Föredraget i PDF-format

Radiorörets 25 första år - och det fjärdedels årtusende som gått dessförinnan.

Vi återger här O. Norgaards kompendium från föreläsningen vid Radiomuseet den 8 september. Av utrymmesskäl har vi nödgats utelämna några tabeller och illustrationer.

Historisk resumé

I den europeiska elektroteknikens historia finns två skilda vägar, som sammanlöper först vid sekelskiftet 1900.

Den ena vägen börjar med elektricitetsmaskinen, uppfunnen av Otto Guericke år 1663, och den karaktäriseras av små strömmar och höga spänningar. Typiskt är 0,1 mA och 10.000V. Försök att använda dessa höga spänningar till telegrafi misslyckades på grund av isolationsproblem. Vidare utveckling på denna väg skedde via urladdningsrör.

Den andra vägen började med den på kemisk väg, med användning av flera slags metaller, frambragd elektricitet, som karaktäriseras av låga spänningar på omkring 1 V , men med strömmar från mA-området upp till A-området. Här var i synnerhet Galvani år 1786 och Volta år 1799 aktiva. Denna väg förde senare fram till galvanisering, till telegrafi, telefoni och drift av små glödlampor. För forskningen betydde uppställningen av metallernas elektrokemiska spänningsserie ett stort steg framåt. Likaledes kunde nu sambandet mellan elektrisk ström och magnetism, med Örsteds och Ampères arbeten 1820 fastställas. Med spänningskällor till hands och möjligheten att mäta strömmar, kunde Georg Simon Ohm fastställa sin grundläggande lag år 1827.

Tidsmässig översikt över de uppfinningar och utvecklingar som var förutsättningen för radioröret. En högspänningsmässig väg leder tillsammans med utvecklingen av luftpumpen till Geisslerröret. Voltas lågspänningselement leder tillsammans med det lufttomma rummet fram till Goebels glödlampa. Geisserröret och glödlampan utvecklas och leder samman till Liebens radiorör.

Dessa två vägar ledde fram till utvecklingen av katodstråleröret, uppfunnet av Ferdinand Braun 1897, som arbetade med en med låg spänning uppvärmd katod och en anod, som påtryckes en hög spänning.Styrningen gjordes i början magnetiskt, senare också elektrostatiskt.

En förutsättning för att elektronrör skall fungera, är att de är lufttomma. Den första luftpumpen framställdes på 1650-talet av Guericke. Parallellt med de två nämnda vägarna - den högspänningsmässiga och den lågspänningsmässiga - förbättrades luftpumpen, vilket fick betydelse för båda dessa utvecklingslinjer.

I nästan lufttomma glasrör med ingjutna elektroder, som pålägges höga spänningar, kunde man iakttaga ljusfenomen. Geissler var särskilt verksam på detta område. Hans så kallade urladdningsrör (1854) fick en mycket stor betydelse för vidare forskning inom elektronik, kemi och speciellt fysik med den spektralanalys som blev resultatet av dessa experiment. Man fann att den ledning som uppträdde inne i urladdningsröret kunde härledas till laddade partiklar. Dessa kunde tilldragas eller frånstötas av en uppladdad elektrod. Då partiklarna var i rörelse kunde man dessutom påverka dess rörelseriktning på magnetisk väg.

Också vid drift av glödlampor, uppfunna 1854 av Heinrich Goebel, var det från början - 1850-talet - nödvändigt att ha glödtråden i ett lufttomt rum, då den annars skulle brinna upp i luftens syre.

Under Edisons fortsatta experiment med glödlampan 1883, fann han, att det kunde gå en elektrisk ström i den lufttomma glaskolven från den varma glödtråden till en metallplatta, som han (för ett annat ändamål) hade gjutit in i glaskolven. Strömmen kunde bara gå som en elektronström från glödtråden mot plattan, då den hade en positiv spänning i förhållande till glödtråden - och endast då glödtråden var varm. Elektronström kunde inte gå i motsatt riktning.

Teckning av Otto von Guerickes elektricitetsmaskin från 1663: en svavelkula, som hastigt vrides runt. I uppladdat tillstånd kan den hålla en fjäder svävande över sig.

De första elektronrören var alltså enbart dioder med glödtråd och anod. De användes till en början för likriktning till ackumulatorladdning, men efterhand utnyttjades de att likrikta högfrekventa signaler från radiosändare. Den användningen tillskrives engelsmannen John Fleming. Det var då inte tal om någon förstärkning.

Genombrottet skedde med von Liebens konstruktion från 1906, som var baserat på en magnetiskt avböjd katodstråle från en glödkatod. Den konstanta elektronströmmen blev proportionellt med den magnetiska intensiteten fördelad mellan två anoder, som pålagts hög spänning. Härmed kunde man för första gången frambringa en förstärkt, oförvrängd signal. Dessa rör användes i början i telefonförstärkare.

I USA förbättrade de Forest konstruktionen till att omfatta ett galler mellan katod och anod i mening att förbättra rörets användning som detektor för högfrekventa signaler. Lieben utnyttjade gallret till att styra elektronströmmens styrka. Denna princip är i allt väsentligt bibehållen i senare konstruktioner. År 1913 fann Meissner på att återkoppla signalen från anoden till gallret och hade därmed konstruerat oscillatorn, som kunde framställa högfrekventa signaler.

Första världskriget gav radiorörens utveckling ett väldigt kliv framåt. Naturligt nog skedde utvecklingen företrädesvis i England, Frankrike, Tyskland och USA. I forskningslaboratorier blev den nya komponent som förstärkarröret var, noggrant studerad och egenskaperna och deras sammanhang undersökta och beskrivna. En utvecklad förstärkarteori skapades och den var klar att tillämpas i halvledartekniken, då transistorerna kom i marknaden på 1950-talet.

William Crookes (1832-1919) experimenterade med geisslerrör och fann 1879 katodstrålarna, som löpte linjärt i det utpumpade röret, då mycket höga spänningar lades mellan elektroderna. Karl Ferdinand Braun (1850-1918) försåg glasrörets ändyta med ett fosforiserande ämne och avböjde strålen. Därmed var katodstråleröret skapat.

Georg Simon Ohm (1787-1854) fann genom experiment med olika ledare sammanhangen mellan ström, spänning och motstånd och uttryckte dem i sin berömda, grund läggande lag. Ovanstående är ett avsnitt ur hans protokoll. Foto: Deutches Museum.

En väsentlig forskningsinsats ägnades åt konstruktionen av katoden, varifrån elektronerna utgår. Den ursprungliga glödtråden, så som vi känner den från glödlampan, blev ersatt av en tråd med ett påfört lager av vissa metalloxider, som uppvisade särskilt stor emissionsförmåga. Därmed kunde glödtrådens temperatur sänkas, varvid rörens funktionstid blev väsentligt längre.Dessutom skildes den elektriska krets som höll katoden varm, från elektronströmskretsen inne i röret. Glödtråden omgavs av ett isolerande material och en metallcylinder utanpå denna försågs med en metalloxidbeläggning.

Tre seriekopplade våta element och en voltastapel - Växelvisa lager av två metaller och ett stycke saltmättat papper eller tyg. Varje element eller lager gav omkring en volt.

Heinrich Goebel (1818-93) uppfann 1854 glödlampan. Ursprungligen använde han utpumpade parfymflaskor, senare specialframställda glasrör. Han konstruerade en 75 W lampa med glödtråd av bambustavar och med en ljusstyrka av 70 lumen och en livslängd av 400 timmar. Han blev senare assistent hos Edison, som tog patent på glödlampan 1879.

En scen från Edisons laboratorium. Man experimenterar med en glödlampa. Den starkt belysta personen är antagligen i färd med att hälla kvicksilver i en kvicksilverpump.

Tidslinjen efter det att radioröret uppfunnits 1906. Fleming använde Edisons upptäckt av likriktningsverkan till att likrikta högfrekvenssignaler. von Lieben använde en yttre magnetisk styrning av elektronströmmen och uppfann därigenom radioröret med förstärkande egenskaper. de Forest satte ett galler i Flemings diod och förbättrade diodverkan med hjälp av en gas i glaskolven. Senare införde von Lieben gallret inne i kolven och därmed uppstod den slutliga utformningen av röret. Walter Schottky införde flera galler mellan styrgallret och anoden och förbättrade därmed rörets egenskaper och ökade därmed dess användningsområdek raftigt.

Då elektroindustrin fick stora order, blev det nödvändigt att systematisera data, normera driftbetingelser och ge beskrivande namn på dessa nya produkter. På detta område blev Centraleuropa klart ledande. Särskilt rörens glödspänning eller glödström blev standardiserad.

En av de nyupptäckta triodernas mindre goda egenskaper var avhängigheten av anodspänningen, som vid kraftig utstyrning varierar mycket. Detta var anledningen till införandet av ytterligare ett galler, mellan det egentliga styrgallret och anoden - av Walter Schottky år 1915. Härvid uppstod tetroden, som hade bättre egenskaper, i synnerhet som slutrör. Genom att införa ännu ett galler mellan skärmgallret och anoden, uppstod pentoden, som hade ännu bättre egenskaper. Härigenom fick man möjlighet att använda radioröret som blandarrör, vilket ledde vidare till rör med upp till sex galler (oktoder). Med en speciell placering av skärmgallret i förhållande till styrgallret kunde man uppnå egenskaper hos tetroden, som påminde om pentodens.

År 1926 togs metoden att bygga in flera rörsystem i samma glaskolv i bruk (Loewe-rör) - ett tidigt exempel på en integrerad krets, i och med att även motstånd och kondensatorer (ingjutna i glasrör) byggdes in i den gemensamma glaskolven. Senare kom rör med stålkolv. Rör med flera elektrodsystem, utan andra inbyggda komponenter förekom normalt.

Till andra elektroniska uppgifter i mottagare, sändare och förstärkare utvecklades andra rörliknande komponenter såsom stabiliseringsrör för konstanthållning av spänningar och järn-vätemotstånd för konstanthållning av strömmar.

Katodstråleröret glömdes inte. Det kom till användning i stort utförande i televisionsmottagare, oscilloscope och radaranläggningar - och i miniformat som avstämningsindikator.

F.E.1 är en engelsk tetrod från 1920, framställd av Marconi Company. Den har glödtråden uppspänd såsom i en spollampa och elektroderna uttagna till metallknappar. Glödspänningen är 4,5 V och glödströmmen 1,5 A. Anodspänningen är 24-100 V.

Till rörfamiljen kan man också räkna glimrör i olika utföranden, exempelvis i form av räknarrör, som har många elektroder, överspänningsskyddsrör, Geiger-Müller-rör, röntgenrör, magnetroner, bildförstärkarrör, klystroner och glimlampor.

ECC85 är ett radiorör från 1955. Som framgår av beteckningen, har det 6,3 V glödspänning och två trioder. Av övriga data kan nämnas: Glödström 435 mA, anodspänning 250 V, anodström 10 mA, branthet 5,9 mA/ V, förstärkningsfaktor 57.

(Illustrationer utan källangivelse är hämtade ur kataloger, firmabroschyrer etc.)

Copyright: O. Norgaard