DE645331C - Photoelektrische Hochvakuumzelle hoher Leistung - Google Patents
Photoelektrische Hochvakuumzelle hoher LeistungInfo
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- DE645331C DE645331C DE1930645331D DE645331DD DE645331C DE 645331 C DE645331 C DE 645331C DE 1930645331 D DE1930645331 D DE 1930645331D DE 645331D D DE645331D D DE 645331DD DE 645331 C DE645331 C DE 645331C
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/16—Electrode arrangements using essentially one dynode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J40/00—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
- H01J40/16—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas having photo- emissive cathode, e.g. alkaline photoelectric cell
Landscapes
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AW
26. MAf 1937
26. MAf 1937
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 21 g GRUPP. E
Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin Photoelektrische Hochvakuumzelle hoher Leistung
Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Juni 1930 ab
ist in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft eine photoelektrische Hochvakuumzelle hoher Leistung.
Die gebräuchlichen Photozellen lassen sich in zwei Gruppen einteilen, und zwar danach,
wie sich die Photoelektronen in der Nähe der positiven Elektrode bewegen. In die eine
Gruppe fallen Zellen, die auf reiner Elektronenbasis
und mit hohem Vakuum arbeiten. Die zweite Gruppe umfaßt Zellen, deren
Wirkung von der zwischen den Elektroden herrschenden Ionisierung abhängt und die
deshalb eine bestimmte Gasmenge enthalten. Photozellen mit hohem Vakuum werden gewöhnlich
dort verwendet, wo es auf gleichmäßige Arbeit und rasches Ansprechen ankommt, z. B. bei starkem Lichtwechsel. Sie
haben jedoch den Nachteil, daß die erzeugten Photoströme nur geringe Intensität besitzen
und zur Erreichung praktisch brauchbarer
so Stromstärken eine oder mehrere zusätzliche
Verstärkerstufen erforderlich werden. Zellen mit Gasfüllung dagegen liefern zwar größere
Photoströme als solche mit reiner Elektronenentladung, benötigen also, wenn überhaupt,
eine geringe Verstärkung, sie haben jedoch den Nachteil, daß der Photostrom pro Einheit
der Lichtintensität nicht linear von ihr abhängt. Außerdem zeigen sich gewisse Verzögerungserscheinungen, wenn mit rasch
wechselndem Licht, wie z. B. beim Fernsehen, gearbeitet wird. Überdies kann auch die
lichtempfindliche Oberfläche durch das Bombardement der Positivionen zerstört werden,
insbesondere dann, wenn die gasgefüllte Zelle bei Spannungen arbeitet, bei denen beträchtliehe
Ionisation auftritt.
Eine Kombination beider Photozellenarten besteht nun darin, daß in einer Hochvakuumzelle
außer Photokathode und Anode noch eine dritte, sogenannte Prallelektrode angeordnet ist, an der die aus der Kathode
lichtelektrisch ausgelösten Primärelektronen Sekundärelektronen erzeugen, wodurch, ähnlich
wie bei der gasgefüllten Zelle, eine Verstärkung des ursprünglichen Photostromes erzielt
wird.
Die Stromausbeute einer derartigen die Sekundäremission benutzenden Photozelle
läßt sich nun durch die besondere Art der Anordnung ihrer Elektroden gegenüber den bekannten
Photozellen noch erheblich steigern.
Gemäß der Erfindung wird bei einer photoelektrischen Hochvakuumzelle eine besonders
hohe Leistung dadurch erzielt, daß zwischen einer Photokathode und einer als spiegelnde
Fläche ausgebildeten Sekundärkathode, deren
Potential zwischen dem Anoden- und dem Kathodenpotential liegt, eine netzartige Anode
so angeordnet ist, daß die Kathode und die Anode parallel zueinander verlaufen und.die
Sekundärkathode gegen beide geneigt ist. IJiesi
Zelle gemäß der Erfindung wird an HaIK
der Zeichnung erläutert. Die Zelle ist dabei der leichten Erklärung halber in einen Stromkreis
eingeschaltet.
ίο ι stellt ein hochevakuiertes Gefäß dar, das
durch den hineinragenden Quetschfuß 2 abgeschlossen ist. In diesem Fuß sind drei steife
Drahteinführungen für mehrere Elektroden 3, 4 und 5 eingeschmolzen. Die Elektroden sind
rechteckig geformt und eben. Die, beiden äußeren Elektroden schließen miteinander
einen Winkel ein. Die Elektroden 3 und 5, die Primär- und Sekundärkathode heißen
mögen, sind aus massivem Material gebildet. Die zentrale Elektrode dagegen, auch Kollektor
oder Anode geaannt, besteht aus einem feindrähtigen, verhältnismäßig weitmaschigen
Gitter. Die Kathoden 3 und 5 werden lichtelektrisch empfindlich gemacht, doch genügt
es, wie später ausgeführt werden soll, für eine befriedigende Arbeitsweise nur auf der stärker
negativen Kathode, d. h. auf der Elektrode 3 eine lichtelektrisch empfindliche Schicht aufzubringen.
Die Primärkathode β und die Anode 4 kann man mit einer Gleichstromquelle 6 verbinden,
wobei die Elektrode 4 an dem positiven Pol liegt. Die Sekundärkathode 5 ist an einer
dazwischenliegenden Klemme 7 der Spannungsquelle angeschlossen. Die Potentialditferenz
zwischen den Elektroden 3 und 4 soll dabei zweckmäßig ein Vielfaches der zwischen den Elektroden 4 und 5 herrschenden
Spannung betragen, z. B. zehnmal sogroß sein. Die Kathoden 3 und 5 sind also gegen
die Anode oder den Kollektor 4 negativ. Wird nun die Primärkathode 3 von einer äußeren Lichtquelle 8 bestrahlt, dann emittiert
sie Elektronen; diese werden in dem elektrostatischen Feld zwischen Kathode 3 und
Anode 4 entsprechend der z. B. einige hundert Volt betragenden Gesamtspannung der Batterie
6 beschleunigt. Ein wesentlicher Teil dieser Elektronen passiert die Maschen der
Anode 4 und stößt auf die Sekundärkathode 5 so stark auf, daß sich von der Oberfläche
dieser Elektrode eine beträchtliche Anzahl von Sekundärelektronen loslösen. Diese Elektronen
werden unter dem Einfluß deselektro· statischen Feldes zwischen Sekundärkathode 5
und positivem Kollektor 4 dem letzteren zugetrieben. Dieses Feld ist zwar dem zwischen
den Elektroden 3 und 4 herrschenden Feld entgegengesetzt gerichtet. Seine verzögernde
Wirkung auf die von der Kathode 3 kommenden Primärelektronen ist aber gering, da die
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 3 und 4 ein Vielfaches der Potentialdifferenz
des Beschleunigungsfeldes zwischen denElek-4 und 5 beträgt. Die an die ver,-
ien Elektroden angelegten Potentiale ...,nnen dabei so gewählt werden, daß an
"der Oberfläche der Sekundärkathode die Sekundärelektronen gegenüber den an der Primärkathode
lichtelektrisch erregten Primär- 7" elektronen stark überwiegen. Dieser Zustand
wird in einem Arbeitskreis zur Entnahme ver stärkter Photoströme -ausgenutzt. Den Arbeitskreis
legt man normalerweise zwischen die Elektroden 4 und 5, z.B. an das in der Abbildung
offen gezeichnete Klemmenpaar. In jede Elektrodenzuleitung kann man Strommesserg, 10 und 11 einschalten und fest-,
stellen, wann und bei welchen Elektrodenspannungen der Photostrom seine größte Be- ·«
triebsempfmdlichkeit erreicht. Das Amperemeter 9 zeigt dabei den gesamten von der Kathode 3 ausgehenden Primärelektronenstrom
an, das Amperemeter 10 die Kombination von Sekundärströmen und einem Teil der Primär- >5
photoströme, der von der Feinheit des Gitters und anderen Faktoren abhängt. Das Amperemeter
11 mißt die Differenz zwischen dem Rest des Primärelektronenstromes, der die
Oberfläche 5 erreicht, und der Kombination, vom Sekundärelektronen- und Photostrom,
der diese Oberfläche verläßt. Um Primär- und Sekundärelektronenstrom noch weiter zu
steigern, sind die Platten 3 und 5 unter einem Winkel angeordnet. Das Licht wird dann
zwischen den Platten mehrmals reflektiert.. Das von der Prirnärkathode auf die Sekundärkathode
reflektierte Licht erzeugt Sekundärelektronen. Sie wirken mit den auf der Kathode 3 gebildeten Elektronen zusammen
und vergrößern in bestimmtem Ausmaße die Zahl der Elektronen, die von der Kathode 5
zur Anode 4 wandern.
Der Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung gegenüber den bekarihten Anordnungen
besteht darin, daß durch die Ausbildung der Sekundärkathode als spiegelnde
Fläche und ihre geneigte Anordnung gegenüber der Primärkathode zwischen Kathode und Sekundärkathode eine Mehrfachreflexion
eintritt, die entsprechend eine mehrfache Verstärkung des primären Photostromes bewirkt.
Versuche haben ergeben, daß die Sekundär· kathode keine hoch lichtempfindliche Ober- '
fläche zu besitzen braucht. Sie kann auch n5
einfach aus gewöhnlichem Metall hergestellt sein. Die Stromsteigerung infolge viel»
fächer Reflexionen wird dann nicht ganz so stark hervortreten; unter bestimmten Umständen
jedoch, z. B. dann, wenn die Se- »»o kundärkathode hohe Reflexionsfähigkeit besitzt, kann der tatsächliche Arbeitsstrom noch
größer sein als bei Verwendung von Sekundärkathoden mit verhältnismäßig hoch lichtempfindlicher
Oberfläche. Wird nämlich die Kathode spiegelnd und nicht lichtempfindlich ausgebildet, dann wird das darauf auffallende
Licht von der Oberfläche größtenteils reflektiert, ohne Photo elektronen zu erzeugen.
Das reflektierte Licht erzeugt nun auf der Oberfläche der Primärkathode zusätzliehe
Photo elektronen, die zusammen mit den durch das direkte Licht erregten Lichtelektronen
den im Kreise io gemessenen Gesamtstrom steigern können. Nicht lichtempfindliche
Sekundärkathoden bringen bei der Auswahl des Materials gewisse Vorteile, da die Sekundäremission nicht auf lichtelektrisch
hochempfindliche Substanzen beschränkt ist. Für die Sekundäremission geeignet erweisen
sich Bariumoxyd oder metallisches Barium, die als Überzug auf das Grundmetall aufgebracht
werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein besonderes Material für das Sekundärkathodenelement
5 beschränkt. Es fallen vielmehr sämtliche einer sekundären Emission fähigen Oberflächen in den Rahmen *5
der Erfindung, mögen sie nun lichtelektrisch hochempfindlich sein oder nicht.
Claims (2)
- Patentansprüche:ι . Photoelektrische Hochvakuumzelle hoher Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Photokathode (3) und einer als spiegelnde Fläche ausgebildeten Sekundärkathode fs), deren Potential zwischen dem Anoden- und dem Kathodenpotential liegt, eine netzartige Anode (4) so angeordnet ist, daß die Kathode f3) und die Anode (4) parallel zueinander verlaufen und die Sekundärkathode (5) gegen beide geneigt ist.
- 2. Photoelektrische Hochvakuumzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Anode f4) zugekehrte Oberfläche der Sekundärkathode zwecks Steigerung der Sekundäremission mit Bariumoxyd oder metallischem Barium überzogen ist.Hierzu i Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US389066A US2206713A (en) | 1929-08-28 | 1929-08-28 | Photoelectric apparatus |
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DE645331C true DE645331C (de) | 1937-05-26 |
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ID=23536676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1930645331D Expired DE645331C (de) | 1929-08-28 | 1930-06-26 | Photoelektrische Hochvakuumzelle hoher Leistung |
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- 1930-08-26 GB GB25456/30A patent/GB364006A/en not_active Expired
Also Published As
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