苏联的现代传真技术(1)

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“本图经传真电报传递”这样的附语时常可以在苏联的中央报纸“真理报”和“消息报”所刊登的图片上看到。

这句话意味着这些图片,比方说,无论是在远东,高加索或者是乌拉尔所拍摄的,都能用有线电或无线电传递到莫斯科。

在从前,为了要在中央报纸上转载一张在远东所拍摄的照片,就只好靠邮寄。在邮寄的过程中就必须耗费好几天的时间。而现在的传真电报,只要几分钟就可以把我们祖国辽阔土地上最遥远角落的相片传来(实际传递所需时间,要看像片的大小而定)。

图1
图1 🔍原图 (674×221)

第1图所示的一张传真电报,是从伯力用无线电传到莫斯科的。它的实际大小——正确的说来,应该是它的面积,这是一平方公寸(50×200公厘)。

图2
图2 🔍原图 (764×573)

第2图所示的一张相片,是从斯维尔德洛夫斯克用有线电传到莫斯科的。这张传真相片的面积是三平方公寸( 150×200公厘)。

传真不仅能够传递相片,并且还能够传递各种设计图、图画、图表以及人们的字迹。

在苏联各大城市间,许多年来就已经建立了无线及有线的传真电报通信。

传真电报是一种新颖的、便利的及完善的通信形式。是科学及技术光荣成就的产物。

亚格·斯多列托夫的发现

虽然远在十九世纪的中叶,人们就开始了第一次利用电流传递图形到远地的尝试。

但只有在1888年伟大的俄罗斯物理学家亚历山大罗姆·格力哥尔费健·斯多列托夫发现了及研究了所谓的光电效应,并且制造了世界上第一个光电管以后,远地相片的传递,才有可能实际实现。

图3
图3 🔍原图 (479×410)

第3图是斯多列托夫实验的一个线路图。

他取两个金属片,一个是实体的及一个为网状的,把两个图片互相对立的安装着。把金属片和一组电池和一个显电表(一种用来测量电流的仪器),用导线串接起来。因为金属片间隔着空气,我们知道空气是良好的绝缘体,所以在这个电路中是不会有电流的;然而当斯多列托夫将金属片向着弧光灯所发出的光线时,显电表却指出这电路中有电流出现。若将光线遮断,电流即停止。斯多列托夫并且还确定了只有在实体金属接于电池的负极,金属网接在电池正极的情况下,才会发生电流。

斯多列托夫用了很多种的金属,如铝、铜、锌等,并且在各种情况下进行试验,他研究了电流受到弧光作用的现象。

斯多列托夫进行了另列一个试验,得出更有趣的结果。他把电池从电路中拿掉,并将光照耀到圆片上,在送种情况下,一个灵敏的显电表指出电路中仍有电流流通。

这个骤然看起来令人莫名其妙的、斯多列托夫所发现的现象,究竟是怎么一回事呢?

我们知道,所有的物质都是由分子所构成的,分子又是由原子所构成的。每一个原子,同样地是由带正电荷的核及环绕着核的电子——带负电荷的微粒所组成。各种不同元素的原子(例如铁原子和硫原子)。其大小、质量、核的荷电量及围绕着核的电子的电荷均互相不同。

所有的金属原子有一个共同的特性,它们比较易于“失去”离核较远处的,就是说处在原子表面的电子。金属原子之所以有这种特性是因为任何金属的原子与原子之间,永远有很多不受任何原子约束的电子,即所谓的自由电子。所有的金属都善于传导电流,就是这个原故。要知道,电流就是这些带有电荷的微粒的移动,而这种微粒——自由电子——在金属中永远是极多的。

充满于金属原子间的自由电子,是在不断的运动着的。然而在一般情况下,它们因为受到原子们的引力作用,是不能飞出金属块的表面以外的。

但是,有时有些自由电子运动得足够剧烈,它们能够战胜原子的引力并从金属中飞出。如当金属被加热或被光照耀的时候,自由电子的速度就增加到能够飞出去。光电效应,就是建立在电子这种特性上的。

当斯多列托夫将光线射到金属圆盘时有什么发生呢?处在这圆盘上的自由电子就开始从圆盘上飞出来,然后就穿过空气间隔,奔向金属网所做的圆盘。因为电子带有负电荷,而网状圆盘带有正电荷,所以在电子与圆盘间发生了吸引力。送样,电流就通过空气间隔,就像通过圆盘一样。当终止对实体圆盘的照耀时,自由电子停止从它那里跑出来,那末,电流即不能从空气间隔中通过。

根据这个现象,斯多列托夫就制成了世界上的第一只光电管——一种能将光能变成电能——电流的仪器。

在传真电报领域中,首先成功的是苏联的公民伊万·阿布加罗费卡·阿达米亚那。还是在1907年他在这方面就有了很多的发明。此后,根据1920年六月十四日第170号的的声请书,“关于传送像片到远地的机器的发明”的证件就发给了阿达米亚那工程师。

阿达米亚那工程师的发明,是利用了阿·格·斯多列托夫教授所发现的光电效应现象而成功的。大多数现代的传真电报机的工作,都是利用这种现象所制成的。

第一个传真电报机是1927年在列宁格勒由阿·阿·捷尔勒雪夫教授领导的许多苏联工程师们所制成的。用于当时那部机器上的第一个以及现在所用的辉光灯的构造,是捷尔勒雪夫教授研究出来的。

苏联的波·伏·西马科夫教授是一个对传真电报热心的培养者,在传真电报发展的事业中,有很大的贡献。

现代的光电管

用于传真电报机上的现代光电管,在外表上虽然与最初的斯多列托夫的光电管很少相似,但其原理还是一样的。

现代的光电管乃是一个抽掉了空气的玻璃泡,泡内壁差不多全涂上了一层银子,仅仅只留了一个小窗口没有涂。这是必要的,使得光线能够透入泡内。另外在银子的外面,涂上一层非常薄的感光金属铯,作为光电管的负极——阴极,也就是起着斯多列托夫的实验中的那块金属片的同样的作用,有一根金属线穿过玻璃而与铯层联接着。在玻璃泡里面,阴极的前面,有一个作为阳极的金属环(它代替了斯多列托夫制造的光电管中的网状圆片),从它那儿也同样穿过玻璃接出一根引线。

在光电管电路中,也和它的祖先——斯多列托夫所制的仪器——一样接有直流电源,正极接在阳极上,而负极接在阴极上(见第4图)。

图4
图4 🔍原图 (486×257)

各种不同程式的光电管,其阳极上所加的电压也不同,——一般从100到300伏。

如果加在光电管阳极上的电压固定不变,而射在它的阴极上的光束的强度在变化,则光电管电路中电流的强度也起着变化。

这就表明光电管是能够用来将光能变成电能的。

根据设计的用途,而决定光电管的适当的形状、大小和灵敏度。在一定的光照和正常工作的阳极电压下;光电管的灵敏度是由它在电路中所发生的电流的大小而定。

为了增加光电管的灵敏度,将一对感光层——阴极不起破坏,和化学作用的气体(氩或氦)填入玻璃泡中。

充气光电管的工作进行,和上述的有些不同,在这种光电管中,从感光层所飞出的电子,在奔向阳极的途中,碰着了“中性’的气体分子。所谓中性分子,就是在这种分子中,阴性电荷和阳性电荷的大小相等,互相平衡。

从阴极发出的电子,以高速度飞奔着,当与气体分子撞击时,从其中“打出”一些电子。失去电子的分子乃成为带阳电荷的“离子”,并被阴极吸引。离子落于阴极上时,又从其中“打”出新的电子。这样在阴极与阳极间的空间,不仅有由于光作用于阴极所发出的电子,而且还有从分子中所敲出的电子,同样还有当离子与阴极相碰所产生的电子。由于这样的结果,充气光电管的电流乃被增加。

用真空式的,或是用充气式的光电管,是要看其要求而定。在苏联工厂所制造的传真机中,是采用“CЦB-51”型的真空光电管,它的灵敏度为100微安每流明。

光电管除了用在传真电报方面外,还广泛的应用在其它的一些工程上:如有声电影,电视,遥远控制,自动控制及其它等。

光电流放大

从传递的图片上反射的光束照射到光电管上所产生的电流是非常的小的——从不满一微安到几个微安。

这就是说,它差不多要比在普通照明用的100瓦特电灯灯丝中所流过的电流要小十万倍到一百万倍。

但是为了要用有线或无线电路来传递图形,电路上电流的强度应该在几个毫安以上。这差不多就是光电管输出电流的几千倍。因此,光电管所产生的电流或者如通常所称做的光电流,必须放大几千倍。

图5
图5 🔍原图 (300×187)

当然,要制造这种放大器是有很多困难的,因为光电管所产生的电流中含有直流,而放大这种电流的放大器的构造是复杂的。

交流电的放大就简单得多,能够采用像收音机中所用的使用方便、构造比较简单的扩大器。

还有一个情况使得我们不采用直流来传递传真电报——就是因为有时要在一条有线线路上同时传送几个电路。并且也只有交流才有可能用于无线来传递图形。

问题就发生了,用什么方法能将光能转变为高频交流电信号?

为了这个,我们采用了下列的方法:在光线通到光电管的通路上,装有一个高速旋转的有孔圆盘,这样,当投向光电管的光束,被圆盘遮断时,光电管就不产生电流,当光线通过圆盘上的孔射入光电管的玻璃泡内,在这种情况下就有电流发生。

在现代的传真电报机械中,这种遮断光束的频率为每秒钟1300—1700次。这样,光电管电路中的电流就成为这种频率的脉冲电流。

这种装在旋转的遮光盘前面的光电管所产生的脉冲光电流,就容易用通常的放大器来放大。

传真的实际发送和接收程序

我们都知道,电是能的一种形态,我们能将它传送到很远的地方,并且容易把它变成能的其他任何形态。这样,举例来说,为了要把语言或音乐藉有线电或无线电传送到远地,我们首先把声能变成电能,即把声波变成电波,然后把电波送到接收的地方。在那儿,相反的,把电波再变成人们耳朵所能感觉的声波。

我们知道,声波变成电波是由送话器所完成的,而另一方面,是用受话器再把电波转变为声波的。当传递图形时,我们所有的东西已经不是声波,而是被传递的图形所反射的变化着的光亮。像以前曾说过的,光波变成电波,是利用了光电管,在这儿,它就是光的“送话器”,由光波所变成的电波乃被用电线或无线电传送到远方。

在接收图形的地方,用一个特殊的充气灯泡将电波又从新变为光波。如果我们还要用声波的传送来比较的话,这个充气灯泡起着特殊的光的“受话器”的作用。

充气灯泡有下列的特点:当通过它的电流变化时,它所发出的光度也变化。这个灯泡所发出亮度闪烁之变化,与所接受的电波准确地相应,并且在照像用的感光纸上起着作用。此后,经过一些适当的像片处理手续后,在感光纸上就会有接收的图形出现。

这就是所谓“暗室接收法”(或叫像片接收法)。此外,还有直接接收法,用这种方法不需要什么额外的处理手续,图形就能出现。其中用复写纸来记录图形,是非常方便和经济的直接记录图形的方法。这种方法是斯大林奖金获得者泼·格·大格尔教授研究出来的。

这样,用各种不同方法——印刷的,手写的,照相的方法表现在纸上的任何看得见的图形,都能用有线电或无线电传送到任何远处。

充气灯泡——辉光灯

前面说过,在接收图形的地方,是用了一种根据所接受的信号电流变化而相应发光的充气灯泡,我们叫做辉光灯的,来做光源的。

我们通常用来照明的白炽灯,由于它们的热惯性的缘故,在这种场合是不适用的。因为白炽灯泡的灯丝在电流停止后的一些时间内有继续发光,结果,这种灯泡的明暗次数表现得非常低。

用辉光灯做这种光源,它是能瞬息地明灭的。

辉光灯所发的光的颜色是由灯泡里所灌充的气体而定。例如,充有氦气的灯泡发蓝色的光,氖气——带红色,氢气——淡紫色。

图6
图6 🔍原图 (229×491)

普通一般传真机上用的是填充有氖和氩的混合气作,发紫色光的辉光灯。第6图所示的就是苏联所制造的传真机械上的“MT—1”型氖气辉光灯。

这种灯泡的阴极是一个金属圆筒,在它的上面有一个玻璃管。对着阴极上部开口的一端,有一个中心有孔的圆盘状的金属阳极。

当加于灯泡电极上的电压足够高时。即使灯泡内部放电。从发光的灯泡的阳极方面,就看到一个光点——那就是阴极的上端。

当加于电极上的电压变化时,通过灯泡的电流的大小就改变,灯泡的亮度就也随着它而变化。

(苏联)莫斯科全苏政治及科学知识普及协会

中央讲演所讲演记录,海风译

——待续——