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卡爾·費迪南德·布勞恩(Karl Ferdinand Braun,1850年6月6日-1918年4月20日),德國物理學家,諾貝爾物理學獎獲得者,陰極射線管的發明者。
1850年6月6日,布勞恩出生在富爾達,父親是個公務員。1868年開始在德國馬爾堡大學學習數學和自然科學,1869年轉去柏林大學研究天線,1872年獲得物理學博士學位。
1873年,他通過國家中學教師考試,在萊比錫的一家中學教數學和自然科學,在那裡他同時進行對振蕩電流的科學研究。1874年,他發現某些金屬硫化物具有使電流單方向通過的特性,並利用半導體的這個特性製成了無線通信技術中不可或缺的檢波器,開創了人類研究半導體的先例[1]。
布勞恩先後在馬爾堡大學(1876年)、斯特拉斯堡大學(1880年)和卡爾斯魯厄大學(1883年)任物理學副教授和教授,1887年又應蒂賓根大學的邀請負責建立物理學研究所,1895年他回到斯特拉斯堡大學任物理研究所主任和教授,把主要精力用於進行電學研究。
發明陰極射線管(布勞恩管)
陰極射線管示意圖:
1. 極板網柵;2. 陽極;3. 偏轉線圈;4. 加熱器;
5. 陰極;6. 電子束;7. 聚集線圈;8. 熒光屏
布勞恩製造了第一個陰極射線管(縮寫CRT,俗稱顯像管)示波器。現在CRT被廣泛應用在電視機和計算機的顯示器上,在德語國家,CRT仍被稱為「布勞恩管」(德語:Braunsche Röhre)。
19世紀後半葉,電學發展到了鼎盛時期[1]。1858年,德國物理學家尤利烏斯·普呂克觀察到一種陰極熒光現象,1876年,德國物理學家哥爾茨坦[2]確認這一種陰極射線。在追蹤陰極射線的過程中,1895年,德國物理學家倫琴意外地發現了X光。1897年,英國物理學家湯姆森,對陰極射線進行了精確的實驗研究,並將其命名為「電子」。就是在這個背景下,19世紀90年代,當布勞恩得知人們正在研究陰極射線時,立即投身於這一新領域。
第一個陰極射線管誕生在1897年的德國卡爾斯魯厄。布勞恩在抽成真空的管子一端裝上電極(右圖中5),從陰極發射出來的電子在穿過通電電極時,因為受到靜電力影響聚成一束狹窄的射線,即電子束,稱為陰極射線(右圖中6),管子側壁分別擺放一對水平的和一對垂直的金屬平行板電極(右圖中3),水平的電極使得電子束上下垂直偏轉運動,垂直的電極使得電子束左右水平偏轉運動。管子的另一端均勻地塗上一層硫化鋅或其他礦物質細粉,做成熒光屏(右圖中8),電子束打在上面可以產生黃綠色的明亮光斑。隨著側壁上擺放的平行板電極電壓的變化,電子束的偏轉也隨之變化,從而在熒光屏上形成不同的亮點,稱為「掃描」。熒光屏上光斑的變化,呈現了控制電子束偏轉的平行板電極電壓的變化,也就是所研究電波的波動圖象,這是示波器的雛形和基礎,它使得對電波的直觀觀察成為可能。
布勞恩最初設計的陰極射線管還不十分完美,它只有一個冷陰極,管子也不是完全真空,而且要求十萬伏特的高壓來加速電子束,才能在熒光屏上夠辨認出受偏轉影響後的運動軌跡,此外,電磁偏轉也只有一個方向。但是工業界很快對布勞恩的這個發明產生了興趣,這使得陰極射線管得到了很好的繼續發展。1889年,布勞恩的助手澤奈克(Zenneck)為陰極射線管增加了另一個方向的電磁偏轉,此後又相繼發明了熱陰極和高真空。這使得陰極射線管不僅可以用在示波器上,1930年起成為了顯示器的重要部件,為後來電視、雷達和電子顯微鏡的發明奠定了重要基礎,如今仍被廣泛應用於計算機、電視機和示波器等的顯像器上。 |
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