Festvortrag anlässlich der Enthüllung der Liebenplakette

am Dienstag, den 26. April 1927

Von Dr. Max Reithoffer Professor der Technischen Hochschule in Wien

(Quelle: RAVAG-Programmzeitschriften des Jahrgangs 1927)

Als gegen Ende des vorigen Jahrhunderts Marconi zum ersten Mal mit Erfolg drahtlose Telegraphie über größere Entfernungen durchgeführt hatte, da hat wohl jeden, der Verständnis für den naturwissenschaftlichen und technischen Geist unserer Zeit besaß, das Gefühl ergriffen, dass sich etwas Großes zu entwickeln beginnt. Aber selbst der stärkste Optimist hätte damals nicht vorausahnen können, welche gewaltige Entwicklung und Bedeutung die Radiotechnik in verhältnismäßig kurzer Zeit gewinnen sollte. Diesen Aufschwung verdankt die Radiotechnik vor allem der Erfindung der Verstärkerröhre mit ihren wunderbaren Eigenschaften und ihrer vielseitigen Anwendungsmöglichkeit. Die drahtlose Telegraphie und Telephonie beruht darauf, dass zwischen zwei Orten eine unsichtbare Brücke aus den von Hertz entdeckten elektrischen Wellen geschlagen wird. Auf dem Rücken dieser Wellen – dieses Energiebandes – werden die telegraphischen und telephonischen Zeichen übertragen, Sie herauszufangen, bedarf es eines besonderen Apparates, des Detektors, und um sie, wenn sie wegen zu großer Entfernung schon nur mehr schwach flackern, zu neuem Leben zu wecken, zu stärken, ist wieder ein besonderer Apparat erforderlich, der Verstärker. Bei den ganz verschiedenen Aufgaben wird die Elektronenröhre mit drei Elektroden gerecht. Diesem Umstande ist es zuzuschreiben, dass diese Elektronenröhre zweimal erfunden wurde, je nach Einstellung des betreffenden Forschers. Der Amerikaner De Forest hat sich die Aufgabegestellt, den bereits bekannten Gasdetektor zu verbessern, und ist darauf gekommen, die bisherige Ausführung, bestehend aus einem evakuierten Glasballon mit zwei Stromzuführungen, durch Einführung einer dritten Elektrode wesentlich empfindlicher zu machen. Seine Erfindung stellt die Urform des allen Radioamateuren bekannten Audions dar. Die Erfindung der Verstärkerröhre aber ist einem Österreicher zu danken, Robert v. Lieben. Beide Apparate weisen eine gewisse äußere Ähnlichkeit auf, sind aber doch verschieden. Sie sind verschieden in ihrem Zweck und ihrer Wirkungsweise, verschieden in ihrer Schaltung und ihrer Betriebseinstellung. Robert v. Lieben ist als Sohn des Wiener Bankiers und Präsidenten der Börsenkammer Leopold v. Lieben am 8. September 1878 geboren. Er genoss eine sorgfältige Erziehung und wuchs in geistig hoch stehender Umgebung auf. Der bekannte Chemiker und Universitätsprofessor Lieben gehörte der Familie an und der Wiener Philosoph Franz Brentano war mit dem Hause verschwägert. Von lebhafter Phantasie beseelt - eine Vorbedingung für jeden Erfinder, beherrschten ihn ein großer Forschungstrieb und große Vorliebe für Naturwissenschaft und Technik. Aber dem Zwange eines geordneten Schulbetriebes wollte sich der strebende Geist nicht fügen und so sehen wir den jungen Mann der praktischen und forschenden Betätigung ohne abgeschlossene Mittelschule zustreben. Seine Vermögensverhältnisse gestatteten ihm Unabhängigkeit und boten ihm die Möglichkeit, seinen Neigungen zu leben. Aber die reichen Mittel, die ihm zur Verfügung standen, verführten ihn nicht, sich dem untätigen Genuss des Lebens hinzugeben, sondern er suchte praktische und theoretische Weiterbildung. Zunächst lockten ihn die Erfolge der Elektrotechnik; sich mit diesem Zweige der Technik vertraut zu machen, und so trat er nach Ablegung seines Militärdienstes bei der Firma Siemens & Schuckert in Nürnberg ein. Dort machte er sich mit regem Geist und offenem Sinn mit den Apparaten und Schaltungen der Elektrotechnik vertraut und erwarb jene Kenntnisse und Richtung, die wir in seinen späteren Arbeiten finden. Doch muss ihn das Gefühl der mangelnden Theorie und die Sehn- sucht nach wissenschaftlicher Durchbildung erfasst haben, denn im Jahre 1899 ging er nach Göttingen, um dort im Physikalischen Institute chemische und physikalische Studien zu treiben. Durch seinen Fleiß und seinen Ideenreichtum ist er seinem Lehrer, Professor Nernst, bald aufgefallen, und dieser trat mit dem jungen Mann in nähere Verbindung. In einem Nachrufe nennt Nernst ihn nicht bloß seinen lieben Schüler, sondern auch seinen treuen Freund.

Grafik: H.-T. Schmidt

Bald lässt sich die Befruchtung, die Liebens Geist in Nürnberg und Göttingen erfahren hat, erkennen. Er erfand einen elektrochemischen Phonographen, an dessen Vervollkommnung auch Nernst mitgearbeitet hat und der bei der Vorführung in der Wiener Physikalischen Gesellschaft den Beifall der Fachleute fand. Dann beschäftigte er sich mit Flugzeug und Automobil. Er verbesserte den Wright'schen Aeroplan und konstruierte einen elektromagnetischen Geschwindigkeitswechsel für Automobile, Im Jahre 1904 erwarb er eine Telephonfabrik und wandte nunmehr seine ganze Kraft dem neuen Arbeitsgebiete zu, auf dem es eine Reihe schwieriger Aufgaben zu lösen gab. Die Wichtigkeit und Verbreitung der Telephonie rückte die Ausdehnung des telephonischen Verkehrs auf immer größere Entfernungen in den Vordergrund. Zwei Erscheinungen setzten jedoch diesem Bestreben bei langen Leitungen eine allzu enge Grenze, die Erscheinung der Verzerrung der Sprache und die Schwächung der übertragenen Telephonieströme. Während es durch geistreiche, auf rein theoretischem Wege gefundene Anordnungen gelungen war, die Fehlerquelle der Sprachverzerrung zu bekämpfen, harrte die zweite Frage noch ihrer Lösung. Die Telephonietechnik bedurfte eines ?Relais?, wie ihn die Telegraphentechnik längst besaß, das heißt eines Apparates, der ankommende, schwache Ströme durch Mitwirkung einer besonderen elektrischen Energiequelle verstärkt weitergibt. Da die Telephonieströme im Gegensatz zu den Telegraphieströmen äußerst verwickelt zusammengesetzte Wechselströme sind, in denen sich die verschiedensten Frequenzen finden, und da die Reinheit der Sprachübertragung die Aufrechterhaltung dieses Frequenzgebildes verlangt, so treten beim Bau eines Telephonrelais ungleich größere Schwierigkeiten auf, als sie das Telegraphenrelais kennt, Eine Reihe von Lösungen wurde in mehr oder weniger geistreicher Weise versucht, aber keine konnte befriedigen. Der Hauptfehler aller Konstruktionen lag in der Trägheit der bewegten Massen, die, so zart sie auch ausgebildet sein mochten, den raschen Schwingungen der Sprache nicht formgetreu folgen konnten. Die große Bedeutung dieser Aufgabe nahm Lieben sofort gefangen und er erkannte, dass mechanische Konstruktionen nicht zum Ziele führen können. Die damalige Einstellung der physikalischen Forschung sollte ihm den richtigen Weg weisen. Im Vordergrund des Studiums standen die Gesetze und Erscheinungen der elektrischen Entladungen durch verdünnte Gase, welche unsere Anschauungen über das Wesen des elektrischen Stromes und über den Aufbau der Materie umgestalten sollten. Nach den neuen Anschauungen besteht der elektrische Strom in einer Bewegung kleinster negativer Elektrizitätsteilchen, der Elektronen, welche eine winzige Masse besitzen und gleichzeitig Bausteine der Atome bilden. Auch Lieben beschäftigte sich mit diesen Fragen und veröffentlichte eine 'Reihe wissenschaftlicher Abhandlungen, Aber als wertvollste Frucht seiner Untersuchungen muss die Erfindung des Elektronenrelais bezeichnet werden. Will man elektrische Gasent1adungen hervorrufen, so muss man verdünntes Gas in ein Glasgefäß einschließen, in welches zwei Stromzuführungen (Elektroden) eingeschmolzen sind, und muss sodann die Elektroden eine elektrische Spannung anlegen. Man nennt die positive Elektrode Anode, die negative Kathode. Ist die Spannung entsprechend hoch, so fließt ein elektrischer Strom durch die Gasstrecke. Man sagt, die elektrische Kraft, ausgehend von der Anode, reißt Elektronen von der Kathode zur Anode. Bei nicht zu großem Vakuum sind diese elektrischen Entladungen von reizvollen Leuchterscheinungen, wie sie aus den so genannten Geisslerröhren bekannt sind, begleitet. Die erforderlichen Spannungen sind außer- ordentlich hoch und betragen viele tausend Volt. Es gibt aber gewisse Mittel, um den Austritt der Elektronen aus der Kathode wesentlich zu erleichtern, so dass eine geringe Spannung von vielleicht 100 Volt genügt, um Strom durch das verdünnte Gas zu treiben. Das einfachste Mittel besteht darin, dass man die Kathode glühend macht und mehr noch, dass man sie mit gewissen Metalloxyden überzieht, Die .Elektronen verhalten sich auf ihrem Wege, wie elektrische Ströme und elektrische Ladungen, so dass sie durch äußere elektrische oder magnetische Kräfte beeinflusst werden können. Bei Niederspannung bewegen sich die Elektronen langsamer und ihre Beeinflussung macht sich stärker geltend. Aus dieser Summe von Erkenntnissen holte sich Lieben die Elemente für den Bau seines Elektronenrelais. Da die Elektronen eine winzige Masse besitzen, so erscheinen sie im hohen Grade trägheitslos, so dass sie den schnellsten Änderungen einer Beeinflussung verzögerungsfrei und formgetreu folgen können. Sie erschienen Lieben als gesteuertes Organ eines Telephonrelais am geeignetsten. Da nur Niederspannung in Frage kommen konnte, war die Anwendung einer Glühkathode von selbst gegeben, Lieben wandte eine mit Metalloxyd bedeckte Glühkathode an. Es kam nunmehr nur mehr darauf an, den Anodenstrom durch die zu verstärkenden Strome so zu beeinflussen, zu steuern, wie man sagt, dass in dem Anodenkreis verstärkte Stromschwankungen hervorgerufen werden. Lieben hat beide möglichen Arten der Steuerung, sowohl magnetische, als auch elektrische Steuerung angewendet. Das erste von ihm konstruierte Relais, im Jahre 1906 gebaut und zum Patente angemeldet, weist eine Ausführungsform mit magnetischer Steuerung auf, der Anspruch lautet aber ganz allgemein auf ein Kathodenstrahlenrelais, bei welchem langsame Kathodenstrahlen von einer mit glühendem Metalloxyd bedeckten Hohlspiegelkathode ausgehend, durch die zu verstärkenden Stromwellen derart beeinflusst werden, dass sie in ihrem Stromkreis Wellen gleicher Frequenz, aber höherer Amplitude hervorrufen. In dem Anspruche ist klar und zum ersten male die Verwendung langsamer Kathodenstrahlen als gesteuertes Organ eines Relais ausgesprochen worden. Es ist wichtig, hervorzuheben, dass Lieben die Art der Steuerung offen gelassen hat, sich also nicht auf die ursprüngliche magnetische Steuerung beschränkt hat. Obgleich diese eine geistreiche und glückliche Lösung, der Aufgabe darstellt, hat Lieben sie später verlassen, als er die elektrische Steuerung als einfacher und wirksamer erkannte.

Sammlung und Foto: U. Radtke. Vielen Dank!

Im Jahre 1910 hat Robert von Lieben die endgültige Form seines Kathodenstrahlenrelais mit elektrischer Steuerung zum Patente angemeldet. (Fig. 1.) Sie besteht aus einem zirka 25 cm hohen Glasgefäß, das deutlich in zwei Hälften zerfällt. Die obere Hälfte hat die Form eines Glassturzes und enthält die Anode, die untere Hälfte ist kugelförmig, in ihr befindet sich die glühende Kathode. Die Glühkathode ist ein zickzackförmig geführtes Band aus Wolfram*, welches Metall wegen seines hohen Schmelzpunktes auch in unseren Glühlampen für den Glühdraht verwendet wird. Das Band ist mit Metalloxyd belegt, das Gefäß ist luftleer gepumpt und mit Quecksilberdampf gefüllt, den Lieben offenbar wegen seiner besseren Leitfähigkeit gewählt hat. Wird durch eine besondere Heizbatterie das Band glühend gemacht, so sendet es Elektronen aus, die von der angelegten Anodenspannung von 200 Volt zur Anode geführt werden. Es fließt elektrischer Strom durch die Röhre. Zur elektrischen Steuerung hat Lieben die beiden Glashälften durch eine perforierte Metallplatte getrennt. Durch die Löcher dieses Gitters können die Elektronen noch immer ihren Weg zur Anode finden. Wird aber das Gitter elektrisch geladen, so wird die Elektronenbewegung gefördert oder gehemmt, das heißt der Batteriestrom wird größer oder kleiner. je nachdem die Gitterladung positiv oder negativ ist. Da kleine Beeinflussungen große Stromänderungen hervorrufen, stellt der Apparat ein Relais, einen Verstärker dar; man braucht nur aus den zu verstärkenden Strömen, etwa aus den ankommenden Telephonieströmen, Spannung auf das Gitter zu bringen, so wird der Strom im Kreise der Ortsbatterie Stromschwankungen aufweisen, welche genau den Schwingungen der ankommenden Ströme entsprechen, welche aber vielfach größer sind. Die Membrane eines in den Anodenkreis eingeschalteten Telefons wird weit kräftigere Schwingungen vollführen, als die Schwingungen wären, die die ankommenden Telephonieströme direkt im Telefon hätten hervorrufen können. Wegen der Trägheitslosigkeit der Elektronen werden die verstärkten Stromschwankungen ein genaues Bild der zu verstärkenden Ströme geben. Obwohl Lieben bei der Konstruktion seiner Röhre wahrscheinlich ein Relais für die Drahttelephonie beabsichtigt hat, war ihm doch klar, dass es auch den Zwecken der Radiotechnik dienen kann, und in seinem Patentanspruch erklärt er sein Relais auch geeignet für Wechselströme bis zu den höchsten Frequenzen. Wie jeder Erfinder, hatte auch Lieben heiße Patentkämpfe durchzuführen. Die Gerichte hatten zu urteilen und die Entscheidung ist in den meisten Kulturstaaten zugunsten Liebens aus- gefallen. Solche Erfindungen werden natürlich nicht mit einem Schlage gemacht, sondern es bedurfte einer Reihe von Jahren unermüdlicher Arbeit, um diese Schöpfung zu vollenden. Lieben unterzog sich dieser Arbeit mit seltener Ausdauer und Willenskraft und oft fand ihn das Morgengrauen in seinem Laboratorium in voller Tätigkeit. Eine tückische, schleichende Krankheit aber begann seine Kraft in den letzten Jahren seiner Arbeit zu lähmen. Zum Glück fand er in Dr. Eugen Reiß und Ingenieur Sigmund Strauß zwei Mitarbeiter, welche mit ihm und unter seiner Leitung mit gleicher Begeisterung und vollster Sachkenntnis das Werk zu Ende führten. Allzu früh, am 20. Februar 1913, erlag Lieben vor vollendetem 35. Lebensjahre seiner schweren Krankheit. Wäre ihm ein längeres ungeschwächtes Leben gegönnt gewesen, er hätte gewiss noch viel Wertvolles geschaffen. So grausam war das Geschick, dass es ihm nicht gegönnt hat, den Siegeszug seiner Erfindung zu erleben, Denn die Verstärkerröhre findet seitdem in Millionen und Millionen von Stücken in der ganzen Welt Anwendung, sowohl in der Drahttelephonie als auch in der Radiotechnik. Ohne Verstärkerröhren hätte die drahtlose Telephonie kaum die heutige Ausbildung gefunden, die Rundfunksendungen hätten nur beschränkten Umfang annehmen können, die Reichweiten unserer Sendestationen wären bedeutend kleiner und die Kabeltelephonie auf weite Entfernungen wäre ungelöst geblieben. Die Fortschritte der Wissenschaft haben auch das Lieben-Relais verbessert. Aber immer noch finden wir alle Merkmale, welche das Wesen der Lieben'schen Erfindung ausmachen. Die modernen Verstärkerröhren besitzen, wie das Lieben-Rohr, drei Elektronen, eine Anode, eine Glühkathode und zwischen beiden ein Gitter. Anode und Gitter sind heute meist als Zylinder ausgebildet und umschließen die Glühkathode, die aus einem kurzen, manchmal mit einem Oxyd bedeckten Wolfram-Draht besteht, ziemlich enge. Das Gitter besteht häufig aus einer Drahtspirale (Fig. 2). Die Steuerung geschieht durchaus elektrisch, Durch die neue Formgebung ließ sich die ganze Konstruktion zusammendrängen, so dass die heutigen Verstärkerröhren wesentlich kleiner sind als das alte Lieben-Rohr. Von der Verwendung des Quecksilberdampfes als Gasfüllung ist man abgekommen; man hat gefunden, dass man ein verlässlicheres Arbeiten erzielt, wenn man das Rohr so stark als möglich evakuiert. Dank der Vervollkommnung der Vakuumtechnik kann man jetzt Glasgefäße bis auf ein Milliardstel des normalen Luftdruckes auspumpen. Die Elektronenverstärkerröhre stellt eine der wertvollsten und erfolgreichsten Erfindungen dar. Nicht bloß der Handelsverkehr hat durch sie auf leichtem Wege eine wesentliche Verbreitung gefunden, sondern Millionen von Menschen lauschen täglich in den Ätherozean und holen sich aus ihm die gewünschten akustisch gefärbten Wellen heraus, um so Kunstgenuss, Belehrung und Unterhaltung zu finden, Der Name Robert v. Lieben ist längst in das goldene Ehrenbuch der Wissenschaft geschrieben. Die große Welt aber, obgleich Nutznießerin seiner Erfindung, kennt ihn kaum. Wir Österreicher aber haben die Pflicht, den Namen unseres genialen Landsmannes vor Vergessenheit zu bewahren. Wir huldigen heute dem Andenken des Erfinders der Verstärkerröhre, dem Andenken Robert v. Liebens.

* Anmerkung: Moderne Radioröhren hatten einen Wolframheizfaden, aber der der Liebenröhre war aus Platinband.