Роберт фон Либен: Австриялық ғалым, кәсіпкер және изобретатель

Кіріспе

Австриялық кәсіпкер, физик және өнертапқыш (1878–1913)

Роберт фон Либен (5 қыркүйек 1878, Венада – 20 ақпан 1913, Венада) – австриялық кәсіпкер, өздігінен физиканы оқыған және өнертапқыш. Либен және оның әріптестері Юген Рейс және Зигмунд Штраус газға толы триодты ойлап тапты және өндірді – сигналдарды демодуляциялау емес, күшейту үшін арнайы жобаланған басқару торы бар алғашқы термиондық клапан, және тиратрондардың қашық атасы. Либеннің қайтыс болуынан кейін «Либен клапаны», ағылшын тілінде «Либен Рейс клапаны» және неміс тілінде «LRS Relais» (Либен Рейс Штраус релесі) деп белгілі, радиотелефонияға арналған әлемдегі алғашқы үздіксіз толқынды радиожиілік генераторында қолданылды.

Өмірбаян

Роберт фон Либен Ауспиц, Гомперц, Тодеско және Вертхаймштейн руларымен туысқан бай веналық еврей отбасындағы бес баланың төртіншісі болды. Оның әкесі Леопольд фон Либен отбасылық банкты басқарды және Вена сауда палатасының төрағасы болды; анасы Анна, Тодеско туған, Эдуард фон Тодесконың кіші қызы, талантты суретші және ақын болды. Роберт дүниеге келмес бұрын Анна фон Либен созылмалы ұйқысыздықтан, есірткіге тәуелділіктен және түрлі психикалық аурулардан зардап шекті. Ол Зигмунд Фрейдтің алғашқы, ұзақ мерзімді емделушісі болды, кейін Фрейд оны Цэцилия М. деген атпен сипаттады. Роберттің ата-анасы 1890 жылдары айырылысты. Роберт және оның бауырлары Тодеско сарайында өсті, ал 1888 жылдан бастап Бургтеатр мен Вена университетіне жақын Оппольцергасседегі Либен сарайында тұрды. Олар ескірген, жоғары сыныптық Рингштрассе мәдениетінде тәрбиеленді, ал үйдегі ұстаздары Эдмунд Гуссерл және танымал туыстары Рудольф Ауспиц, Адольф Либен және Франц Брентано оларды ғылым мен философиямен таныстырды (соңғысы Роберттің жасөсперлік шағында Либен сарайына күнделікті келіп тұратын). Роберт академиялық гимназия мен реальды мектепте оқыды, бірақ ерекше көзге түспеді. Ол технология мен қолданбалы зерттеулерге бейімділігімен көзге түсті және барлық бос уақытын ағасы Эрнст пен туысы Леомен тәжірибелер жасаумен өткізді. Оның қызығушылығы негізінен телефония және электр салаларында болды, бірақ ол жаңа идеяларға ашық болды. Роберт Вена университетіне түсу үшін қажетті абитурсыз мектепті бітірді және Нюрнбергтегі Siemens Schuckert зауытында шәкірт болып жұмыс істеді. Технологияның негізгі қағидаларын оқығаннан кейін Роберт әскери қызметке шақырылып, Аустро-Венгрия армиясының улан полкіне ерікті болып қосылды. Бірнеше аптадан кейін аттан құлап жарақаттанғаннан кейін оның әскери мансабы аяқталды. Ол жарақаттарынан толыққанды айықпады, бұл, әлдебір, 34 жасында ерте қайтыс болуына себеп болды. Армиядан босатылғаннан кейін Либен Вена университетінде Франц С. Экзнердің лекцияларын тыңдады, сондай-ақ Геттинген университетінде Вальтер Нернсттің лекцияларын тыңдап, Нернстпен ұзақ жылға созылған достық қарым-қатынас орнатты. Геттингендегі екі жылында Либен көздің торлық қабығын суретке түсіретін камера, электролиттік фонограф және көлік құралдары үшін электрлік беріліс құрылғысын жасады. 1901 жылы Либен Венаға оралып, Либен сарайының бірінші қабатында жеке зерттеу зертханасын құрды. Университет химигі доктор Рихард Лейзердің көмегімен ол рентген сәулелерін, газдардағы электр разрядын және термоэлектрондық эмиссияны зерттеді. 1903 жылы Либен Оломоуцта телефон жабдықтарын шығаратын зауыт сатып алды; телефония оның негізгі жұмыс саласы болды. Зауыт инженерлері Эуген Райс және Зигмунд Штраус Либенге зертханада көмектесті, ал Лейзер 1909 жылға дейін оның басты ғылыми кеңесшісі болды.

Robert von Lieben was the fourth of five children born into a wealthy Viennese Jewish family who were related to the Auspitz, Gomperz, Todesco and Wertheimstein clans. His father Leopold von Lieben managed a family owned bank and chaired the Vienna Trade Chamber; his mother Anna, née Todesco, younger daughter of Eduard von Todesco, was a talented amateur artist and poet. Well before Robert was born, Anna von Lieben suffered from chronic insomnia, drug addiction and various mental conditions. She was the first long term patient of Sigmund Freud, who later described her under the alias of Cäcilie M. Robert's parents de facto separated in the 1890s. Robert and his siblings grew up in Todesco Palace and from 1888, the Lieben Palace in Oppolzergasse near the Burgtheater and the University of Vienna. They were raised in the old fashioned, upper class Ringstrasse culture, and were exposed to science and philosophy by their home tutor Edmund Husserl and their distinguished relatives Rudolf Auspitz, Adolf Lieben and Franz Brentano – the latter being a daily visitor at the Lieben Palace during Robert's teenage years). Robert attended an academic gymnasium and a Realschule, and was not considered an outstanding student. He leaned to technology and applied research, and spent all of his spare time with brother Ernst and cousin Leo doing experiments. His interests were primarily in the fields of telephony and electricity but he was open to new ideas. Robert left the school without an abitur, which was required to enrol at the University of Vienna, and instead became an apprentice at the Siemens Schuckert factory in Nuremberg. Having learnt the basics of technology, Robert joined the military and volunteered with the uhlan regiment of the Austro Hungarian Army. His career ended abruptly a few weeks later after he fell from a horse and was crippled. He never fully recovered from the injuries, which probably contributed to his early death at the age of 34. After his discharge from the Army, Lieben attended Franz S. Exner's classes at the University of Vienna as an audit student; he also attended Walther Nernst's classes at the University of Göttingen, and developed a long standing friendship with Nernst. During his two years at Göttingen, Lieben designed a camera for photographing the retina of the eye, an electrolytic phonograph and an electric transmission for vehicles. In 1901, Lieben returned to Vienna and set up his own research laboratory in the ground floor of the Lieben Palace. With the help of University chemist Dr. Richard Leiser, he studied X rays, electric discharge in gases and thermionic emission. In 1903, Lieben purchased a telephone equipment factory in Olomouc; telephony became his main field of work. Factory engineers Eugen Reisz and Siegmund Strauss assisted Lieben at the laboratory, and Leiser was his main scientific advisor until 1909.

Либен-Райс-Стросс клапаны

Мыс телефон желілеріндегі жоғалтулар телефон қызметтерін белгілі бір шектеулерге дейін қысқартты, ал ұзақ қашықтықтағы байланыс үшін ретрансляторлар қажет болды; 1900-шы жылдары қол жетімді жалғыз нұсқа көміртек микрофоны негізінде құрылған механикалық күшейткіш болатын. Бұл жоғары бұрмалау құрылғылары телеграфия үшін қолайлы болды, бірақ сөйлеуді беру үшін дерлік қолдануға келмейтін. Либен, әлсіз кіріс сигналымен ток ағынын басқару үшін бұрыннан белгілі катодты сәулелі түтік принципін пайдаланып, аз бұрмалы электронды күшейткіш жасауды шешті. Нернстпен хат алмасу арқылы ол 1903 жылы Артур Веннельттің оксидпен қапталған катодын ойлап тапқанын білді. Бұл тиімсіз таза вольфрам катодымен салыстырғанда, термоэлектрондық эмиссияның айтарлықтай күшті болуына мүмкіндік берді. Алдымен Либен токқа электромагниттік түрде әсер ету арқылы басқаруға тырысты. 1906 жылы ол электромагниттік басқарумен "катодты сәулелі реле" патентін алды; Либен Лейзердің үлесін жеке мойындағанымен, патент Либенге ғана берілді. Құрылғы күтілгендей жұмыс істемеді, себебі ұсынылған катод конфигурациясы электронды сәулені қанағаттандырарлық пішінге шоғырландыра алмады. Бизнесті жүргізуге ешқандай ынтасы болмағандықтан, 1908 жылы Либен Оломоуц фабрикасын сатты. Рейс және Штраус оның жеке жалақысында қалды және "катодты релелер" бойынша зерттеуді жалғастырды. Либеннің Лейзерге жолдаған хаттарына сәйкес, Рейс 1910 жылдың басында маңызды жаңалықты ұсынды, ал сол жылдың соңында Либен, Рейс және Штраус бірлесіп жаңа, дұрыс жұмыс істейтін клапанға патент алды. Бұл клапан екі камераға бөлінетін басқару торлары ретінде перфорацияланған металл пластина арқылы электростатикалық сәулелерді басқаруға ие болды. Либен, де Форест сияқты, клапан тогына электрондар емес, иондар басымдық етеді деп сенді. Газға толы клапанның артықшылықтары туралы бұрыс түсінік 1913 жылы Ирвинг Лангмюр тарапынан жойылды, ол 1915 жылы нағыз қатты вакуумды клапанды құрастырды. Либен клапаны телефон желісінде ретранслятор ретінде сәтті сынақтан өтті. 1912 жылы AEG, Felten & Guillaume, Siemens & Halske және Telefunken телефон өнеркәсібіне өнертабысты ұсыну үшін консорциум құрды. 1913 жылдың ақпан айында Либен бездік абсцестен кенеттен қайтыс болды, бұл оның ертерек алған жарақаттарының салдары болуы мүмкін, ал кәсіпорын таратылды. Рейс Берлинге көшіп, AEG Kabelwerk Oberspree зауытында Lieben клапанын өндіруді бастады. Сол жылы Александр Мейснер өзінің оң кері байланыс теориясын қолданып, Либен клапанын үздіксіз толқындық радио хабар таратушын жасау үшін пайдаланды. Мейснердің прототипі 600 метрлік толқын ұзындығында (шамамен 500 кГц) 12 Вт шығыс қуатын өндірді, амплитудалық модуляцияланған радиотелефон сигналдарын 500 м/с дейінгі қашықтыққа таратты. Бұл сымсыз телефония үшін үздіксіз тербелістерді алғашқы сәтті қолдану болды.

The losses in copper telephone lines limited telephone services to between and Communication over longer ranges required the use of repeaters; the only type available in the 1900s was the mechanical amplifier that was built around a carbon microphone. These high distortion devices were adequate for telegraphy but were almost unusable for transmission of speech. Lieben decided to make a low distortion electronic amplifier using the already known cathode ray tube principle to control the flow of current with a weak input signal. Through his correspondence with Nernst, he knew of Arthur Wehnelt's 1903 invention of the oxide coated cathode that enabled fairly strong thermionic emission compared to the inefficient pure tungsten cathode. At first, Lieben tried to control the current electromagnetically using a deflection coil. In 1906, he patented the electromagnetically controlled "cathode ray relay"; although Lieben privately acknowledged the importance of Leiser's contribution, the patent was issued to Lieben alone. The device did not work as intended because the proposed cathode configuration could not focus the electron beam into a satisfactory shape. Feeling no real incentive to run the business, in 1908, Lieben sold the Olomouc factory. Reisz and Strauss remained on his personal payroll and continued research into "cathode relays". According to correspondence from Lieben to Leiser, Reisz suggested the breakthrough improvement in early 1910, and later that year, the new, properly working valve was patented jointly by Lieben, Reisz and Strauss. It had electrostatic beam control via a perforated metal plate as a control grid that separated the valve into two chambers. Lieben, like de Forest, believed valve currents were dominated by ions rather than electrons. The misconception about the benefits of gas filled valves was dispelled in 1913 by Irving Langmuir, who would build a true hard vacuum valve in 1915. The Lieben valve was successfully tested as a telephone line repeater. In 1912 AEG, Felten & Guillaume, Siemens & Halske and Telefunken formed a consortium to market the invention to the telephone industry. In February 1913, Lieben died suddenly from an glandular abscess, which was probably a consequence of his earlier injuries, and the enterprise was disbanded. Reisz relocated to Berlin and launched production of the Lieben valve at the AEG Kabelwerk Oberspree plant. Later the same year, Alexander Meissner of Telefunken applied his theory of positive feedback and used the Lieben valve to create a continuous wave radio transmitter. Meissner's prototype generated 12 of output power at a wavelength of 600 metres (about 500 kHz), transmitting amplitude modulated radiotelephone signals over a range of up to This was the first successful application of continuous oscillations for wireless telephony.

Тану

Соғыс аралық кезеңде Либен өз туған елі Австрияда көрнекті өнертапқыш ретінде құрметке ие болды. Оның құрметіне Вена, Амстеттен және Берлин қалаларында көшелер (Либенштрассе) аталды. Либен 1936 жылы Вильгельм Дахауэр және Фердинанд Лорбер салған австриялық почта маркасында бейнеленген. 1927 жылы Венадағы Radio Verkehrs AG ғимаратында Либенге ескерткіш ашылды, ол 1938 жылғы Аншлюс кезінде қиратылды. Либен клапанының тарихи құндылығы күмәнді. Рейнер зюр Линдеге сәйкес, бұл жаңа өнертабыс емес, Джон Амброуз Флеминг, Ли де Форест, Артур Веннельт және басқалардың бұрынғы жобалары мен идеяларын дамыту болды. Дегенмен, Линде бұл телефон технологиясындағы маңызды қадам екенін мойындады; Либен және оның әріптестері электрондық күшейткішті жасады, ол көміртекті микрофонды қайталайтын құрылғыға жұмыс істейтін, аз бұрмалануға ие балама болды.