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