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Verfahren zum Verstärken von Lichtschwankungen mit Hilfe einer Photozelle mit
Hilfselektroden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstärken von Liehtsehwankungen mit Hilfe einer Photozelle mit Hilfselektroden und ist darin gelegen, dass der gegebenenfalls verstärkte Photostrom die Spannung der Hilfselektroden steuert.
Auf der Zeichnung ist das Schaltungsschema in den Fig. 1-3 in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
Die Photozelle besteht aus einem Glaskörper 1, der an einem Ende die Alkalikathode 2 und am andern Ende die Metallanode enthält. Die Art der Zelle ist belanglos und können sowohl luftleere als auch gasgefüllte Zellen Verwendung finden, z. B. solche, die Edelgas oder Dämpfe enthalten. Die Anode und die Kathode liegen in einem Stromkreis 4 mit einer Stromquelle 5. In diesem Stromkreis befindet sich eine Induktionsspule 6, welche mit einer zweiten Induktionsspule 7 induktiv gekoppelt ist. Die sekundäre Spule 7 ist einerseits bei 8 mit der Kathode leitend verbunden und mit ihrem andern Ende an eine Hilfselektrode. 9 angeschlossen, die sich vorteilhaft zwischen Anode und Kathode der Photozelle befindet.
Die Kopplung kann auch kapazitiv oder gemischt induktiv-kapazitiv erfolgen. Die Anode kann, wenn erforderlich, durch irgendeine Kopplung mit einem Kondensator verbunden sein. Die Stromquelle 5 ist entweder eine konstante Gleiehstromquelle oder eine intermittierende Gleichstromquelle.
Man kann auch Wechselstrom verwenden, vorteilhaft solchen, bei welchem die positiven Wellenteile wesentlich grösser sind als die negativen Wellenteile.
Es werden somit drei Fälle unterschieden, je nach der Art der Stromquelle 5. Für den Fall der Verwendung von Gleichstrom ist es notwendig, dass die auf die Photozelle einwirkenden Lichterregungen selbst intermittierend sind, damit eine Induktionswirkung entstehen kann. Dies wird dadurch erzielt, dass der Lichtstrahl entweder durch einen Raster oder durch eine Lochscheibe geleitet wird. Wenn somit der mit hoher Frequenz unterbrochene Lichtstrahl auf die Alkalischichte fällt, so wird synchron mit den Lichtimpulse durch die Gleichstromquelle 5 ein Photostrom durch die Zelle gesaugt. Dieser Photostrom intermittiert mit derselben Frequenz wie der Lichtstrahl.
Es fliesst demgemäss ein intermittierender Strom durch die Photozelle, welcher in seiner Stärke den Lichterregungen entsprechend variiert und in der Regel zwecks weiterer Verstärkung über Verstärkeranlagen zum Sender geleitet wird. Durch den in seiner Intensität jeweils von 0 bis zu den verschiedensten Obergrenzen schwankenden Photostrom wird von der Induktionsspule 6 aus eine induktive Wirkung auf die Induktionsspule 7 ausgeübt, mit dem Effekt, dass synchron und in der Stärke proportional mit den ursprünglichen Photostromstärken das Gitter 9 aufgeladen wird. Durch diese Aufladung entsteht um das Gitter herum entweder eine Glimmlichterscheinung, oder es tritt eine rein elektrische, nicht optische Wirkung ein, u. zw. eine Änderung der Saugspannung.
In beiden Fällen wird die Kathode lichtelektriseh erregt und zur Aussendung von Elektronen gezwungen. Dieser Zusatzelektronenstrom addiert sieh zum ursprünglichen Photostrom und vergrössert dessen Amplituden, somit auch dessen mittlere Stromstärke. Infolge der Trägheitslosigkeit der Photozelle findet eine Reihe von Überlagerungen dieser Art statt, die die Stromstärke auf ein Vielfaches der ursprünglichen steigern.
Sollte statt der Gleichstromquelle intermittierender Gleichstrom verwendet werden oder Wechselstrom, dessen positive Wellenteile die negativen Wellenteile wesentlich überragen, dann ist es nicht
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erforderlich,'den Lichtstrom selbst intermittierend zu unterbrechen, weil die Frequenz der Stromquelle selbst eine wirksame Induktion hervorbringt. Die weitere Wirkungsweise ist die gleiche, wie im vorhergehenden Falle, nämlich die, dass Gitteraufladungen und Strahlungserscheinungen auftreten, welche die Photostromamplituden vergrössern u. zw. synéhron und proportional mit den Ursprungs-Lichterregungen.
Wenn man mit Sicherheit Glimmentladungen wünscht, dann erscheint es zweckmässig, an die Hilfselektrode eine entsprechende Vorspannung 17 (Fig. 2) anzulegen, die über einen Widerstand 18 die Gitterzuleitung an der Kathode überbrückt. Die Induktionsspule 7 wird in diesem Falle gegen die Vorspannung zu durch einen Kondensator 19 unterbrochen. Die Vorspannung bewirkt, dass starke Halbwellen nach einer Richtung auftreten können und die infolgedessen erhöhte Spannung kräftige Glimmlichterscheinungen hervorruft.
Um zu bewirken, dass geringe Änderungen in der Stromstärke bereits eine wirksame Strahlung hervorbringen, können an Stelle eines Gitters zwei Glimmelektroden. M und 11 (Fig. 3) angeordnet sein, welchen durch die Batterie 12 Spannung aufgedrückt wird. Die Spannung ist durch ein verschiebbares Organ 13 regelbar und derart eingestellt, dass sich diese Spannung knapp unter der zwischen den Elektroden 10 und 11 herrschenden Glimmspannung hält. Der Photostrom wird durch die an den Glimmelektroden auftretende Strahlung verstärkt und reicht der verstärkte Strom nunmehr aus, um die Glimmentladung zwischen den Elektroden 10 und 11 herbeizuführen.
Die Lichtempfindlichkeit der Zelle und dadurch deren Fähigkeit zur Verstärkung der Photoströme wird wesentlich erhöht, wenn man sie mit lichtelektrischen Gasen oder Dämpfen, z. B. mit Halogendämpfen, Quecksilberdämpfen, Helium usw. füllt. Die verstärkende Kraft der Zelle kann auch dadurch gesteigert werden, dass man eine Füllung wählt, welche glimmfähig ist, z. B. Neon, Krypton, Xenon (Edelgase) usw.
Manche dieser Gase oder Dämpfe würden mit dem Kathodenmaterial, das meistens ein Alkalimetall ist, chemische Verbindungen eingehen, welche die Photozelle unwirksam machen würden. Um die Bildung solcher Verbindungen zu verhindern oder bereits vorhandene zu zerstören, wird erfindunggemäss Wechselspannung an die beiden Hauptelektroden angelegt, so dass die Zelle mit Wechselstrom betrieben wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verstärken von Lichtschwankungen mit Hilfe einer Photozelle mit Hilfselektroden, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebenenfalls verstärkte Photostrom die Spannung der Hilfselektroden steuert.