Elektrodensystem mit unsymmetrischer Zeitfähigkeit. Die Erfindung betrifft ein Elektroden- system mit unsymmetrischer Leitfähigkeit, das unter anderem als Detektor für den Empfang drahtloser Signale dienen kann, aber auch verschiedene andere Verwendungs möglichkeiten besitzt.
Es enthält einen festen Zwischenstoff, der zwischen zwei leitenden Elektroden- flächen angebracht ist. Eine dieser Elektro- denflächen und die anliegende Oberfläche des Zwischenstoffes sind aneinander absor biert.
Mit dem Ausdruck "Adsorbtio@n" ist eine Oberflächenwirkung zwischen zwei miteinan der in Berührung kommenden Stoffen ge meint, welche daran kennbar ist, dass der adsorbierte Stoff einen niedrigeren Dampf druck hat in adsorbiertem Zustande als in freiem Zustande.
Es hat sich gezeigt, dass eine gleich richtende Wirkung beobachtet wird, wenn an die beiden Elektroden eines solchen Systems eine wechselnde Spannungsdifferenz angelegt wird, und dass (diese Wirkung be sonders stark ist, wenn der Zwischenstoff zum Beispiel aus einer dünnen Haut besteht.
Gewünschtenfalls kann man, um die zu lässige Spannung zu vergrössern, ohne dass die gleichrichtende Wirkung vermindert wird, mehrere Elemente in Reihe schalten.
Wenn die aneinander adsorbierten Ober- fläcben stofflich keinen gemeinsamen Be standteil besitzen, und besonders, wenn der leitende Elektrodenstoff der aneinander ab sorbierten Oberflächen eine grössere elektro nenemittierende Fähigkeit im Kaltzustande als die Oberfläche der andern leitenden Elek trode hat, werden die Ergebnisse noch we sentlich verbessert.
Bei einer besonders geeigneten Ausfüh rungsform ist das aus den Elektroden beste hende Gebilde von der Aussenluft abgeschlos sen. Es besteht in diesem Falle keine Gefahr des chemischen Angriffes durch die Luft und die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung wird auf ein Mindestmass beschränkt. Das Elektrodensystem kann zum Beispiel in ein Isoliermaterial eingegossen sein, oder es kann auch innerhalb einer entlüfteten oder einer mit einem inerten Gas gefüllten Hülle angeordnet sein.
Im letzteren Fall ist es zweckmässig, wenn die nichtadsorbierte Elek trode (im folgenden als positive Elektrode bezeichnet, zum Unterschied von der Elek trode, welche die adsorbierte Oberfläche hat, und die als negative Elektrode bezeichnet werden soll) aus einer 'auf die Innenwand der Isolierhülle niedergeschlagenen leitenden Haut, zum Beispiel einem Silberspiegel, be steht. Auch ist zu dieser Ausführungsform eine solche zu rechnen, bei der die positive Elektrode selbst die Hülle bildet, auf deren Innenwand der Zwischenstoff aufgebracht ist.
Auf diesen Zwischenstoff wird dann die negative Elektrode adsorbiert. Es sind in diesem Falle als Stoffe für die negative Elektrode verschiedene leitende Stoffe, wie Alkali- und Erdalkalimetalle, verwendbar, während Halogene, wie Calciumfluorid, sich sehr gut als Zwischenstoff eignen, obwohl verschiedene andere Stoffe, wie Kieselsäure, auch dafür verwendet werden können.
Ein Verfahren zur Herstellung eines er findungsgemässen Elektrodensystems kann darin bestehen, dass man an die Oberfläche eines der beiden Teile, Zwischenstoff und leitender Elektrodenstoff, den andern Teil, zum Beispiel durch Verdampfen oder Subli mieren, a.dsorbieren lässt.
Es ist empfehlenswert, für die aneinan der zu adsorbierenden Oberflächen Stoffe zu wählen, die stofflich keine gemeinsame Kom ponente besitzen. Für den leitenden Elektro- denstoff dieser beiden Stoffe wählt man zweckmässig einen Stoff, der eine stärkere elektronenaussendende Fähigkeit hat als der Stoff, aus dem die Oberfläche der andern Elektrode besteht.
Die Elektroden brauchen nicht aus Metall. zu bestehen, ,sie können aus Kohlenstoff oder aus einer leitenden chemischen Verbindung bestehen, die gegebenenfalls durch eine che mische Reaktion mit einem Isolierstoff gebil det werden kann. Es kann zum Beispiel zu- nächst ein Niederschlag von Jod gebildet werden, der darauf in geeigneter Weise in Silberjo,did übergeführt wird.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Aus führungsbeispiele eines Elektrodensystems nach der Erfindung. Es ist jedoch nicht mög lich, ein Ausführungsbeispiel in richtigen Ausmassen darzustellen, da man für den Zwi schenstoff zweckmässig solche dünnen Häut chen benutzt, dass deren Schnitt durch die Ebene der Zeichnung sich nicht darstellen lässt, da er zum Beispiel einige Tausendstel millimeter Dicke hat.
Fig. 1 zeigt .ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Elektroden aus Plättchen leitenden Stoffes bestehen, die in einer isolierenden Kapsel eingeschlossen sind und zwischen denen eine Haut aus einer chemischen Ver bindung enthalten ist.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist das Elektrodensystem auf der Innenwand einer Glashülle aufgebracht.
Das Elektrodensystem nach Fig. 1 ist in einem gehäuseförmigen Körper 1 aus Isolier material, wie zum Beispiel Kunstharz (Ba- kelite, Philite usw.), untergebracht. Im In nern sind die Elektroden ganz abgeschlos sen angebracht. Die positive Elektrode 2 wird von einem Lattunkupferblättchen oder einem Blattzinnstreifen gebildet. Es ist auf sie eine Haut 3 aus einem isolierenden oder schlecht leitenden Stoff, zum Beispiel durch Aufspritzen, gegebenenfalls mit Hilfe eines Lösungsmittels, das selbst sich verflüchtigt, aufgebracht.
Auf diese Schicht ist ein leitender Stoff 4 niedergeschlagen, der die negative Elektrode bildet. Dieser .Stoff. ist an die Oberfläche der Se.hicht 3 adsorbiert, was durch die gestri chelte Linie bezeichnet ist, welche die Grenze zwischen dem Zwischenstoff und der nega tiven Elektrode darstellen soll.
Eine weitere leitende Platte 5 deckt die Elektroden ab. Um das Elektrodensystem herum ist eine Isoliermasse 6 gegossen, so dass die Aussenluft nicht zutreten kann und einer Beschädigung vorgebeugt wird. Auch vermeidet man damit einen Überschlag an den Rändern des Zwischenstoffes.
Die Elektrode 2 und :die Platte 5 stehen durch Leiter 7 und 8 mit den Anschluss schrauben 9 und 10 in Verbindung. Werden diese mit den Polen einer Wechselstromquelle mit geeigneter Spannung verbunden, so wird das System nur von Strom durchflossen, wenn :die Klemme 10 negativ ist.
Anstatt ein einziges System können auch mehrere Elektro:densysteme angewendet wer den, die in der richtigen Reihenfolge aufein- anderge:stapelt und in einer gemeinsamen TTülle untergebracht werden, während sie elektrisch in Reihe> geschaltet sind. Ein sol- ehes Gebilde eignet sich für höhere Span nungen.
Gewünschtenfalls kann dem das Elektro- densystem umgebenden isolierenden Gehäuse eine solche Gestalt gegeben werden, dass eine Batterie aus zwei oder mehreren ähnlich ge bildeten Einheiten zusammengebaut werden kann, die in Reihe geschaltet werden.
Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Das System ist hier in :einer entlüfteten Hülle 11 unter gebracht, auf deren Innenwand ein leitender Niederschlag 12 aufgebracht ist. Dieser Nie derschlag steht mit einem Anschlusskäppchen 16 in Verbindung. Auf die leitende Schicht auf der Innenseite der Wand, welche Schicht ein durch Zerstäuben eines Silberdrähtchens im Innern der Hülle entstandener Silberspie gel sein kann, ist ein zweiter Niederschlag 14, der aus einem isolierenden Stoff, zum Beispiel Kochsalz, besteht, aufgebracht.
Dies kann in der Weise geschehen, dass dieser Stoff aus einem erhitzten Draht verdampft wird, -wie dies später eingehender erläutert werden soll.
Ein Häutchen 15 aus :einem geeigneten leitenden Stoff ist an die Oberfläche des Zwi schenstoffes 14 adsorbiert und bildet infolge dessen die negative Elektrode des Systems.
Die Verbindung dieser zweiten Elektrode mit dem Anschlusskäppchen 16 wird durch eine kleine Feder 17 vermittelt, :die an den innern, leitenden Niederschlag angelegt und am Ende eines Leiters 18, der durch . die Wand der Hülle nach dem Käppchen 16 führt, befestigt ist.
Die Feder 17 ist bis nach dem Nieder schlagender adsorbierten Schicht mit ihrem freien Ende mit einem nach der Kappe 1 führenden Stäbchen 19 durch einen kleinen, dünnen Verbindungsdraht aus leicht schmelz barem Stoff verbunden gewesen. Zwischen den Kappen 13 und 16 bestand also eine lei tende Verbindung, durch die ein Strom von gentigender Intensität geschickt werden konnte, um die Leiter .derart zu erhitzen, dass eine Menge des aufgebrachten Kochsalzes sich verflüchtigte und sich auf den Silber spiegel niederschlug.
Darauf ist die Strom stärke derart gesteigert worden, dass der Ver bindungsdraht an der Feder 17 durch geschmolzen ist, so dass die Feder Gelegen heit hatte, sich gegen,die Wand hinzubiegen und mit ihr in Berührung zu kommen.
An den Stellen 20 und 21 wurde die Hülle abgeschmolzen, nachdem sie entlüftet und durch ein an einer dieser Stellen mit der Hülle verbundenes Seitenrohr Dampf des nie- dergesahlagenen Elektrodensto:ffes in das Ge fäss hineingeführt worden war.
Anstatt einer Glashülle kann auch eine leitende Hülle verwendet werden, die zum Beispiel aus Chromeisen besteht, und die in diesem Falle selbst die positive Elektrode bildet. Diese Hülle, auf deren Innenwand in diesem Falle nur ein isolierender Nieder schlag und auf ihn ein adsorbiertes, leitendes Häutchen (Aluminium lässt sich gegenüber Chromeisen sehr gut verwenden) aufgebracht zu werden braucht, kann ebenso entlüftet sein.
Die Herstellung eines Vakuums im In nern der Hülle ist von Bedeutung, wenn für eine der Elektroden ein Stoff, wie zum Bei spiel Kalium oder Natrium usw., verwendet wird, der von der Luft angegriffen wird, und ist auch von Wichtigkeit mit Rücksicht auf einen etwaigen Durchschlag des Zwischen stoffes infolge von Poren, die sich mit Luft gefüllt haben können. Gewünschtenfalls kann die Hülle jedoch auch mit einem inerten Gas gefüllt sein.
Electrode system with asymmetrical time capability. The invention relates to an electrode system with asymmetrical conductivity, which among other things can serve as a detector for receiving wireless signals, but also has various other uses.
It contains a solid intermediate material that is attached between two conductive electrode surfaces. One of these electrode surfaces and the adjacent surface of the intermediate material are absorbed to one another.
The expression "Adsorbtio @ n" means a surface effect between two substances coming into contact with one another, which can be identified by the fact that the adsorbed substance has a lower vapor pressure in the adsorbed state than in the free state.
It has been shown that a rectifying effect is observed when an alternating voltage difference is applied to the two electrodes of such a system, and that (this effect is particularly strong when the intermediate substance consists of a thin skin, for example.
If desired, in order to increase the permissible voltage without reducing the rectifying effect, several elements can be connected in series.
If the surfaces adsorbed to one another have no material component in common, and especially if the conductive electrode material of the surfaces sorbed to one another has a greater electron-emitting capacity in the cold state than the surface of the other conductive electrode, the results are significantly improved .
In a particularly suitable embodiment, the existing structure consisting of the electrodes is sealed off from the outside air. In this case there is no risk of chemical attack from the air and the probability of damage is limited to a minimum. The electrode system can, for example, be cast in an insulating material, or it can also be arranged within a vented envelope or an envelope filled with an inert gas.
In the latter case, it is useful if the non-adsorbed electrode (hereinafter referred to as positive electrode, in contrast to the electrode, which has the adsorbed surface and which is to be referred to as negative electrode) from an 'on the inner wall of the insulating sleeve deposited conductive skin, for example a silver mirror, be. This embodiment should also include one in which the positive electrode itself forms the shell, on the inner wall of which the intermediate material is applied.
The negative electrode is then adsorbed onto this intermediate substance. Various conductive materials such as alkali and alkaline earth metals are usable as materials for the negative electrode in this case, while halogens such as calcium fluoride are very useful as intermediates, although various other materials such as silica can also be used therefor.
A method for producing an electrode system according to the invention can consist in that one of the two parts, intermediate and conductive electrode material, is allowed to adsorb the other part, for example by evaporation or sublimation.
It is advisable to choose substances for the surfaces to be adsorbed that do not have a common component. For the conductive electrode of these two substances, it is expedient to choose a substance which has a stronger electron-emitting ability than the substance of which the surface of the other electrode is made.
The electrodes don't need metal. to exist, they can consist of carbon or a conductive chemical compound, which can be gebil det if necessary by a chemical reaction with an insulating material. For example, a precipitate of iodine can initially be formed, which is then converted in a suitable manner into silver joinery.
The drawing illustrates some exemplary embodiments from an electrode system according to the invention. However, it is not possible, please include to represent an embodiment in the correct dimensions, since one uses such thin skins expediently for the inter mediate that their section through the plane of the drawing cannot be shown because it is, for example, a few thousandths of a millimeter thick.
Fig. 1 shows .an embodiment in which the electrodes consist of platelets of conductive material, which are enclosed in an insulating capsule and between which a skin made of a chemical compound is contained.
In the example shown in FIG. 2, the electrode system is applied to the inner wall of a glass envelope.
The electrode system according to FIG. 1 is housed in a housing-shaped body 1 made of insulating material, such as synthetic resin (Ba- kelite, Philite, etc.). In the interior, the electrodes are completely enclosed. The positive electrode 2 is formed by a latte copper flake or a strip of tin. A skin 3 made of an insulating or poorly conductive substance is applied to it, for example by spraying, possibly with the aid of a solvent which itself evaporates.
A conductive substance 4, which forms the negative electrode, is deposited on this layer. This .stuff. is adsorbed on the surface of the Se.hicht 3, which is indicated by the dashed line, which is intended to represent the boundary between the intermediate and the negative electrode.
Another conductive plate 5 covers the electrodes. An insulating compound 6 is poured around the electrode system so that outside air cannot enter and damage is prevented. This also avoids a rollover at the edges of the intermediate fabric.
The electrode 2 and: the plate 5 are through conductors 7 and 8 with the connection screws 9 and 10 in connection. If these are connected to the poles of an alternating current source with a suitable voltage, current will only flow through the system if: Terminal 10 is negative.
Instead of a single system, several electrode systems can be used, which are stacked on top of one another in the correct order and housed in a common socket while they are electrically connected in series. Such a structure is suitable for higher voltages.
If desired, the insulating housing surrounding the electrode system can be given a shape such that a battery can be assembled from two or more similarly formed units which are connected in series.
Another embodiment is shown in section in FIG. The system is here in: a vented envelope 11 placed under, on the inner wall of a conductive precipitate 12 is applied. This Nie derschlag is connected to a connection cap 16. On the conductive layer on the inside of the wall, which layer can be a silver mirror created by sputtering a silver wire inside the shell, a second deposit 14, which consists of an insulating material, for example table salt, is applied.
This can be done in such a way that this substance is vaporized from a heated wire, as will be explained in more detail later.
A membrane 15 from: a suitable conductive substance is adsorbed on the surface of the inter mediate substance 14 and as a result forms the negative electrode of the system.
The connection of this second electrode with the connection cap 16 is mediated by a small spring 17, which is applied to the inner, conductive deposit and at the end of a conductor 18 which passes through. the wall of the sheath leads to the cap 16 is attached.
The spring 17 has been connected with its free end to a rod 19 leading to the cap 1 by a small, thin connecting wire made of easily fusible material until after the deposition of the adsorbed layer. Between the caps 13 and 16 there was a conductive connection through which a current of sufficient intensity could be sent to heat the conductors in such a way that a large amount of the table salt that was applied evaporated and was reflected on the silver mirror.
Thereupon, the current strength has been increased so that the connecting wire is melted on the spring 17, so that the spring had the opportunity to bend against the wall and come into contact with it.
The casing was melted at points 20 and 21 after it had been vented and steam from the deposited electrode material had been introduced into the vessel through a side pipe connected to the casing at one of these points.
Instead of a glass cover, a conductive cover can also be used, which for example consists of chrome iron, and which in this case itself forms the positive electrode. This shell, on the inner wall of which in this case only an insulating deposit and an adsorbed, conductive membrane (aluminum can be used very well compared to chrome iron) needs to be applied, can also be vented.
The creation of a vacuum inside the envelope is important when a substance such as potassium or sodium, etc., which is attacked by the air is used for one of the electrodes, and is also important with regard to one possible breakdown of the intermediate material as a result of pores that may have filled with air. If desired, however, the envelope can also be filled with an inert gas.