TM (триод)

Триод TM был разработан в 1914—1915 годах французскими военными связистами по инициативе начальника службы дальней связи (фр. Télégraphie Militaire) полковника Гюстава Феррье[2][3]. Феррье и его ближайший помощник, физик Анри Абрахам, неоднократно посещали американские лаборатории и были хорошо осведомлены о работах Ли де Фореста, Реджинальда Фессендена и Ирвинга Ленгмюра[4][5]. Феррье и Абрахам хорошо знали, что «аудион» де Фореста и британская лампа Генри Раунда были ненадёжными и несовершенными, а «плиотрон» Ленгмюра — слишком сложен для массового производства[4]. Знали они и о состоянии последних германских разработок: вскоре после начала войны Феррье получил исчерпывающие сведения от бывшего сотрудника Telefunken, француза Поля Пишона[6][7][8][9][к. 1]. Пишон привёз из США новейшие образцы американских триодов, но и они оказались негодными для эксплуатации в войсках[8][6]. Виновником непредсказуемого поведения ламп был недостаточно глубокий вакуум[6][5][к. 2]. Следуя идеям Ленгмюра, Феррье принял верное решение — добиться от промышленности гарантированно глубокого[к. 3] вакуума в серийном производстве. Французский триод должен был быть надёжным, стабильным и пригодным для массового выпуска[9].

В октябре 1914 года Феррье откомандировал Абрахама и технолога Франсуа Пери на электроламповый завод Grammont в Лионе[11][8]. Путём проб и ошибок Абрахам и Пери сумели найти оптимальную конфигурацию триода, пригодную для массового выпуска[12][8]. Первые образцы, буквально копировавшие «аудион» де Фореста, оказались ненадёжными и нестабильными[8]. «Плиотрон» Ленгмюра был работоспособен, но чрезвычайно сложен; по той же причине французы забраковали и первые образцы собственной разработки[8]. Лишь разработанный в декабре 1914 года[13] четвёртый прототип, с вертикально расположенным цилиндрическим анодом, оказался пригоден для серийного выпуска[8]. Эта разработка Абрахама и Пери («лампа Абрахама») пошла в серию в феврале 1915 года и выпускалась до октября 1915 года[13][8].

Реальная эксплуатация выявила слабость вертикальной конструкции: множество ламп было повреждено во время транспортировки в войска[14][8]. Феррье приказал Пери немедленно исправить положение, и два дня спустя Пери и Жак Биге представили новую конструкцию той же лампы, с горизонтальной ориентацией анодно-катодного узла и новейшим четырёхштырьковым цоколем типа «А» (в «лампе Абрахама» применялся обычный цоколь Эдисона с дополнительными боковыми выводами анода и сетки)[14][8]. Серийное производство лампы Пери и Бике началось в ноябре 1915 года — именно этот вариант стал основным и получил обозначение TM (фр. Télégraphie Militaire) по имени возглавляемой Феррье службы[15][8].

Работы Феррье и Абрахама в области радиосвязи были удостоены номинации на нобелевскую премию по физике 1916 года[16], а патент на изобретение триода получили лично Пери и Биге, что впоследствии привело к судебным искам со стороны оставшихся не у дел коллег[17][18][к. 4].

Анодно-катодный узел (вид сверху). Жёсткая спираль — сетка, тонкая нить внутри неё — катод

Сеточно-анодные характеристики советского триода Р-5 (лицензионная копия TM)[19]

TM — триод почти идеальной цилиндрической конструкции. Катод прямого накала — нить из нелегированного вольфрама диаметром 0,06 мм, анод — никелевый цилиндр диаметром 10 мм и длиной 15 мм[20][21]. Размеры и материал сетки зависят от места производства: завод в Лионе использовал молибденовую проволоку, завод в Иври-сюр-Сен — никелевую[20][22]. Диаметр спирали сетки 4 или 4,5 мм[20][22].

Для того, чтобы разогреть чистый вольфрамовый катод до белого каления, требовался ток 0,7 А при номинальном напряжении накала 4 В[20][22]. Раскалённый катод светился столь ярко, что в 1923 году завод Grammont начал выпуск TM с колбами из тёмно-синего стекла[20][23]. По одной версии, это не позволяло использовать дорогие триоды в качестве обычных осветительных ламп, по другой — это защищало глаза радистов от яркого света, — но наиболее вероятной причиной было то, что тёмное стекло маскировало безвредный, но неприглядный налёт частиц металла, неизбежно осаждавшийся на внутренней стенке колбы при откачке лампы[20][23].

Tриод TM и его позднейшие варианты были универсальны: они могли применяться и по прямому назначению — для усиления и детектирования сигналов в радиоприёмниках, и как генераторы маломощных радиопередатчиков, а при параллельном включении нескольких ламп — и как усилители мощности низкой частоты[24]. Советский аналог ТМ, триод Р-5, в генераторном режиме выдерживал анодные напряжения до 500…800 В, и был способен отдавать в антенну колебательную мощность до 1 Вт (в номинальном режиме усиления в режиме A — не более 40 мВт)[25].

В типичном одноламповом радиоприёмнике времён Первой мировой войны на анод ТМ подавалось напряжение питания 40 В; при нулевом смещении на сетке ток анода составлял около 2 мА[20][22]. В этом режиме крутизна анодно-сеточной характеристики триода составляла 0,4 мА/В, внутреннее сопротивление — 25 кОм, коэффициент усиления (μ) равнялся 10[20][22]. При напряжении на аноде 160 В и смещении −2 В ток составлял 3…6 мА, при этом обратный ток сетки достигал 1 мкА[20][22]. Значительные токи сетки, облегчавшие смещение сеточным резистором, — следствие несовершенной технологии 1910-х годов[22].

Недостатком TM был недолгий срок службы, не превышавший 100 часов, — если лампа была произведена в строгом соответствии техническим условиям[22]. В военное время это удавалось не всегда: из-за сложностей в снабжении заводы время от времени переходили на некондиционное сырьё[22]. Лампы, изготовленные из него, маркировались крестом; они отличались от стандартных высоким уровнем шума и были подвержены катастрофическим отказам из-за трещин в стекле[22].

ТМ оказался столь удачным для своего времени, что его поставляли не только во французские вооружённые силы, но и всем государствам Антанты[18]. Мощности завода в Лионе не хватало, и уже в апреле 1916 года началось производство TM на заводе Compagnie des Lampes в Иври-сюр-Сен[18].

Объём производства TM достоверно не известен, но для своего времени он был беспрецедентно большим[26]. Оценки ежедневного выпуска TM в конце войны колеблются между одной тысячей (только заводы Grammont) и шестью тысячами ламп[26]. По оценке инженера Grammont Рене Вильда, за годы войны только завод в Лионе выпустил 1,8 миллиона TM[27]. По консервативной оценке Робера Шампеи, завод в Лионе выпустил около 800 тысяч ламп, завод в Иври-сюр-Сен — 300 тысяч[27][18]. Для сравнения, военный заказ министерства обороны США в 1917 году составлял всего 80 тысяч ламп[28]. Для ведения боевых действий этого было слишком мало; экспедиционный корпус США в Франции использовал французские TM[28].

Британцы, получив первые образцы TM, признали превосходство французской конструкции над собственными разработками и уже в 1916 году запустили собственное производство TM[10]. Технологию и технологическую оснастку разработала компания British Thomson-Houston, а основным производителем стал электроламповый завод Osram-Robertson (ядро будущей Marconi-Osram Valve)[29]. Британский вариант TM получил имя «серии R»[29]. В 1916—1917 годы Osram выпускал два конструктивно неотличимых варианта лампы — «жёсткую» R1 (точную копию TM) и заполненную азотом «мягкую» R2. Она стала последней в британской практике «мягкой» (газовой) лампой; все последующие лампы «серии R», до R7 включительно, были классическими «жёсткими» (вакуумными, а не газовыми) триодами[29]. Цилиндрическая конструкция, восходящая к лампе Абрахама и Пери, использовалась и в британских генераторных лампах, вплоть до 800-ваттной T7X[30]. Варианты ламп «серии R» по британскому заказу производили в США на заводе Moorhead, а после войны — на заводах Philips в Нидерландах, под именем «серии E»[20].

Российские военные и инженеры получили первые образцы ТМ в 1917 году[1]. В том же году М. А. Бонч-Бруевич предпринял попытку создать «лампу французского типа» в мастерских Тверской радиостанции[1]. Крупносерийное производство стало возможным лишь в 1923 году, после приобретения трестом «Электросвязь» французской технической документации[31]. Советский промышленный аналог TM получил названия Р-5 и П7, а экономичный вариант с торированным катодом — название «Микро». Единственным производителем этих ламп был Ленинградский электровакуумный завод[32] (позже вошедший в состав «Светланы»).

ТМ сошёл со сцены постепенно — по мере появления специализированных радиоламп, выполнявших свои функции лучше, чем универсальный TM и его аналоги[24]. В США и странах Западной Европы смена поколений ламп завершилась в 1920-е годы, в относительно отсталом СССР она началась лишь в конце 1920-х годов[24]. Точных сведений о прекращении производства TM не сохранилось; по данным Шампеи, во Франции оно продолжалось до 1935 года включительно[20]. После Второй мировой войны реплики TM и «серии R» выпускались как минимум дважды — любительской мастерской Рюдигера Вальца (Германия, 1980-е годы[33]) и компанией KR Audio (Чехия, с 1992 года[34][к. 5]).

• Марк, М. Г. Наши лампы // Радиолюбитель. — 1929. — № 5. — С. 183-188.
• Berghen, F.v.d. About the French TM Valve, the Forerunner of the R-Valve // British Vintage Wireless Society magazine. — 2002. — № 2. — P. 20—23.
• Champeix, R. Grande et Petite Histoire de la Lampe TM // Bulletin de Liaison. — 1980. — № Nov-Dec. — P. 1—48.
• Ginoux, J.-M. History of Nonlinear Oscillations Theory in France (1880-1940). — Springer, 2017. — ISBN 9783319552392.
• Vyse, B. Marconi Osram Valve. Extracts from 'The Saga of Marconi Osram Valves' // British Vintage Wireless Society magazine. — 1999. — № 4. — P. 12—20.