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Photoelektrische Lelle Es ist bekannt, photoelektrische Zellen mit
einer Gasfüllung zu versehen, deren Druck so niedrig (kleiner als i mm) gewählt
wird, daß die freie Weglänge der Elektronen von der Größenordnung des Abstandes
zwischen der photoelektrischen Kathode und Anode ist. Man bezweckt hiermit eine
Verstärkung des von der Kathode emittierten Elektronenstroms. Die ausgesandten Elektronen
verursachen nämlich eine lonisation der Gasfüllung, und die auf diese Weise erzeugten
Elektronen und positiven Ionen verstärken den emittierten Elektronenstrom. In diesen
Zellen wird -zweckmäßig eine draht- oder stabförmige Anode, d. h.'eine Anode
mit einer im Verhältnis zu ihrem Materialvolumen großen Oberfläche, verwendet, da
die Elektronen dann leichter aufgefangen werden und eine bessere Sättigung erzielt
wird.
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Eine sehr viel verwendete Elektrodenanordnung solcher Zellen besteht
aus einer halbzylindrischen Kathode, welche auf der inneren Seite mit einer photoelektrischen
Sclucht überzogen ist, und einer stabförinigen in der Kathodenachse angeordneten
Anode, oder einer haarnadelförmigen Anode, deren Schenkel sich in kurzer Entfernung
voneint> ander und parallel zu der Kathodenachse befinden. Eine andere vielfach
benutzte Elektrodenanordnung wird durch eine nahezu kugelige Kathode und eine Anode
in Form eines Ringes mit verhältnismäßig geringemDurchmesser gebildet, wobei dieser
Ring etwa im Mittelpunkt der kugeligen Kathode angeordnet ist.
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Wenn in solchen gasgefüllten Zellen Kathoden verwendet werden, welche
mit :einer an einer Salzschicht adsorbiertenAlkalimetallschicht versehen sind, so
stößt man häufig auf den Nachteil, daß kurz nach der ersten Inbetriebsetzung die
Empfindlichkeit der Zelle beträchtlich geringer als die Anfangsempfindlichkeit geworden
ist.
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g zieht sich auf eine photo-Die Erfindung be.
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elektrische Zelle mit einer eine an eine Salzschicht adsorbierte Alkalimetallschicht
enthaltenden photoelektrischen Kehode, einer draht-oder stabförinigen Anode Lind
einer Gasfüllung, deren Druck derart bemessen ist, daß die freie Weglänge der Elektronen
von der Größenordnung des größten Abstandes der Anode von der Photokathode ist,
und die Erfindung bezweckt, den diesen Zellen anhaftenden Nachteil zu beheben oder
wenigstens erheblich zu- verringern. Zu diesem Zweck wird die Anode erfindungsgemäß,derart
in bezug auf die Kathode angeordnet,
daß in allen Punkten des wirksamen
Teiles der Anode der Abstand zu dem nächstliegenden Kathodenteil höchstens
1/5 des Abstandes, zu der Mitte, des dem Fenster der Zelle ge,#-genüberliegenden
Kathodenteiles ist. Es flai. sich gezeigt, daß die sehr ungleichmäßige. Feldverteilung,
welche eine Folge dieser Elektrodenaufstellung ist, einen großen Einfluß auf die
Vermeidung der Verringerung 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.h. den beim Betrieb wirksamsten
Teil, erreichen. Außerdem werden die diesen Teil treffenden Ionen infolge des örtlich
schwächeren Feldes eine geringere Geschwindigkeit haben, so daß sie mit wenig Energie
auf die Kathode aufprallen. Der weitaus größte Teil der positiven Ionen trifft die
Kathode an dem der Anode am nächsten liegenden Teil, wo das elektrische Feld bewußt
viel stärker als in der Mitte des zu belichtenden Teiles gemacht ist. Eine Beschädigung
der photoelektrischen Schicht dieses der Anode am nächsten liegenden Kathodenteiles
hat nur einen geringen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Zelle.
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Bei Verwendung einer halbzylindrischen Kathode und einer haarnadelförmigen
Anode wird somit der Abstand der beiden Anodenschenkel 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 der Mitte des dem Fenster der Zelle
gegenüberliegenden Kathodenteiles, der vornebmlich durch die Lichtstrahlen. getroffen
wird, verhältnismäßig groß ist. Zweckmäßig verwendet man keine haarnadelförmige,
sondern eine aus zwei Stäben bestehende Anode.
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Ebenso wird bei Verwendung einer -nahezu kugeligen Kathode und einer
ringförmigen Anode diese möglichst weit von dem dem Fenster gegenüberliegenden Kathodenteil
und so dicht wie möglich zu dem übrigen Kathodenteil herangerückt.
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Diese Anordnungen ermöglichen trotzdem bei Verwendung einer draht-
oder stabförm#«-' gen Anode, d. h. einer Anode mit einer im Verhältnis zu
ihrem Materialvolumen großen Oberfläche, was vorteilhaft ist, die Erzielung einer
solchen ungleichmÄßigen. Feldverteilung, daß die positiven Ionen so wenig wie möglich
zu dem wirksamsten Kathodenoberflächenteil gezogen werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der beispielsweise zwei
Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt sind, näher erläutert. Fig.
i ist ein Schnitt durch eine in der Hauptsache kugelige photoelektrische Zelle.
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' Fig.2 ist eine Ansicht einer zylindrischen #p1hotoelektrischen
Zelle und -#','#eFig.3 ist ein Schnitt durch die letztge-Innte Zelle nach der Ebene
III-III.
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In Fig. i ist i die Glaswand der im wesentlichen kugeligen
Zelle, welche mit einem Füßchen 2 üblicher Bauart ausgestattet ist. Im oberen Teil
der Zelle ist ein Stromzuführungsdraht 3 durch die Wand hindurchgeführt.
Dieser Draht steht mit der photoelektrischen Kathode 4 in Berührung, welche die
innere Wand des kugeligen Zellenteiles bedeckt, wobei aber ein Fenster
5 freigelassen ist, durch welches die die Kathode treffenden Lichtstrahlen
in die Zelle eintreten können. Ferner enthält die Zelle eine ringförmige Anode
6, welche z. B. aus einem Nickeldraht mit einer Stärke von 1,5 min besteht
und mittels des D#rahtes 7 am Füßchen --, be-
festigt ist.
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Die photoelektrische Kathode enthält eine auf der Glaswand angebrachte
Silberschicht, welche mit dem Stromzuführungsdraht3 in inniger Berührun
g ist und eine aus einem Gemisch von Caesiumoxyd, Silberteilchen und Caesiumteilchen
bestehende Schicht trägt; an dieser Mischschicht ist eine dünne Caesiumschicht adsorbiert.
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Die Zelle mit den weiter unten angege,-benen Abmessungen ist mit Argon
unter einem D#ruck von oi5 mm Hg gefüllt, so daß die freie Weglänge der Elektronen
von der Größenordnung des größten Abstandes der Anode von der Photokathode ist.
Beim Normalbetriel> 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 ge-
bildeten positiven Ionen werden von der Kathode angezogen, und
da sie mit einer ge-
wissen Energie auf die Kathode aufprallen, vermögen sie
die Emissionsfähigkeit der Kathode zu beeinflussen. Dias elektrische Feld
zwischen
der Kathode und der Anode ist sehr ungleichmäßig gemacht. Wie aus Fig. i ersichtlich
ist, ist die Anode in einer großen Entfernung von der Mitte des: dem Fenster i gegenüberliegenden
Kathodenteiles angeordnet, während der Abstand vonder Anode zu dein das Fenster
umgebenden Kathodenteil nur gering ist. Wenn der innere Durchmesser des kugeligen
Zellenteiles z. B. 4 cm beträgt, j so kann der Abstand a der ringförmigen Anode
zu dem Durchschnittspunkt 8 der Kathode mit der sich durch die Mitte des
Fensters 5 erstreckenden Achse der Zelle 3,4 cm gemacht werden, während hingegen
der kür- i zeste Abstand b von der Anode zu der Kathode nur 2 mm betragen
kann. Infolge
der hierdurch herbeigeführten sehr ungleichmäßigen
Feldverteilung wird dergrößte Teil der positiven Ionen zu dem das Fenster
5 ym#gebenden Kathodenteil gezogen, während der dem Fenster gegenüberliegende
Kathodenteil nur von sehr wenig positiven Ionen getroffen wird. Der letztgerianne
Teil wird vornehmlich durch die Lichtstrahlen getroffen, während der das Fenster
5 umgebende Kathodenteil praktisch nicht von den Lichtstrahlen getroffen
wird. Eine Beschädigung dieses Kathodenteiles durch die positiven Ionen hat dann
auch faktisch keine Verringerung der Empfindlichkeit der Zelle zur Folge.
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Die zylindrische photoelektrische Zelle 9
nach den Fig. 2 und
3 ist mit einer photoelektrischen Kathode in Form einer halbzylindrischen
Platte io versehen, welche mittels der Stützstäbchen i i, von denen einer mit dem
Stromzuführungsdraht 12 in Verbindung steht, auf dem Füßchen 13 angeordnet ist.
Diese Platte io besteht aus Kupfer und ist an der inneren, konkaven Seite mit einer
aus einem Gemisch von Caesiumoxyd, Silberteilchen und Caesiumteilchen bestehenden
Schicht überzogen, an welcher eine äußerst dünne Caesiumschicht adsorbiert ist.
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Die Anode der Zelle besteht aus zwei auf dem Füßchen 13 angeordneten
Nickelstäbchen 14, welche mit den außerhalb der Zelle miteinander vereinigten Stromzuführungsdrähten
15 verbunden sind. Es versteht sich, daß die Verbindung zwischen den beiden
Stäbchen 14 auch innerhalb der Zelle hergestellt werden kann. Gegebenenfalls kann
auch einer der Stäbe weggelassen werden. Die Anodenstäbe sind in der die Kathode
abschließenden ima-,inären Ebene in einer möglichst geringen Entfernung von den
Kathodenrändern angebracht. Wenn der Innenradius des Kathodenhalbzylinders z. B.
12 mm beträgt, so kann der kürzeste Abstand von den Anodenstäben zu der Kathodenoberfläche
z. B. 2 mm Z, olewählt werden. Auch in diesem Fall beträgt dieser kürzeste Abstand
nur einen klein'en Teil des Abstandes der Anodenstäbe zu der Diurchschnittslinie
der Kathodenoberfläche mit der Symmetrieebene IV-IV, d. h. daß auch hier
der Abstand der Anode zu der Mitte des Kathodenteiles, der dem für die L,ichtstrahlen
durchlässigen Zellenwandteil gegenüberliegt, groß ist im Vergleich zu dem kürzesten
Abstand zwischen der Anode und. der Kathodenoberfläche.
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-Aüch in diesem Fall hat die durch diese Elektrodenanordnung herbeigeführte
sehr un-P.leichmäßige Feldverteilung zur Folge, daß die positiven Ionen, welche
bei Iokisation der auch in dieser Zelle verhandenen Gasfüllung, deren Druck derart
bemessen ist, daß die freie Weglänge der Elektronen von der Größenordnung des größten
Abstandes der Anode von der Photokathode ist, erzeugt werden, größtenteils den am
wenigsten vom Licht bestrahlten Teil der photoelektrischen Kathodehoberfläche treffen.
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Zweckmäßig wird das Verhältnis zwischen dem Abstand der Anode zu dem
nächstliegenden Kathodenteil und dem Abstand zwischen der Anode und der Mitte des
dem Zellenfenster gegenüberliegenden Kathodenteiles so klein wie möglich gemacht.
Es hat sich erwiesen, daß bereits vorzügliche Ergehnisse erhalten werden, wenn dieses
Verhältnis nicht größer als, 1 :5 ist.. Vorzugsweise wird es noch kleiner,
z. B. kleiner als 1 .6 oder i : 8,
gewählt.