卡爾·費迪南德·布勞恩（Karl Ferdinand Braun，1850年6月6日－1918年4月20日），德國物理學(xué)家，1909年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，陰極射線(xiàn)管的發(fā)明者。

人物生平

1850年6月6日，布勞恩出生在富爾達，父親是個(gè)公務(wù)員。

1868年開(kāi)始在德國馬爾堡大學(xué)學(xué)習數學(xué)和自然科學(xué)。

1869年轉去柏林大學(xué)研究天線(xiàn)。

1872年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。博士導師：奧古斯特·孔脫。博士學(xué)生：列昂尼德·伊薩科維奇·曼德?tīng)柺┧贰?/p>

1873年，他通過(guò)國家中學(xué)教師考試，在萊比錫的一家中學(xué)教數學(xué)和自然科學(xué)，在那里他同時(shí)進(jìn)行對振蕩電流的科學(xué)研究。

1874年，他發(fā)現某些金屬硫化物具有使電流單方向通過(guò)的特性，并利用半導體的這個(gè)特性制成了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)中不可或缺的檢波器，開(kāi)創(chuàng )了人類(lèi)研究半導體的先例。布勞恩先后在馬爾堡大學(xué)（1876年）、斯特拉斯堡大學(xué)（1880年）和卡爾斯魯厄大學(xué)（1883年）任物理學(xué)副教授和教授。

1887年又應蒂賓根大學(xué)的邀請負責建立物理學(xué)研究所。

1895年他回到斯特拉斯堡大學(xué)任物理研究所主任和教授，把主要精力用于進(jìn)行電學(xué)研究。

1909年，因為對無(wú)線(xiàn)電報的改進(jìn)，布勞恩同發(fā)明無(wú)線(xiàn)電報的馬可尼分享了諾貝爾物理學(xué)獎。馬可尼的發(fā)明曾多次借用到布勞恩的專(zhuān)利。

第一次世界大戰爆發(fā)后，英國控制的馬克尼無(wú)線(xiàn)電公司企圖關(guān)閉紐約的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射站，切斷美國和德國的通信，并對位于長(cháng)島的塞維爾無(wú)線(xiàn)電發(fā)射站的專(zhuān)利權提出起訴。當時(shí)美國尚未加入戰爭，64歲的布勞恩抱病沖破英國的封鎖前往美國，幫助維護德國設在紐約的無(wú)線(xiàn)電站，并在紐約出庭為他曾做過(guò)的實(shí)驗作證。其間，美國介入第一次世界大戰，布勞恩成為了“敵對國公民”[4]，美國不允許他回到斯特拉斯堡，只能生活在布魯克林，直到1918年第一次世界大戰結束前，布勞恩逝世于家中。

主要成就

發(fā)明陰極射線(xiàn)管

發(fā)明陰極射線(xiàn)管CRT（布勞恩管，CRT顯示器的核心部件）　陰極射線(xiàn)管示意圖：

1. 極板網(wǎng)柵；2. 陽(yáng)極；3. 偏轉線(xiàn)圈；4. 加熱器；5. 陰極；6. 電子束；7. 聚集線(xiàn)圈；8. 熒光屏

布勞恩制造了第一個(gè)陰極射線(xiàn)管（縮寫(xiě)CRT，俗稱(chēng)顯像管）示波器。CRT被廣泛應用在電視機和計算機的顯示器上，在德語(yǔ)國家，CRT仍被稱(chēng)為“布勞恩管”（德語(yǔ)：Braunsche R?hre）。

19世紀后半葉，電學(xué)發(fā)展到了鼎盛時(shí)期。1858年，德國物理學(xué)家尤利烏斯·普呂克觀(guān)察到一種陰極熒光現象，1876年，德國物理學(xué)家哥爾茨坦[2]確認這一種陰極射線(xiàn)。在追蹤陰極射線(xiàn)的過(guò)程中，1895年，德國物理學(xué)家倫琴意外地發(fā)現了X光。1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫，對陰極射線(xiàn)進(jìn)行了精確的實(shí)驗研究，并將其命名為“電子”。就是在這個(gè)背景下，19世紀90年代，當布勞恩得知人們正在研究陰極射線(xiàn)時(shí)，立即投身于這一新領(lǐng)域。

第一個(gè)陰極射線(xiàn)管誕生在1897年的德國卡爾斯魯厄。布勞恩在抽成真空的管子一端裝上電極（圖1中5），從陰極發(fā)射出來(lái)的電子在穿過(guò)通電電極時(shí)，因為受到靜電力影響聚成一束狹窄的射線(xiàn)，即電子束，稱(chēng)為陰極射線(xiàn)（圖1中6），管子側壁分別擺放一對水平的和一對垂直的金屬平行板電極（圖1中3），水平的電極使得電子束上下垂直偏轉運動(dòng)，垂直的電極使得電子束左右水平偏轉運動(dòng)。管子的另一端均勻地涂上一層硫化鋅或其他礦物質(zhì)細粉，做成熒光屏（右圖中8），電子束打在上面可以產(chǎn)生黃綠色的明亮光斑。隨著(zhù)側壁上擺放的平行板電極電壓的變化，電子束的偏轉也隨之變化，從而在熒光屏上形成不同的亮點(diǎn)，稱(chēng)為“掃描”。熒光屏上光斑的變化，呈現了控制電子束偏轉的平行板電極電壓的變化，也就是所研究電波的波動(dòng)圖象，這是示波器的雛形和基礎，它使得對電波的直觀(guān)觀(guān)察成為可能。

布勞恩最初設計的陰極射線(xiàn)管還不十分完美，它只有一個(gè)冷陰極，管子也不是完全真空，而且要求十萬(wàn)伏特的高壓來(lái)加速電子束，才能在熒光屏上夠辨認出受偏轉影響后的運動(dòng)軌跡，此外，電磁偏轉也只有一個(gè)方向。但是工業(yè)界很快對布勞恩的這個(gè)發(fā)明產(chǎn)生了興趣，這使得陰極射線(xiàn)管得到了很好的繼續發(fā)展。1889年，布勞恩的助手澤納克（Zenneck）為陰極射線(xiàn)管增加了另一個(gè)方向的電磁偏轉，此后又相繼發(fā)明了熱陰極和高真空。這使得陰極射線(xiàn)管不僅可以用在示波器上，1930年起成為了顯示器的重要部件，為后來(lái)電視、雷達和電子顯微鏡的發(fā)明奠定了重要基礎，如今仍被廣泛應用于計算機、電視機和示波器等的顯像器上。

改進(jìn)無(wú)線(xiàn)電通訊

在發(fā)明陰極射線(xiàn)管的同時(shí)，布勞恩還開(kāi)始了他在無(wú)線(xiàn)電報方面的研究。

無(wú)線(xiàn)電接收機

當時(shí)的電報技術(shù)存在一個(gè)致命的問(wèn)題，就是缺少可靠的電報接收機。布勞恩是物理學(xué)家出身，有著(zhù)嚴謹的實(shí)驗作風(fēng)，他所做的實(shí)驗條件都是可重復再現的。他改用晶體探測器，使接收機的敏感度提高了很多。直到發(fā)明了電子管，布勞恩的晶體探測器才被淘汰了，即便如此，晶體探測器仍在簡(jiǎn)易接收機中使用了很長(cháng)一段時(shí)間。最初的超高頻雷達設備也使用了晶體探測器。

無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機

在發(fā)射機方面，布勞恩同樣貢獻很大，馬可尼主要是憑借經(jīng)驗和試探發(fā)明了發(fā)報機，而布勞恩在馬可尼發(fā)明的基礎上，對發(fā)報機進(jìn)行了物理學(xué)背景研究，并對馬可尼的發(fā)報機做了根本性的改造。比如，他發(fā)現了產(chǎn)生高功率低阻尼電波的方法，原本馬可尼發(fā)報機的振蕩線(xiàn)路和天線(xiàn)是合在一起的，這種線(xiàn)路產(chǎn)生的功率很低，布勞恩把兩者分開(kāi)，發(fā)明了磁耦合天線(xiàn)，初級線(xiàn)圈由電容器和火花隙構成，耦合上一個(gè)感性的天線(xiàn)，電容電路的振蕩在輻射天線(xiàn)中產(chǎn)生了極大的電流，這使得整個(gè)系統的發(fā)射功率大大增加，增大了通信距離，而且無(wú)線(xiàn)電接收機和發(fā)射機不需要直接與天線(xiàn)相連，減少了受到雷擊的危險。如今，磁耦合天線(xiàn)仍應用在收音機、電視機、電臺和雷達上。

1899年時(shí)候的發(fā)射機可以傳輸20千米，完成了橫跨英吉利海峽之間的無(wú)線(xiàn)電通訊，真正實(shí)現了“遠距離電報通信”，是人類(lèi)第一次用電磁波傳送信息，電文是：“你的來(lái)電收妥無(wú)誤，而且很清楚”。這個(gè)傳輸距離每個(gè)月都在被打破，1901年馬可尼又用布勞恩的發(fā)射機成功地從英國科爾努埃爾發(fā)出電報，跨越大西洋上空到達加拿大紐芬蘭，建立了從英國到北美的通信線(xiàn)路。

布勞恩還發(fā)明了定向天線(xiàn)。定向性也是電報技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)，發(fā)射機需要定向發(fā)射，接收機也需要定向接收，布勞恩是最先實(shí)現定向發(fā)報的人之一，他發(fā)明的定向天線(xiàn)只在一個(gè)指定的方向上發(fā)射電波，從而減少了能量的無(wú)謂消耗。他還把發(fā)射機的頻帶調得很窄，從而減小了不同發(fā)射機之間的干擾。