130-летие создания первого фотоэлемента и 90 лет первой технической системы охраны

Преобразование оптического сигнала в электрический основывается на явлении фотоэффекта. Впервые прямое влияние света на электричество было обнаружено немецким физиком Г. Герцем в 1887 г. Герц установил, что заряженный проводник, будучи освещен ультрафиолетовыми лучами, теряет свой заряд, а электрическая искра возникает в искровом промежутке при меньшей разности потенциалов. Замеченное явление было описано Герцем в его статьях 1887-1888 годов, но оставлено им без объяснения. И это неудивительно: электрон будет открыт Джозефом Джоном Томсоном лишь в 1897 году, а без упоминания об электроне объяснить фотоэффект невозможно, это сделал А. Эйнштейн в 1905 г.

Однако 26 февраля 1888 года заслужено считается одним из замечательнейших дней в истории науки и техники и. В этот день русский ученый Александр Григорьевич Столетов (1839-1896) осуществил опыт, наглядно продемонстрировавший внешний фотоэффект и показавший характер влияния света на электричество. В мае 1887 г. была послана в печать статья Герца, а уже в феврале 1888 г. начал свою работу Столетов. В том ж году, появляются одна за другой три его публикации. Все работы длились менее двух лет, и приходится удивляться, как много был сделано за такой коротки период одним человеком, занятым при этом в основном преподавательской деятельностью. «Ученый с невозможным характером» – так называли Александра Григорьевича Столетова его современники, в основном за суровость на экзаменах. Александр Григорьевич Столетов родился летом 1839 года в небогатой купеческой семье. После окончания Московского университета Александр Григорьевич был оставлен в нём для подготовки к профессорскому званию. В 1862‒66 гг. он стажировался в Берлине у Г. Магнуса, Г. Кирхгофа, В. Вебера.

В своем опыте Столетов использовал наполненный газом стеклянный баллон, в котором находятся два электрода. Позже этот элемент стали называть «газонаполненный фотоэлемент». Баллоны фотоэлементов, после откачки воздуха, и сегодня наполняют разреженным газом — неоном или аргоном. Присутствие этих газов в фотоэлементе повышает его чувствительность. Электроны, вылетевшие из катода, сталкиваясь с атомами газа, могут ионизировать их. В результате таких столкновений возрастает число электронов, попадающих на анод, и сила тока увеличивается.

В первые десятилетия своего существования фотоэлемент был только физическим прибором. Он служил для научных исследований, но практического применения ему не находилось. Инженеры, совершенствуя фотоэлемент, ничего по существу в нем не изменили. Основные части прибора оставались теми же, что были и у Столетова: два электрода — чувствительный к свету катод с большой поверхностью; анод, имеющий вид небольшого колечка или сеточки; батарея или другой источник постоянного тока. Когда на катод фотоэлемента падают световые лучи, через прибор идет ток. Через усилитель фотоэлемент может приводить в действие реле — автоматический выключатель тока.

Первое упоминание о создании устройства технических средств охраны помещений относится к 1928 году, когда для развития технологии звукового кино концерны Siemens & Halske и AEG организовали компанию Klangfilm GmbH. Одной из самых важных деталей, используемых в то время в кинопроекторах для получения звука при просмотре звуковой киноленты, считался газонаполненный фотоэлемент с внешним фотоэффектом, уже имевшийся в макетном варианте у дочерней компании Simens & Halske фирмы OSRAM GmbH KG. Тогда же, в 1928 году, старейший банк Германии Berenberg Bank (Joh. Berenberg, Gossler & Co. KG) обратился в правление компании Siemens с просьбой оборудовать все его филиалы современной охранной сигнализацией, размещенной как в хранилищах, так и в офисных помещениях. Фактически, выражаясь современным языком, компании Siemens & Halske предложили в конце 1928 года создать ТСО помещений на основе последних научных достижений. Примечательно, что аналогичная система ТСО была впоследствии установлена в здании личной резиденции А. Гитлера «Бергхоф» («Дом Вахенфельд»).

В середине 20-х годов британская компания Radiovisor и германская Simens & Halske практически одновременно предложили для потребителей серийный образец охранной сигнализации на основе инфракрасных лучевых систем, предназначенной для контроля помещений. Принципиальная схема работы данной сигнализации базировалась на размещении в охраняемом помещении лампы с фильтром, испускающей лучи невидимого спектра, то есть инфракрасные. На противоположном конце пучка света длиной 940 мк устанавливался фотоэлектрический приемник (еще можно его назвать фотоэлектрический цезиевый элемент). При этом через фотоэлемент проходил слабый электрический ток, удерживающий при помощи электромагнита все исполнительные органы от действия. При прерывании луча нарушителем, зашедшим в помещение, прекращается подача тока на фотоэлемент, в результате чего срабатывает звуковая сигнализация. Данная система охранной сигнализации нашла широкое применение в Западной Европе, Великобритании и США уже с начала 30-х годов прошлого века – например, компания из ЮАР De Beers уже с 1932 года начала применять на своих складских помещениях инфракрасные лучевые системы, или, как их еще называют оптические лучевые инфракрасные сигнализаторы, разработанные британской компанией Radiovisor.