Liebenröhre

Die Liebenröhre, eine wegweisende Erfindung von Robert von Lieben, markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Geschichte der Elektronik und Kommunikationstechnologie. Diese innovative Elektronenröhre, entwickelt im frühen 20. Jahrhundert, revolutionierte die Verstärkung elektrischer Signale und legte damit den Grundstein für die moderne elektronische Ära. Die technische Raffinesse und die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten der Liebenröhre spiegeln das Genie ihres Erfinders wider und zeigen den tiefgreifenden Einfluss, den sie auf die Entwicklung der Telekommunikation, des Rundfunks und anderer elektronischer Systeme hatte. Von den Anfängen der Elektrizität in der Antike bis zum tragischen, frühen Tod von Liebens und darüber hinaus, demonstriert die Geschichte der Liebenröhre die transformative Kraft der wissenschaftlichen Neugier und Innovation.

 

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Lieben-Röhre (AEG, Berlin, 1913) im Deutschen Technikmuseum [1]

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung und Allgemeines

2. Technische Daten

3. Historischer Kontext

 

1. Einleitung und Allgemeines

Die Liebenröhre, entwickelt von dem Physiker Robert von Lieben, markierte einen entscheidenden Wendepunkt in der Geschichte der Elektronik. Als eine der ersten elektronischen Verstärkerröhren ermöglichte sie eine revolutionäre Verstärkung schwacher elektrischer Signale, was die Grundlage für die Entwicklung moderner Telekommunikationssysteme legte. Ihre Erfindung im frühen 20. Jahrhundert führte zu einem Paradigmenwechsel in der Signalverarbeitung und elektronischen Schaltungstechnik, wodurch sie einen unauslöschlichen Einfluss auf die Entwicklung der elektronischen Kommunikation hatte. Diese technologische Innovation entstand in einer Zeit, in der die Möglichkeiten elektrischer Signalübertragung und -verstärkung intensiv erforscht wurden. Von Lieben, ein Pionier auf diesem Gebiet, erkannte das immense Potential einer verbesserten Verstärkungstechnik und widmete sich der Entwicklung einer Lösung, die die Grenzen der bestehenden Technologien überwinden konnte.

 

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Robert von Lieben und seine Gattin Anny Schindler, 1911 [1]

 

Seine unermüdliche Forschung und Innovation führten zur Schaffung der Liebenröhre, die nicht nur die technischen Möglichkeiten seiner Zeit übertraf, sondern auch den Weg für zukünftige Generationen von elektronischen Geräten und Systemen ebnete. Die Liebenröhre illustriert exemplarisch den tiefgreifenden Einfluss, den visionäre Wissenschaftler und ihre Erfindungen auf die Gestaltung unserer modernen Welt haben können. Als Bindeglied zwischen der Grundlagenforschung und realen technologischen Anwendungen verkörpert sie die transformative Kraft der Ingenieurskunst und wissenschaftlichen Neugier. In der Weiterentwicklung der Liebenröhre spiegelt sich die tiefe Verflechtung von wissenschaftlicher Neugier und praktischer Anwendung wider. Robert von Liebens Pionierarbeit demonstriert, wie theoretische Einsichten und experimentelle Beharrlichkeit zusammenfließen können, um bahnbrechende technologische Fortschritte zu erzielen. Die Liebenröhre war nicht nur ein Meilenstein in der Elektronik, sondern auch ein Symbol für das Zeitalter des wissenschaftlichen Fortschritts, in dem die Grenzen des Möglichen ständig neu definiert wurden.

 

2. Technische Daten

Die Liebenröhre, auch bekannt als Gas-Triode, ist eine historische Verstärkerröhre mit bemerkenswerten technischen Eigenschaften und einer interessanten Entwicklungsgeschichte. Die Entwicklung dieser Röhre begann mit der Patentanmeldung von Robert von Lieben im Dezember 1910 (DRP249142), in der er sich auf das US-Patent von Lee de Forest bezog. Dies unterstreicht die internationale Vernetzung und den Wissenstransfer zwischen den Forschern der damaligen Zeit. Die technischen Spezifikationen der Liebenröhre zeichnen ein Bild einer Röhre, die für ihre Zeit fortschrittlich war, aber auch bestimmte technische Herausforderungen mit sich brachte. Die Röhre war eine Weiterentwicklung von vorherigen Versuchen, einen effektiven Verstärker auf Basis einer Kathodenstrahlablenkung zu bauen, was sich jedoch als nicht effektiv erwies. Von Lieben präsentierte die neu entwickelte Röhre mit einem Gitter im August 1911 einer Gruppe von Unternehmensvertretern, was zur Bildung des "Lieben-Konsortiums" führte. Dieses Konsortium hielt die Patente von Lieben und verteidigte sie gegen ausländische Unternehmen, die die DeForest-Patente hielten.

Die Röhre arbeitete mit einer positiven Gittervorspannung, und der optimale Betriebspunkt wurde normalerweise erreicht, wenn blau ionisierter Quecksilberdampf etwa ein bis zwei Zentimeter über dem Gitter begann. Während des Betriebs der Röhre konnte es notwendig sein, das Natriumamalgam im Anhang der Röhre zu erhitzen, um den Dampfdruck von Quecksilber in der Röhre für eine bessere Leistung zu erhöhen. Spätere Liebenröhren hatten ein Gitter aus Draht anstelle der gestanzten Aluminiumplatte. Die technischen Herausforderungen, insbesondere die Temperaturempfindlichkeit und die Qualität der Quecksilberfüllung, machten die Röhre zu einem anspruchsvollen Gerät im Betrieb. Diese Faktoren spielten eine entscheidende Rolle in der Leistung und Zuverlässigkeit der Röhre. Die genauen Betriebsparameter, wie Heizspannung, Heizstrom, Anodenspannung, Lastwiderstand im Anodenkreis und Gitterwiderstand, waren entscheidend für die korrekte Funktion der Röhre und mussten sorgfältig eingestellt und überwacht werden. 

 

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Lieben Röhre Schaltplan [2]

 

Ihre Konstruktion, die auf einer elektrischen Entladungsröhre basierte, bot eine hohe Empfindlichkeit und eine minimale Trägheit, was die präzise Wiedergabe der Form der zu verstärkenden Ströme ermöglichte. Diese Eigenschaften machten die Lieben-Röhre besonders wertvoll in Anwendungen, bei denen es auf die genaue Übertragung von Signalen ankam. Die Röhre bestand aus einer hochevakuierten Glasröhre, die drei Elektroden enthielt: die Kathode (K), zwei Anoden (A und H). Die Kathode, eine zickzackförmig auf einem Glaskörper gewickelte Struktur, war mit einem dünnen Überzug aus Calcium- und Bariumoxyd beschichtet. Diese spezielle Beschichtung ermöglichte die Emission von Elektronen bei relativ niedrigen Temperaturen und Spannungen, eine Entdeckung, die auf den Forschungen von Wehnelt basierte.

Die Hauptanode (A) hatte eine spiralförmige Struktur, um eine große Oberfläche für die Interaktion mit Elektronen zu bieten. Die Hilfselektrode (H), eine siebförmig durchlöcherte Aluminiumscheibe, erstreckte sich über den gesamten Querschnitt der Glasröhre. Diese Anordnung war entscheidend für die Kontrolle und Steuerung des Elektronenflusses innerhalb der Röhre. Die Kathode wurde durch eine Batterie auf helle Rotglut erhitzt, was die Gasatome in der Röhre ionisierte und die Röhre für elektrische Strömung leitend machte. Die Hilfselektrode spielte eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Elektronenflusses. Ihre negative Aufladung durch die aufprallenden Elektronen verzögerte weitere Elektronen in ihrer Geschwindigkeit, was das Spannungsgefälle in der Röhre und damit die Intensität der Ionisierung beeinflusste.

Interessanterweise konnte die Röhre durch Anlegen eines externen Potentials an die Hilfselektrode, wie z.B. durch einen Transformator, der Hochfrequenzstrom von einer Antenne aufnahm, weiter moduliert werden. Dies änderte das Spannungsgefälle in der Röhre und führte zu einer Variation der Geschwindigkeit und der Anzahl der freien Ionen, was wiederum große Schwankungen im Gasstrom und somit im Verstärkungsstrom bewirkte. Um die empfindlichen Empfangsapparate zu schützen, wurden oft Transformatoren in die Schaltung integriert, und der Widerstand W wurde verwendet, um ein zu starkes Ansteigen des Relaisstromes zu verhindern. Interessant ist auch, dass durch die Kaskadierung mehrerer Lieben-Röhren, also das Schalten des verstärkten Stroms einer Röhre auf den Stromkreis der Hilfselektrode der nächsten Röhre, eine erhebliche Verstärkungszahl erreicht werden konnte.

 

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 Eine Lieben-Zweifachröhre von AEG ( Wurde nie in Serie hergestellt) [3]

 

Die Verwendung mehrerer Lieben-Röhren in einer Kaskadenschaltung, um die Verstärkung weiter zu steigern, zeigt die Anpassungsfähigkeit und Skalierbarkeit dieser Technologie. Mit einer solchen Anordnung war es möglich, eine Verstärkungszahl von bis zu 20.000 zu erreichen, was die Sensitivität und Effektivität der Kommunikationssysteme dramatisch erhöhte. Die Lieben-Röhre war also nicht nur ein technologisches Wunderwerk, das die Grenzen dessen, was technisch möglich war, erweiterte, sondern auch ein kritisches Element in der Entwicklung der elektronischen Kommunikation. Ihre Prinzipien und Designmerkmale beeinflussten nachfolgende Generationen von Verstärkerröhren und legten den Grundstein für moderne Kommunikationssysteme, die wir heute nutzen. Diese historische Röhre symbolisiert daher eine Ära des rasanten technologischen Fortschritts und bleibt ein Zeugnis für die Kreativität und den Erfindungsreichtum ihrer Erfinder.

 

SpezifikationDetails
Hersteller Loewe Opta
andere Namen Löwe Radio (für Schweden)
Ort Berlin, Deutschland
Modell Ortsempfänger OE333 Friedenau Holz
Fertigungsjahr 1926-27
Geräteart Rundfunkgerät
Gehäuse Edelholz, Tischmodell klein
Prinzip Geradeaus ohne Rückkopplung
Kreise 1AM
Wellenbereich Langwelle, Mittelwelle
Versorgungsspannung Batterie/Direkter Anschluss
Bestückung 3NF
Lautsprecher Gerät benötigt Zusatzlautsprecher
Abmessungen 13.00 x 6.00 x 18.00 cm
Gewicht 0.9 kg
Neupreis / Währung 39.00 RM

 

3. Historischer Kontext

Die Anfänge der Röhrenentwicklung spannen einen weiten historischen Bogen, der von den frühesten Anwendungen der Elektrizität bis zu den fortgeschrittenen Kommunikationstechnologien des frühen 20. Jahrhunderts reicht. Schon um 2000 v. Chr. legten die Parther mit der Parther-Batterie den Grundstein für die Elektrizität, indem sie Kleinplastiken mit einem Goldüberzug galvanisierten. Dieses frühe Verständnis von elektrischen Phänomenen entwickelte sich weiter, bis die alten Griechen um 600 v. Chr. die elektrische Anziehung entdeckten, die durch Reibung von Bernstein entsteht – ein Phänomen, das zur Benennung der Elektrizität als "Elektron" führte. Der technologische Fortschritt im 19. Jahrhundert, gekennzeichnet durch die Arbeit von Wissenschaftlern wie Johann Heinrich Wilhelm Geissler, führte zur Erfindung der Quecksilber-Vakuumpumpe und der vakuumdichten elektrischen Durchführung. Diese Innovationen waren entscheidend für die Fertigung von Glühbirnen und Elektronenröhren. Geisslers Röhren, gasgefüllte Röhren mit niedrigem Druck, waren die Vorläufer moderner Leuchtstofflampen und demonstrierten bereits die Möglichkeit, elektrische Entladungen in Röhren zu nutzen.

 

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kathodenstrahl-Darstellung durch ein Kreuz [4]

 

Die Entdeckung der Kathodenstrahlen durch Eugen Goldstein und die Erkennung ihrer Teilchennatur durch Sir William Crookes führten zu einem tieferen Verständnis der Elektronen und ihrer Rolle in der Elektrizität. Gleichzeitig entwickelten sich durch die Arbeiten von K. F. Braun, Thomas Alva Edison und anderen die Grundlagen für die Elektrifizierung und die frühe Röhrentechnik. Edisons Entdeckung des Stromflusses im luftleeren Raum, obwohl er die Gleichrichterwirkung nicht erkannte, öffnete die Tür zu weiteren Forschungen und Anwendungen im Bereich der Elektronenröhren. Die Entwicklung der Elektronenröhre erfuhr durch die Arbeiten von Lee De Forest und Robert von Lieben einen entscheidenden Schub. De Forests Erfindung des Audions und die darauf folgende Entdeckung der Verstärkerwirkung durch die Steuerung des Elektronenstroms mit einem Gitter revolutionierten die Funktechnik.

Gleichzeitig trugen die Erfindungen von Lieben, insbesondere seine elektrostatische Steuerung von Kathodenstrahlen und die Entwicklung der Liebenröhre, maßgeblich zur Weiterentwicklung der Verstärkertechnologie bei. Diese fortschrittlichen Röhren wurden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, von der drahtlosen Telegraphie und Telefonie bis hin zur Röntgendiagnostik in der Medizin, und zeigten die vielseitige Anwendbarkeit der neuen Technologie. Die Liebenröhre selbst, eine Meisterleistung der Ingenieurskunst, trug durch ihre Verstärkungsfähigkeit und die Möglichkeit zur Serienfertigung erheblich zur Weiterentwicklung der Kommunikationstechnologie bei.

 

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Verkleinerte Liebenröhre von AEG [5]

 

Die Geschichte der Röhrenentwicklung ist ein faszinierendes Kapitel in der Geschichte der Technik und verdeutlicht, wie innovative Ideen und ihre konsequente Weiterentwicklung die Grundlage für die moderne Kommunikationstechnologie und Elektronik bildeten.  Mit der Entwicklung und Verbesserung der Vakuumtechnologie durch die Erfindungen von Wolfgang Gaede, einschließlich der rotierenden Quecksilber-Luftpumpe, wurden die Grundlagen für die Hochvakuumröhren und damit für eine neue Ära in der Elektronik gelegt. Diese Fortschritte ermöglichten es, Glasgefäße auf extrem niedrige Drücke zu evakuieren, was entscheidend für die Leistung und Zuverlässigkeit von Elektronenröhren war. In dieser Zeit der Innovationen meldete Robert von Lieben mehrere bahnbrechende Patente an, die den Weg für die moderne Elektronik ebneten. Sein erstes Verstärkerröhrenpatent von 1906 nutzte eine beheizte Kathode nach Wehnelt, die als Hohlspiegel ausgebildet war. Diese Konstruktion ermöglichte es, den Elektronenstrahl in einen Brennpunkt zu bündeln, was eine feinere Kontrolle und eine effizientere Nutzung des Elektronenflusses erlaubte.

Die technischen Spezifikationen und Herausforderungen dieser frühen Röhren zeigen die Komplexität und das innovative Denken, das in ihre Entwicklung einfloss. Obwohl sie mit Problemen wie instabilem Vakuum und schwieriger Fertigung konfrontiert waren, legten sie den Grundstein für zukünftige Generationen von Elektronenröhren. Die Weiterentwicklung der Röhrentechnologie durch Erfinder wie Lee De Forest, der die erste Audionschaltung mit seiner Triode entwarf, demonstriert die wachsende Verflechtung von Wissenschaft und praktischer Anwendung. Diese Schaltungen waren nicht nur in der Lage, Signale zu verstärken, sondern auch zu demodulieren, was die Effizienz und Effektivität der Kommunikationstechnologie erheblich steigerte. Die Liebenröhre selbst wurde kontinuierlich verbessert, um Herausforderungen wie Geräuschneigung und Stabilität zu überwinden, was letztlich zu einer verstärkten Nutzung von Hochvakuumröhren führte. Die Zusammenarbeit von führenden Firmen wie Siemens, Halske, AEG und Telefunken im Rahmen des "Consortiums" unterstreicht die Bedeutung dieser Technologie und ihren Einfluss auf die Industrie.

 

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Grab von Robert von Lieben auf dem Döblinger Friedhof [1]

 

Robert von Lieben, dessen Erfindungen und Innovationen eine wesentliche Rolle in der Entwicklung der Elektronik spielten, hinterließ ein bedeutendes Erbe in der Technikgeschichte. Geboren in eine Zeit des technologischen Wandels, konzentrierte sich von Lieben auf die Verbesserung der elektronischen Kommunikationstechnologie, insbesondere durch die Entwicklung seiner bahnbrechenden Liebenröhre. Trotz seiner bemerkenswerten Beiträge zu Wissenschaft und Technik war von Liebens Leben relativ kurz. Er verstarb 1913 im Alter von nur 34 Jahren nach einer schweren Krankheit. Sein Tod markierte das Ende einer Ära der Innovation, doch sein Vermächtnis lebte durch seine Erfindungen weiter. Die Liebenröhre, insbesondere, hatte einen nachhaltigen Einfluss auf die Entwicklung von Kommunikationssystemen und ebnete den Weg für die moderne Elektronik.

Die Erfindungen und Patente von Robert von Lieben trugen dazu bei, den Grundstein für die spätere Entwicklung von Verstärkerröhren und anderen elektronischen Komponenten zu legen, die für die drahtlose Kommunikation unerlässlich wurden. Seine Arbeiten inspirierten nachfolgende Generationen von Wissenschaftlern und Ingenieuren und trugen dazu bei, das Feld der Elektronik in neue Richtungen zu lenken. So bleibt Robert von Lieben eine Schlüsselfigur in der Geschichte der Elektronik, deren Erbe durch die Fortschritte und Anwendungen, die seine Erfindungen ermöglichten, fortbesteht. Seine Beiträge zur Technik sind ein bleibendes Zeugnis für seinen Erfindungsreichtum und seinen visionären Geist.

 

Quellen [30.01.2024]

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Robert_von_Lieben

[2] http://www.zeno.org/Lueger-1904/A/Lieben-R%C3%B6hre

[3] http://www.hts-homepage.de/Lieben/Lieben.html

[4] https://de.wikipedia.org/wiki/Elektronenstrahl#:~:text=Der%20Begriff%20Kathodenstrahlen%20wurde%201876,Gasentladung%20mehr%20zu%20erkennen%20waren.

[5] https://www.radiomuseum.org/tubes/tube_lieben-roehre_aeg_gross.html

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