自传

1912年春天，我在伍斯特理工学院教了四年物理，开始担心未来。我在午夜进行的光电研究已经发表了一两篇科学论文，但我的目标是如此完美，以至于我不敢再多报道。美国物理学会（American Physical Society）的会议将于6月召开，我妻子说服我该发表论文了。所以我去了康涅狄格州纽黑文的会议，在那里我遇到了通用电气研究实验室的欧文·朗缪尔博士和威廉·库利奇博士。很快，就有人邀请他在每周的实验室座谈会上发言。我与朗缪尔共度了一晚，朗缪尔向我讲述了他的空间放大实验。

然后收到了一份在实验室度过夏天的邀请，接着是实验室主任威利斯·R·惠特尼博士的一封信，邀请我加入实验室。我犹豫了一下，说我认为我没有能力做任何实际的事情。他的回答很好：“我更喜欢你的犹豫。不要担心实际部分，那是我的工作。”

1914年我来到实验室时，朗缪尔发现了电子空间电荷定律，柯立芝紧随朗缪尔的发现，利用钨独特的电子发射发明了他的热阴极“柯立芝”X射线管。柯立芝发明这项发明是恰当的，因为他在麻省理工学院时，是这个国家第一个用原来的克鲁克斯X射线管进行实验的人之一，而且他仍然忍受着那些先驱实验留下的烧伤疤痕。

朗缪尔继续他的电子研究，做出了许多著名的杰出贡献，其中的重印本目前由佩加蒙出版社出版，共有十二卷。

柯立芝多年来一直在开发他的X射线管；第一种是铜背钨靶管，用于第一次世界大战期间的野外使用；接下来是现在所有牙医诊所的标准油浸牙管；然后是大功率油浸管生产线，最终生产出多段、百万伏、气体绝缘、变压器密封管，这是当今标准的大功率射线照相设备；最后是1亿伏特的电子感应加速器。

我开始在朗缪尔博士的指导下工作，很快发现了负阻“dynatron”¹和柯立芝一样，这是一种“自然”现象，因为我在伍斯特大学进行了二次电子发射实验。

这时发生了一件偶然的事。威廉·布拉格爵士参观了我们的实验室，并在我们的座谈会上发言，向我们介绍了他和他的儿子正在进行的X射线晶体分析工作。在讨论中，我问他是否发现了铁的晶体结构，我认为这可能是铁磁性的线索。他可能会回答说：“不，但我认为我们很快就会得到它”，这样就结束了。但他回答说：‘不，我们已经尝试过了，但没有成功。’这是一个挑战，我决定寻找铁的晶体结构。

这是一个鲁莽的决定，因为我对X射线和结晶学都很陌生。但我有柯立芝X射线管和新的凯诺顿整流器，这是我们实验室的索尔·达什曼博士刚刚开发的。利用这些整流器，我建造了一个10万伏直流电源设备，通过一对电容器过滤整流电流，电容器之间有电感。我们的一位年轻的专利律师W.G.Gartner先生注意到了这个过滤器，并为我申请了专利。十年后，我惊讶地获悉，所有无线电接收机制造商都是根据我的专利获得许可的。

从一开始，我就计划使用粉末进行X射线晶体分析，因为众所周知，还没有生产出铁的单晶。我设想所有的布拉格反射都将被同时记录下来，并且可能被解读。

随着铁屑的不断旋转，以产生随机性，我很快就得到了一些很好的粉末图案。我把这些给了一位助手，一位非常能干的年轻女士，用来与三个三次系统的布拉格值进行比较。她报告说，他们都不合身。

我之所以把这些计算委托给一位助手，而不是自己做，是因为我仍然“坚持”着dyntron项目，研究应用程序——这是一个关于不该做什么的教训，我后来从中受益匪浅。Langmuir博士的研究的一个突出品质是，当他做出一项发现或发明时，他会停下来，继续下一份工作，把申请留给其他人，这在一定程度上是他取得巨大成就的原因。

接下来的几个月里，我研究了钨的X射线光谱，以及X射线在高频下的吸收规律。

在这一点上，我很幸运地得到了华盛顿特区地球物理实验室著名矿物学家弗雷德·赖特博士两周的访问。在他的帮助下，我安装了一个含3.5%硅铁的单晶，并通过布拉格反射确定了其结构。它原来是以身体为中心的立方体。我立刻对我的铁衍射图案的解释产生了怀疑，中午骑着自行车回家时，我进行了计算，发现这些图案与以身体为中心的晶格完全一致。

然后，我在家里、晚上和星期天着手研究粉末晶体分析的理论，因为我从未在“实验室时间”上写过文章，并发表了我的论文《X射线晶体分析的新方法》²1917年；以及1919年的“化学分析新方法”^三

第一次世界大战中断了这项工作，研究实验室作为一个小组进行潜艇探测。

战争结束后，我惊讶地获悉，德拜和舍勒在瑞士独立发现了晶体分析的X射线粉末法，并比我早了近一年出版。因此，这一方法被称为德拜-舍勒法，尽管威廉·布拉格爵士，凭借对盎格鲁-撒克逊人的忠诚，多年来一直称之为赫尔方法。

战争结束后，我回到了X射线晶体分析领域，很快分析了几乎所有常见的金属。^4,5威科夫博士非常恰当地将我的分析描述为非严格的，因为我不是晶体学家。但我相信我的所有结果都是正确的。

与此同时，我们实验室的惠勒·P·戴维博士建议使用对数图来求解立方、六角形和四方结构，并监督了这些图的构建。它们被广泛使用。对于他们来说，不需要知道晶体的轴比；一个简单的方法是在一张纸条上标出实验衍射图样中所有线条的位置，以与图相同的比例，然后将纸条移到图上，直到找到精确的对应关系全部的线条。（可能缺少一些实验线，但可能没有多余的，除非样品中含有杂质。）

在这些绘图完成时，我刚刚获得了锌和镉的衍射图案，但还没有进行分析。通过这些曲线图，可以快速、容易地找到与公布的冶金值相差很大的正确轴比，并且是常规的。这两个例子的使用，作为图表使用的例证，是我作为高级作者撰写我们联合论文的原因，后来我出于对戴维博士的考虑而感到遗憾。

我可能会无限期地分析更多的结构，但我从惠特尼博士的态度（他从未“指导”过我）中感觉到我已经走得够远了；朗缪尔建议我，我可以继续生活一辈子，因为我并不缺乏需要分析的材料；但我们实验室里还有更多有趣的问题。因此，我回到了电子学领域，开始发明磁控管，⁶格栅管，⁷和闸流管。⁸

我称之为发明，因为没有更好的术语；但它们太简单了，似乎根本配不上那个严厉的称号。

磁控管只是J·J·汤姆森电子轨道交叉场计算的延伸。J.J.已经证明，电子从平面阴极向平行平面阳极移动时，会被平行于平面的磁场弯曲成摆线路径，无法到达阳极。当然，当他们到达极板边缘时，这种分析就不再适用了，他们都去了阳极。

我很好奇，如果盘子被弯曲成圆柱体，这样就没有边缘了，会发生什么。电子可能被永久阻止到达阳极。我来到实验室后不久就试过了，但没有成功。大概我对真空和对称不够小心。

在决定终止晶体分析工作后，我回到了“磁控管”问题，并计算了电子的路径。事实证明这很简单。这表明，在低于某一临界电压时，它们确实无法到达阳极。经过这一计算，实验证明很容易。

筛网管是一种副产品。我们的无线电部门呼吁实验室解释他们超外差接收机中的“噪音”。朗缪尔和我对此进行了讨论，他认为这可能是肖特基预测的电子对阳极的个别冲击的“shot-effect”。我决定测量子弹的效果。

显而易见的方法是直接射频放大。在一兆周的频率下，需要100000倍的电压放大。我知道，串联三极管获得的最大总放大倍数约为200倍；但我也知道，限制的原因是“反馈”，因为板和网格的电容耦合。

面对这个问题，很明显，通过从板的内部和外部彻底筛选网格，可以完全消除这种耦合。我们在实验室里有很好的施工设施，很快就制造出了这种“格栅”管。当然，他们是完全成功的。

我仍然无法理解，这样一个简单的反馈问题解决方案是如何让工程师们（包括我自己）回避了十年，因为我一直致力于解决这个问题，并建造了特殊的管道，以期减少容量。

使“热阴极闸流管”成为可能的原理是一种非常简单的偶然观察。我当时正在研究低压氩气中从“授权”钨丝到同心阳极的放电特性，我的助手W.F.Winter先生向我展示了一种不寻常的伏安特性。随着阳极电压的增加，电流迅速增加至20伏时的最大值，然后在100伏时迅速降至几乎为零。我立刻意识到，氩离子对灯丝的轰击正在击落钍原子，从而使灯丝产生巨大的电子发射，其速度比新灯丝扩散到表面的速度更快。这是意料之中的。但我也注意到一个重要的事实，钍不电压降至20伏以下。

这样一个简单的观察就是一个困扰了包括我在内的工程师们十多年的问题的解决方案；也就是说，当将低压气体引入热阴极整流器时，灯丝涂层在10到100小时内被完全剥落，甚至纯钨丝的直径也被减小到足以实质性地改变其电阻。通过将“分解电压”设定为20伏，这个问题得到了彻底解决，超过20伏，阳极电压不应升高。这种简单的预防措施使得随后开发热阴极气体整流器和闸流管成为可能。

我唯一的另一个主要研究问题是玻璃金属密封件的应力分析。大的封条只能用很薄的铜来制作，铜在压碎玻璃之前就屈服于压力。

在E.E.Burger先生的帮助下，在Hillel Poritsky博士的分析帮助下，我对这些压力进行了彻底的研究，包括测量它们的方法；并开发了一种称为Fernico的特殊合金，用于密封我们实验室的Louis Navias博士开发的一种完全无应力的特殊玻璃。西屋公司的科学家在两年前发现了一种类似的合金，因此我们现在从西屋公司购买费尼科合金，这一事实相对来说并不重要。我们的分析，以及费尼科的发展，使得今天的大功率整流器和闸流管成为可能，包括柯立芝的多节X射线管。这个200万伏特的X射线管有20个金属部分，由玻璃部分隔开；金属是费尼科。

工具书类

1.Dynatron，一种具有负电阻的真空管程序。I.R.E.公司。 6, 5-35 (1918).

2.一种新的X射线晶体分析方法物理学。第10版, 661-96 (1917).

3.一种新的化学分析方法熟练工人。美国化学。社会41, 1168-75 (1919).

4.十三种常见金属的X射线晶体分析物理学。第17版, 571-88 (1921).

5.常见元素的晶体结构熟练工人。富兰克林学院，193, 189 (1922).

6.均匀磁场对同心圆柱间电子运动的影响物理学。修订版18, 31 (1921).

7.屏蔽栅极钳的特性物理学。第27版, 432 (1926).

8.热阴极闸流管G.E.版本，32, 231 (1929);32, 390 (1929).