Verfahren und Einrichtung zum Umsetzen von Lichtintensitätänderungen in luderungen der Intensität von elektrischen Strömen.
ITm Lichtintepsitätänderungen in elektri sche Stronnstösse umzuwandeln, war man bis her fast ausschliesslich auf die Selenzelle an gewiesen, die sich jedoch infolge ihrer be- l@.,nnte_-i iliii.n.ge@ zur Lösung verschiedener Aufgaben, zum Beispiel für den sprechenden Film., die Telautographie, das Telephot usw., nicht bewährt hat.
Bei dem den Geenstand der oben Erfindung bildenden Verfahren wird eine luftlee_e oder gasgefüllte Röhre benützte, in.
welcher sich ein photoelektrischer Körper befindet. Gemäss der Erfindung wird der letztere der Wirkung einer ebenfalls in der Pölire angeordneten Elektronenquelle aus- -esetzt und durch die Lichtintensität- Jr.derungen von aussen beeinflusst.
Unter dem Ausdruck "photoelektrischer Körper" soll ein Körper verstanden sein, wel- clier, wenn negativ geladen, bei Bestrahlung mit Licht, besonders ultraviolettem Licht, seine negative Elektrizität in starkem Masse verliert. Solche Körper sind beispielsweise:
Die Amalgame des Kaliums, Natriums und Rubidinms. Durch die Anwesenheit von i_ cien Elektronen in der den photoelektrischen Körper und die Elektronenquelle enthalten der Röhre, ist eine Ermüdung des photo- elektrischen Körpers, wie diese bei der Selen zelle auftritt, ausgeschlossen; der Körper-ist also immer imstande, bei Belichtung sofort Elektronen auszusenden.
:auf der Zeichnung sind mehrere Aus- -';i'irungsförmen einer zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienenden Einrichtung veranschaulicht. In sämtlichen L@'_#@i1r@r_ bezeichnen:
7 eine luftleere oder mit verdünntem neu- tr^len Gase gefüllte Glashülle, 2 e#nen Glühfaden, einen photoelektrischen Körper -(bei- st,ielsweise in Form einer Platte), der aus j'ul-)idiumamaigam-hergestellt sein kann und im Nachfolgenden. einfach mit "Körper" be " z -i#el i net werden soll,
4 und 5 die Kontaktstifte des Glühfadens und <B>6</B> den Kontaktstift des Körpers, Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbei spiel der Einrichtung; Fig. 2 zeigt dasselbe schematisch, wobei der Glühfaden 2 mit einer Batterie 7 und einem Regelwiderstand 8 ver- bunden ist. Wird der Glühfaden 2 zum Glü hen gebracht, so fängt er sofort an, Elek tronen ni emittieren, welche zum Teil den Körper 3 treffen.
Der Körper wird hierdurch so lange negativgeladen,bis einMaximum erreicht und ein Gleichgewichtszustand hergestellt ist, wonach der Glühfaden pro Zeiteinheit die gleiche Anzahl Elektronen absorbiert und ;@iisstösst. Die Ladung des Körpers lä.sst sich reit einem kalibrierten Elektroskop 9 bestim men, das mittelst eines Drahtes 10 mit dem Körper 3 verbunden ist.
Wird nun der Kör- I.-er 3 belichtet, so fängt er sofort an, pro Zeiteinheit eine gewisse Anzahl Elektronen auszusenden, seine Spannung vermindert sich und das Blatt 11 des Elektroskops fällt un ter clem Einfluss der Schwere entsprechend herab. Hört die Beleuchtung auf, so wird der ursprüngliche Zustand sofort wieder her gestellt.
Fig. 3 veranschaulicht ein Ausführungs beispiel, bei welchem die oben erwähnte Wir kung verstärkt und die Potentialänderungen ges Körpers in einfachster Weise vergrössert werden können. Bei dieser Einrichtung ist zwischen dem Glühfaden 2 und dem Körper 3 ein Drahtgitter 12 angeordnet. Das Gitter kann auch eine andere Form besitzen und braucht nicht notwendig zwischen Körper 3 und Glühfaden 2 angebracht zu sein, voraus gesetzt, dass es den Übergang von Elektro nen nicht verhindert; es ist mit einem Kon taktstift 13 verbunden.
Wird die beschrie bene Vorrichtung auf die dargestellte Weise geschaltet, so kann dem Gitter 12 ein in Be zug auf den Glühfaden 2 positives Potential erteilt werden, wodurch sich etwa Folgendes ergibt Die durch den Glühfaden 2 emittierten Elektronen werden durch das positive Gitter beeinflusst und angezogen. Die Mehrzahl der Elektronen erreicht durch das Gitter hindurch den Körper 3, welcher daher ein höheres negatives Potential erhält, als wenn das Gitter nicht vorhanden wäre.
Wird nun der Körper 3 der Wirkung von L ichtstralilen ausgesetzt, so fängt er sofort an, Elektronen auszuechleudern, jetzt aber unter günstigeren Vorbedingungen als bei der Vorrichtung nach rig. 1, weil das positive Gitter die T@c!iteleht.ronc anzieht, das heisst die Emis- siorrsgescliv.-iircligIceit vergrössert;
dies würd(, ohnehin der Fall sein, weil_ die negative La dung des Körpers 3 durch das Gitter ver grössert wird, so dass der Körper sozusagen eine höhere bschleunigende Spannung er hält. Wird nun das Gitter 12 über einen schi- hohen 'iclerstand 14 mit seiner Spannungs batterie verbunden, so verursachen die vom Körper 3 emittierten extra.
Elektronen eine Potentialerniedrig.ung des Gitters 12; das heisst, die den Körper 3 treffenden Elektronen sofort in der Anzahl zurück, was eine weitere Erniedrigung des negativen Poten tials de < : Körpers bedeutet. Auf diese Weise kann man den Effekt der photoelektrischen Emission durch ein Hilfselement erhöhen, welches an sich nichts mit der photoelektri- schenWirkung des Körpers zu tun hat und nur dessen Elektronenemission fördert.
Ist der Widerstand 14 zii gross, so er füllt er seinen Zweck nicht; ist er zu klein, so fliessen die Ladungen zu schnell ab. Es empfiehlt sich in dieser Beziehung. einen kleinen Kondensator 15 zu verwenden, dessen Grösse natürlich ebenso wie diejenige des Widerstandes 14 genau bestimmt werden soll. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, liest der Widerstand 14 im Nebenschluss zum Konden sator 15.
Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen weitere beispielsweise Vorrichtungen gemäss der Er findung, wodurch Potentialänderungen des Körpers in elektrische Stromstösse umgesetzt werden können, die ihrerseits wiederum zum Hervorrufen anderer Wirkungen benutzt werden können.
Auf die Wirkungsweise clie- ser "#,pparato soll nicht aiisfübrlich ein gegangen werden. weil die obige Erkläruno@ für (las richtige Verständnis genügt und immer von der Eigenschaft Gebrauch me- macht wird,
dass belichtete -photoelektrische 11=örpcr Elektronen aussenden und dass ein Glühfaden durch seine Elektronenemission in seiner Nähe aufgestellte Körper negativ z u laden vermag.
Sämtliche Ausführungs- Cormen besitzen daher je eine Elektronen- quelle und einen photoelektrischen Körper, \@-c@l(-her bei Beleuchtung einen Teil seiner -oll der Elektronenquelle erhaltenen negati- @-:,n I,adun- verliert.
Weiter ist es klar, dass z-an nicht ausschliesslich! auf das oben er wähnte positive Gitter angewiesen ist, um die vom Glühfaden emittierten Elektronen hauptsächlich in der Richtung zum Körper zu schleudern. Anstatt des Gitters könnte beispielsweise ein um die Zelle mit seiner .'_chse in der Verbindungsrichtung zwischen Glühfaden und Körper angeordnetes Solenoid verwendet werden; fliesst ein elektrischer Strom durch dieses Solenoid, so wird ein magnetisches Feld erzeugt, welches die an- Wirkung ausübt.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist in der Glashülle 1 eine llletallplatte 16 ange ordnet, welche mit einem Kontaktstift 17 verbunden ist. Der zwischen Glühfaden 2 und Platte 16 liegende Körper 3 ist hier perforiert.
Wird der positive Pol einer Bat terie von beispielsweise 40 bis 100 Volt mit dem Kontaktstift 17, das heisst mit der Platte 16, und der negative Pol mit dem Kontaktstift 4 oder 5 des Glühfadens 2 ver bunden und letzterer durch eine besondere Batterie zum Glühen gebracht, so entsteht zwischen dem Glühfaden 2 und der Platte 16 ein sogenannter Plattenstrom, dessen Wert von dem Potential des Körpers 3 in der Weise abhängig ist,
dass geringe Spannungs änderungen dieses Körpers verhältnismässig grosse Änderungen des Plattenstromes zur Folge haben. Diese Wirkung lässt sich mit der jenimen des bekannten Elektronenrelais vergleichen; hierbei ist indessen zu berück sichtigen, dass in einem Elektronenrelais das Potential des Gitters durch elektrische Im pulse, bei der Einrichtung nach der Erfin- duna durch 1".ichtimpulse, beeinflusst wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 4 würde gleichfalls auf die beschriebene Weise ar- leiten, wenn der gitterartige Körper 3 nicht eben zwischen dem Glühfaden 2 und der Platte 16 angeordnet wäre; Vorbedingung für die richtige Wirkung aber ist, dass die Entfernung zwischen Körper 3 und Glüh faden 2 kleiner ist als diejenige zwischen Glühfaden und Platte.16, und dass der Körper den Übergang von Elektronen zwischen den beiden übrigen Elementen nicht verhindert. Wird diesen Bedingungen entsprochen, so ist die genaue Form des Körpers 3 im übrigen belanglos.
Die Spannung des Körpers 3 kann einen so hohen Wert erreichen, dass ein hoher Wi derstand eingeschaltet oder der Körper 3 po sitiv geladen werden muss, für welchen Zweck der Kontaktstift 6 benutzt werden kann.
Ist die Entfernung m=ischen Glühfaden und Körper zu gering, so könnte letzterer durch die Hitze des Glühfadens zerstört wer den; mif Rücksicht hierauf kann man die _lnordnung nach Fig. 5 bis 7 treffen. Der photoelektrische Körper 3 ist bei diesen Aus führungen in verhältnismässig grosser Ent fernung vom Glühfaden 2 und möglichst nahe an der Wand der Glashülle angeordnet, so dass' er etwa mittelst eines Ventilators gekühlt werden kann, was bei der Vorrichtung nach Fig. 4 nicht möglich ist.
Damit die grössere Ent fernung zwischen Glühfaden 2 und Körper 3 die richtige Wirkung nicht beeinträchtigen kann, ist nach Fig. 5 der Körper 3 mittelst eines Drahtes 19 mit einem besonderen Gitter 18 verbunden. Es ist klar, dass die Einrich tung nun in ähnlicher Weise wirkt wie die jenige nach Fig. 4, dieser gegenüber jedoch den Vorteil hat, dass das Gitter aus schwer schmelzbarem Metall hergestellt werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 besitzt der photoelektrische Körper 3 die Form eines Hohlspiegels, in dessen Brenn punkt eine kleine, im Nachfolgenden "Elek- trode" genannte Platte 20 angebracht ist. Die Anordnung dieser Elektrode ermöglicht eine ganze Reihe verschiedener Schaltungen. wovon im Nachstehenden einige näher be schrieben nTerden sollen.
EMI0004.0001
cc) <SEP> Ist <SEP> der <SEP> Körper <SEP> 3 <SEP> durch <SEP> den <SEP> Draht <SEP> 19
<tb> :iiit <SEP> dem <SEP> Gitter <SEP> 18 <SEP> und <SEP> die <SEP> Elektrode <SEP> 20
<tb> @'iai cli <SEP> einen <SEP> Draht <SEP> 21 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Glühfaelen <SEP> 2
<tb> -:
< -'miidei@, <SEP> so <SEP> =xird <SEP> bei <SEP> Beleuclitunb <SEP> des
<tb> ':-@r±,ers <SEP> 3 <SEP> der <SEP> folgende, <SEP> teilweise <SEP> metallische,
<tb> l(-ilweise <SEP> elektronische <SEP> Stromkreis <SEP> gebildet:
<tb> @-@liihfadea <SEP> ?, <SEP> Gitter <SEP> 18, <SEP> Draht <SEP> 19, <SEP> Körper <SEP> 3,
<tb> A#'lektrode <SEP> 20, <SEP> Draht <SEP> 21, <SEP> Glühfaden <SEP> 2. <SEP> Die
<tb> Stärke <SEP> dieses <SEP> Stromes <SEP> wird <SEP> durch <SEP> die <SEP> Elek \roner.emission <SEP> des <SEP> Körpers <SEP> 3, <SEP> das <SEP> heisst
<tb> durch <SEP> die <SEP> Intensität <SEP> des <SEP> diesen <SEP> Körper <SEP> be ::irahlenden <SEP> Lichtes <SEP> bedingt <SEP> und <SEP> bestimmt
<tb> ilirer;5eits <SEP> das <SEP> Potential <SEP> des <SEP> Gitters <SEP> 18 <SEP> und
<tb> ct#7r'iurrli <SEP> den <SEP> Wert <SEP> des <SEP> Plattenstromes.
<tb>
<I>b)</I> <SEP> Der <SEP> unter <SEP> <I>a</I> <SEP> beschriebene <SEP> Stromkreis
<tb> 1_ann <SEP> dadurch <SEP> umbekehrt <SEP> werden, <SEP> dass <SEP> man
<tb> den <SEP> Körper <SEP> ä <SEP> durch <SEP> einen <SEP> Draht <SEP> 22 <SEP> mit <SEP> dem
<tb> Glühfaden <SEP> 2 <SEP> und <SEP> die <SEP> Elektrode <SEP> 20 <SEP> durch
<tb> einen <SEP> Draht <SEP> 23 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Gitter <SEP> 18 <SEP> verbindet,
<tb> in <SEP> welchem <SEP> Falle <SEP> natürlich <SEP> die <SEP> umbekehrte
<tb> tVirkung <SEP> erzielt <SEP> wird.
<tb>
ei <SEP> Wird <SEP> der <SEP> Körper <SEP> 3 <SEP> durch <SEP> den <SEP> Draht
<tb> 19 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Gitter <SEP> 18 <SEP> und <SEP> die <SEP> Elektrode <SEP> 20
<tb> durch <SEP> einen <SEP> Draht <SEP> 24 <SEP> mit <SEP> der <SEP> Platte <SEP> 16 <SEP> ver bunden, <SEP> so <SEP> treten <SEP> durch <SEP> Elektronenemission
<tb> iol@_ende <SEP> Erscheinungen <SEP> auf:
<tb> 1. <SEP> Die <SEP> Gitterspannung <SEP> wird <SEP> erniedrigt <SEP> und
<tb> die <SEP> Plattenstromstärke <SEP> erhöht, <SEP> das <SEP> heisst
<tb> es <SEP> erreicht <SEP> eine <SEP> grössere <SEP> Anzahl <SEP> Elektro nen <SEP> die <SEP> Platte <SEP> direkt;
<tb> ?. <SEP> Die <SEP> Platte <SEP> 16 <SEP> wird <SEP> von <SEP> durch <SEP> den <SEP> Körper
<tb> emittierten <SEP> Elektronen <SEP> getroffen, <SEP> das
<tb> heisst, <SEP> die <SEP> Elektronenemission <SEP> hat <SEP> das <SEP> Be streben, <SEP> die <SEP> Stärke <SEP> des <SEP> Plattentromes <SEP> zu
<tb> erh <SEP> öhen.
<tb>
d) <SEP> Der <SEP> iuiter <SEP> c <SEP> beschriebene <SEP> Stromkreis
<tb> hcinn <SEP> d-.duirh <SEP> umgekehrt <SEP> werden, <SEP> dass <SEP> man
<tb> den <SEP> Körper <SEP> 3 <SEP> durch <SEP> den <SEP> Draht <SEP> 25 <SEP> mit <SEP> der
<tb> Platte <SEP> 16 <SEP> und <SEP> die <SEP> Elektrode <SEP> 20 <SEP> durch <SEP> den
<tb> Draht <SEP> \33 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Gitter <SEP> 18 <SEP> verbindet, <SEP> in <SEP> -\vel chem <SEP> Falle <SEP> m < <SEP> n <SEP> natürlich <SEP> die <SEP> umgekehrte
<tb> Wirkung <SEP> erzielt.
<tb>
e) <SEP> Ist <SEP> der <SEP> Körper <SEP> 3 <SEP> mit <SEP> keinem <SEP> der
<tb> 12bri-en <SEP> Elemente <SEP> und <SEP> die <SEP> Elektrode <SEP> 20 <SEP> durch
<tb> den <SEP> Draht <SEP> 23 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Gitter <SEP> 18 <SEP> verbunden,
<tb> o <SEP> fliessen <SEP> die <SEP> vom <SEP> Körper <SEP> 3 <SEP> ausgesehleuder tcn <SEP> Elektronen <SEP> von <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 20 <SEP> zum
<tb> CTitter <SEP> 18, <SEP> dessen <SEP> Ladung <SEP> dadurch <SEP> vergrössert
EMI0004.0002
wird, <SEP> was <SEP> wiederum <SEP> eine <SEP> Schwächung <SEP> des
<tb> I latter_stromes <SEP> verursacht. <SEP> In <SEP> diesem <SEP> Falle
<tb> ist <SEP> die <SEP> Einwirlaunb <SEP> auf <SEP> den <SEP> Plattenstrom
<tb> ,ollständi" <SEP> elektronisch.
<tb>
Damit <SEP> die <SEP> oben <SEP> besehrieberen <SEP> und <SEP> auch
<tb> sonsi:is#e <SEP> Schaltungen <SEP> ohne <SEP> Änderung <SEP> der
<tb> -Vorrichtung <SEP> selbst <SEP> vorgenommen <SEP> werden <SEP> kön nen, <SEP> benutzt <SEP> nian <SEP> vorzugsweise <SEP> eine <SEP> Ein i-icllttinb <SEP> gemäss <SEP> Fig. <SEP> 7. <SEP> Der <SEP> Körper <SEP> 3, <SEP> der
<tb> Glü@ifaden <SEP> 2, <SEP> die <SEP> Platte <SEP> 16, <SEP> das <SEP> Gitter <SEP> 18
<tb> und <SEP> die <SEP> Elektrode <SEP> 20 <SEP> sind <SEP> hier <SEP> je <SEP> mit <SEP> einem
<tb> au:;
<SEP> der <SEP> Hülle <SEP> herausragenden <SEP> Kontaktst:äcli
<tb> erbunden, <SEP> wodurch <SEP> die <SEP> in <SEP> bezug <SEP> auf <SEP> Fig. <SEP> Ei
<tb> leschriebenen <SEP> Dralitverbindunben <SEP> innerhalb
<tb> der <SEP> Hülle <SEP> entbehrt <SEP> werden <SEP> können. <SEP> Das <SEP> heisst,
<tb> ausser <SEP> den <SEP> in <SEP> den <SEP> Fig. <SEP> 4 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> gezeigten
<tb> Kontaktstiften <SEP> besitzt <SEP> die <SEP> Einrichtung <SEP> noch
<tb> Kontaktstifte <SEP> 26, <SEP> 27, <SEP> welche <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Gitter
<tb> 18 <SEP> bezw. <SEP> mit <SEP> der <SEP> Elektrode <SEP> 20 <SEP> verbunden
<tb> sind.
<SEP> Die <SEP> verschiedenen <SEP> Schaltunuen <SEP> kann
<tb> man <SEP> nunmehr <SEP> in <SEP> einfachster <SEP> )Veise <SEP> dadurch
<tb> herstellen, <SEP> dass <SEP> man <SEP> den <SEP> einen <SEP> Kontaktstift
<tb> mit <SEP> dem <SEP> andern <SEP> elektrisch <SEP> verbindet, <SEP> wäli rencl <SEP> man <SEP> ausserdem <SEP> das <SEP> eine <SEP> oder <SEP> das <SEP> an dere <SEP> der <SEP> in <SEP> der <SEP> Hülle <SEP> vorgesehenen <SEP> Elemente
<tb> erden <SEP> kann.
<tb>
Im <SEP> Rahmen <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> sind <SEP> zahl reiche <SEP> Konstrul@tions:inderungen <SEP> möglich. <SEP> Die
<tb> Phtte <SEP> 16 <SEP> kann <SEP> beispielsweise <SEP> ausserhalb <SEP> der
<tb> CTlaäliülle <SEP> angeordnet <SEP> sein <SEP> oder <SEP> einen <SEP> Teil
<tb> der <SEP> Hüllenwand <SEP> bilde , <SEP> während <SEP> die <SEP> Hülle
<tb> nicht <SEP> nur <SEP> mehrere <SEP> photoelektrische <SEP> Körper,
<tb> sondern <SEP> auch <SEP> mehrere <SEP> Crlülifäden <SEP> enthalten
<tb> kann, <SEP> woclurcli <SEP> die <SEP> T <SEP> ebensdauer <SEP> der <SEP> EinriA tunZ <SEP> erhöht <SEP> wird. <SEP> a_ucli <SEP> kann <SEP> man <SEP> in <SEP> einigen
<tb> Fällen <SEP> vorteilhaft <SEP> einen <SEP> besonderen <SEP> Glüh E'^den <SEP> für <SEP> die <SEP> Aufladunb <SEP> des <SEP> photoelektri selicn <SEP> Körpers <SEP> benutzen.
<tb>
Sebliesslich <SEP> kann <SEP> man <SEP> die <SEP> Beleuchtung <SEP> des
<tb> photoelektrisehen <SEP> Körpers <SEP> durch <SEP> den <SEP> Glüh faden <SEP> da.dureli <SEP> vermeiden, <SEP> dass <SEP> man <SEP> beispiels weise <SEP> eine <SEP> U-förmig <SEP> gebogene <SEP> Röhre <SEP> verwen det. <SEP> Glühtoden <SEP> und <SEP> photoelektrischen <SEP> Körner
<tb> an <SEP> den <SEP> Enden <SEP> der <SEP> beiden <SEP> Sehenkel <SEP> ar:orlnei:
<tb> und <SEP> zwischen <SEP> beiden <SEP> Schenkeln <SEP> eine <SEP> Bl,-i-cl; vor.ieht. <SEP> Die <SEP> Ablenkung <SEP> der <SEP> Elel@troncii <SEP> er folgt <SEP> dann <SEP> zum <SEP> Beispiel <SEP> mittelst <SEP> eins <SEP> Soie noids, <SEP> welches <SEP> um <SEP> die <SEP> RöhreeR@unden <SEP> i::t.
In dieser Beziehung wird auf Vig. 8 der Zeichnung hingewiesen, in welcher der photo elektrische Körper 3 als ein Metallüberzug auf der Innenwand der U-förmigen Röhre 1 (gedacht, zwischen den beiden Rohrschenkeln eine Blende 28 angeordnet und um die Röhre Herum für die Ablenkung der Elektronen ein Solenoid 29 vorgesehen ist.
Die Erfindung kann für die verschieden sten Zwecke Verwendung finden. Vollstän digkeitshalber sei noch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung auch für die Erzeugung an radiofrequenten Wechselströmen benutzt werden kann, deren Stärke durch Licht impulse beeinflusst wird.