DE704487C - Photozeller - Google Patents

Description

• Photozelle Die Erfindung betrifft eine Photozelle, wie sie zur Messung bzw. Verstärkung schwacher Lichtströme verwendet werden kann.
• Es ist eine Röhre bekanntgeworden, in der die auf einer Photokathode ausgelösten Elektronen einen Leuchtschirm anregen, dessen Licht auf die Photokathode zurückfällt. Es soll dadurch eine sog. optische Rückkopplung bewirkt werden. Mit dieser Anordnung sind bisher keine praktischen Erfolge erzielt worden, da selbst bei hoher Auftreffgeschwindigkeit der Elektronen die vom Leuchtschirm ausgehende Zusatzbeleuchtung gegenüb r dem zu verstärkenden oder zu messenden Licht zu gering ist.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, ,durch die Emission einer Photokathode ein Verstärkersystem zu steuern, welches eine fluoreszierende Anode enthält, deren Licht auf die Photokathode zurückfällt. Eine solche Anordnung besitzt jedoch gegenüber der üblichen Verstärkung durch Elektronenröhren keinen Vorteil, da die in dem Verstärkersystem vorhandene Glühkathode einen hohen Schroteffekt besitzt. Außerdem kann bei der vorgeschlagenen Anordnung das von der Kathode ausgehende Licht auf de Photokathode fallen und so die zu messende Intensität verfälschen. Endlich ist es möglich, daß die Photokathode durch aus .der Glühkathode austretende Gase verdorben wird.
• Um zu einer wirksamen Lichtverstärkung ohne die angegebenen Nachbeile zu gelangen, wird gemäß der Erfindung bei einer seit optischer Rückkopplung arbeitenden Röhre zwischen Photokathode und Leuchtschirm ein Sekundärelektronenverstärkerangeordnet. Das Sekundärverstärkersystem wird dabei so angeordnet und ausgebildet, daß nur ein geringer Teil der Leuchtschirmstrahlung für die Photokathode verlorengeht.
• Die Abbildung zeigt eine beispielsweise Ausführung gemäß der Erfindung. Die .eine Halbkugelfläche a einer evakuierten Glaskugel z ist lichtempfindlich gemacht, z. B. durch eine Silber-Silberoxyd-Cäsiumschicht. Durch die andere, durchsichtig bleibende Halbkugel tritt das zu verstärkende Licht in die Zelle. Ein zentraler Teil 3 dieser Halbkugel besitzt leinen Leuchtschirm, der, um die Spannungszufuhr zu ermöglichen, auf einem leibenden Belag angeordnet ist. Im Innern der Kugel ist ein Sekundärverstärkungssystem q. eingebaut, das in an sich bekannter Weise aus einer Folge von immer positiveren Zugnetzen oder auch nur aus zwei Auslöseelektroden bestehenkann; zwischen denen die Elektronen durch hochfrequente Felder hin und her geworfen werden, so daß sie innerhalb sehr kurzer Zeitspannen mehrere Male Sekundärelektronen auslösen. Natürlich kommt auch jede andere Form von Sekundiirelektroi.enverstärlcern ir Frage: In der Abbildung sind sechs hintereinanderliegende Zugnetze a?igenom.n en, die zum Teil von einem gemeinsamen Hüllzylinder umgeben sind und deren Spannungen von einem an der Spannungsduelle liegenden Spannungsteiler abgenommen werden können. Das dem Leuchtschirm gegenüberliegende letzte Zugnetz 5 entläßt die an ihm ausgelösten Sekundärelektronen zusammen mit den durchlaufenden schnelleren Elektronen, die von vorhergehenden Elektronen stammen, auf ch#n Leuchtschirm, dessen Potential noch positii-er als das letzte Zugnetz ist. Das auf dem Leuchtschirm durch die Elektronen angeregte Fluoreszenzlicht fällt diffus zerstreut auf die Photokathode und löst wehere Photoelektronen aus, die ebenso wie die durch das von außen eindringende Licht ausgelösten Elektronen auf das erste, gegenüber der Kathode positive Zugnetz 6 des Sekundärverstärkersystems gezogen werden und nach der Verstärkung auf den Leuchtschirm trelten. Die Verstärkung beträgt bei solchen Netzanordnungen das Hundert- bis Zehntausendfache und mehr.
• Der die Photokathode enthaltende Raum in der Röhre ist von dem den Leuchtschirm enthaltenden Raum durch eine lichtdurchlässige, z. B. als Netz, Sicb oder Gitter ausgebildete Elektrode 7 getrennt. Diese Elektrode befindet sich auf etwa gleichem Potential wie die Photokathode, so daß alle auf dieser ausgelösten Elektronen durch das auf höherem Potential liegende erste Zu-netz 6 dein Sekundärelektronenverstärker zugeführt «-erden. Durch Änderung der an die Elektrode 7 gelegten Spannung kann der Verstärkungsgrad in weiten Grenzen geändert werden. Es ist z. B. möglich, an das Netz eine hoclifre querst schwankende Spannung anzulegen und auf die Weise sofort einen Träger einzuführen, dem die zu registrierenden Lichtimpulse aufmoduliert werden. Da sich das System infolge der optischen Rückkopplung theoretisch auf immer höhere Stromwerte aufschaukeln muß, kann eine Begrenzung der Verstärkung durch periodisches Anlegen einer verhältnismäßig hohen positiven Spannung an das Netz 7 bewirkt werden. Sall die Röhre z. B. als lichtelektrisches Umwandlungsorgan bei einer Fernsehsendung dienen, so muß die Verstärkung mit einer der Bildpunktfrequenz entsprechenden Häufigkeit unterbrochen werden. Damit die Anordnung träglieitslos arbeitet, empfiehlt sich die Verwendung eines nachleuchtfreien Fluoreszenzschirmes. Der verstärkte Strom kann an irgendeiner Stelle, insbesondere dem letzten Zugnetz oder auch auf dem Leuchtschirm abgenommen und erhalb der Zelle weiter verstärkt werden. auf' Es kann dann zur Erzielung einer hohen Lichtausbeute z«-eckinäßin sein. die Röhre als schwarzen Körper auszubilden und nur ein kleines Fenster für den Lichteintritt zu belassen. Das Fenster soll auch mit Rücksicht auf auftretende Störwirkungen durch Wandladungen möglichst klein sein. Es kann aber auch die Lichtverstärkung unmittelbar ausgenutzt «-erden, indem das vom Leuchtschirm abgestrahlte verstärkte Licht weiter verwendet wird. Statt einer kugelförmigen Röhre können auch andere Formen benutzt «-erden. Z. B. kann die Röhre als Zylinder mit den Innenraum quer durchsetzenden Elektroden ausgebildet werden.
• Erst durch die Erfindung wird eine praktisch wirksame Verstärkung von Lichtströmen durch optische Rückkopplung möglich, da nunmehr eine genügende Zusatzbeleuchtung vom Leuchtschirm auf die Kathode fällt. Infolgedessen kann z. B. bei Fernsehsendungen die nachfolgende Verstärkung niedriger gehalten werden. Außerdem besteht der Vorteil, daß die Anordnung in hohem Maße frei von Schroteffekt ist.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Photozelle zur Messung und Verstärkung von Lichtströmen, in der die auf einer Photokathode ausgelösten Elektroneneinen Leuchtschirm anregen, dessen Licht auf die Photokathode zurückfällt, gekennzeichnet durch einen zwischen Photokathode und Leuchtschirm angeordneten Se'.cundärelektronenverstärker.
2. 2. Lichtverstärkungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Röhre mehrere elektronendurchlässige Auslöseelektroden mit nach dem Leuchtschirm zu steigendem Potential angeordnet sind.
3. 3. Lichtverstärkungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm eine metallische Unterlage besitzt, die sich auf dem höchsten Potential in der Röhre befindet. q.
4. Lichtverstärkungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Photokathode enthaltende Raum in der Röhre von dem den Leuchtschirm enthaltenden Raum durch eine etwa auf dem Potential der Photokathode befindliche lichtdurchlässige Elektrode (Netz, Sieb, Gitter o. dgl.) getrennt ist.
5. 5. Lichtverstärkungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre als schwarzer Körper ausgebildet ist und nur ein kleines Fenster für den Lichteintritt aufweist.
6. 6. Verfahren zum Betrieb der Lichtverstärkungsröhre nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerwirkung der Röhre durch eine an die lichtdurchlässige Elektrode oder die erste Zugelektrode gelegte Spannung periodisch unterbrochen wird. Schaltungsanordnung für die Lichtverstärkungsröhre nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß an der lichtdurchlässigen Elektrode oder an der ersten Zugelektrode ein hochfrequent schwankendes Potential liegt, so daß am Ausgang eine mit den Lichtimpulsen modulierte Hochfrequenzspannung abgenommen werden kann.