DE720410C

DE720410C - Photocell based on an external photoelectric effect

Info

Publication number: DE720410C
Application number: DEZ23523D
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Heinz Keck
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1936-11-11
Filing date: 1936-11-11
Publication date: 1942-05-05

Description

Auf einem äußeren lichtelektrischen Effekt beruhende Photozelle Bei den .bekannten Photozellen, die auf einem äußeren lichtelektrischen Effekt beruhen, hängt die Empfindlichkeit für farbiges Licht von dem als Kathode verwendeten Stoff ab. Die Zellen besitzen im allgemeinen nur in einem verhältnismäßig engen Wellenlängengebiet des sichtbaren Spektrums eine genügend große Empfindlichkeit. So sind die bekannten Cäsiumzellen hauptsächlich für rotes Licht empfindlich, während sie für blaues und grünes Licht nur eine sehr geringe, für Meßzwecke jedenfalls ungenügende Empfindlichkeit aufweisen. Kaliumzellen sind dagegen im wesentlichen für blaues Licht empfindlich.Photocell Bei based on an external photoelectric effect the known photocells, which are based on an external photoelectric effect, the sensitivity to colored light depends on the substance used as the cathode away. The cells generally only have a relatively narrow range of wavelengths of the visible spectrum a sufficiently high sensitivity. So are the well-known Cesium cells are primarily sensitive to red light, while they are sensitive to blue and green light has only a very low sensitivity, which is in any case insufficient for measurement purposes exhibit. Potassium cells, on the other hand, are essentially sensitive to blue light.

Zu Meßzwecken liegt das Bedürfnis nach Photozellen vor, die im Licht des gesamten sichtbaren Spektrums verwendbar sind. Diesem Bedürfnis soll mit der Erfindung abgeholfen werden. Photozellen, die mit -einer zweiteiligen Kathode ausgestattet und denen Belegungen für verschiedene Gebiete eines akustischen SpektrLuns verschieden empfindlich sind, sind bereits bekannt. Unter Benutzung einer Photozelle, deren Photokathode aus mehreren selbständigen Teilen besteht und bei derteile der Kathode als eine teilweise lichtdurchlässige Schicht an der vorderen Fensterwand der Zelle und die übrigen Teile auf der inneren Rückwand angeordnet sind, gelingt die Lösung der vorliegenden Aufgäbe, wenn man erfindungsgemäß die einzelnen Kathodenteile für Licht verschiedener Wellenlängengebiete vorwiegend empfindlich macht und den Teilen an der vorderen Fensterwand eine solche Dicke gibt, daß sie einen Anteil des zu messenden Lichts auf die übrigen auf der Rückwand angebrachten Teile der Kathode hindurchlassen, derart, daß die gesamte spektrale Empfindlichkeit der Zelle einen vorgeschriebenen Verlauf aufweist. Die Zelle kann also beispielsweise eine -in dieser Weise in zwei Teile unterteilte Photokathode aus an sich für solche Kathoden bereits benutzten Stoffen enthalten, von denen der eine vorwiegend für Blau, der andere für Rot empfindlich ist. Trifft man die Anordnung so, daß die Teile der Kathode innerhalb der Zelle leitend miteinander verbunden sind, dann entspricht die Gesamtempfindlichkeit der Zelle der Summe der Empfindlichkeiten der einzelnen Teile. Dabei kann man durch geeignete Auswahl der für die Kathoden benutzten Stoffe erreichen, daß die spektrale Empfindlichkeit der Zelle mit guter Annäherung einen vorgeschriebenen Verlauf, beispielsweise den der Augenempfindlichkeit, hat. Insbesondere kann man die einzelnen Anteile an der Gesamtempfindlichkeit in der Weise beeinflussen, daß man die wirksamen Flächen der Kathodenteile verschieden groß macht.For measurement purposes, there is a need for photocells which can be used in light of the entire visible spectrum. The invention is intended to remedy this need. Photocells which are equipped with a two-part cathode and to which assignments for different areas of an acoustic spectrum are differently sensitive are already known. Using a photocell, the photocathode of which consists of several independent parts and with which parts of the cathode are arranged as a partially translucent layer on the front window wall of the cell and the other parts on the inner rear wall, the solution of the present task succeeds if one according to the invention makes individual cathode parts predominantly sensitive to light of different wavelength regions and gives the parts on the front window wall such a thickness that they allow a portion of the light to be measured to pass through to the remaining parts of the cathode attached to the rear wall, in such a way that the entire spectral sensitivity of the cell has a prescribed course. The cell can thus contain, for example, a photocathode, divided in this way into two parts, made of substances already used per se for such cathodes, one of which is primarily sensitive to blue and the other to red. If the arrangement is made such that the parts of the cathode are conductively connected to one another within the cell, then the total sensitivity of the cell corresponds to the sum of the sensitivities of the individual parts. By suitable selection of the substances used for the cathodes, one can achieve that the spectral sensitivity of the cell has a prescribed course, for example that of the eye sensitivity, with a good approximation. In particular, the individual proportions of the overall sensitivity can be influenced in such a way that the effective areas of the cathode parts are made different in size.

Durch willkürliche Wahl der Dicke der an der Fensterwand der Zelle angebrachten Schicht, d. h. ihrer Lichtdurchlässigkeit, kann man den Anteil an Licht regeln, der auf die übrigen an der Zellenrückwand angebrachten Kathodenteile fällt. Eine Vakuumzelle dieser Art, die mit zwei gegeneinander isolierten Kathodenteilen ausgestattet ist, zeigt ein -besonderes Verhalten, wenn diese Teile verschiedene Potentiale gegenüber der Anode haben. Die von dem Kathodenteil mit dem höheren negativen. Potential ausgesandten Elektronen fliegen zum großen Teil zu dem anderen Kathodenteil und lösen dort eine sekundäre Elektronenemission aus, die zur Anode läuft. Hierdurch wird der primäre Photostrom verstärkt, und die spektrale Empfindlichkeit der Zelle erfährt dadurch eine Verschiebung nach der Empfindlichkeit, welche dem Kathodenteil mit dem höheren negativen Potential entspricht. Durch Änderung der einzelnen Zellenspannungen kann man auf diese Weise die spektrale Empfindlichkeit der Zelle ändern und einem gegebenen Verlauf der Empfindlichkeitskurve, z. B. dem der Augenempfindlichkeitskurve, anpassen. Sind die Teile der Photokathode innerhalb der Zelle gegeneinander isoliert, dann- kann man die Zelle ohne weiteres auch so benutzen, als ob die Teile der Kathode an der vorderen Fensterwand allein vorhandenwären. Die Empfindlichkeit der Zelle entspricht dann der spektralen Empfindlichkeit dieses Teils der Kathode, wenn man die übrigen nicht benutzten Teile der Kathode mit der Anode der Zelle verbindet. Handelt es sich um eine Gaszelle, kann man durch Anlegen von Stromkreisen mit verschieden hohen Spannungen zwischen den Teilen der Kathode und der Anode die Anteile der Empfindlichkeit der Kathodenteile an der Gesamtempfindlichkeit in weiten Grenzen ändern, während bei einer Vakuumzelle diese Maßnahme im allgemeinen keinen wesentlichen Einfluß hat, «teil die Photoströme schon bei ziemlich niedrigen Spannungen gesättigt sind.By arbitrarily choosing the thickness of the window wall of the cell attached layer, d. H. its translucency, you can see the amount of light regulate, which falls on the remaining cathode parts attached to the back wall of the cell. A vacuum cell of this type with two cathode parts isolated from one another shows a special behavior when these parts are different Have potentials opposite the anode. The ones from the cathode part with the higher negative. Electrons emitted by the potential fly largely to the other part of the cathode and there trigger a secondary electron emission that runs to the anode. Through this the primary photocurrent is amplified and the spectral sensitivity of the cell is increased experiences a shift in the sensitivity that the cathode part with the higher negative potential. By changing the individual cell voltages one can change the spectral sensitivity of the cell in this way and one given course of the sensitivity curve, e.g. B. that of the eye sensitivity curve, adjust. If the parts of the photocathode within the cell are isolated from each other, then you can use the cell without further ado as if the parts of the cathode would only be present on the front window wall. The sensitivity of the cell then corresponds to the spectral sensitivity of this part of the cathode if one connects the remaining unused parts of the cathode to the anode of the cell. If it is a gas cell, you can create circuits with different high voltages between the parts of the cathode and the anode are the proportions of sensitivity of the cathode parts while changing the overall sensitivity within wide limits in the case of a vacuum cell, this measure generally has no significant effect has, «part of the photocurrents are already saturated at fairly low voltages.

In der Zeichnung ist eine Zelle als Ausführungsbeispiel der Erfindung im Mittelschnitt dargestellt.In the drawing is a cell as an embodiment of the invention shown in the middle section.

Die Zelle besteht aus einem Glaskörper a, in dessen eine Wand ein Lichteintrittsfenster b eingesetzt ist. Am oberen Ende des Glaskörpers a ist eine Zuleitung c eingeschmolzen, die mit einer im Innern der Zelle befindlichen Ringanode d verbunden ist. Auf der Rückwand der Zelle ist gegenüber dem Fenster b eine Cäsiumschicht h angebracht, an die eine in die Zellenwand eingeschmolzene, nach außen führende Zuleitung! angeschlossen ist. Auf der Fensterwand der Zelle befindet sich eine teilweise lichtdurchlässige, vorwiegend für blaues und grünes Licht empfindliche Cäsium-Antimon-Schichtk, die gleichfalls mit einer in der Gehäusewand eingeschmolzenen Zuleitung L . verbunden ist. Die beiden Schichten 1t und h bilden die Kathode der Zelle, deren Teile innerhalb der Zelle n_ icht leitend miteinander verbunden sind.The cell consists of a glass body a, in one wall of which a light entry window b is inserted. At the upper end of the glass body a, a feed line c is fused, which is connected to a ring anode d located inside the cell. On the back wall of the cell, opposite the window b, a cesium layer h is attached, to which a supply line fused into the cell wall and leading to the outside! connected. On the window wall of the cell there is a partially translucent cesium-antimony layer, which is primarily sensitive to blue and green light, which is also connected to a supply line L fused into the housing wall. connected is. The two layers 1t and h form the cathode of the cell, the parts of which are connected to one another in a non-conductive manner within the cell.

Bei dieser Zelle hängt der Verlauf der Empfindlichkeitskurve von der Dicke der Cäsium-Antimon-Schicht k ab. Je weniger Licht durch die Schicht h zur Schicht lt hindurchgelangt, desto geringer ist die Empfindlichkeit der Zelle für rotes Licht und desto größer die Empfindlichkeit für blaues und grünes Licht, wenn beide Kathodenteile in einem gemeinsamen Spannungskreis mit der Anode d liegen. Durch Ausschalten des Teils k kann man die Zelle wie eine gewöhnliche Zelle mit einer einfachen Kathode h benutzen. Ihre Empfindlichkeitskurve hat dann den Verlauf, der dem Stoff des im Stromkreis verbliebenen Kathodenteils fz zukommt.In this cell, the course of the sensitivity curve depends on the thickness of the cesium-antimony layer k. The less light passes through layer h to layer lt, the lower the sensitivity of the cell to red light and the greater the sensitivity to blue and green light when both cathode parts are in a common voltage circuit with anode d. By switching off the part k, the cell can be used like an ordinary cell with a simple cathode h. Your sensitivity curve then has the course that belongs to the substance of the cathode part fz remaining in the circuit.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Based on an external photoelectric effect Photocell, the photocathode of which consists of several independent parts that are used for Part as a partially translucent layer on the front window wall of the Cell and the rest of the part are attached to the inner rear wall, characterized in that that the individual cathode parts predominantly for light of different wavelength regions are made delicate and the parts on the front wall are of such a thickness that that they attached a portion of the light to be measured to the rest on the rear wall Let parts of the cathode through so that the entire spectral sensitivity the cell has a prescribed course. z. Photocell _ according to claim i, characterized in that the individual parts of the cathode within of the cell are connected to one another in an electrically conductive manner and led out together. 3. Photocell according to claim i, characterized in that the on the front window wall attached parts of the cathode from the parts attached to the rear wall electrically are isolated. q .. Process for influencing the spectral sensitivity curve a photocell according to claim 3, characterized in that the individual cathode parts different variable potentials can be given to the anode.