Röhrenradau

100 Jahre Streit um den elektronischen Verstärker

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Am 4. März 1906 hat der Österreicher Robert von Lieben das Patent über ein Kathodenstrahlenrelais beim Kaiserlichen Patentamt des Deutschen Reiches beantragt - doch gemeinhin gilt der Amerikaner de Forest als Erfinder der Elektronenröhre, oder wars gar noch wer anders?

Für Amerikaner ist sonnenklar: Ob Glühlampe, Telefon, Motorflugzeug, Computer oder Elektronenröhre - alles ist von findigen Erfindern im Land der unbegrenzten Möglichkeiten ertüftelt worden. Eine genauere DNA-Analyse offenbart jedoch gar nicht so selten, dass der Erfindererfolg oft viele Väter oder Mütter hat - so auch bei der Glühkathodenröhre zum Schalten oder Verstärken von Strömen.

Da ist zunächst der Brite Sir John Ambrose Fleming zu nennen, der als Erster einen Kathodenröhrengleichrichter am 19. November 1904 unter der Nummer 24 850 im Vereinigten Königreiche zum Patent anmeldete - und als erfahrener Edison-Mitarbeiter vergaß er auch nicht, dies kurz darauf am 19. April 1905 in den USA zu tun. Eine Art Röhrengleichrichter gab es allerdings vorher auch schon, der funktionierte aber mit Quecksilber-Dampf, erfunden 1902 von Peter Cooper-Hewitt.

„Instrument for Converting Alternating Electric Currents into Continuous Currents“ - so der Originaltitel seiner Patentschrift, mit der er die als „Fleming-Ventil“ bekannt gewordene Diode beschrieb. Von Verstärkung war hier allerdings noch nicht die Rede. Der deutsche Physiker Wehnelt verbesserte kurze Zeit später die Glühkathode, indem er glühende Metalloxide, insbesondere Bariumoxid, als besseren Elektronenlieferanten auf die Kathode brachte. Er sah aber zunächst nur die Braunsche Röhre - an Verstärkung dachte auch er nicht.

Das war bei dem Patent von Robert von Liebens schon ganz anders, dessen jetzt gefeierte Patentschrift mit der Nummer DPR179 807 (online einsehbar unter [1], aber weit schöner aufbereitet unter [2]) vom 4. März 1906 mit den Worten beginnt: „Die vorliegende Erfindung bezweckt, mittels Stromschwankungen kleiner Energie solche von großer Energie auszulösen, wobei die Frequenz und Kurvenform der ausgelösten Stromschwankungen denen der auslösenden entsprechen.“ Fraglos wird hier und in dem am Ende nochmals explizit formulierten Patentanspruch eindeutig die Verstärkung als Erfindungszweck proklamiert: Kathodenstrahlen durch „verstärkende Stromwellen“ zu Wellen gleicher Frequenz, aber höherer Amplitude zu beeinflussen. Sein primäres Ziel ist ein Telefonverstärker. Lieben erwähnt eine elektrostatische oder magnetische Beeinflussung; bei seinem Prototyp einer Zwei-Elektroden-Röhre wurde der Kathodenstrom zunächst allerdings nur von außen magnetisch moduliert.

Aus heutiger Patentrechtssicht müsste die Sache dennoch damit eigentlich klar sein, veröffentlicht wurde sein Patent aber erst am 16. November 1906 - bis dahin hatte der Amerikaner Lee de Forest schon eine bessere Idee aufs Patentpapier gebracht: die Triode. Zuvor hatte de Forest erst einmal die Fleming-Diode neu erfunden (Patent des „Two electron Audion“ vom 18. Januar 1906), wenn er diese auch in einem etwas anderen Kennlinienbereich betrieb. Aber am 25. Oktober meldete er unter der Nummer 841 387 ein Patent „zum Verstärken schwacher elektrischer Ströme“ an, zum Teil mit zwei-Elektroden-Röhren, die denen von Liebens nicht unähnlich waren, aber unter Claim 6 beschrieb er auch ziemlich unmissverständlich eine nahezu klassische Triode mit drei Elektroden, von denen eine zur elektrostatischen Beeinflussung des Kathodenstrahls dient [2].

So richtig gut als Verstärker funktionieren wollte jedoch noch keine der vorgestellten Prototypen, und so kam es in den Folgejahren zuhauf zu Nachbesserungen bei allen drei genannten Erfindern mit zahlreichen neuen Patenten. De Forest präzisierte beispielsweise 1908 die dritte Elektrode erstmals als Gitter. Auch von Lieben und seine Mitstreiter bauten Gitter in die Röhre ein (Gitterpatent von 1910). Ganz wesentlich für den Erfolg war später eine Verbesserung des Hochvakuums, mit dem die Röhren „gefüllt“ wurden.

Während von Lieben die Niederfrequenzverstärkung (Telefonie) als Hauptzweck ansah, hatte sich de Forest vorrangig dem Radio verschrieben - berühmt geworden ist die erste öffentliche Opernübertragung vom 12/13. Januar 1910, live aus der Met in New York: mit Tosca, Cavelleria Rusticana und Pagliacci - Letzteres von niemand Geringerem gesungen als von Enrico Caruso höchst persönlich. Die Öffentlichkeit interessierte sich jedoch damals wenig für den Rundfunk, aber - wen wunderts - die Militärs.

Alle genannten Erfinder beziehungsweise ihre Firmen fingen natürlich mächtig Streit miteinander an. Vor dem deutschkaiserlichen Patentgericht klagte de Forest/ AT&T erfolglos gegen von Lieben beziehungsweise Telefunken, und in den USA klagte 1914 die Firma Marconi, die zwischenzeitlich die Rechte von Fleming übernommen hatte, gegen de Forest - selbiger antwortete umgehend mit einer Gegenklage. Das US-Patentgericht erkannte zwei Jahre später salomonisch: de Forest verstoße mit seiner Zweielektrodenröhre gegen das Fleming-Patent und dieser mit der Dreielektrodenröhre gegen das von de Forest. Damit blockierte das Gericht mitten im ersten Weltkrieg zwei kriegswichtige Firmen. Das Militär bestellte nichtsdestotrotz weitere dringend benötigte Rundfunkröhren und US-Präsident Franklin Roosevelt sah sich veranlasst einzuschreiten. Er stellte die Lieferfirmen von potenziellen finanziellen und rechtlichen Patentansprüchen frei, der amerikanische Staat trat stattdessen in die Haftung ein. Mit den Patenten des deutschen Kriegsgegners gab es ohnehin keinen Ärger mehr, die wurden ersatzlos verstaatlicht.

Der Patentstreit von Marconi gegen nunmehr die Vereinigten Staaten dauerte nahezu 30 Jahre bis in die Mitte des nächsten Weltkrieges. 1943 erkannte der U.S. Supreme Court das Fleming-Patent für null und nichtig („rendered void“) - nicht etwa zu Gunsten von de Forest, sondern weil Edison als Entdecker des Glühkathodeneffekts sowie der deutsche Physiker Johann Wilhelm Hittdorf das alles im Prinzip schon zwanzig Jahre vorher beschrieben hätten.

De Forest, der Vielerfinder, erlitt mit zahlreichen Firmen Schiffbruch. Zum einen wegen der vielen kostspieligen Patentverfahren und zum anderen hatte er zwischendurch auch Ärger wegen Aktienbetrugs. Als seine Firmenpartner wegen dieses Vorwurfs in New York verhaftet wurden, hielt er sich grad in San Francisco auf. Er blieb dank einer Bürgschaft vom Knast verschont, aber die Firma war bankrott, seine Konten gesperrt und er war weitgehend mittellos. Das nutzte AT&T 1912 aus, um ihm die Röhrenpatente trickreich über eine Tarnfirma für 50 000 Dollar abzuluchsen. Später reichte AT&T sie dann an RCA weiter. De Forest gründete weitere Firmen, erfand weiter und klagte weiter. Sein Streit über die Erfindung des Rückkopplungsempfängers (Regeneration Circuit) mit dem Amerikaner Edwin Howard Armstrong wurde ein medienwirksamer Dauerbrenner von gut zwanzig Jahren. De Forest bekam letztendlich vor Gericht Recht - aber die Fachwelt hat trotzdem Armstrong als Erfinder gekürt.

Auch Robert von Lieben veräußerte seine Patente, allerdings ohne Trickserei zu einem ordentlichen Preis von 100 000 Reichsmark, und zwar an ein extra für ihn gegründetes Firmen-Consortium von AEG, Siemens & Halske, Felton Guillaume und der Gesellschaft für drahtlose Telegraphie, die sie später an die Tochterfirma Telefunken weiterreichte. Im September 1911 hatte von Lieben eine mit den Mitarbeitern Reisz und Strauss weiterentwickelte Röhre („LRS-Relais“) als Telephonieverstärker vor Wissenschaftlern in Berlin mit viel Erfolg demonstriert - die deutschen Firmen reagierten umgehend: Der Vertrag wurde bereits im Februar 1912 geschlossen. Lange Zeit konnte sich von Lieben aber nicht mehr an seinem Wohlstand erfreuen - er starb ein Jahr später 34-jährig in Wien, sein streitbarer Erfinderkonkurrent de Forest überlebte ihn um fast 50 Jahre.

Die Röhre hat sich hier wie dort, bei Telefunken, Valvo, Marconi und RCA schnell weiterentwickelt und lieferte die Basis für die Rundfunk-, Kommunikations- und Computertechnik - zum Guten und zum Bösen - bis sie ab den späteren 50er Jahren allmählich vom Transistor verdrängt wurde. Patentfreier Vorschlag zur Güte: Edison hat ohnehin alles erfunden und von dem, was übrig bleibt, sollte man das Erfindertriumvirat

  • Fleming für die Gleichrichterröhre,
  • von Lieben für die Verstärkerröhre und
  • de Forest für die Rundfunk-röhre (Triode)

gemeinsam in die Annalen der Geschichte eingehen lassen. (as)

[1] Deutsches Patent und Markenamt

[2] umfangreiche, schön gestaltete Website zum Thema Röhren

[3] Amerikanisches Patentamt

[4] Gerald E. J. Tyne, Saga of the Vacuum Tube, Howard W Sams & Co., 1977, ISBN 0-672-21470-9

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