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オーディオンは、電子検出または増幅用の真空管[ 1 ]で、 1906年にアメリカの電気技師リー・デ・フォレストによってダイオードとして発明されました[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。改良され、 1908年に最初の三極管として特許を取得しました[ 1 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。真空ガラス管内に3つの電極（加熱されたフィラメント（タンタル製の陰極）、グリッド、プレート（陽極））が収められています[ 4 ] 。オーディオンは、増幅が可能な最初の広く使用された電子機器であったため、技術史において重要です[ 4 ]。グリッドでの低電力信号で、プレート回路のより大きな電力を制御することができました。
オーディオンは、後の真空管よりも残留ガスが多く、残留ガスによってダイナミックレンジが制限され、オーディオンに非線形特性と不安定な動作をもたらしました。[ 1 ] [ 8 ]元々はフレミング管にグリッド電極を追加してラジオ受信機の検波器として開発されましたが[ 3 ]、1912年頃に数人の研究者によって増幅能力が認識されるまでほとんど使用されませんでした。[ 8 ] [ 10 ]彼らはオーディオンを使用して最初の増幅ラジオ受信機と電子発振器を構築しました。[ 9 ] [ 11 ] 増幅の多くの実用的な用途がその急速な発展を促し、オリジナルのオーディオンは数年以内に、より高い真空度を持つ改良版に取って代わられました。[ 8 ] [ 10 ]
ガス炎が電気伝導性を持つことは19世紀半ばから知られており、初期の無線実験家たちは、この伝導性が電波の存在によって影響を受けることに気づいていた。デ・フォレストは、従来のランプのフィラメントで加熱された部分真空中のガスもほぼ同じように振る舞い、ガラス製の筐体にワイヤーを巻き付ければ、この装置が無線信号の検出器として機能することを発見した。彼の最初の設計では、小さな金属板がランプの筐体に封入され、これがヘッドホンを介して22ボルト電池の正極端子に接続され、負極端子はランプのフィラメントの片側に接続されていた。ガラスの外側に巻き付けられたワイヤーに無線信号が印加されると、電流に乱れが生じ、ヘッドホンから音が鳴った。
これは重要な進展でした。なぜなら、既存の商用無線システムは特許によって厳重に保護されていたからです。新しいタイプの検出器があれば、デ・フォレストは独自のシステムを市場に出すことができるようになりました。彼は最終的に、アンテナ回路を空間電流経路に直接配置した第3の電極に接続することで感度が大幅に向上することを発見しました。初期のバージョンでは、これは単に格子状に曲げたワイヤーでした（そのため「グリッド」と呼ばれています）。
オーディオンは電力増幅機能を備えていた。他の検出器では、ヘッドホンを動作させるための電力はすべてアンテナ回路自体から供給する必要があった。そのため、弱い送信機でもより遠くから受信することができた。
デ・フォレストをはじめとする当時の人々は、彼のグリッドオーディオンの可能性を過小評価し、主に軍事用途に限られると考えていた。デ・フォレストが特許を出願した時点で、電話中継器用増幅器としての可能性に気づいていなかったことは注目に値する。彼は以前にも増幅器の特許を取得しており、粗雑な電気機械式音増幅器は少なくとも20年間、電話業界を悩ませてきたにもかかわらずである。（皮肉なことに、第一次世界大戦に至るまでの特許紛争の時代、デ・フォレストのグリッドオーディオンの特許にはこの用途について記載されていなかったため、真空三極管の製造を可能にしたのは、まさにこの「抜け穴」だった。）
デ・フォレストは、1906年11月13日にオーディオンの初期の2電極ダイオード版の特許（米国特許第841,386号）を取得し、1908年には「三極管」（3電極）版の特許（米国特許第879,532号）を取得しました。デ・フォレストは、オーディオンの開発はジョン・アンブローズ・フレミングの熱電子管に関する先行研究（フレミングは英国特許第24850号と米国特許第803,684号を取得）とは独立していると主張し続け、ラジオ関連の特許紛争に数多く巻き込まれました。デ・フォレストは「なぜ動くのかは分からないが、とにかく動くんだ」という言葉で有名でした。
彼は他の研究者が開発した真空三極管を常に「オシラウディオン」と呼んでいたが、彼がその開発に重要な貢献をしたという証拠はない。確かに、1913年に真の真空三極管が発明された後（下記参照）、ド・フォレストは様々な種類の無線送受信装置の製造を続けた（その例はこのページに掲載されている）。しかし、彼はこれらの装置を「オーディオン」を使用していると常々説明していたが、実際には他の実験家が開発した回路と非常によく似た高真空三極管を使用していた。
1914年、コロンビア大学の学生エドウィン・ハワード・アームストロングは、ジョン・ハロルド・モアクロフト教授と共同でオーディオンの電気的原理を文書化しました。アームストロングは、回路図とオシロスコープのグラフを添えて、1914年12月にElectrical World誌にオーディオンの説明を発表しました。[ 13 ] 1915年3月と4月、アームストロングはそれぞれニューヨークとボストンの無線技術者協会で講演し、9月に出版された論文「オーディオン受信機の最近の発展」を発表しました。[ 11 ] 2つの論文を組み合わせたものが、Annals of the New York Academy of Sciencesなどの他の雑誌に再掲載されました。[ 13 ]後に再生特許をめぐってアームストロングとデ・フォレストが対立した際、アームストロングはデ・フォレストが再生の仕組みを全く理解していないことを決定的に証明することができました。[ 8 ] [ 14 ]
問題は、（おそらくフレミング弁との差別化を図るため）ド・フォレストの当初の特許では、オーディオン（オーディオンは「オーディオイオン」の略）内部の低圧ガスが動作に不可欠であると規定されていたことであり、実際、初期のオーディオンは金属電極にこのガスが吸着されるため、深刻な信頼性の問題を抱えていた。オーディオンは非常にうまく動作することもあれば、ほとんど動作しないこともあった。
デ・フォレスト自身だけでなく、多くの研究者が部分真空を安定させることで装置の信頼性を向上させる方法を模索していた。真の真空管の開発につながった研究の多くは、ゼネラル・エレクトリック（GE）の研究室でアーヴィング・ラングミュアによって行われた。
ラングミュアは、様々な低圧および真空電気機器の性能に関する想定される限界は、根本的な物理的限界ではなく、製造工程における汚染や不純物によるものに過ぎないのではないかと長年疑っていた。彼の最初の成功は、エジソンらが長年主張してきたこととは裏腹に、ガラス管を完全な真空ではなく低圧の不活性ガスで満たせば、白熱電球はより効率的に、より長く機能することを実証したことだった。しかし、この方法は、使用するガスから酸素と水蒸気を完全に除去した場合にのみ有効でした。彼はその後、同じ手法を、新しく開発された「クーリッジ」X線管用の整流器の製造に応用しました。ここでも、広く信じられていたこととは裏腹に、徹底した清浄度と細部への注意のおかげで、彼は数十万ボルトを整流できるフレミングダイオードのバージョンを製造することができました。彼の整流器は、ギリシャ語のkeno（空っぽの、真空のように何も含まない）とtron（装置、機器）から「ケノトロン」と呼ばれました。
次に彼はオーディオン管に注目し、その悪名高い予測不可能な挙動も、製造工程をより丁寧にすることで制御できるのではないかと再び考えた。
しかし彼はやや型破りなアプローチをとった。部分的な真空を安定させようとする代わりに、ケノトロンの完全な真空状態であればオーディオンを機能させることが可能かどうかを検討した。なぜなら、そちらの方が安定化しやすいと考えたからである。
彼はすぐに、自身の「真空」オーディオンがド・フォレスト版とは著しく異なる特性を持ち、実際には全く別の装置であり、線形増幅が可能で、はるかに高い周波数に対応できることに気づいた。オーディオンと区別するために、彼はそれをギリシャ語のplio （より多い、余分な、この場合は利得、入力された信号よりも出力される信号が多いという意味）から「プリオトロン」と名付けた。
基本的に、彼は自身の真空管設計すべてをケノトロンと呼んでおり、プリオトロンは基本的にケノトロンの特殊なタイプであった。しかし、プリオトロンとケノトロンは登録商標であったため、技術ライターはより一般的な用語である「真空管」を使用する傾向があった。1920年代半ばまでに、「ケノトロン」という用語は真空管整流器のみを指すようになり、「プリオトロン」という用語は使われなくなった。皮肉なことに、一般的には、似たような名前の「ラジオトロン」と「ケン・ラッド」というブランド名が、元の名前よりも長く使われ続けた。
デ・フォレスト社は、既存機器の保守のために、1920年代初頭までアメリカ海軍にオーディオンを製造・供給し続けていたが、それ以外の分野では、その頃にはオーディオンは完全に時代遅れとみなされていた。実用的なラジオ放送を実現させたのは、真空三極管であった。
オーディオンが導入される以前は、無線受信機にはコヒーラー、バレット、水晶検波器など、さまざまな検波器が使用されていました。最も普及していた水晶検波器は、細いワイヤーでプローブされた小さな方鉛鉱の結晶で構成されており、「猫のひげ検波器」としてよく知られていました。これらは非常に信頼性が低く、猫のひげを頻繁に調整する必要があり、増幅機能もありませんでした。このようなシステムでは、通常、アンテナで拾った電力しかヘッドホンを動作させることができないため、ユーザーはヘッドホンを通して信号を聞く必要があり、音量を非常に小さくしなければならない場合もありました。長距離通信には通常、巨大なアンテナが必要であり、送信機には膨大な量の電力を供給しなければなりませんでした。
オーディオンはこれを大幅に改善したものであったが、初期のデバイスでは信号検出プロセスで生成された信号を増幅する機能は一切提供できなかった。後期の真空三極管では、信号を任意のレベルまで増幅することが可能になった。これは通常、ある三極管の増幅出力を次の三極管のグリッドに入力することで実現され、最終的にはフルサイズのスピーカーを駆動するのに十分な電力を供給できた。さらに、検出プロセスの前に受信無線信号を増幅することも可能になり、検出効率が大幅に向上した。
真空管は、より高性能な無線送信機を作るためにも使用できた。はるかに効率的な送信機と、はるかに高感度な受信機の組み合わせは、第一次世界大戦中に無線通信に革命をもたらした。
1920年代後半には、こうした「真空管ラジオ」は西欧諸国のほとんどの家庭に普及し始め、1950年代半ばにトランジスタラジオが登場した後も長らくその状態が続いた。
現代のエレクトロニクスでは、真空管は1947年に発明され、 1959年に集積回路に実装されたトランジスタなどの固体素子にほぼ取って代わられましたが、高出力送信機、ギターアンプ、一部の高忠実度オーディオ機器などの用途では、現在でも真空管が使用されています。 アプリケーション画像
構造と真空度においてオーディオン検出器バルブとは全く異なる。[43ページ]