DE765082C - Photoelektrische Zelle, bei der Photo- und Sekundaeremissionskathode als Vollflaechenelektroden einander gegenueber angeordnet sind - Google Patents

Description

Es sind Photozellen bekannt, bei denen durch Anordnung von Sekundärelektronen auslösenden Elektroden der Photostrom verstärkt wird. In diesen Zellen sind Primär- und Sekundärkathode meist gegenüber angeordnet, während eine im wesentlichen stabförmig ausgebildete Anode sich in 'der Mitte des Gefäßes befindet. Die Belichtung der Primärkathode erfolgt dabei entweder durch ein

ίο Fenster in der sekundäremittierenden Prallelektrode oder, falls die Primärelektrode durchsichtig ausgebildet ist, von der Rückseite der Primärelektrode her. Diese Elektrodenanordnung hat aber den Nachteil, daß die Anode, an der im Gegensatz zur negativen Kathode und der auf einem bestimmten positiven Potential befindlichen Prallelektrode die höchste positive Spannung liegt, sich zwischen den beiden emittierenden Elektroden befindet. Dadurch, daß die Anode in dem Weg ao der Elektronen von der Kathode zur Prallelektrode Hegt, erreichen nicht alle der auf der Primärkathode ausgelösten Elektronen die Sekundärelektrode, sondern ein gewisser Anteil der Primärelektronen gelangt sofort as zur Anode, ohne eine Verstärkung durch Auslösung von Sekundärelektronen zu bewirken. Es wurde daher durch eine geeignete Vorrichtung die Anode gegen die Primärkathode hin abgeschirmt. Eine derartige Abschirmung

läßt sich durch eine günstig geformte, zwischen Anode und Kathode angeordnete Elektrode erzielen, an der eine Spannung liegt, die etwa Kathodenpotential hat oder in höherem Maß negativ ist als die Kathode.

Es ist ferner bekannt, Photokathode und Sekundärelektrode als Flächen von koaxialen Zylindern auszubilden und die zwischen derartigen Anordnungen entstehende Linsenwirkung zur Fokussierung der Photoelektronen auf die Sekundärelektrode auszunutzen. Diese Fokussierung wird indessen nur sehr unvollkommen erreicht, weil die an sich bei geringeren Spannungen schon nicht sehr starke Linsenwirkung durch die Anwesenheit der notwendig neben der Sekundärelektrode angebrachten Anode geschwächt wird. Während sich die stärker positive x\node auch im Mittelbezirk der Photokathode bemerkbar macht, überwiegen an den Randbezirken völlig die auf die Anode gerichteten Kräfte, so daß ein überaus hoher Teil der Elektronen direkt auf die Anode gelangt und die Sekundärelektrode verfehlt. Dieser Nachteil wird durch die Anordnung nach der Erfindung beseitigt, bei der die Anode gegen die Kathode abgeschirmt ist und daher kein Photoelektron unverstärkt auf die Anode treffen kann.

Die Erfindung betrifft eine photoelektrische Zelle, bei der Photo- und Sekundäremissionskathode als Vollflächenelektroden einander gegenüber angeordnet sind und eine Schirmelektrode die Anode gegen unmittelbar von der Kathode kommende Elektronen abschirmt. Die obenerwähnten Xachteile werden bei der photoelektrischen Zelle dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß auch die an eine gegenüber der Kathode positive Spannung gelegte Schirmelektrode auf der der Kathode zugewendeten Seite mit einer zur Abgabe von Sekundärelektronen geeigneten Schicht versehen ist. Diese im Elektronenweg zwischen Kathode und Prallelektrode angeordnete Schirmelektrode kann dabei als ebene oder gekrümmte, die Anode teilweise umhüllende Fläche, aber auch beispielsweise als einzelner stabförmiger Körper ausgebildet sein. Es können auch mehrere parallele, eng nebeneinanderstehende stabförmige Körper zur Verwendung kommen. Die Oberfläche dieser Elektrode trägt auf der von der Anode abgewandten Seite eine zur Abgabe von Sekundärelektronen geeignete Schicht. Diese Schicht kann mit Vorteil z. B. als zusammengesetzte Schicht vom Typ Ag-Metalloxyd-Cs ausgeführt sein. Die durch Lichtwirkung aus der Primärkathode, die z. B. eine Ag-Metalloxyd-Cs-Kathode sein kann, ausgelösten Elektronen gelangen auf die Schirmelektrode, an die eine höhere positive Spannung angelegt wird und die durch günstige Formgebung verhindert, daß Elektronen sofort zur Anode gelangen. Die auf die Schirmelektrode auftreffenden Elektronen lösen aus der emissionsfähigen Oberfläche derselben Sekundärelektronen aus, die sich zur Prallelektrode bewegen, an der eine günstige, zwischen Schirmelektroden- und Anodenpotential befindliche Spannung liegt. Die Prallelektrode emittiert wiederum Sekundärelektronen, die unmittelbar zur Anode gelangen.

Es sind bereits Photozellen mit Sekundäremissionsverstärkung mittels eines Prallgittervervielfachers bekannt, bei dem das erste Gitter der Prallelektrode zur Abschirmung der Anode gegen die dem Steuergitter aufgedrückte Trägerfrequenz dient. Diese Abschirmelektrode kann jedoch, da sie gitterförmig ausgebildet ist, nicht die unmittelbar von der Kathode kommenden Elektronen von der Anode fernhalten.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer zur Sekundäremission geeigneten und zur Abschirmung zwischen Anode und Kathode dienenden Elektrode läßt sich eine besonders günstige Elektronenvervielfachungswirkung erzielen. Die Schirmelektrode ist je nach der Form der Anode derart ausgebildet, daß die Abschirmung zur Kathode hin möglichst vollkommen ist und die von der Schirmelektrode zur Prallelektrode sich bewegenden Elektronen einen möglichst günstigen Weg haben, wobei auch wiederum nach Möglichkeit alle Elektronen die Prallelektrode erreichen, ohne unmittelbar zur Anode zu gelangen. Bei einer stabförmig ausgebildeten Anode kann die Schirmelektrode zweckmäßig als langgestreckte, nach der Anode hin gekrümmte Fläche ausgestaltet werden, die die Anode teilweise umhüllt. Bei einer kürzeren, gedrängten Bauart der Anode, z. B. bei einer plattenartigen Form, kann eine als Teil einer Kugelschale ausgebildete Schirmelektrode die Anode umgeben. Bei Belichtung der Kathode durch ein in der Prallelektrode befindliches Fenster ist es von Vorteil, zur Verringerung der Schattenwirkung die Schirmelektrode in möglichst kleinen Abmessungen zu halten. Bei Belichtung einer durchsichtigen Kathode von der Rückseite her spielen die Ausmaße no der Schirmelektrode für die Elektronenauslösung an der Primärkathode keine Rolle.

In Zellen, bei denen das Unterlagemetall der Schichten durch Aufdampfen von einem im Innern der Röhre befindlichen Verdampfungssystem aus hergestellt wird, kann die Schirmelektrode auch derart ausgebildet sein, daß während des Verdampfungsprozesses ein Teil der Schirmelektrode das Verdampfungssystem oder die Systeme derart abschirmt, iao daß nur auf bestimmte Flächen eine Metallschicht aufgebracht wird. So läßt sich durch

geeignete Formgebung der Schirmelektrode z. B. ein isolierter belagfreier Streifen zwischen den an, der Glaswand liegenden Elektroden, z. B. Photokathode und Sekundärkathode, erzielen, ohne daß besondere Vorrichtungen am Verdampfungssystem notwendig sind. Es wird dann auch auf die dem Verdampfungssystem zugekehrte Seite der Schirmelektrode eine Metallunterlage aufgedampft, so daß die Aufbringung der lichtelektrischen Schicht auf Kathode und Schirmelektrode gleichzeitig erfolgen kann.

In den Abb. ι bis 4 der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt den schematischen Aufbau einer Photozelle nach der Erfindung. Die Kathode 1 wird durch ein Fenster in der Prallekktrode 2 oder bei durchsichtiger Ausbildung der Kathode von der Rückseite her belichtet. Die Elektronen bewegen sich von der Kathode 1 zur Schirmelektrode 4, wo auf der von der Anode 3 abgewandten Seite Sekundärelektronen ausgelöst werden, die in gekrümmter Bahn die Prallelektrode 2 erreichen. Hier werden wiederum Sekundärelektronen ausgelöst, die zur Anode 3 gelangen.

Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine abgeplattete zylindrische Zelle mit einer schleifenförmigen Anode 3 und der Kathode 1 sowie der Prallekktrode 2. In diesem Fall umgibt die Schirmelektrode 4 in der Form eines Stückes eines Zylindermantels in einigem Abstand die Anode.

In Abb. 3 ist eine kugelförmige Zelle dargestellt, bei der die Anode 3 als kleines rundes Plättchen¹ ausgebildet ist. Dabei hat die Schirmelektrode 4 zweckmäßig die Form eines Teiles einer Kugelschale.

Abb. 4 zeigt eine Zelle, bei der ein beim Verdampfungsvorgang zur Erzielung einer Isolationsstrecke zwischen den Schichten 1 und 2 notwendiger Schirm zugleich im Betrieb der Zelle als Schirmelektrode mit Sekundärelektronenauslösung verwandt wird. Es sind in diesem Fall zwei Verdampfungssysteme 3 und 5 vorhanden, die voneinander isoliert sind und von denen, das System 3 im Betrieb der Zelle als Anode arbeitet, während das System 5 auf einem anderen Potential gehalten wird. In allen Fällen liegt an der Schirmelektrode eine gegen Kathodenpotential positive Spannung; eine höhere positive Spannung liegt an der Prallekktrode und die höchste Spannung an der Anode. Für eine Anodenspannung von Volt sind günstige Ergebnisse erzielt worden bei einer Schirmelektrodenspannung von etwa 200¹VoIt und einer Prallelektrodenspannung von 250 bis 300 Volt.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Photoelektrische Zelle, bei derPhoto- und Sekundäremissionskathode als Vollflächenelektroden einander gegenüber angeordnet sind und eine Schirmelektrode die Anode gegen unmittelbar von der Kathode kommende Elektronen abschirmt, dadurch gekennzeichnet, daß auch die an eine gegenüber der Kathode positive Spannung gelegte Schirmelektrode auf der der Kathode zugewendeten Seite mit einer zur Abgabe von Sekundärelektronen geeigneten Schicht versehen ist.

2. Photoelektrische Zelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode oder ein Teil derselben beim Aufdampfen des Unterlagemetalls für die emittierenden Schichten zum Fernhalten des Niederschlages von bestimmten Teilen der Zelle dient.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:
Französische Patentschriften· Nr. 800440, 816742;

Geffken u. Richter, »Die Photozelle in der Technik«, Berlin-Tempelhof, 1936, S. 17, Abb. 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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