene Firma startete die Produktion der ersten mechanischen Fernseher. Das Bild in ihnen wurde auf 30 Zeilen entwickelt. Die breite Öffentlichkeit war zunächst begeistert von der neuen Erfindung. Die Zuschauer nahmen sogar in Kauf, dass das Bild auf ihren Fernsehern oft dunkel, verschwommen und verschwommen aussah. Doch im Laufe der Jahre hat die Begeisterung nachgelassen. Es stellte sich heraus, dass es im Allgemeinen unmöglich ist, beim mechanischen Fernsehen ein gutes, klares Bild zu erhalten. (Es wird geschätzt, dass die Nipkow-Scheibe dazu einen Scan von 600 Linien mit einem Lochdurchmesser von etwa 0 mm haben muss. In diesem Fall erreicht der Durchmesser der Scheibe selbst 1 m. Wenn sie sich mit der erforderlichen Geschwindigkeit dreht, wird sie es tun zerstreuen sich unweigerlich unter der Wirkung von Zentrifugalkräften.) Obwohl viele Großstädte (einschließlich Moskau und Leningrad) ihre eigenen Fernsehstudios hatten und Zehntausende von Menschen zu Hause einen Fernseher hatten, war das mechanische Fernsehen nicht weit verbreitet und wich schließlich dem elektronischen Fernsehen überall, was jetzt besprochen wird. Mit der Erfindung der Kathodenstrahlröhre begann die Ära des elektronischen Fernsehens. Der Prototyp der Elektronenröhre war eine Gasentladungslampe, die 1856 von dem deutschen Glasbläser Geisler erfunden wurde, der lernte, Platinelektroden in einen Glaskolben einzuschmelzen und die ersten gasgefüllten Röhren herstellte. Heute sind Gasentladungslampen überall weit verbreitet, und ihr Gerät ist bekannt: Zwei Elektroden werden auf beiden Seiten einer mit irgendeinem Gas gefüllten Glasröhre angebracht. Wenn an diese Elektroden von einer starken Stromquelle Spannung angelegt wird, entsteht zwischen ihnen ein elektrisches Feld. In diesem Feld werden Gasmoleküle ionisiert (verlieren ihre Elektronen) und verwandeln sich in geladene Teilchen. Dadurch entsteht durch die Röhre eine elektrische Entladung, unter deren Einfluss das Gas hell zu glühen beginnt. Dieses Phänomen interessierte sofort viele Wissenschaftler. Unter ihnen war auch der Bonner Professor Plücker, für den Geisler speziell verschlossene Röhren mit verschiedenen Gasmischungen herstellte. 1858 bemerkte Plücker, dass beim Durchleiten eines elektrischen Stroms das Glas in der Nähe der Kathode irgendwie auf besondere Weise leuchtete, nicht wie im Rest der Lampe. Nachdem Plücker diesen Effekt untersucht hatte, kam er zu dem Schluss, dass während einer elektrischen Entladung in der Nähe der Kathode eine Art Strahlung entsteht, die er "Kathode" nannte. 1869 entdeckte der deutsche Physiker Gittorf, dass Kathodenstrahlen durch ein Magnetfeld abgelenkt werden können. 1879 führte der englische Physiker William Crookes eine grundlegende Untersuchung der Kathodenstrahlen durch und kam zu dem Schluss, dass ein Strom einiger Teilchen von der Oberfläche der Kathode emittiert wird, wenn sie erhitzt wird. (1897 bewies der englische Physiker Thomson, dass Kathodenstrahlen ein Strom geladener Teilchen sind - Elektronen.) Für seine Experimente schuf Crookes eine spezielle Röhre, die die erste Kathodenstrahlröhre der Geschichte war.
Übrigens entdeckte Crookes, dass bestimmte Substanzen (sie wurden Phosphore genannt) zu leuchten beginnen, wenn sie mit Kathodenstrahlen beschossen werden. 1894 fand Lenard heraus, dass die Lumineszenz von Leuchtstoffen umso stärker ist, je stärker der Kathodenstrom ist. Im Jahr 1895 schuf ein Professor an der Universität Straßburg, Karl Brown, basierend auf der Crookes-Röhre eine Kathoden-(elektronische) Oszilloskopröhre, die dazu bestimmt war, verschiedene elektrische Ströme zu untersuchen.
In Browns Röhre war die Kathode mit einer Blende bedeckt - einem Schirm mit einem kleinen Loch, wodurch kein breiter Strahl wie in Crookes 'Experimenten von der Kathode emittiert wurde, sondern ein schmaler Strahl. Außerhalb des Glaskolbens wurde eine Spule platziert, an die der zu untersuchende Strom angelegt wurde. Dieser Strom, der durch die Spule fließt, erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, das den Kathodenstrahl in der vertikalen Ebene ablenkt. Als Abschirmung diente eine kathodenseitig mit einem Leuchtstoff beschichtete Glasplatte. Der Strahl passierte die Blende und erzeugte einen kleinen leuchtenden Fleck auf dem Bildschirm. Unter der Wirkung eines ablenkenden Magnetfelds begann der Strahl zu schwingen und zeichnete eine vertikale Linie auf dem Bildschirm, die die maximalen und minimalen Werte des untersuchten Stroms markierte. Mit Hilfe eines Spiegels wurde diese leuchtende Linie auf einen externen Schirm geworfen. Etwas später, im Jahr 1902, verbesserte der russische Wissenschaftler Petrovsky die Brown-Röhre, indem er vorschlug, eine zweite Spule zu verwenden, um den Elektronenstrahl auch in der horizontalen Ebene abzulenken. Nun war es durch entsprechende Signale möglich, den Strahl über die gesamte Leinwand zu lenken. 1903 machte der deutsche Physiker Wenelt eine weitere Verbesserung - er führte eine negativ geladene zylindrische Elektrode in die Röhre ein. Durch Ändern der Ladungsstärke dieser Elektrode war es möglich, den Elektronenfluss von der Kathode zu erhöhen oder zu verringern, wodurch der Punkt auf dem Bildschirm entweder heller oder dunkler wurde. 1907 schlug Leonid Mandelstam vor, zwei Systeme von Ablenkplatten zu verwenden, an die eine Sägezahnspannung angelegt wurde, um den Strahl in der Brown-Röhre zu steuern. Dank dessen begann der Elektronenstrahl auf dem Bildschirm die sogenannten Raster zu zeichnen - leuchtende Linien, die sich vom oberen Rand des Bildschirms bis ganz nach unten untereinander befanden. Es geschah auf folgende Weise. Auf dem Weg des Elektronenstrahls waren in der Röhre zwei vertikal angeordnete Platten angeordnet, an die, wie bereits erwähnt, eine Sägezahn-Wechselspannung angelegt wurde, die von einem speziellen Generator erzeugt wurde. Wenn diese Spannung gleich 0 war, nahm der Elektronenstrahl eine Anfangsposition auf dem Schirm ein. Dann, nachdem die positive Platte begonnen hatte, sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit aufzuladen, wurden die Elektronen darauf abgelenkt und das Ende des Strahls bewegte sich über den Schirm. Diese Bewegung wurde fortgesetzt, bis die Spannung der positiven Platte ihr Maximum erreichte. Danach nahm die Spannung schnell ab und der Elektronenstrahl kehrte schnell in seine ursprüngliche Position zurück. Dann wiederholte sich alles von vorne. Gleichzeitig oszilliert der Strahl in der vertikalen Ebene. Das zweite Plattenpaar war für die vertikale Umlenkung vorgesehen. Es ist leicht zu erkennen, dass, wenn die Frequenz der an die vertikalen Platten angelegten Sägezahnspannung 10-mal höher war als die an die horizontalen Platten, der Strahl in der Zeit, die einem Rahmen entspricht, 10 Zeilen bilden konnte. Anstelle eines elektrischen Wechselfeldes konnte ein durch zwei Spulen erzeugtes magnetisches Wechselfeld verwendet werden. All diese Entdeckungen und Erfindungen legten die grundlegenden Grundlagen des elektronischen Fernsehens. Der erste, der die Verwendung einer Kathodenstrahlröhre für die Fernsehübertragung vorschlug, war der russische Physiker Boris Rosing. 1907 erhielt er ein Patent für ein Verfahren zur elektrischen Übertragung von Bildern über eine Distanz.
Für das progressive Scannen des Bildes verwendete Rosing zwei Spiegeltrommeln, die polyedrische Prismen mit flachen Spiegeln waren. Jeder Spiegel war leicht zur Achse des Prismas geneigt, und der Neigungswinkel nahm von Spiegel zu Spiegel gleichmäßig zu. Wenn sich die Trommeln drehten, wurden die von verschiedenen Elementen des übertragenen Bildes kommenden Lichtstrahlen nacheinander von Spiegelflächen reflektiert und fielen abwechselnd (Zeile für Zeile) auf die Fotozelle. Der Strom von der Fotozelle wurde auf die Kondensatorplatten übertragen. Je nach Größe des zugeführten Stroms passierten zwischen ihnen mehr oder weniger Elektronen, wodurch die Helligkeit der Beleuchtung der entsprechenden Punkte des Leuchtschirms geändert werden konnte. (Das elektrische Feld im Kondensator lenkte bei Änderung der Signalspannung den Strahl vertikal ab, wodurch sich die Anzahl der Elektronen, die durch das Loch in der Membran auf den Schirm trafen, änderte.)
Damit ersetzt die Röhre gleich zwei Knoten der bisherigen Mechanik der Spreizvorrichtung (z. B. Nipkow-Scheibe) und eine Lichtquelle (z. B. eine Gaslampe). Zwei zueinander senkrechte Spulen steuerten die Bewegung des Strahls so, dass er ein Raster zeichnete (er begann sich von der oberen linken Ecke des Bildschirms zu bewegen und endete in der rechten Ecke, kehrte dann schnell zum linken Rand zurück und ging ein wenig nach unten und scannte die zweite Zeile). Die Bewegung des Strahls und die Drehung der Spiegeltrommeln waren streng miteinander synchronisiert, so dass der Durchgang jeder projizierten Fläche an der Fotozelle vorbei dem Durchgang einer Linie des projizierten Strahls entsprach. Der Strahl brauchte etwa 0 Sekunden, um den gesamten Bildschirm zu durchlaufen. Aufgrund dessen wurde das Muster des Strahls vom Auge als ein integrales Bild wahrgenommen. Nach langen und hartnäckigen Experimenten mit seinem unvollkommenen Apparat gelang es Rosing, das erste Bild - ein hell erleuchtetes Gitter - auf den Bildschirm seines Empfängers zu bekommen. Dieses Bild bestand aus vier Streifen. Wenn eines der Gitterlöcher geschlossen wurde, verschwand der entsprechende Streifen auf dem Bildschirm. Der Fernseher könnte das Bild einfacher geometrischer Formen sowie die Bewegung der Hand übertragen. Meldungen über Rosings Erfindung wurden in Fachzeitschriften in den USA, Japan und Deutschland veröffentlicht und hatten großen Einfluss auf die weitere Entwicklung des Fernsehens. Obwohl Rosing als Begründer des elektronischen Fernsehens gilt, war sein Fernsehsystem noch nicht vollständig elektronisch – Filmen und Bildübertragung erfolgten mit einem mechanischen Gerät – Spiegeltrommeln. Lediglich die Empfangsröhre war bei seinem System elektronisch, in dessen Gerät man bereits viele Merkmale eines Schwarz-Weiß-Fernsehers erkennen kann. Der nächste Schritt bestand darin, eine Kathodenstrahl-Übertragungsröhre zu schaffen, deren Betrieb auf einem externen photoelektrischen Effekt basiert. Der äußere photoelektrische Effekt wurde 1887 von Heinrich Hertz entdeckt und im folgenden Jahr von dem russischen Physiker Alexander Stoletov eingehend untersucht. Die Essenz dieses Phänomens liegt in der Tatsache, dass unter Lichteinwirkung Elektronen aus der Oberfläche einer geladenen Platte herausgeschlagen werden. Die ausgestoßenen Elektronen bilden eine Wolke, die von der positiven Elektrode angezogen wird und in einem Vakuum oder verdünnten Gas einen elektrischen Strom erzeugt. Dieses Prinzip basiert auf der Arbeit einer Fotozelle, die 1906 vom deutschen Wissenschaftler Dember entwickelt wurde. Kathode und Anode befinden sich in einem Glaskolben, aus dem Luft abgepumpt wird. K - mit einer lichtempfindlichen Substanz (vorzugsweise Cäsium) beschichtete Kathode; A - die Anode, die ein Metallgitter ist und den Lichtdurchgang zur Anode nicht stört; C - Lichtquelle; E - Batterie. Licht, das auf die Fotokathode der Fotozelle fällt, löst Elektronen aus ihr, die zur positiv geladenen Anode eilen. Das Verringern oder Erhöhen der Beleuchtung der Fotokathode erhöht oder verringert den Strom in ihrem Schaltkreis entsprechend. 1911 schlug der englische Ingenieur Alain Swinton ein Projekt für ein Fernsehgerät vor, bei dem eine Kathodenstrahlröhre nicht nur als Empfänger, sondern auch als Sender verwendet wurde. Das Herzstück der sendenden Swinton-Röhre ist eine Crookes-Röhre, an deren Kathode eine negative Spannung von 100000 Volt gegenüber der Anode angelegt wurde. Ein schmaler Elektronenstrahl trat durch das Loch in der Anode C und traf auf den Schirm I, wobei er mit Hilfe von Ablenkspulen E ein Raster darauf beschreibt. Der Schirm bestand aus voneinander isolierten Miniatur-Rubidium-Metallwürfeln. Auf der gegenüberliegenden Seite wurde ein Bild durch das Gitter L und das Fach mit Natriumdampf auf den Schirm I projiziert. Licht von jedem seiner Punkte fiel auf einen separaten Rubidiumwürfel des Bildschirms, der als unabhängige Fotozelle fungierte, und schlug Elektronen von seiner Oberfläche heraus. Nach den Gesetzen des äußeren Lichteffekts waren diese Elektronen um so größer, je intensiver die Lichteinwirkung ausfiel.
Solange keine Spannung an den Würfel angelegt wurde, befanden sich die ausgestoßenen Elektronen in der Nähe des Schirms. Aber als der Elektronenstrahl, der alle Würfel nacheinander umrundete, auf einen von ihnen traf, erhielt er eine negative Ladung. Dann stürmten die durch das Licht von der Oberfläche des Würfels herausgeschlagenen Elektronen zum Gitter L, das folglich zu jedem Zeitpunkt eine Ladung hatte, die einem Punkt des Schirms entsprach. Diese Ladung wurde dem Gitter entnommen und dann als Videosignal zu einer Empfangsröhre übertragen, deren Vorrichtung auf den gleichen Prinzipien wie die von Rosing beruhte. Der Elektronenstrahl der Empfangsröhre wurde mit dem Strahl der Senderöhre synchronisiert, und seine Intensität an jedem Punkt hing direkt von der Stärke des gesendeten Videosignals ab. Swinton hat keine praktische Fernsehinstallation geschaffen, aber in seinem Projekt sehen wir bereits jene Grundelemente, die später in das Design aller nachfolgenden Generationen von Senderöhren einflossen: ein doppelseitiges Mosaik aus vielen einzelnen Fotozellen mit einem externen fotoelektrischen Effekt, einem Kollektor in in Form eines Gitters L und Ablenkspulen E. Der nächste Schritt in der Entwicklung des Fernsehens wurde erst in den 20er Jahren gemacht. 1923 patentierte Vladimir Zworykin (in seiner Studienzeit war Zworykin einer von Rosings Schülern und half ihm tatkräftig bei der Entwicklung des ersten Fernsehers; 1917 wanderte er in die Vereinigten Staaten aus, wo er bis zu seinem Tod arbeitete) ein vollelektronisches Fernsehsystem mit eine sendende und empfangende elektronische Strahlröhre.
In der Senderöhre verwendete Zworykin ein dreischichtiges doppelseitiges Ziel. Die Röhre bestand aus einer Signalplatte 4 - einem dünnen Aluminiumfilm (transparent für Elektronen), der auf einer Seite mit einem Aluminiumoxid-Dielektrikum 3 beschichtet war, auf dem eine lichtempfindliche Schicht 2 aufgebracht war, die einen externen photoelektrischen Effekt hat. Neben dieser Schicht wurde Gitter 1 angebracht, an die Aluminiumfolie wurde eine positive (gegenüber dem Gitter) Spannung angelegt. Auf diese Schicht wurde das Bild durch das Gitter 1 projiziert. Auf der anderen Seite der Aluminiumfolie erzeugte der Elektronenstrahl 5 des Elektronenprojektors 6 ein Raster. Das Signal wurde von der Last RN im Netzkreis abgenommen. Das Übertragungsrohrmosaik enthielt viele einzelne Fotozellen. Auch diese Röhre wurde kein Arbeitsmodell, aber 1929 entwickelte Zworykin eine Hochvakuum-Empfangskathodenstrahlröhre, die er Kineskop nannte und die später in den ersten Fernsehern verwendet wurde. So entstand bereits in den frühen 30er Jahren die empfangende Kathodenstrahlröhre. Bei Übertragungsröhren war die Situation komplizierter. Alle von den Erfindern bis Ende der 20er Jahre vorgeschlagenen elektronischen Röhren hatten einen wesentlichen Nachteil - sie hatten eine sehr geringe Lichtempfindlichkeit. Das ihnen entnommene Videosignal war so schwach, dass es nicht nur ein gutes, sondern auch kein zufriedenstellendes Bild liefern konnte. Die geringe Lichtempfindlichkeit wurde zu Recht durch die ineffiziente Nutzung des Lichtstroms erklärt. Angenommen, eine lichtempfindliche Mosaikplatte ist in 10 Zellen unterteilt, und der Elektronenstrahl umrundet sie alle in 0 s. Das bedeutet, dass beim Entladen des übertragenen Bildes das Licht nur 1/1 Sekunde auf jede einzelne Fotozelle einwirkte. Wenn es gelänge, die Energie des Lichtstroms zu nutzen, die während der verbleibenden 100000/99999 Sekunden nutzlos verschwendet wurde, müsste die Empfindlichkeit des Fernsehsystems erheblich gesteigert werden. Einer der ersten, der versuchte, dieses Problem zu lösen, war der uns bereits bekannte amerikanische Ingenieur Charles Jenkins. 1928 schlug er eine Vorrichtung zum Akkumulieren von Ladung in einer Fernsehröhre vor. Der Kern von Jenkins' Idee war, dass an jede Fotozelle des lichtempfindlichen Panels ein Kondensator C angeschlossen wurde.Licht fiel auf die Fotozelle und der resultierende Strom lud den Kondensator während der gesamten Zeit auf, während der das Bild übertragen wurde. Dann wurden die Kondensatoren mit Hilfe eines Kommutators abwechselnd über die Last RN entladen, von der das Signal abgenommen wurde, dh Jenkins beabsichtigte, den Entladestrom als Videosignal zu verwenden. Jenkins' Idee war sehr fruchtbar, aber sie musste weiter verfeinert werden. Zuerst musste ich darüber nachdenken, wo und wie ich Zehn- oder sogar Hunderttausende kleiner Kondensatoren platzieren könnte (schließlich musste jede einzelne Zelle des Bildschirms einen eigenen Kondensator haben), dann musste ein Schalter erstellt werden die all diese Kondensatoren mit der notwendigen Geschwindigkeit und Synchronität entladen könnten. Kein mechanisches Gerät könnte diese Aufgabe bewältigen. Daher wurde die Rolle des Schalters demselben Elektronenstrahl anvertraut. In den nächsten fünf Jahren wurden in verschiedenen Ländern mehrere Varianten von Übertragungsröhren nach dem Prinzip der Ladungsakkumulation vorgeschlagen, aber alle diese Projekte wurden nicht umgesetzt. Vladimir Zworykin hatte das Glück, zahlreiche Hindernisse erfolgreich zu überwinden. 1933 gab er auf einer Tagung der Society of Radio Engineers in Chicago bekannt, dass seine jahrzehntelangen Bemühungen, eine funktionierende Fernsehröhre zu bauen, ein voller Erfolg gewesen seien. Zworykin begann diese Arbeit im Westinghouse-Labor und vollendete sie bei der Radio Corporation of America, wo ihm ein gut ausgestattetes Labor und eine große Gruppe erfahrener Ingenieure zur Verfügung standen. Nach vielen Experimenten fand Zworykin mit Hilfe des Chemikers Izig eine sehr einfache Methode zur Herstellung eines lichtempfindlichen Mosaik-Targets mit Speicherkondensatoren. Es geschah auf folgende Weise. Eine Glimmerplatte mit den Maßen 10 x 10 cm wurde genommen und eine dünne Silberschicht auf eine ihrer Seiten aufgetragen. Danach wurde die Platte in einen Ofen gestellt. Eine dünne Silberschicht erlangte beim Erhitzen die Fähigkeit, sich zu Körnern zu kräuseln. So entstanden auf einer Glimmerplatte mehrere Millionen voneinander isolierte Körnchen. Dann wurde Cäsium auf die Silberschicht aufgebracht, die wie Selen eine erhöhte Lichtempfindlichkeit aufwies. Auf der gegenüberliegenden Seite wurde die Glimmerplatte mit einer durchgehenden Metallschicht bedeckt. Diese Schicht diente gewissermaßen als zweite Kondensatorplatte gegenüber Silberkörnern mit einer lichtempfindlichen Cäsiumschicht. Dadurch diente jede der Millionen Miniaturfotozellen gleichzeitig als Miniaturkondensator. Diesem Rohr gab Zworykin den Namen Ikonoskop.
Die Arbeit des Ikonoskops verlief wie folgt. Der kugelförmige Glaszylinder wurde mit einem zigarrenförmigen zylindrischen Prozess versehen, in dem ein elektronischer Suchscheinwerfer platziert war. Die Kugel enthielt ein Ziel, das schräg zur Achse des Prozesses angebracht war. Dieses Target bestand, wie bereits erwähnt, aus einer Glimmerplatte, auf der auf der einen Seite eine metallische Signalschicht aufgebracht war, und auf der anderen Seite einem lichtempfindlichen Mosaik aus vielen voneinander isolierten Fotozellen (5). Ein Teil der Oberfläche des Glaskugelrohrs wurde parallel zum Ziel flach gemacht. Durch sie wurde ein Bild auf das Mosaik projiziert, so dass die Achse des Objektivs senkrecht zur Ebene des Ziels stand (dies schloss jegliche Verzerrung aus). Neben dem Mosaik wurde vor der lichtempfindlichen Schicht ein Gitter (1) platziert, auf das eine positive Ladung gegenüber der Anode (3) aufgebracht wurde (die Anode wurde geerdet, und an der thermischen Kathode wurde ein großes negatives Potential erzeugt). (4). Der Elektronenstrahl (2) passierte das Gitter und erzeugte ein Raster auf dem Mosaik. Das Signal wurde von der Signalplatte (6) abgenommen und an den Widerstand RN und dann an die Verstärkerlampe (7) angelegt. Der Elektronenstrahl, der durch das Fotomosaik läuft, entlädt nacheinander alle seine Abschnitte. Dadurch wurden elektrische Impulse (Videosignale) erzeugt, die proportional zur Beleuchtung der Mosaikflächen waren. Diese Impulse wurden verstärkt und einem Funksender zugeführt. In Zukunft wurde das Ikonoskop erheblich verbessert. Die Kugel wurde durch einen Zylinder mit einem Abzweig für einen elektronischen Suchscheinwerfer ersetzt. Anstelle eines Gitters, das das Signal verzerrt, begannen sie, einen Kollektor (8) in Form eines Metallrings zu verwenden. Die vom Mosaik emittierten Photoelektronen wurden auf der Innenfläche des Zylinders gesammelt. Das Target bestand aus einem Mosaik von Photozellen - einer lichtempfindlichen Schicht (2), einer dielektrischen Glimmerplatte (3) und einem Metallfilm als Signalplatte (4). Das Ikonoskop war das letzte Glied in der Kette von Erfindungen, die zur Entstehung des elektronischen Fernsehens führten. Aber aufgrund der Depression, die damals die Vereinigten Staaten erfasste, nahm der Fernsehsender hier nur wenige Jahre später Gestalt an. Unterdessen schuf 1934 eine Gruppe sowjetischer Ingenieure unter der Leitung von Boris Krusser auch ein Ikonoskop. In England begann 1936 die Fernsehübertragung auf Geräten, die von Marconi und EMI entwickelt wurden. Im selben Jahr begann der NBC-Sender mit regelmäßigen Fernsehsendungen in New York City. Die Fernsehübertragung begann in Deutschland und der UdSSR im Jahr 1938.
Im Dezember 1936 stellte das RCA-Labor den ersten praxistauglichen Fernseher vor. Im April 1939 stellte RCA das erste Fernsehgerät zum allgemeinen Verkauf vor. Es wurde auf der New Yorker Weltausstellung gezeigt. Dieser Fernseher wurde in vier Versionen hergestellt – drei Konsolen- und ein Tischfernseher mit einem 5-Zoll-Bildschirm, der als RCA TT-5 bekannt war. Alle Modelle waren in handgefertigten Walnussschränken untergebracht. Autor: Ryzhov K.V.
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