Василий Борисов - Владимир Козьмич Зворыкин

• Название: Владимир Козьмич Зворыкин
• Автор: Василий Борисов
• Издательство: Наука
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2004
• ISBN: 5-02-032954-1

Книга посвящена жизни и деятельности всемирно известного ученого, основоположника современного телевидения B.K. Зворыкина. Сын муромского купца, окончивший Петербургский технологический институт, после революции и гражданской войны вынужден был эмигрировать в США, где более полувека проработал в крупнейших исследовательских лабораториях. Зворыкин - не только автор фундаментальных изобретений, сделавших возможным рождение "чуда XX века" - электронного телевидения, ему принадлежат пионерские разработки в области фотоэлектронных умножителей и электронно- оптических преобразователей, электронной микроскопии, применения электроники в биологии и медицине.

Для читателей, интересующихся развитием мировой науки и техники, а также историей русского зарубежья.

Владимир Козьмич Зворыкин (1889-1982) - выдающийся ученый и изобретатель, автор работ, ставших основой для развития современного телевидения. В книге описана жизнь и деятельность ученого, родившегося в городе Муроме, получившего образование в Санкт-Петербурге и более полувека работавшего в исследовательских лабораториях США. Увлекшись идеей электронного телевидения в годы учебы в Петербургском технологическом институте, В. К. Зворыкин проявил в дальнейшем удивительную настойчивость в реализации своих идей. Зворыкину принадлежат также пионерские работы в области электронных микроскопов, фотоэлектронных умножителей, электронно-оптических преобразователей, приборов медицинской электроники. Прожив шестьдесят лет в эмиграции, Зворыкин старался никогда не терять связи с Россией.

---

При этом чувствительность получается того же порядка, что и у соответствующих высоковакуумных оксидно-цезиевых фотоэлементов. То же можно сказать и о спектральной характеристике (рис. 17). Срез характеристики в голубой части спектра обусловлен поглощением в стекле. Фактическая цветовая чувствительность самих фотоэлементов показана пунктирной кривой.

Характеристики иконоскопа весьма существенно зависят от электронной пушки, создающей пучок электронов. Поскольку разрешающая способность определяется размерами пятна, пушка должна рассчитываться на достижение его размера, точно соответствующего числу элементов изображения, на которое рассчитан иконоскоп. Для рассмотренного примера с числом элементов 70 ООО при высоте мозаичной пластины 4 дюйма (101,6 мм) расстояние между соседними строками составляет 0,016 дюйма (0,42 мм), а диаметр пятна, образуемого электронным пучком, приблизительно равен половине этой величины. Поэтому проблема конструирования электронной пушки оказывается довольно серьезной.

Используемая для данной цели электронная пушка очень похожа на пушку приемной электронно-лучевой телевизионной трубки (кинескопа), уже описанной в нескольких статьях[19]. Компоненты пушки показаны на рис. 18. Она содержит катод косвенного накала С, эмитирующая поверхность которого находится на торце катодного цилиндра. Катод расположен перед диафрагмой D управляющего элемента G. Анод Ах представляет собой длинный цилиндр с тремя диафрагмами, размещенными на одной оси с катодом и управляющим элементом. Пушка смонтирована в узкой длинной стеклянной горловине, соединенной со сферической колбой, где находится мозаичный экран.

Рис. 17. Спектральная чувствительность фотоэлементов

Рис. 18. Электронная пушка иконоскопа

Внутренняя поверхность горловины и части колбы металлизирована и служит вторым анодом пушки, а также коллектором фотоэлектронов от мозаики. Первый анод обычно работает при напряжении, составляющем некоторую долю напряжения второго анода, равного 1000 вольт.

Рис. 19. Распределение эквипотенциальных линий электростатического поля

Рис. 20. Внешний вид иконоскопа

Фокусировка электронного пучка осуществляется электростатическим полем между элементами пушки, а также между самой пушкой и вторым анодом. Распределение эквипотенциальных линий электростатического поля приведено на рис. 19. Теория электростатической фокусировки для пушки такого типа уже описана автором[20]. Вкратце можно сказать, что надлежащим образом сформированное электростатическое поле действует на движущиеся электроны так же, как линза на пучок света.

Рис. 21. Результирующее движение электронного пятна

Действие поля в пушке иконоскопа примерно эквивалентно действию составной линзы из четырех компонентов - двух положительных и двух отрицательных. Оптический аналог изображен на том же рисунке. Внешний вид реального иконоскопа показан на рис. 20. Полная длина данной конкретной модели составляет 18 дюймов (457 мм), а диаметр сферы - 8 дюймов (216 мм).

Отклонение электронного пучка для сканирования мозаики достигается магнитным полем. Отклоняющие катушки расположены в обойме, которая может перемещаться вдоль горловины иконоскопа. Развертка линейна как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости и осуществляется пропусканием через отклоняющие катушки электрических импульсов пилообразной формы, генерируемых специальными ламповыми генераторами. Результирующая форма пути сканирующего электронного пятна в зависимости от времени представлена на рис. 21. Схемы упомянутых генераторов и методы их синхронизации описаны в серии статей, опубликованных в "Proceedings IRE"[21].

Поскольку иконоскоп представляет собой практически автономный передающий блок, на его основе можно создать весьма компактную камеру, содержащую помимо иконоскопа пару усилительных каскадов, соединенных с главным усилителем и блоками отклонения с помощью длинного кабеля.

Рис. 22. Передающая камера с иконоскопом

Портативность камеры позволяет переносить ее в любое нужное для телевизионной передачи место. Фотография такой камеры приведена на рис. 22.

Изображения, передаваемые иконоскопом, принимаются приемной электронно-лучевой трубкой - кинескопом (рис. 23), описанной в опубликованных ранее статьях автора3.

Полная блок-схема аппаратуры на передающем и приемном концах системе изображена на рис. 24.

Основная особенность данной схемы, как видно из рисунка, - отсутствие каких бы то ни было движущихся механических частей и передача изображения чисто электронными средствами.

Рис. 23. Кинескоп

Рис. 24. Схема телевизионного передатчика и приемника

Из спектральной характеристики, представленной на рис. 17, следует, что иконоскоп можно применять для передачи не только изображений в видимом свете, но и невидимых глазом изображений при освещении ультрафиолетовым или инфракрасным излучением.

Чувствительность иконоскопа в настоящее время приблизительно равна чувствительности фотографической пленки при выдержке, соответствующей съемке кинокамерой с такой же оптической системой. Собственная разрешающая способность прибора выше, чем требуется для передачи изображений с числом элементов 70 ООО. Некоторые образцы изготовленных трубок пригодны для передачи с четкостью до 500 строк и имеют достаточные возможности для их дальнейшего совершенствования.

Описанные возможности созданного прибора открывают новые перспективы для высококачественного телевидения. Кроме того, такие трубки могут иметь широкий диапазон применений во многих областях для замены визуальных наблюдений или для наблюдения явлений, которые в настоящее время совершенно недоступны человеческому глазу, как в случае ультрафиолетового микроскопа.

От автора

Автор выражает признательность за неустанную и бескорыстную помощь Г.Н. Оглоблинскому, С.Ф. Иссигу, X. Иамсу и Л.Э. Флори, выполнившим значительную часть теоретических и экспериментальных работ, связанных с вышеописанными разработками; их творческие способности во многом помогли успешному решению многих проблем, возникших в ходе этой работы.

Список научных трудов В.К. Зворыкина

Телевидение при помощи катодных трубок. JL: Энергоиздат, 1933. Электронная оптика // Успехи физ. наук. 1934. Т. 14. С. 788. Электронно-оптические системы и их применения // Там же. 1936. Т. 16, вып. 6. С. 814-836.

Фотоэлементы и их применение. JL: Энергоиздат, 1936. Совм. с Е.Д. Вильсоном. Телевидение. М.: Изд-во иностр. лит., 1956. 780 с. Совм. с Д.А. Мортоном. A study of photoelectric cells and their improvement // Univ. of Pittsburgh Bull. 1926. Vol. 22, N31.

Electrolytic conduction of potassium through glass // Phys. Rev. 1926. Vol. 27. P. 813. Kerr cell method of recording sound // Trans. SMPE. 1928. Vol. 12. N 35. P. 748-759.

With L.B. Lynn and C.R. Hanna. Facsimile picture transmission // Proc. IRE. 1929. Vol. 17, March. P. 536-550. The ceasium-magnesium photocell // J. Optic. Soc. Amer. 1929. Vol. 19, August.

P. 81-89. With E.D. Wilson. Television with cathode-ray tube for receiver // Radio Eng. 1929. Vol. 9, December. P. 38-41.

Television through a crystal globe // Radio News. 1930. Vol 11, April. P. 905, 949,954.

Photocells and their application. N.Y.: Wiley, With E.D. Wilson.

Photocell theory and practice // J. Franklin. Inst. 1931. Vol. 212, N 1. P. 1-42.

On electron beams in high vacuum // Phys. Rev. 1933. Vol. 43. P. 778-779.

On electron optics // J. Franklin. Inst. 1933. Vol. 215, May. P. 535-555.

Television with cathode-ray tubes // Proc. IEE. 1933. Vol. 73. P. 437^51.

Description of an experimental television system and the kinescope // Proc. IRE. 1933.

Vol. 21, December. P. 1655-1673. Television // J. Franklin. Inst. 1934. Vol. 217, January. P. 1-37. The iconoscope - a modern version of the electric eye // Proc. IRE. 1934. Vol. 22, January. P. 16-32.

Electric microscope // Congr. Intern, di elettro-radio-biologia, 1934. September. Roma,

1934. Vol. 1. P. 672-686. Possibilities of the iconoscope in television. L.: Geo Newnes, 1935. With G.A. Morton. The secondary emission multiplier - a new electronic device // Proc. IRE. 1936. March.

P. 351-375. With G.A. Morton and L. Malter. Applied electron optics // J. Opt. Soc. Amer. 1936. Vol. 26, April. P. 181-189. With G.A. Morton.

The electron image tube // Broadcast News. 1936, April. P. 4-5. Electron optical systems and their applications // J. IEE. 1936. Vol. 79, July. P. 1-10. Elektronenoptische Systems und ihre Anwendung //Ztschr. techn. Phys. 1936. Bd. 70, N 6. Iconoscopes and kinescopes in television // RCA Rev. 1936. Vol. 1, July. P. 60-84. Television and the electron // Television. 1937. Vol. 11, October. P. 194-198. Development of the projection kinescope // Proc. IRE. 1937. Vol. 25, August.

P. 937-953. With W.H. Painter. Theory and performance of the iconoscope // Ibid. P. 1071-1092. With G.A. Morton and L.E. Flory.

Automatic recording spectroradiometer for cathodoluminescent materials I I J. Opt. Soc.

Amer. 1939. Vol. 29, February. P. 84-91. The electrostatic electron multiplier I I Proc. IRE. 1939. Vol.27, September. P. 558-566.

With J.A. Rajchman. The image iconoscope I I Ibid. P. 541-547. With H. lams and G.A. Morton. Television - the electronics of image transactions. N.Y.: Wiley, 1940. With G.A. Morton.

Image formation by electrons // Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 1941. January. An electron microscope for practical laboratory service // Elec. Eng. 1941. Vol. 60,

April. P. 157-162. With J. Hillier and A.W. Vance. Silver-magnesium alloy as a secondary electron emitting material // J. Appl. Phys. 1941.

Vol. 12, September. P. 696-698. With J.E. Ruedy and E.W. Pike. Surface studies with electron microscopes // Ibid. P. 692-695. With E.G. Ramberg. A preliminary report on the development of a 300-Kilovolt magnetic electron microscope // Ibid. 1941. Vol. 12, October. P. 738-742. With J. Hillier and A.W. Vance. Recent television developments // Rep. Progr. Phys. 1941. Vol. 8, December. With R.E. Shelby.

A scanning electron microscope // ASTM. 1942. August. With J. Hillier and R.L. Snyder. A diffraction adapter for the electron microscope // J. Appl. Phys. 1942. Vol. 13,