Kohereeri

Kohereeri

Kohereeri (suomeksi myös kohereri tai koheereri) on fysiikan varhaisemmassa tutkimuksessa käytetty laite, joka sopii sähkömagneettisen säteilyn ilmaisijaksi. Kohereeri perustuu metallijauheen vaihtelevaan sähkönjohtokykyyn, kuten varhaiset mikrofonit. Laite rakentuu lasiputkesta, jonka päissä on elektrodit ja keskellä metallijauhetta.

Toimintaperiaate

Metallijauhe johtaa sähköä sitä paremmin, mitä enemmän siihen kohdistuu painetta. Kohereerin sisällä metallijauheen vastus on suuri, kunnes se joutuu sähkökenttään, jolloin hiukkaset liimautuvat yhteen ja vastus pienenee voimakkaasti. Sähkökenttä saadaan aikaiseksi kytkemällä elektrodien välille jännite. Sähkömagneettisen säteilyn vastaanottamiseksi jännite pidetään virtalähteen avulla lähes sillä tasolla, missä metallihiukkaset liimautuvat toisiinsa. Puuttuva jännitepiikki saadaan antennista. Kohereeria voidaan käyttää ilmaisemaan muutoksia sähkömagneettisessa säteilyssä liittämällä se soittokelloon releen avulla. Kohereerin aktivoituessa kellon vasara kilauttaa ensin kelloa ja iskee sitten kohereeriin, palauttaen vastuksen ennalleen.

Kehitys

Ensimmäisiä toimivan kohereerin kehittäjiä oli ranskalainen Édouard Branly. Hän tutki metallijauheen sähkönjohtavuusominaisuuksia. Vuonna 1890 hän teki havainnon lasiputkessa olevan metallijauheen erityispiirteestä. Jauheen vastus pieneni pysyvästi, jos lähistöllä tapahtui voimakas sähkön purkaus. Kun lasiputkea tämän jälkeen täräytettiin, vastus palautui ennalleen. Hän rakensi ensimmäisen kohereerin käyttämällä metallihiukkasilla täytettyä lasiputkea, jossa oli päissä elektrodit ja paristo antamassa jännitettä elektrodeille. Hän täydensi laitetta langattoman lennättimen vastaanottimeksi käyttämiseen lisäämällä releen ja soittokellon. Morsen aakkosten pistettä ja viivaa vastasi eripituinen kilahdusten väli.

Marconi kehitti Branlyn kohereeria laboratoriolaitteesta käytännölliseen, langattomaan viestintään sopivaksi laitteeksi. Hän pienensi elektrodien väliä, jolloin kohereerin jännitettä voitiin kasvattaa. Näin antennilla voitiin vastaanottaa entistä heikompia impulsseja, joka oli tarpeen pitkän matkan lähetyksissä. Marconin kohereeri sisälsi lähes tyhjiössä lepäävää metallijauhetta, josta 95 % oli nikkeliä ja 5 % hopeaa. Elektrodien väli oli 1 millimetri ja putken paksuus 5 millimetriä. Jauheen osuus tilavuudesta oli 2/3. Laitteella Marconi saavutti erinomaisia tuloksia.

Vuonna 1901 Italiassa esitelty elohopeapisaroihin perustuva kohereeri korvasi metallijauheella toimivat laitteet. Elohopeakohereerin etuna oli sen toiminta ilman jokaisen signaalin jälkeen tapahtuvaa perustilan palauttavaa kopautusta. Marconi onnistui patentoimaan tämänkin laitteen itselleen.

Aleksandr Popov kehitti oman kohereerinsa, jolla hän teki aluksi kokeita ukkosenjohdattimien, mutta myöhemmin radiotekniikan kanssa. Nikola Tesla kehitti kohereereja erikoistarkoituksiin.

Kohereeriin verrattavia ilmaisimia olivat aikanaan magneettinen ilmaisin, termometrinen ilmaisin ja elektrolyytti-ilmaisin, joista varsinkin viimeinen pystyi kilpailemaan tehokkuudessa kohereerin kanssa. Elektroniputki korvasi muut sähkömagneettisen säteilyn ilmaisimet ennen ensimmäistä maailmansotaa.

Käyttötarkoituksia

Kohereeria käytettiin aluksi vain laboratorioissa sähkömagneettisten kenttien tutkimiseen. 1890–1910-luvuilla kohereerin käyttö yleistyi radiolähetysten vastaanottamiseen. Marconi muodosti kohereeria käyttäen ensimmäisen langattoman yhteyden Atlantin ylitse vuonna 1901.

Vuonna 1898 Lodge käytti kohereeria radioastronomiseen kokeeseen, jossa hän yritti vastaanottaa Edisonin 1890 teoretisoimia, auringosta säteileviä radioaaltoja antennin avulla. Koe epäonnistui, sillä signaalia ei voitu vahvistaa ja kohereeriin perustuva havaintolaite oli epäherkkä.

Telemobiloskoopin eli tutkan keksijä Christian Hülsmeyer käytti laitteistossaan kohereeria 1904.

Kirjallisuutta

• Ismo Lindell: Sähkötekniikan historia, Otatieto Oy 1994

Aiheesta muualla

• http://www.ursa.fi/ursa/jaostot/radio/radioastronomia.html