DE680131C - Einrichtung zur stetigen lichtelektrischen Stromsteuerung mittels einer Hochvakuumroehre - Google Patents

Einrichtung zur stetigen lichtelektrischen Stromsteuerung mittels einer Hochvakuumroehre

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Publication number
DE680131C
DE680131C DES127561D DES0127561D DE680131C DE 680131 C DE680131 C DE 680131C DE S127561 D DES127561 D DE S127561D DE S0127561 D DES0127561 D DE S0127561D DE 680131 C DE680131 C DE 680131C
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DE
Germany
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cathode
anode
discharge
high vacuum
vacuum tube
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Expired
Application number
DES127561D
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English (en)
Inventor
Dr Georg Maurer
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J40/00Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas

Description

  • Einrichtung zur stetigen lichtelektrischen Stromsteuerung mittels einer Hochvakuumröhre Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zelle zur lichtelektrischen Stromsteuerung. Bei ,solchen Zellen ist es wünschenswert, daß sie möglichst empfindlich sind, d. h. daß eine geringe Schwankung der Lichtintensität eine bedeutende Stromschwankung hervorruft. Die Erfindung gibt nun, ein neues Mittel, mit sehr geringen Lichtintensitäten große Stromänderungen zu erzielen.
  • Erfindungsgemäß wird bei einer Anordnung zur lichtelektrischen Stromisteueruing mittels einer Vakuumentladungsröhre im Entladungsraum der Röhre eine von der Hauptentladung unabhängige, lichtelektrisch: wirksame Fläche so angeordnet, daß sie ohne besondere Spannung infolge in ihrer Stärke schwankender Aufladung die zwischen Kathode und Anode übergehende Hauptentladung steuert und daß die Aufladung der lichtelektrisch wirksamen Fläche durch. das Zusammenwirken eines äußeren elektrischen oder magnetischen Wechselfeldes und dem steuernden Lichtstrom beeinflußt wird. Um den Erfindungsgedanken klarer darstellen zu können, .erweist es sich als vorteilhaft, ief einen Grundversuch zurückzugreifen, welcher- den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet. Die bei diesem Versuch verwendete Anordnung zeigt Fig. i. In einer evakuierten Glashülle i befindet ;sich eine Photokathode z und eine Anode 3. Außerhalb der Glashülle ist eine Netzelektrode q: angeordnet. Diese Elektrode :steht über die Leitung 5 und den Umschalter 6 mit einer Batterie 7 in -Verbindung, so daß ihm nach Belieben ein ,gegenüber der Kathode z positives oder negatives. Potential erteilt werden kann. Die notwendige Anodenspannung wird von der Anodenbatterie 8 geliefert. In der Fi"ur ist ferner durch Pfeile 9 die Richtung des Lichteintritts. angedeutet.
  • Die dargestellte -Photozelle sei ultrarot empfindlich und werde mit einer Anodenspannung betrieben,' welche tief unterhalb der Sättigungsspannung liegt.
  • Macht man nun das Netz 4 positiv und bestrahlt die Kathode mit ultrarotem Licht, so lädt sich unter der Wirkung der Anodenspannung und des zwischen Kathode -und Netz q. bestehenden .elektrischen Feldes die Glaswand des Gefäßes 'negativ auf. Dieser Elektronenstrom; welcher die Glaswand trifft, isst natürlich nur ein Teil des ,gesamten, von: der Kathode ausgehenden Elektronenstromes. Der weit überwiegende Teil desselben trifft auf die Anode 3 auf. Durch die negative Rufladung,der Glaswand wird das Feld zwischen Kathode und Anode bzw. Kathode und Netz 4 geschwächt, so lange, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt.
  • Wird nun das Netz 4 auf negatives Pöten.-tialgebracht (wobei das ultrarote Licht, mit welchem die Photokathode 2 bestrahlt wird, nicht abgeschaltet wird), dann wirkt ,auf die Entladung zwischen Kathode und Anöde nicht nur die negative Ladung der Glaswand hemmend ein, vielmehr wird diese Wirkung noch durch die negative Netzelektrode 4 stark unterstützt. Infolgedessen wird der Strom zwischen Anöde 3 und Kathode ä stark absinken. Die negativen Elektronen, welche sich auf der Glaswand befinden, kören sich auch trotz der abstoßenden Wirkung der negativen Netzelektrode nicht von der Wand ablösen:, so daß die negative Rufladung der Wand in vollem Ausmaße bestehen bleibt und ihre hemmende Wirkung ausübt: Anders ist es aber, wenn man die Glaswand 'bzw. die Zelle als solche mit kurzwelligerem Zusatzlicht bestrahlt; welches imstande ist, die Elektronen von der Glaswand abzulösen. Bei Einstrahlung solchen: Lichtes vergrößert sieh der Anodenstrom wieder, davon der Glaswand ein Teil der Elektronen verschwindet und somit auch die -&e Entladung hemmende negative Rufladung der Wandkleiner geworden ist.
  • Eine praktische Ausnutzung dieses Effektes würde bedingen, daß man stets die Photozelle durch Anlegen einer positiven Spannung an. das Netz 4 betriebsbereit macht und dann das Netz ¢ negativ lädt. Gemäß der Erfindung wird daher zum Zwecke einer kontinuierlichen Steuerung des Photozellenstromes das Netz 4 mit Wechselspannung beaufschlagt. Dann geschieht folgendes: In der positiven Phase der Wechselspannung werden die von der Kathode ausgehenden Elektronen zum Teil nach der Anode 3, zum Teil nach dem dem Netz.4 benachbarten Teil der Glaswand hingezogen. Es fließt ein Anodenstrom, dessen Größe von der Größe derAno:denspannung und dem Potential der Hilfselektrode 4 abhängig ist. Wird nun .das Potential der Hilfselektrode 4 negativ, dann tritt infolge der negativen Rufladung der Glaswand zusammen mit dem. negativen Potential der Hilfselektrode eine die Entladung stark hemmende Wirkung ein. Der Anodenstrom zeigt eine beträchtliche Abnahme. Strahlt man aber in das Gefäß Licht ein, welches imstande ist, während der negativen Periode des Wechselstromes die Elektronen, welche ja die Tendenz haben, von der Glaswand weg zur Anode zu fliegen, abzulösen, dann wird diese hemmende Wirkung bedeutend gering-er, und der Anodenstrom nimmt größere Werte an. Auf diese Weise kann man Zusatzströme erhalten, die eine Verstärkung des normalen Photostromes, welchen das kurzwellige Steuerlicht -sonst hervorrufen würde, auf das mehr als ro3fache bedeuten. Der mittlere Anodenstrom, und auf diesen kommt es beim größten Teil der Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Photozelle an, wird also durch die Einstrahlung des kurzwelligen Lichtes in weiten Grenzen geändert.
  • Was nun den Aufbau der Röhre betrifft,. kann man in verschiedener Weise vorgehen. Unter allen Umständen muß aber derjenige Teil der Glaswand, an welchem sich ie ,erwähnte negative, die Vorgänge in der Röhre steuernde Ladung bilden soll, lichtelektrisch wirksam sein, da sonst keine Ablösung der Elektronen durch das Licht stattfindet. Bei der beschriebenen Versuchsanordnung war eine lichtempfindliche Caesiumoxyd-Caesiumkathode als Hauptkathode 2 verwendet worden: Bei der Herstellung einer solchen Kathode -ist es kaum zu vermeiden, daß auch andere Teile des Gefäßinnern: eine wenn auch noch so dünne Schicht von Caesium erhalten. Dadurch war aber die lichtelektrische Eigenschaft deserwähnten Wandungsteiles bereits gegeben. Strebt man eine solche größere Wirkung an, kann. man natürlich den erwähnten Wandungsteil _ mit den bekannten Mitteln zur 'Herstellung lichtempfindlicher Schichten noch besonders empfindlich machen und somit die Wirkung vergrößern.
  • Bei dem zur Erläuterung dienenden. Bespiel wurde als Kathode eine Photokathode 2 verwendet. Es liegt im Sinne der Erfindung, daß man anstatt einer. Photokathode aucheine beliebige andere Elektronenquelle, z. B. eine Glühkathode, verwenden kann.- Maßgebend ist dabei immer nur, :daß die infolge der Lichtwirkung sich - ändernde Rufladung der Glaswand eine sich entsprechend ändernde Wirkung auf die zwnschen den beiden Hauptelektroden übergehende Entladung ausübt. Allerdings macht die Anwendung einer Glühkathode in enger Nachbarschaft einer meist sehr empfindlichen Photoschicht gewisse Schwierigkeiten. Man kann- diese Schwierigkeiten z. B.dadurch umgehen, daß man Photokathode und Glühkathode in zwei getrennten Gefäßteilen unterbringt. Eine solche Anordnung wird etwa :durch Fig. 2 wiedergegeben. Das. Entladungsgefäß 9 ist durch eine beispielsweise aus. :einem Isolierstoff bestehende Wand io in zwei Teile ,geteilt. Der eine Raum enthält die Glühkathode i i und die Hauptanode i2, ider andere Raum die lichtempfindliche Schicht 13 und eine Hilfsanode 14. Außerhalb der Gesamtanordnung oder innerhalb des Röhrenteils, indem sich die Photoschicht befindet, ist wieder das, Drahtnetz 15 untergebracht. Die Scheidewand io ist auf der von der Photoschicht 13 abgekehrten Seite mit einem leitenden. Belag 16 versehen. Für die Heizung der Glühkathode ist eine Batterie 17 vorgesehen. Die Anordnung wirkt nun genau so wie die oben beschriebene, mit dem einzigen Unterschied, @daß die Elektronen, welche durch das eingestrahlte Licht von der Fläche 13 abgelöst werden, nicht zur Hauptanode, sondern zur Hilfsanode 14 ;gehen und vorn dieser wegtransportiert werden. Ebenso wie bei der beschriebenen Anordnung bildet sich auf der Fläche 16 der Scheidewand i o eine negative Aufladung aus. Wenn die Scheidewand aus einem Isolierstoff, beispielsweise aus Glas; besteht, wird eine leitende Verbindung 18 zwischen der Schicht 16 aus Metall und der Photoschicht 13 hergestellt. Diese Maßnahme fällt weg, wenn die Wandung io ;aus. Metall angefertigt ist. Man kann sich nun die Wirkung :so vorstellen: Die von der Kathode i i erzeugten Elektronen werden. teils an nie Hauptanode 12, teils auf die Fläche 16 der Scheidewand i o gezogen und laden: diese Fläche durch die Wirkung des Wechselfeldes negativ auf. Dadurch wird der Strom -zur Anode 12 weitgehend herabgesetzt. Wenn nun durch Belichtung der Photokathode auf der Scheidewand diese entladen wird, so fällt entsprechend der Entladung die bremsende Wirkung der Scheidewand lauf den zwischen. der Kathode i i und der Anode 12 übergehenden Strom mehr und mehr fort, so daß dieser ansteigt. Es ist dabei ebenso wie bei der erstbeschrieben-en Anordnung wichtig, den Durchgriff der Scheidewand durch die Anode dem jeweils ,gewünschten Zwecke anzupassen. Desgleichen müssen auch die Wirkungen der Spannungen des Drahtnetzes 15 und der positiven Hilfsanode i¢ in entsprechender Weise aufeinander ;abgestimmt werden. Mit einer derartigen Einrichtung lassen :sich beträchtliche Ströme mittels kleiner Lichtenergie steuern.
  • Besonders vorteilhaft gestaltet sich die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung dann, .wenn ,große Stromänderungen durch träge verlaufende Lichtschwankungen: ;geringer Intensität erzielt werden sohlen:, wie beispielsweise bei Dämmerungsschaltern usw. Für viele Zwecke wird dann die Verwendung eines besonderen Verstärkers überflüssig.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE i. Einrichtung zur :stetigen lichtelektrischen Stromsteuerung mittels einer Hochvakuumröhre, dadurch gekennzeichnet, daß in der Röhre eine von, ider Hauptentladung unabhängige, lichtelektrisch wirksame Fläche so angeordnet ist, daß sie ohne besondere Spannung durch eine in ihrer Stärke schwankende Aufladung die zwischen Kathode und Anode der Hochvakuumröhre übergehende Entladung steuert und daß die Aufladung der lichtelektrisch wirksamen Fläche durch Zusammenwirken eines äußeren. elektrischen. oder magnetischen Wechselfeldes und des steuernden Lichtstromes beeinflußt wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung und Entladung der lichtelektrisch wirksamen Fläche unter dem Einfluß eines. überlagerten elektrischen oder magnetischen Wechselfeldes erfolgt.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch ,gekennzeichnet, daß als Elektronenquelle eine Photokathode dient. q..
  4. Einrichtung nach den: Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektronenquelle eine Glühkathode @di:ent.
  5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathode mit autoelektronischer Entladung vorgesehen ist.
  6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Wirkung der bei Herstellung der Kathode lichtelektrisch wirksam gewordenen, zur Steuerung dienenden. Fläche durch Aufbringen einer weiteren lichtempfindlichen Schicht vergrößert ist.
  7. 7. Einrichtung nach den. Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre in zwei Räume unterteilt ist, deren einer die Hauptelektronenquelle, die Hauptanode und eine zur Aufladung bestimmte metallische Fläche und deren anderer eine mit ,dieser metallischen Fläche leitend verbundene Photoschicht sowie eine zur Abführung der von der PhotoscUicht losgelösten Elektronen dienende Hilfsanode besitzt.
DES127561D 1937-06-10 1937-06-10 Einrichtung zur stetigen lichtelektrischen Stromsteuerung mittels einer Hochvakuumroehre Expired DE680131C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1266831B (de) * 1963-04-04 1968-04-25 Derek John Kyte Photoelektrische Schaltungsanordnung mit elektrostatischer Modulation des Ausgangssignals

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DE1266831B (de) * 1963-04-04 1968-04-25 Derek John Kyte Photoelektrische Schaltungsanordnung mit elektrostatischer Modulation des Ausgangssignals

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