CH192230A - Photoelectric cell. - Google Patents

Photoelectric cell.

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CH192230A
CH192230A CH192230DA CH192230A CH 192230 A CH192230 A CH 192230A CH 192230D A CH192230D A CH 192230DA CH 192230 A CH192230 A CH 192230A
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CH
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cathode
anode
cell
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photoelectric
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Inventor
Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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Description

  

  Photoelektrische Zelle.    Es ist bekannt, photoelektrische Zellen  mit     einrar    Gasfüllung zu versehen, deren  Druck so niedrig (kleiner als 1 mm) gewählt  wird, dass die freie Weglänge der Elektronen  von der Grössenordnung des Abstandes zwi  schen der     pbotoelektrischen    Kathode und der  Anode ist.     Man    bezweckt hiermit eine Ver  stärkung des von der Kathode     emittierten     Elektronenstromes. Die ausgesandten Elek  tronen verursachen nämlich eine Ionisation  der Gasfüllung, und die auf diese Weise er  zeugten Elektronen und positiven Ionen ver  stärken den emittierten Elektronenstrom.

   In  diesen Zellen wird zweckmässig eine     draht-          oder        stabförmige    Anode verwendet, da die  Elektronen dann leichter aufgefangen werden  und eine bessere Sättigung erzielt wird.  



  Eine sehr viel verwendete Elektronen  konfiguration solcher Zellen besteht aus einer       halbzylindrischen    Kathode, welche auf der  innern Seite mit einer photoelektrischen  Schicht überzogen ist, und einer     stabförmigen     in der     Nathodenachse    angeordneten Anode,    oder einer     haarnadelförmigen    Anode, deren  Schenkel sich in kurzer Entfernung vonein  ander und parallel zu der Kathodenachse  befinden.  



  Eine andere vielfach benutzte Elektroden  anordnung wird durch eine nahezu kugelige  Kathode und eine Anode in Form eines  Ringes mit verhältnismässig geringem Durch  messer gebildet, wobei dieser Ring etwa im       Mittelpunkt    der kugeligen Kathode ange  ordnet ist.  



  Wenn in solchen gasgefüllten Zellen Ka  thoden verwendet werden, welche mit einer  an einer mindestens teilweise aus einer che  mischen Verbindung bestehenden Schicht       adsorbierten        Alkalimetallschicht    versehen  sind,     4o-stösst    man häufig auf den Nachteil,  dass kurz nach der ersten Inbetriebsetzung die  Empfindlichkeit der Zelle beträchtlich geringer  als die Anfangsempfindlichkeit geworden ist,  was einen grossen Nachteil bildet.  



  Die Erfindung bezweckt, diesen, gasge  füllten Zellen mit einer eine an einer min-           destens    teilweise aus einer chemischen Ver  bindung bestehenden Schicht     adsorbierte        AI-          kalimetallschicht        besitzenden    photoelektri  schen Kathode, und einer     draht-    oder-     stab-          förmigen    Anode anhaftenden Nachteil zu  beheben, oder wenigstens beträchtlich zu  verringern.  



  Nach der Erfindung wird dazu die Anode  derart in bezug auf die Kathode angeordnet,  dass in allen Punkten des wirksamen Teils  der Anode der Abstand von dem     nächstlie-          genden    Kathodenteil höchstens     '/s    des Ab  standes von der Mitte des dem Fenster der  Zelle gegenüberliegenden Kathodenteils be  trägt. Es hat sich gezeigt, dass die sehr un  gleichmässige Feldverteilung,     welehe    eine  Folge dieser     Elektrodenaufstellung    ist, einen  grossen Einfluss auf die Vermeidung der Ver  ringerung der Empfindlichkeit hat. Diese  Feldverteilung hat nämlich zur Folge, dass  die durch die Ionisation erzeugten positiven  Ionen nur zu einem kleinen Teil den dem  Fenster gegenüberliegenden Kathodenteil, d. b.

    den beim Betrieb wirksamsten Teil, erreichen.  Ausserdem werden die diesen Teil treffenden  Ionen infolge des örtlich schwächeren Feldes  eine geringe Geschwindigkeit haben, so dass  sie mit wenig Energie auf die Kathode auf  prallen. Der weitaus grösste Teil der positiven  Ionen trifft die Kathode an dem der Anode  am nächsten liegenden Teil, wo das elek  trische Feld bewusst viel stärker als in der  Mitte des zu belichtenden Teils gemacht ist.  Beschädigung der photoelektrischen Schicht  dieses der Anode am nächsten liegender) Ka  thodenteils hat nur einen geringen Einfluss  auf die Empfindlichkeit der Zelle.  



  Bei Verwendung einer halbzylindrischen  Kathode und einer     haarnadelförmigen    Anode  wird somit der Abstand der beiden Anoden  schenkel so gross wie möglich gewählt, so  dass der Abstand dieser Schenkel zu dem  nächstliegenden Kathodenteil sehr klein ist,  während hingegen der Abstand der Anode  zu dem dem Fenster der Zelle gegenüber  liegenden Kathodenteil, der vornehmlich durch  die Lichtstrahlen getroffen wird, verhältnis  mässig gross ist. Zweckmässig verwendet man    keine     haarnadelförrnige,    sondern eine aus  zwei Stäben bestehende Anode.  



  Ebenso wird bei Verwendung einer nahezu  kugeligen Kathode und einer ringförmigen  Anode diese möglichst weit vor) dem dem  Fenster gegenüberliegender Kathodenteil und  so dicht wie möglich an den übrigen Kathoden  teil herangerückt.  



  Die Zeichnung veranschaulicht zwei Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  schematisch.  



       Fig.    1 ist ein Schnitt einer in der Haupt  sache kugeligen photoelektrischen Zelle;       Fig.    2 ist eine Ansicht einer zylindrischen  photoelektrischen Zelle, und       Fig.    3 ist ein Schnitt der letztgenannten  Zelle nach der Linie     111-III    in     Fig.    2.  In     Fig.    1 ist 1 die Glaswand der zur  Hauptsache kugeligen Zelle, welche mit  einem Füsschen 2 üblicher Bauart ausgestattet  ist. Im obern Teil der Zelle ist ein Strom  zuführungsdraht 3 durch die Wand hindurch  geführt.

   Dieser Draht steht mit der photo  elektrischen Kathode 4 in Berührung, welche  die innere Wand des kugeligen Zellenteils  bedeckt, wobei aber ein Fenster 5 freige  lassen ist, durch welches die die Kathode       treffenden    Lichtstrahlen in die Zelle eintreten  können. Ferner enthält die Zelle eine ring  förmige Anode 6, welche zum Beispiel aus  einem Nickeldraht mit einer Stärke von  1,5 mm besteht und mittels des Drahtes 7  am Füsschen 2 befestigt ist.  



  Die photoelektrische Kathode enthält eine  auf der Glaswand angebrachte Silberschicht,  welche mit dem     Stromzuführungsdraht    3 in  inniger Berührung ist und     eitre    aus einem  Gemisch von     Caesiumoxyd;    Silberteilchen und       Caesiumteilchen    bestehende Schicht trägt;  an dieser Mischschicht ist eine dünne     Caesium-          schicht        adsorbiert.     



  Die Zelle ist mit Argon unter einem  Druck von 0,15 mm gefüllt. Beim Normal  betrieb der photoelektrischen Zelle, bei dem  die Anode 6 in bekannter Weise eine positive  Spannung in bezug auf die Kathode 4 hat,      wird das Gas ionisiert. Die dabei gebildeten  positiven Ionen werden von der Kathode an  gezogen und da sie mit einer gewissen Ener  gie auf die Kathode aufprallen, vermögen  sie die Emissionsfähigkeit der Kathode zu  beeinträchtigen.     Das    elektrische Feld zwi  schen der Kathode und der Anode ist sehr  ungleichmässig gemacht. Wie aus     Fig.    1 er  sichtlich ist, ist die Anode in einer grossen  Entfernung von dem denn Fenster gegenüber  liegenden Kathodenteil angeordnet, während  der Abstand von der Anode zu dem das  Fenster umgebenden Kathodenteil nur gering  ist.

   Wenn der innere Durchmesser des kuge  ligen Zellenteils z. B. 4 cm beträgt, so kann  der Abstand     cc    der ringförmigen Anode zu  dem Durchschnittspunkt 8 der Kathode mit  der sich durch die Mitte des Fensters 5 er  streckenden Achse der Zelle 3, 4 cm gemacht  werden, während hingegen der kürzeste Ab  stand b von der Anode zu der Kathode nur  2 mm betragen kann. Infolge der hierdurch  herbeigeführten sehr ungleichmässigen Feld  verteilung wird der grösste Teil der positiven  Ionen zu dem das Fenster 5 umgebenden  Kathodenteil gezogen, während der dem  Fenster gegenüberliegende Kathodenteil nur  von sehr wenig positiven Ionen getroffen  wird. Der letztgenannte Teil wird vornehm  lich durch die Lichtstrahlen getroffen, wäh  rend der das Fenster 5 umgebende Kathoden  teil praktisch nicht von den Lichtstrahlen  getroffen wird.

   Beschädigung dieses Kathoden  teils durch die positiven Ionen hat dann auch  faktisch keine Verringerung der Empfindlich  keit der Zelle zur Folge.  



  Die zylindrische photoelektrische Zelle 9  nach den     Fig.    2 und 3 ist mit einer photo  elektrischen Kathode in Form einer halbzy  lindrischen Platte 10 versehen, welche mit  tels der     Stützstäbchen    11, von denen einer  mit dem     Stromzuführungsdraht    12 in Ver  bindung steht, auf dem Füsschen 13 ange  ordnet ist.

   Diese Platte 10 besteht aus  Kupfer und ist an der innern Seite (konkave  Seite) mit einer aus einem Gemisch von       Caesiumoxyd,    Silberteilchen und     Caesium-          teilchen    bestehenden Schicht überzogen, an    welcher eine     äusserst    dünne     Caesiumschicht          adsorbiert    ist.  



  Die Anode der Zelle besteht aus zwei  auf dem Füsschen 13 angeordneten Nickel  stäbchen 14, welche mit den ausserhalb der  Zelle miteinander vereinigten     Stromzufüh-          rungsdrähten    15 verbunden sind. Es versteht  sich, dass die Verbindung zwischen den bei  den Stäben 14 auch innerhalb der Zelle her  gestellt werden kann (Gegebenenfalls kann  auch einer der Stäbe weggelassen werden).  Die Anodenstäbe sind in der die Kathode  abschliessenden imaginären Ebene in einer  möglichst geringen Entfernung von den Ka  thodenrändern angebracht. Wenn der Radius  der Kathodenoberfläche z. B. 12 min beträgt,  so kann der kürzeste Abstand von den Ano  denstäben zu der Kathodenoberfläche z. B.  2 mm gewählt werden.

   Auch in diesem Fall  beträgt dieser kürzeste Abstand nur einen  kleinen Teil des Abstandes der Anodenstäbe  von der Durchschnittslinie der Kathodenober  fläche mit der Symmetrieebene     IV-IV,    d. h.  dass auch hier der Abstand der Anode von  der Mitte des Kathodenteils, der dem für  die Lichtstrahlen durchlässigen Zellenwand  teil gegenüberliegt, gross ist im Vergleich zu  dem kürzesten Abstand zwischen der Anode  und der Kathodenoberfläche.  



  Auch in diesem Fall hat die durch diese       Elektrodenanordnung    herbeigeführte sehr un  gleichmässige Feldverteilung zur Folge, dass  die positiven Ionen, welche bei Ionisation  der auch in dieser Zelle vorhandenen Gas  füllung erzeugt werden, grösstenteils den am  wenigsten vom Licht bestrahlten Teil der  photoelektrischen Kathodenoberfläche treffen.  



  Zweckmässig wird in allen Punkten des  wirksamen Teils der Anode das Verhältnis  zwischen dem Abstand von dem nächstlie  genden Kathodenteil und dem Abstand von  der Mitte des dem Zellenfenster gegenüber  liegenden Kathodenteils so klein wie möglich  gemacht. Es hat sich erwiesen, dass bereits  vorzügliche     Ergebnisse    erhalten werden, wenn  dieses Verhältnis nicht grösser als     '/5    ist.       Vorzugsweise    wird es noch kleiner, zum  Beispiel kleiner als 1 : 6 oder 1 : 8 gewählt



  Photoelectric cell. It is known to provide photoelectric cells with a single gas filling, the pressure of which is chosen so low (less than 1 mm) that the free path of the electrons is of the order of magnitude of the distance between the photoelectric cathode and the anode. The purpose of this is to strengthen the electron flow emitted by the cathode. The emitted electrons cause ionization of the gas filling, and the electrons and positive ions generated in this way strengthen the emitted electron flow.

   A wire or rod-shaped anode is expediently used in these cells, since the electrons are then more easily captured and better saturation is achieved.



  A very much used electron configuration of such cells consists of a semi-cylindrical cathode, which is coated on the inside with a photoelectric layer, and a rod-shaped anode arranged in the cathode axis, or a hairpin-shaped anode, the legs of which are parallel to each other at a short distance from one another to the cathode axis.



  Another widely used electrode arrangement is formed by a nearly spherical cathode and an anode in the form of a ring with a relatively small diameter, this ring being approximately in the center of the spherical cathode.



  If in such gas-filled cells cathodes are used which are provided with an alkali metal layer adsorbed on an at least partially composed of a chemical compound layer, one often encounters the disadvantage that shortly after the first start-up the sensitivity of the cell is considerably lower than the initial sensitivity has become, which is a major disadvantage.



  The aim of the invention is to remedy these gas-filled cells with a photoelectric cathode adhering to a layer of alkali metal adsorbed at least partially composed of a chemical bond, and a wire- or rod-shaped anode, or to reduce at least considerably.



  According to the invention, the anode is arranged with respect to the cathode in such a way that in all points of the active part of the anode the distance from the closest cathode part is at most 1/s of the distance from the center of the cathode part opposite the window of the cell wearing. It has been shown that the very uneven field distribution, which is a consequence of this electrode placement, has a major influence on avoiding the reduction in sensitivity. This field distribution has the consequence that the positive ions generated by the ionization only partially reach the cathode part opposite the window, i.e. b.

    achieve the most effective part in operation. In addition, the ions hitting this part will have a low speed due to the locally weaker field, so that they impact the cathode with little energy. The vast majority of the positive ions hit the cathode at the part closest to the anode, where the electric field is deliberately made much stronger than in the middle of the part to be exposed. Damage to the photoelectric layer of this part of the cathode closest to the anode has only a minor influence on the sensitivity of the cell.



  When using a semi-cylindrical cathode and a hairpin-shaped anode, the distance between the two anode legs is chosen as large as possible, so that the distance between these legs and the closest cathode part is very small, while the distance between the anode and the window of the cell opposite lying cathode part, which is hit primarily by the light rays, is relatively moderately large. It is advisable not to use a hairpin-shaped anode, but rather one consisting of two rods.



  Likewise, when using a nearly spherical cathode and an annular anode, this is moved as far as possible in front of the cathode part opposite the window and as close as possible to the remaining cathode part.



  The drawing illustrates two exemplary embodiments from the subject invention schematically.



       Fig. 1 is a section of a mainly spherical photoelectric cell; Fig. 2 is a view of a cylindrical photoelectric cell, and Fig. 3 is a section of the latter cell taken along line III-III in Fig. 2. In Fig. 1, 1 is the glass wall of the mainly spherical cell, which is provided with a foot 2 of the usual design. In the upper part of the cell, a power supply wire 3 is passed through the wall.

   This wire is in contact with the photoelectric cathode 4, which covers the inner wall of the spherical cell part, but a window 5 is left free through which the light rays hitting the cathode can enter the cell. Furthermore, the cell contains an annular anode 6, which consists, for example, of a nickel wire with a thickness of 1.5 mm and is attached to the foot 2 by means of the wire 7.



  The photoelectric cathode contains a silver layer attached to the glass wall, which is in close contact with the power supply wire 3 and consists of a mixture of cesium oxide; Silver particles and cesium particles existing layer carries; A thin layer of cesium is adsorbed on this mixed layer.



  The cell is filled with argon at a pressure of 0.15 mm. During normal operation of the photoelectric cell, in which the anode 6 has a positive voltage with respect to the cathode 4 in a known manner, the gas is ionized. The positive ions formed in the process are attracted by the cathode and since they hit the cathode with a certain amount of energy, they are able to impair the cathode's emissivity. The electrical field between the cathode and the anode is made very uneven. As can be seen from FIG. 1, the anode is arranged at a great distance from the cathode part lying opposite the window, while the distance from the anode to the cathode part surrounding the window is only small.

   If the inner diameter of the kuge cell part z. B. 4 cm, the distance cc of the annular anode to the average point 8 of the cathode with the axis of the cell 3, 4 cm extending through the center of the window 5, while the shortest distance from the b was made Anode to the cathode can be only 2 mm. As a result of the very uneven field distribution brought about by this, most of the positive ions are drawn to the cathode part surrounding the window 5, while the cathode part opposite the window is only hit by very few positive ions. The latter part is vornehm Lich hit by the light rays, while rend the cathode surrounding the window 5 is practically not hit by the light rays.

   Damage to this cathode in part by the positive ions then actually does not result in any reduction in the sensitivity of the cell.



  The cylindrical photoelectric cell 9 according to FIGS. 2 and 3 is provided with a photoelectric cathode in the form of a Halbzy-cylindrical plate 10, which with means of the support rods 11, one of which is connected to the power supply wire 12, on the feet 13 is arranged.

   This plate 10 consists of copper and is coated on the inner side (concave side) with a layer consisting of a mixture of cesium oxide, silver particles and cesium particles, on which an extremely thin layer of cesium is adsorbed.



  The anode of the cell consists of two nickel rods 14 arranged on the foot 13, which are connected to the power supply wires 15 that are joined together outside the cell. It goes without saying that the connection between the bars 14 can also be established within the cell (if necessary, one of the bars can also be omitted). The anode rods are attached in the imaginary plane closing off the cathode at the smallest possible distance from the cathode edges. If the radius of the cathode surface z. B. 12 min, the shortest distance from the Ano denstäben to the cathode surface z. B. 2 mm can be selected.

   In this case too, this shortest distance is only a small part of the distance between the anode rods and the average line of the cathode upper surface with the plane of symmetry IV-IV, i.e. H. that here too the distance between the anode and the center of the cathode part, which is opposite the cell wall part that is transparent to the light rays, is large compared to the shortest distance between the anode and the cathode surface.



  In this case too, the very uneven field distribution brought about by this electrode arrangement means that the positive ions, which are generated when the gas filling also present in this cell is ionized, for the most part hit the part of the photoelectric cathode surface that is least exposed to light.



  The ratio between the distance from the nearest cathode part and the distance from the center of the cathode part opposite the cell window is expediently made as small as possible in all points of the active part of the anode. It has been shown that excellent results are obtained when this ratio is not greater than 1/5. It is preferably chosen to be even smaller, for example smaller than 1: 6 or 1: 8

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Photoelektrische Zelle mit einer Gasfül lung, deren Druck. weniger als 1 mm beträgt, einer eine an einer mindestens teilweise aus einer chemischen Verbindung bestehenden Schicht adsorbierte Alkalimetallschicbt ent haltenden photoelektrischen Kathode und einer draht- oder stabförmigen Anode, da durch gekennzeichnet, dass in allen Punkten des wirksamen Teils der Anode der Abstand von dem nächstliegenden Kathodenteil böch- stens 1/5 des Abstandes von der Mitte des dem Fenster der Zelle gegenüberliegenden Kathodenteils beträgt. PATENT CLAIM: Photoelectric cell with a gas filling, its pressure. is less than 1 mm, a photoelectric cathode containing a layer of alkali metal adsorbed at least partially from a chemical compound and a wire or rod-shaped anode, characterized in that in all points of the active part of the anode the distance from the closest Cathode part is at most 1/5 of the distance from the center of the cathode part opposite the window of the cell.
CH192230D 1935-08-02 1936-07-07 Photoelectric cell. CH192230A (en)

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