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Verfahren zur Beeinflussung eines elektrischen Stromes mittels Bestrahlung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung eines elektrischen Stromes mittels Bestrahlung.
In der Technik werden oft Vorrichtungen benutzt, die optische Erscheinungen in elektrische überführen sollen. Als solche Vorrichtungen sind Selen-und andere photoelektrische Zellen beispielsweise zu erwähnen. Sie sind von grosser Bedeutung für die Herstellung sogenannter"sprechender Films", für die Übermittlung von Bildern auf telegraphischem oder radiotelegraphischem Wege usw. Eine Hauptbedingung solcher Vorrichtungen ist meist, dass die Umwandlung von Lichtvariationen in elektrische Erscheinungen mit möglichst geringer Trägheit erfolgt.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der Strom oder die Spannung in einem elektrischen Stromkreis mittels Bestrahlung beeinflusst, u. zw. in der Weise, dass diese Bestrahlung eine in diesem Stromkreis liegende elektrische Entladungsröhre trifft. Diese Entladungsröhre enthält eine Gas-oder Dampfmenge (Hauptgas), deren Atome sich in metastabilen Zuständen befinden können. Diesem Gas oder Dampf ist eine geringe Menge eines andern Gases zugesetzt, dessen Atome durch metastabile Atome des Hauptgases ionisiert werden können.
Zwischen den Elektroden der Röhre wird eine Spannung von solchem Wert angelegt, dass die Atome des Hauptgases in metastabilen Zustand gebracht werden.
Die Entladungsröhre kann z. B. mit Neon gefüllt sein, dem eine geringe Argonmenge, z. B. 0'001% zugesetzt ist.
Besonders gute Ergebnisse sind mit dem Verfahren nach der Erfindung zu erzielen, wenn die Bestrahlung durch Licht von solcher Wellenlänge erfolgt, dass es durch die in metastabilem Zustand befindlichen Atome absorbiert werden kann.
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für die Bestrahlung vorteilhafte Verwendung finden.
Der Einfluss der Liehtstrahlen auf den elektrischen Stromkreis bei dem Verfahren nach der Erfindung hängt mit den metastabilen Zuständen des in der Entladungsröhre verwendeten Hauptgases zusammen.
Die Entladung wird teilweise dadurch vermittelt, dass Atome, die sich in metastabilem Zustande befinden, Atome des als Beimischung vorhandenen Gases ionisieren. Werden nun in metastabilem Zustand befindliche Atome des Hauptgases durch Licht von bestimmter Wellenlänge getroffen, so werden sie in mehr oder weniger grosser Anzahl aus diesem Zustand in einen niehtmetastabilen Zustand von höherer Energie übergeführt. In diesem Zustand ist die Lebensdauer dieser Atome so kurz, dass die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstosses mit einem Atom der Beimischung überaus klein ist. Infolgedessen verringert sich sofort die Ionisierung in der Röhre und demgemäss der Entladungsstrom. In gleicher Weise ist es begreiflich, dass infolge von Bestrahlung die Durchschlagspannung einer Entladungsröhre mit vorher erwähnter Gasmischung erhöht wird.
Dadurch, dass das Mass, in dem der Strom herabgesetzt bzw. die Durchschlagsspannung erhöht wird, vom Wesen der Lichtvariationen abhängt, hat man in den Strom-bzw. den
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In der Zeichnung bezeichnet 1 eine elektrische Entladungsröhre, die mit einem Hauptgas, z. B.
Neon, unter einem Druck von einigen Zentimetern Quecksilbersäule mit einem Zusatz von Argon gefüllt ist. Ein sehr geringer Prozentsatz dieses zweiten Gases, z. B. 0'001%, genügt. Auch andere als die erwähnten Gase können verwendet werden, sofern dem Hauptgas die Eigenschaft zukommt, dass sich seine Atome in metastabilem Zustand befinden können und in diesem Zustand Atome der Beimischung ionisieren können, z. B. dadurch, dass die Anregungsspannung eines solchen metastabilen Zustandes höher ist als die Ionisierungsspannung der Beimischung. Zwischen den Elektroden der Röhre 1 wird mit Hilfe einer Batterie 2 oder einer andern geeigneten Stromquelle eine genügend hohe Spannung über einen Widerstand 3 angelegt.
Unter dem Einfluss dieser Spannung werden Atome des Hauptgases in metastabilen Zustand versetzt, und diese Atome ionisieren in diesem Zustand Atome der Beimischung. Es fliesst nun durch die Röhre ein schwacher Entladungsstrom von einigen Mikroamperes. Die dabei zwischen den Elektroden bestehende Spannungsdifferenz wird mit Hilfe irgendeines empfindlichen Instrumentes, z. B. eines elektrostatischen Voltmeters 4, gemessen oder registriert, das gegebenenfalls in Reihe mit einem
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richter 7, gespeist und ist mit einer Glühkathode 8 und einer kalten Anode 9 versehen. Wird nun der Schalter 10 geschlossen, so fliesst ein Strom durch die Röhre 6 und diese fängt an, Licht auszustrahlen, das die Entladung in der Röhre 1 beeinflusst.
In dieser Röhre werden nämlich eine Anzahl in metastabilem Zustand befindlicher Atome des Hauptgases infolge der Bestrahlung durch das Licht der Röhre 6 in einen nichtmetastabilen Zustand von höherer Energie versetzt, in dem sie so kurze Zeit bleiben, dass die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstössen mit einem Atom der Beimischung nur sehr gering ist. Die Ionisierung verringert sich somit und demgemäss der Entladungsstrom in der Röhre 1, was von einer Steigerung der Spannung zwischen den Elektroden dieser Röhre begleitet wird. Wird umgekehrt der Schalter 10 geöffnet, so steigt der Strom in der Röhre 1 und fällt die Spannung zwischen den Elektroden. Unter Umständen kann infolge der Bestrahlung eine Spannungsveränderung von annähernd 100 Volt beobachtet werden.
Die kräftigste Wirkung beobachtet'man, wenn in dem von der Röhre 6 ausgestrahlten Lichte derjenige Teil des Wellenlängenspektrums stark vertreten ist, der durch die metastabilen Atome absorbiert werden kann. Aus diesem Grunde kann, wenn die Entladungsröhre 1 als Hauptgas Neon enthält, Neonlicht vorteilhaft verwendet werden.
Es ist einleuchtend, dass nur die Grösse und nicht die Richtung des Stromes in der Lichtröhre 6 die Wirkung der Röhre 1 beeinflusst, so dass das Verfahren auch ein Mittel bietet, Intensitätsvariationen eines Wechselstromes in dem Stromkreis, in dem die Luftröhre 6 liegt, durch Variationen des Gleichstromes in dem Stromkreis, in dem sich die lichterhaltende Röhre 1 befindet, kenntlichzumachen. Man kann zu diesem Zweck die Röhre 6, die dann gewünschtenfalls zwei Glühdrahtelektroden besitzen kann, mittels eines Wechselstromes speisen, dem die zu beobachtende Variationen superponiert worden sind.
Es folgen beispielsweise Angaben der verschiedenen, bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung in der beschriebenen Anordnung vorkommenden Grössen.
Die Entladungsröhre 1 ist z. B. mit Neongas gefüllt, dem ungefähr 0'0012 % Argon zugesetzt ist.
Der Gasdruck beträgt etwa 18'9 mm Hg-Säule bei 0 C.
An die Elektroden der Röhre, deren Abstand verschieden, z. B. 3 em, gewählt werden kann, wird eine Spannung angelegt, die auf den Wert gesteigert wird, wo die Spannungskurve zu fallen beginnt.
Dies ist die Spannung, bei der eine weitere Herabminderung des der Röhre vorgeschalteten Widerstandes zwar eine Erhöhung der Stromstärke, jedoch eine Abnahme der Elektrodenspannung herbeiführt. Diese
Spannung wird als Durchschlagsspannung bezeichnet.
So lange nun der Strom nicht durch die Bestrahlungsröhre 6 fliesst, ergibt sich für diese Durch-
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Wird aber die mit reinem Neongas gefüllte Röhre 6 eingeschaltet, so dass darin eine Lichtsäule erzeugt wird, welche die Entladungsbahn in der Röhre 1 bestrahlt, so wird auf dem Messinstrument 4 eine um 110 Volt höhere Durchschlagsspannung abgelesen.
Wird die Neonröhre 6 mehr oder weniger abgedeckt oder auf andere Weise die Bestrahlung ver- mindert, so ändert sich die Durchschlagsspannung der Röhre 1 ungefähr in Abhängigkeit mit der Licht- intensität. Auf diese Weise kann z. B. nach dem Prinzip der bekannten Bildübertragungsvorrichtungen eine sehr empfindliche Umwandlung von Lichtvanationen in elektrische Spannungsänderungen statt- finden.
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