صمام فليمنج

صمام فليمنج ، المعروف أيضًا بصمام تذبذب فليمنج ، هو صمام حراري أو أنبوب مفرغ اخترعه الفيزيائي الإنجليزي جون أمبروز فليمنج عام 1904 ككاشف لأجهزة الاستقبال الراديوية المبكرة المستخدمة في التلغراف اللاسلكي الكهرومغناطيسي . كان أول أنبوب مفرغ عملي وأول ثنائي حراري ، وهو أنبوب مفرغ وظيفته توصيل التيار في اتجاه واحد ومنع تدفقه في الاتجاه المعاكس. لاحقًا، شاع استخدام الثنائي الحراري كمقوم - وهو جهاز يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر - في مصادر الطاقة لمجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية، إلى أن بدأ استبداله بمقوم السيلينيوم في أوائل الثلاثينيات، ثم حل محله تقريبًا ثنائي أشباه الموصلات في الستينيات. كان صمام فليمنج رائدًا لجميع الأنابيب المفرغة، التي هيمنت على الإلكترونيات لمدة خمسين عامًا. وصفها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات بأنها "واحدة من أهم التطورات في تاريخ الإلكترونيات"، ^{[ 1 ]} وهي مدرجة في قائمة معالم معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للهندسة الكهربائية .

يتكون الصمام من مصباح زجاجي مفرغ يحتوي على قطبين كهربائيين : مهبط على شكل " خيط "، وهو عبارة عن حلقة من سلك كربوني أو سلك تنجستن دقيق، مشابه للسلك المستخدم في المصابيح الكهربائية آنذاك، ومصعد ( صفيحة ) عبارة عن صفيحة معدنية. مع أن المصعد في النسخ الأولى كان عبارة عن صفيحة معدنية مسطحة موضوعة بجوار المهبط، إلا أنه في النسخ اللاحقة أصبح أسطوانة معدنية تحيط بالمهبط. وفي بعض النسخ، كانت تُحيط بالمصباح شبكة نحاسية مؤرضة لحمايته من تأثير المجالات الكهربائية الخارجية.

أثناء التشغيل، يمر تيار منفصل عبر "فتيل" الكاثود، مما يؤدي إلى تسخينه واكتساب بعض الإلكترونات في المعدن طاقة كافية للهروب من ذراتها الأصلية إلى فراغ الأنبوب، وهي عملية تُسمى الانبعاث الحراري . يُطبَّق التيار المتردد المراد تقويمه بين الفتيل والصفيحة. عندما يكون جهد الصفيحة موجبًا بالنسبة للفتيل، تنجذب الإلكترونات إليها ويتدفق تيار كهربائي من الفتيل إلى الصفيحة. في المقابل، عندما يكون جهد الصفيحة سالبًا بالنسبة للفتيل، لا تنجذب الإلكترونات إليها ولا يمر تيار عبر الأنبوب (على عكس الفتيل، لا تُصدر الصفيحة إلكترونات). بما أن التيار لا يمر عبر الصمام إلا في اتجاه واحد، فإنه يُقوِّم التيار المتردد إلى تيار مستمر نابض.

كانت هذه العملية البسيطة معقدة بعض الشيء بسبب وجود هواء متبقٍ في الصمام، إذ لم تكن مضخات التفريغ في زمن فليمنج قادرة على توليد مستوى تفريغ عالٍ كما هو الحال في أنابيب التفريغ الحديثة. عند الفولتيات العالية، قد يصبح الصمام غير مستقر ويتذبذب، ولكن هذا يحدث عند فولتيات أعلى بكثير من تلك المستخدمة عادةً.

كان صمام فليمنج أول تطبيق عملي للانبعاث الحراري ، الذي اكتشفه فريدريك جوثري عام 1873. أثناء تطويره للمصباح المتوهج عام 1880، اكتشف توماس إديسون أن الجسيمات المشحونة المنبعثة من قطب سالب ساخن تتحرك عبر الفراغ وتتجمع على قطب موجب، مُنتجةً تيارًا كهربائيًا. أطلق العلماء لاحقًا على هذه الظاهرة اسم تأثير إديسون ، وحددوا أنها ناتجة عن الإلكترونات المنبعثة حراريًا. حصل إديسون على براءة اختراع لهذا الجهاز كجزء من مؤشر كهربائي عام 1884، لكنه لم يجد له استخدامًا عمليًا. عمل البروفيسور فليمنج، من جامعة لندن ، مستشارًا لشركة إديسون للإضاءة الكهربائية من عام 1881 إلى عام 1891، ثم لشركة ماركوني للتلغراف اللاسلكي .

في عام ١٩٠١، صمّم فليمنج جهاز الإرسال الذي استخدمه غولييلمو ماركوني في أول بثّ للموجات الراديوية عبر المحيط الأطلسي من بولدو ، إنجلترا ، إلى سيجنال هيل، سانت جونز ، نيوفاوندلاند ، كندا . بلغت المسافة بين النقطتين حوالي ٣٥٠٠ كيلومتر (٢٢٠٠ ميل) . ورغم أن الاتصال، الذي أُعلن عنه في ١٢ ديسمبر ١٩٠١، لاقى ترحيبًا واسعًا باعتباره إنجازًا علميًا عظيمًا في ذلك الوقت، إلا أن هناك بعض الشكوك حول هذا الادعاء، لأن الإشارة المُستقبلة، وهي النقاط الثلاث لحرف "S" في شفرة مورس ، كانت ضعيفة للغاية لدرجة أن جهاز الاستقبال البدائي واجه صعوبة في تمييزها عن الضوضاء الراديوية الجوية الناتجة عن التفريغ الكهروستاتيكي، مما دفع النقاد لاحقًا إلى اقتراح أنها ربما كانت ضوضاء عشوائية. على أي حال، كان من الواضح لفليمنج أن الاتصال الموثوق عبر المحيط الأطلسي باستخدام جهاز الإرسال الحالي يتطلب جهاز استقبال أكثر حساسية. 

استخدم جهاز الاستقبال المستخدم في العرض التوضيحي عبر المحيط الأطلسي مُشفِّرًا متماسكًا ، والذي تميز بحساسية ضعيفة وأدى إلى تدهور ضبط جهاز الاستقبال. دفع هذا فليمنج إلى البحث عن كاشف أكثر حساسية وموثوقية، وفي الوقت نفسه أكثر ملاءمة للاستخدام مع الدوائر المضبوطة. ^{[ 2 ] [ 3 ]} في عام 1904، جرب فليمنج مصباحًا يعمل بتأثير إديسون لهذا الغرض، ووجد أنه يعمل بكفاءة في تقويم التذبذبات عالية التردد، مما يسمح بالكشف عن الإشارات المُقوَّمة بواسطة الجلفانومتر . في 16 نوفمبر 1904، تقدم بطلب للحصول على براءة اختراع أمريكية لما أسماه صمام التذبذب. صدرت براءة الاختراع لاحقًا برقم 803,684، ووجدت فائدة فورية في الكشف عن الرسائل المرسلة بشفرة مورس. استخدمت شركة ماركوني صمام فليمنج في أجهزة الاستقبال الخاصة بها على متن السفن حتى عام 1916 تقريبًا، عندما استُبدل بالصمام الثلاثي .

• مقوم الزئبق

• الوسائط المتعلقة بصمامات فليمنج على ويكيميديا ​​كومنز
• مركز تاريخ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات
• نوفمبر 1904: فليمنج يكتشف الصمام الحراري (أو صمام التذبذب)، أو "الدايود". مؤرشف بتاريخ 16 أكتوبر 2012 في موقع Archive-It
• متحف سبارك
• صفحة عكس الزمن