Радиоглаз Катаева и иконоскоп Зворыкина

24 сентября 1931 года С.И. Катаев подал авторскую заявку на «устройство для передачи движущихся изображений». В данной заявке был описан принцип и приведена схема передающей телевизионной трубки с накоплением зарядов и мозаичной мишенью. Авторское свидетельство №29865 было опубликовано 29 апреля 1933 года. В передающей трубке (радиоглаз), предложенной Катаевым, впервые в мире использовалось явление эмиссии вторичных электронов.
Заявка Катаева на изобретение передающей трубки на 51 день опередила аналогичную заявку Зворыкина.

— Чьи это телевизоры? — раздался в темноте голос Зворыкина.
— Один — ваш, и два — наших, — ответил Шмаков.
— Вот наш. — Зворыкин указал пальцем на телевизор, что стоял в центре. Зажгли свет. И все мы убедились, что американский профессор не ошибся. Шмаков забарабанил пальцами по столу. Зворыкин заметил это.
— Не волнуйтесь, коллега, — успокоил он, — ваш приемник лучше, потому я и угадал.

13 ноября 1931 года В.К. Зворыкин подал заявку на «метод и аппарат для производства изображений объектов», где он заявил, что «изобретение заключается в усовершенствовании методов и аппарата для получения изображений объектов и явлений, которые невидимы для человеческого глаза». В дальнейшем данное устройство Зворыкин применил как передающую телевизионную трубку с накоплением электрических зарядов на мозаичном фотокатоде, которая была названа иконоскопом, и 26 сентября 1935 года ему выдали патент США №2021907.
И всё же, Владимир Кузьмич Зворыкин был вторым.

Несмотря на внешнее сходство, патенты имеют принципиальные отличия. Это были два пути в изобретении передающей телевизионной трубки. Если сравнить иконоскоп и радиоглаз, то техническая компоновка, структура устройства и их внешний вид различны.

В 1923 году Б.Л. Розинг в своей работе «Электрическая телескопия» отмечал необходимость устранения из электрических телескопов всяких инертных материальных механизмов и замены их безынерционными, в обыденном смысле этого слова, электрическими устройствами. «Катодный пучок, — писал Розинг, — есть именно то идеальное безынертное перо, которому самой природой уготовано место в аппарате получения изображения в электрическом телескопе. Оно обладает тем ценнейшим свойством, что его можно непосредственно двигать с какою угодно скоростью при помощи тоже нематериального электрического или магнитного поля, могущего быть притом возбуждённым со скоростью света с другой станции, находящейся на каком угодно расстоянии».

После появления предложения Розинга попытки использования электронно-лучевых трубок в телевидении стали предприниматься в различных странах. Особенно много работ в период с 1925 по 1932 годы было опубликовано в Германии. Однако, немцы с упорством, достойным лучшего применения, добивались в ту пору получения телевизионных трубок с так называемой газовой фокусировкой, с виду более удобной, но обладавшей рядом органических недостатков, затруднявших развитие телевизионной техники и уводивших в сторону от достижения более высокого качества телевизионного изображения.

Работавший в то время в США ученик Розинга Зворыкин, вместо трубок с газовой фокусировкой, стал разрабатывать телевизионные трубки с электростатической фокусировкой, а Катаев, работавший в ту пору во Всесоюзном Электротехническом институте в Москве, предпочёл для той же цели разработку высоковакуумной низковольтной телевизионной трубки с магнитной фокусировкой, вопреки мнению большинства специалистов того времени.

14 августа 1933 года Зворыкин сделал доклад в научно-техническом обществе электриков в Ленинграде. В этом докладе он рассматривал устройство и принцип работы электростатической фокусировки, применяемой в иконоскопе. Фокусирование электронного пучка выполнено с помощью электростатического поля, образуемого приложенными потенциалами между составляющими частями прожектора, а также между концом прожектора и металлизированной поверхностью стеклянной трубки.

В отличие от электростатической, магнитная фокусировка луча не требует регулировки анодного напряжения для целей фокусировки.

Электронная пушка при магнитной фокусировке обеспечивает больший ток пучка, по сравнению с пушкой, имеющей электростатическую фокусировку. Это связано с тем, что её анод не имеет диафрагмы, и для формирования пучка используется весь ток катода, а не его часть, как в пушках с электростатической фокусировкой.

Другим преимуществом магнитной фокусировки является меньший размер электронного пятна на мозаике. Это связано с большим диаметром фокусирующей катушки по сравнению с диаметром электродов электростатической линзы.

Электростатическая фокусировка экономична, так как не требуется мощности на создание тока в фокусирующей катушке. При магнитной же фокусировке катушки должны иметь довольно большую мощность. Зато магнитная фокусировка позволяет использовать более простую конструкцию трубки, нежели электростатическая, так как фокусирующая система в виде катушек устанавливается снаружи трубки, а не монтируется в вакууме. Она приводит к значительно меньшей длине трубок.

Существенным недостатком иконоскопа Зворыкина является эффект чёрного пятна, вызванный различием условий перераспределения вторичных электронов по поверхности мозаики. Имеется значительная неравномерность электрического поля около мозаики. В езультате сигнал на выходе трубки оказывается искажённым. Эффект чёрного пятна проявляется при работе с иконоскопом настолько сильно, требуя совершенно необходимой компенсации, осуществляемой замешиванием компенсирующего сигнала в усилительном тракте телецентра. К сожалению, этот метод не позволял полностью избавиться от искажений, так как требуемая форма сигнала компенсации зависит от характера передаваемого изображения. Оператор при изменении содержания изображения не всегда успевал осуществить подстройку генератора. В передающей трубке Катаева эффект чёрного пятна отсутствует.

Другим недостатком иконоскопа является трапециевидное искажение растра, возикающее в связи с наклонным падением луча на мозаику. В передающей трубке Катаева катодная пушка расположена к мозаике перпендикулярно, поэтому падением электронного луча на мозаику не вызывает трапециевидного искажения растра. Такое расположение катодной пушки было признано оптимальным и применено во всех последующих передающих телевизионных трубках, кроме иконоскопа и супериконоскопа.

В иконоскопе у Зворыкина световой поток от объекта и электронный луч попадают на мозаику с одной и той же стороны, что не нашло дальнейшего применения, а в радиоглазе Катаева — с двух противоположных.

Логика мышления двух учёных была взаимно противоположной, что нашло своё отражение и в последовательности изобретения системы электронного телевидения. Зворыкин изобрёл сначала приёмную трубку, по которой начал работать ещё с Розингом, а затем передающую. При этом в качестве передающего телевизионного устройства в данной системе можно было использовать передатчик механического типа, построенный на основе диска Нипкова. Затем Зворыкин приступил к изобретению передающей трубки. Катаев, как истинный теоретик, создал сначала передающую трубку, а затем — приёмную.

В 1932 году группой учёных во главе с Катаевым изготовлены образцы как передающей, так и приёмной трубок с магнитной фокусировкой луча. Все расчёты были закончены в сентябре 1931 года. Наступило 6 ноября 1932 года. Сотрудники Всероссийского Электротехнического института уже собрались по случаю праздника, а коллектив Катаева всё ещё продолжал трудиться над своим изобретением. И только поздно вечером, когда торжество подходило к концу, работа завершилась демонстрацией электронного устройства. Так была создана система электронного телевидения, с помощью которой уже 6 ноября 1932 года публично произведена передача движущихся изображений на расстояние.

Магнитная фокусировка луча, начиная с середины 1930-х годов, получила большое распространение. Она давала лучшие результаты, нежели электростатическая. Только в конце 1970-х годов была создана передающая телевизионная трубка с электростатической фокусировкой, которая по качеству не уступала магнитной.

Подробнее: media-publisher.ru/pdf/nom-9-2012.pdf Аладин В.М., н.с. МТУСИ «Сопоставление истории двух изобретений: радиоглаза И.С. Катаева и иконоскопа В.К. Зворыкина», «Теоретическая структура докторской диссертации И.С. Катаева» (с. 13-23).
Катаев С.И. Авторское свидетельство №29865 «Устройство для передачи движущихся изображений» от 30 апреля 1933 г. (заявлено 24 сентября 1931 г.)
Зворыкин В.К. Патент №2021907 «Метод и аппарат получения изображения объектов» от 26 ноября 1935 г. (заявлено 13 ноября 1931 г.)
Зворыкин В.К. Телевидение при помощи катодных трубок. — Л., 1933.
Катаев С.И. Вклад современных учёных в развитие телевидения. Журнал «Радио» — №5. —1948. — С.14-17.
Алекса́ндр Григо́рьевич Столе́тов (29 июля (10 августа) 1839, Владимир — 15 (27) мая 1896, Москва) — русский физик, один из основоположников квантовой физики. Создал первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте.
Бори́с Льво́вич Ро́зинг (23 апреля 1869, Санкт-Петербург — 20 апреля 1933, Архангельск) — российский физик, учёный, педагог, изобретатель телевидения, автор первых опытов по телевидению. В 1907 году Розинг подал заявку на изобретение («Способ электрической передачи изображений») и вскоре получил первые в мире патенты на электронный телевизор: в России заявка была представлена 25 июля 1907 года, в Германии – 26 ноября, в Англии – 13 декабря того же года; патенты Б.Л.Розинг получил в Англии 25 июня 1908 г. (№ 27570), в Германии – 24 апреля 1909 г. (№ 209320), в России – 30 октября 1910 г. (№ 18076). Сам же изготовил и опробовал предложенное устройство в работе.
Семён Иси́дорович Ката́ев (1904—1991), советский учёный и изобретатель в области телевидения и радиоэлектроники, доктор технических наук (1951), профессор (1952), заслуженный деятель науки и техники (1968). Принципы замедленного (малокадрового) телевидения, разработанные и опубликованные им в 1934 г., нашли применение в последующие десятилетия, в частности в системах дальней передачи ТВ с бортов космических кораблей и автоматических станций. В 1944 г. Катаев с группой специалистов предлагает впервые в мире стандарт телевизионного вещания на 625 строк, принятый в дальнейшем во многих странах.
Влади́мир Козьми́ч Зворы́кин (17 (29) июля 1888, Муром, Владимирская губерния, Российская империя — 29 июля 1982, Принстон, Нью-Джерси, США) — русско-американский инженер, проживший полжизни в Америке, один из изобретателей телевидения.
Катаев подчеркивал, что считает приоритет В.К. Зворыкина справедливым, поскольку он проистекает, фактически, не из заявки от ноября 1931 г., а из работ, выполненных ученым еще в 1926 г.
Электронно-лучевые трубки:
tubeamplifier.narod.ru/mess040.htm — Электростатические
tubeamplifier.narod.ru/mess041.htm — Магнитные
nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000084/st039.shtml — Алексей Злыгостев, NPLit.ru: Библиотека юного исследователя. «По времени заявки и выдачи патента и публикации в общедоступной литературе приоритет на изобретение передающей трубки с накоплением зарядов типа иконоскоп принадлежит Советскому Союзу». Как бы вторя опровержениям нашей печати, американский «Журнал Общества кино- и телевизионных инженеров» в статье «Пионеры телевидения. Владимир Косма Зворыкин» (№ 7/1981) позволил себе возразить официальным историкам Американской радиокорпорации: «Иконоскопа не было вплоть до 1931 года» (SMPTE journal, vol. 90, № 7, july 1981, p. 583).
«Самая грубая ложь выражается часто умолчанием», — Роберт Л. Стивенсон
«…Наступит, наконец, такое время… когда миллионы таких приборов, таких «электрических глаз», будут всесторонне обслуживать общественную и частную жизнь, науку, технику и промышленность…»
Б. Розинг
«Мне довелось испытать счастье любимого и свободного труда… Ждет оно по-прежнему тех, кому чужда погоня за легкой добычей, ловля чинов-званий любой ценой. Не бойтесь перетрудиться!»
С. Катаев, из интервью для редакции серии «Открытия и судьбы».

С. И. Катаев в 1937 (?) г.

Семен Катаев (с книжкой) в кругу семьи в станице Великокняжеской

Семья Зворыкиных. Вверху слева — В. Зворыкин

Зворыкин в США. 30-е годы

В.К. Зворыкин в Ленинграде в 50-е годы

В.К. Зворыкин в 60-е годы

Drawing from V. Zworykin's 1923 patent application Television System

Принципиальная схема иконоскопа В.К. Зворыкина

Iconoscope. first practical television camera from 1933 designed by Vladimir Zworykin taken in the science museum

Авторское свидетельство С. И. Катаева. Заявка от 24 сентября 1931 г.

С.И. Катаев в 30-е годы XX в.