DE725317C - Gas- oder Dampfentladungsgefaess mit photoelektrischer Steuerung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, in Entladungsgefäßen eine lichtelektrische Steuerwirkung dadurch herbeizuführen, daß eine als Steuerelektrode eines Entladungsrohres wirkende Elektrode einen photoelektrischen Belag aufweist oder mit einem solchen verbunden ist.

Da aber bei Gas- oder Dampfentladungsgefäßen mit derartiger photoelektrischer Steuerung die Steuerelektroden zwecks Verriegelung der Entladung im unbelichteten Zustand mit einer negativen Vorspannung zu beschicken sind, weisen diese Röhren wegen der Verbindung mit der Spannungsquelle für die Erzeugung der Vorspannung eine im Verhältnis zur Elektrodenkapazität selbst bedeutend vergrößerte Kapazität auf und besitzen eine verschlechterte Isolation. Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß ein photoelektrischer Belag ohne besondere Zuleitung auf der Gefäßglaswand derart angeordnet ist, daß er bei Belichtung von außen als Steuerelement der Gas-oder Dampfentladung wirkt, während zur Verriegelung der Entladung eine besondere, mit dem Photobelag nicht verbundene Elektrode dient.

Der auf der Wand befindliche Belag aus photoelektrisch wirksamen Substanzen, z. B. von der Kathode verstäubtes Barium, sendet bei Bestrahlung durch Licht Photoelektronen aus, wodurch er positiver wird.

An Stelle von Barium kann man zweckmäßig auch Kalium, Natrium oder Caesium ο. dgl. als Wandbelag benutzen, und zwar entweder allein oder als dünne Schicht über einem Magnesium-, Kupfer- oder Silberbelag o. dgl. Auch kann mit Erfolg eine Sensibilisierung nach bekannten Verfahren angewandt werden.

Die Erzeugung der photoelektrisch wirksamen Schicht geschieht entweder durch Kathodenzerstäubung, die unterstützt wird, wenn man die Rohrwandung außen positiv auflädt oder positiv geladene Körper dem Rohr nähert, oder aber durch die bekannten anderen Verfahren.

Zur Herstellung mittels Kathodenzerstäubung verfährt man u. a. in der Weise, daß auf eine Glühkathode, ζ. B. aus Nickel o. dgl., an Stelle von Bariumoxyd oder in Gemeinschaft damit, wenn nicht Barium allein als photoelektrische Substanz verwendet wird, Verbindüngen,, ζ. B-. Oxyde des Kalium, Caesium, Natrium o. dgl., aufgebracht werden und diese Stoffe, ähnlich wie bei der normalen Aktivierung von Kathoden, nachher im Vakuum reduziert werden, so daß diese Stoffe dann in metallischem Zustand frei bzw. als Legierung mit dem Trägermaterial auf der Kathode vorhanden sind. Durch starkes Heizen der Kathode und Verwendung hoher Anodenspannüngen sowie durch Anwendung der obenerwähnten positiven Hilfsladungen kann das Verfahren beschleunigt werden.

Da die negativen Wandladungen, welche sich meist durch die Entladung selbst ausbilden, aber für eine zuverlässige Sperrung der Entladung nicht ausreichen, so sind noch besondere Sperrspannungen vorzusehen. Diese sollen nun nicht an die photoelektrisch wirk-

same Elektrode geleitet werden, sondern es ist hierfür eine besondere Elektrode vorgesehen. Diese kann z. B. als Gitter innerhalb des Rohres untergebracht sein oder aber als Außenelektrode auf der Glaswand sich befinden.

Auch ein in die Nähe des Rohres gebrachter, auf negativem Patential befindlicher Leiter genügt. Wird nun bei Dunkelheit das ίο Potential dieses Leiters so abgeglichen, daß gerade Sperrung eintritt, so wird durch die entstehenden Photoelektronen und die dadurch entstehende Verminderung der negativen Ladung der Wand bzw. Positivwerden des Wandbelages das aus Wandbelag und Sperrladung resultierende Sperrfeld beseitigt, und die Entladung kann einsetzen: Da es sich um eine Gasentladung handelt, so wird hierbei ein Wiederaussetzen der Entladung im allgemeinen nur bei Wechselstrombetrieb ermöglicht.

Befindet sich die photoelektrisch wirksame Schicht direkt auf der Glaswand, also nicht erst auf einer auf die Glaswand aufgebrachten Magnesium-, Silber- o. dgl. Schicht, so reagiert die Entladungsröhre ohne weiteres auf Belichtung, da die wirksamen Schichten so dünn sind, daß sie durchscheinen, also auch bei vollkommener Auskleidung des Glasgefäßes, die aber keineswegs notwendig ist, noch genug Licht in die Zelle fällt. Befindet sich zwischen Glas und wirksamer Schicht noch eine Trägermetallschicht, so muß ein Fenster vorgesehen werden, um den Lichteintritt in die Zelle zu ermöglichen. Die für die Herstellung (Aufstäubung) der photoelektrisch wirksamen Schicht verwendete Glühkathode muß natürlich nicht die Betriebskathode des Gasentladungsrohres sein, das mit Metalldämpfen oder Edelgasen sowie anderen inerten Gasen allein oder in Mischungen untereinander oder mit Dämpfen gefüllt ist.

Während man für die Zerstäubung des photoelektrisch wirkenden Materials naturgemäß die Kathodenzusammensetzung nach den hier geltenden Gesichtspunkten wählen wird, soll die Betriebskathode in erster Linie für reichliche Glühelektrpnenemission eingerichtet sein. In einem solchen Fall würden also zwei getrennte Kathoden \-orzuziehen sein. Es kann aber auch für bestimmte Fälle zweckmäßig sein, eine Kathode für beide Zwecke zu benutzen, insbesondere um eine Veränderung der Schicht während des Betriebes durch Aufstäuben von Fremdmaterial zu verhindern.

Der Verhinderung einer solchen Zerstäubung dient weiterhin die Einhaltung der von Hull gefundenen kritischen Maximalspannun- ·><> gen sowie die Anbringung von Schutzschildem vor der Kathode, um das Bestäuben der Wandungen während des Betriebes zu verhindern.

Von Wichtigkeit ist ferner die Ausbildung der Glühkathode in der Art, daß sie innerhalb fi.s eines geschlossenen, nur an einigen Stellen mit Öffnungen versehenen Hohlkörpers ausgeführt wird, innerhalb dessen die Emission vor sich geht, etwa nach Art von indirekt geheizten, mit Wärmeschutz versehenen Groß- 7» gleichrichterkathoden, damit nicht durch die Leuchterscheinung der eigenen Glühkathode eine Emission von Photoelektronen ausgelöst wird. Im übrigen können die Kathoden auch als solche Kathoden, die durch die Entladung aufgeheizt werden, evtl. in Verbindung mit Zündstreifen sowie als Quecksilberkathode!! {Aufbau nach Art eines Quecksilberdampfgleichrichters) ausgerüstet sein.

Eine Anwendung der Erfindung besteht in «» der Schaltung von Stromkreisen in Abhängigkeit der Lichtstärke. Da insbesondere bei Anwendung von Großgleichrichtern auch große Stromstärken auf diese" Weise geschaltet werden können, wäre es möglich, Straßenbeleuchtungen in Abhängigkeit von der Tageshelligkeit ohne Zwischenrelais einzuschalten. Weiterhin ist es möglich, wenn man als Anodenstrom einen Hochfrequenzstrom wählt, diese Photozellen an Stelle der bisher üblichen bei der Tonfilmwiedergabe zu benutzen.

Da die erfindungsgemäße Röhre nach Art einer Gasentladungsröhre mit unstetiger Gittersteuerung wirkt, so kann sie nur durch Unterbrechung der Anodenspannung abgeschaltet werden. Will man aber eine Beeinflussung im Tonrhythmus erhalten (Tonfilm), so muß man sie mit einer noch höheren Unterbrecherzahl, eben hochfrequent, betreiben. L^Tm labei einen genügend schnellen Ionenabtransport zu erhalten, dürften sich Gasfüllungen mit niedrigem Atomgewicht, z. B. Wasserstoff, sowie besondere bauliche Maßnahmen, z. B. nahes Herandrücken der Wandungen an die Entladungen u.dgl., empfehlen.

Der Vorteil ist in allen Fällen die Möglichkeit, ohne Zwischenschaltung von \"erstärkern oder Relais, obwohl das beides nicht ausgeschlossen sein soll, große Stromstärken zu steuern.

Durch Auswahl geeigneter Materialien beim Aufstäuben auf die Glaswand des Gasentladungsrohres ist es möglich, das Strahlengebiet, auf das die Zelle reagiert, einzugrenzen, so daß nur auf ganz bestimmte Stralv lungsarten die Auslösung erfolgt, oder durch Mischung von aufgestäubten Materialien das Gegenteil zu erreichen.

Die beiliegende Figur zeigt eine mögliche Ausführungsform desErfindungsgegenstandes. wobei als Betriebsstrom der normale Xetzwechselstrom verwendet werden kann.

k ist die Primärwicklung des Anschlußtransformators, i der Eisenkern, b die Heizwicklung für die Kathode des Rohres g, α liefert die Spannung für die Anode e und c die Spannung für die Außenelektrode h. Die Einstellung auf größte Empfindlichkeit geschieht im hier beschriebenen einfachen Ausfuhrungsbeispiel durch Verstellen der relativen Lage von h zu g. f ist die aufgestäubte, photoelektrisch wirksame Schicht, die keine besondere Zuführung besitzt, sondern lediglich durch die schwache Leitfähigkeit, die jeder Glaswandung eigen ist, mit der Kathode verbunden ist. d ist der Nutzwiderstand, der entweder aus einer zu steuernden Lichtquelle oder aus einem weiteren Relais bestehen kann. Wird die Apparatur bei k an ein Netz angeschlossen, so tritt zunächst zwischen der Kathode des Rohres g und der Anode e eine Entladung auf. Bei unbelichtetem Belag / wird nun die Elektrode h in eine solche Lage gegenüber dem Rohr g gebracht, daß die Entladung gerade aussetzt. Wird nun der Belag / belichtet, so wird er durch die Emission von Elektronen positiver, und die Entladung zwischen den Hauptelektroden des Rohres g wird gezündet. Da infolge des Wechselstrombetriebes die Spannung an e in jeder Periode auf ο absinkt, so hat das Rohr bei Aufhören der Belichtung von / in jeder Periode Gelegenheit, wieder in den nichtleitenden Zustand zurückzukehren.

Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entladungsgefäßes kann folgende Abmessungen besitzen: Durchmesser 35 mm, Abstand der Anode von der Kathode 20 mm, Anodendurchmesser und Kathodenlänge ι ο mm, der Druck betrug ungefähr ^G/₁₀ mm Argon. Die Wandung ist mit einer dünnen Bariumschicht bestäubt, die keinerlei elektrische Zuleitungen besitzt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gas- oder Dampf entladungsgefäß mit photoelektrischer Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein photoelektrischer Belag ohne besondere Zuleitung auf der Gefäßglaswand derart angeordnet ist, daß er bei Belichtung von außen als Steuerelement der Gas- oder Dampfentladung wirkt, während zur Verriegelung der Entladung eine besondere mit dem Photobeleg nicht verbundene Elektrode dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch -gekennzeichnet, daß der photoelektrisch wirksame Belag durch Zerstäubung der Kathode der Hauptentladung gebildet ist.

3. Schaltung für eine Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anode eine Wechselspannung von wesentlich höherer Frequenz als die höchste zu verstärkende Frequenz liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen