Die Elektronenröhre 1

Am Anfang stand die Glühbirne, die nach einem jahrelangen und mühseeligen Entwicklungsprozess mit vielen Rückschlägen im Jahre 1854 von dem deutschstämmigen Mechaniker H.Goebel in Amerika entwickelt wurde. Er nutzte damals noch verkohlte Bambusfasern als Glühfäden und erfand die sogenannten Kohlefadenlampen, die er trotz ihrer extrem kurzen Lebensdauer immerhin schon zur Beleuchtung seiner Werkstatt benutzte.

Dem legendären Erfinder Thomas.A.Edison gelang im Jahre 1879 die Entwicklung wesentlich verbesserter Lampen mit deutlich höherer Lebensdauer.- Er kam als Erster auf die Idee, den Lampenkolben luftleer zu pumpen um die Oxidation des glühenden Kohlefadens durch Luftsauerstoff zu verhindern. Zwei Jahre später stellte er dann die erste brauchbare Glühlampenbeleuchtung auf der Pariser Elektrizitätsausstellung von 1881 vor.

Erst rund 20 Jahre später, also um 1900 gelang dem Wiener Chemiker C.Auer von Welsbach die Herstellung der ersten Metallfadenlampe mit Osmium.- 1908 folgte die von der Firma Siemens & Halske entwickelte Wolframdrahtlampe und schließlich 1913 eine von AEG entwickelte, schutzgasgefüllte (Stickstoff oder Edelgase)Version, wie sie noch heute als Glühlampe üblich ist.

Übrigens bezeichnet der bekannte Name OSRAM keineswegs eine bestimmte Metalllegierung sondern ist eine aus OSmium und WolfRAM gebildete Firmenbezeichnung.

Von der elektrischen Glühlampe bis zur ersten Elektronenröhre war es nun nur noch ein Katzensprung. Der bereits von Edison am Rande seiner Glühlampenentwicklung entdeckte glühelektrische Effekt bekam nun durch die Verwendung von Metalldrähten als Glühfäden und die Tatsache, dass stark verdünnte Luft sich wie ein elektrischer Leiter verhält, ganz neue Dimensionen!

Wickelt man wie in der folgenden Grafik in um den Kolben einer brennenden 100 Watt Glühlampe Aluminiumfolie, so kann man zwischen der Folie und dem Glühfaden einen schwachen elektrischen Strom von einigen Mikroampere nachweisen. Dies rührt daher, dass von der Oberfläche des Glühdrahtes bei hoher Temperatur freie Elektronen in den Glaskolben austreten und eine Art Elektronenwolke bilden. Da nun stark verdünnte Luft im Gegensatz zu normalem Atmosphärendruck elektrisch leitend ist, verteilt sich diese Wolke innerhalb des gesamten Kolbens und wandert teilweise durch die Glaswandung bevorzugt zu jedem Leiter, der eine Rückführung zur nunmehr an Elektronen verarmten Glüh- Kathode ermöglicht. Das äußert sich als schwacher elektrischer Stromfluß und kann über das Mikroampermeter angezeigt werden. Die Elektronen wandern dabei stets vom Glühdraht über die Folie zurück zum Glühdraht.-Niemals entgegengesetzt!

Der Elektronenfluss zwischen Glühwedel und Folie wird allerdings durch den Galskolben und die zwischen Kolben und Folie befindliche Luft stark behindert.-Bessere Ergebnisse erhält man daher, wenn die Folienelektrode (Anode) sich innerhalb des evakuierten Glaskolbens befindet:

Die so gewonnene Anordnung hat interessante Eigenschaften: Erstens können bei Anlegen einer zusätzlichen Anodenspannung recht hohe Ströme durch die Röhre fließen, und zweitens sind sie ebenfalls nur in einer Richtung möglich.- Polt man nämlich die Anodenspannung um, fließt so gut wie überhaupt kein Strom mehr, da die negative Elektronenwolke um den Glühwedel ein Hinzuwandern weiterer Elektronen durch die Anode mittels Abstoßung gleicher Ladungen verhindert. Speist man die Anode statt mit einer Gleichspannung nun mit Wechselspannung, lässt sie logischerweise nur die positive Halbwelle durch und wird vom Instrument wiederum als GLEICHSTROM registriert. Die Röhre wirkt also als GLEICHRICHTER und wird daher auch als Gleichrichterröhre (Diodenröhre) bezeichnet.

Damit wurde es erstmals möglich, Wechselströme gezielt in Gleichströme umzuwandeln. Der eigentliche Durchbruch zur modernen Elektronik gelang dann im Jahre 1906 Robert von Lieben und Lee de Forest, indem sie zwischen Anode und Kathode eine weitere, als Maschengitter ausgeführte Elektrode anbrachten und nun mittels einer dort angelegten positiven oder negativen Spannung verschiedener Größe den Stromfluss durch die Röhre beliebig steuern konnten. Daher nennt man diese zusätzliche Elektrode auch Steuergitter oder einfach nur Gitter, die Röhre selbst wird aufgrund ihrer 3 Anschlüsse als Dreipolröhre oder auch Triode bezeichnet.