DE904093C - Photozelle - Google Patents

Description

• Photozelle Die Erfindung betrifft einte den äußeren lichtelektrischen Effekt aufweisende Photozelle hoher Empfindlichkeit, bei der gleichzeitig die maximale Empfindlichkeit weit in den roten Spektralbereich verschoben ist.
• Bei den bekannten Photozellen werden die Elektronen aus der Photokathode erst durch das auffallende Licht ausgelöst oder angeregt. Damit ist sowohl der Ausbeute an Elektronen als auch der Rotempfindlichkeit der Zellen eine Grenze gesetzt.
• Nach der Erfindung besitzti nun eine Photozelle mit einer den äußeren lichtelektrischen Effekt aufweisenden Photokathode und einer vor der Kathode angeordneten Anode zum Auffangen der von der Kathode ausgesandten Elektronen keine rein rnetallische Leitung, während weiterhin eine Hilfselektronenquelle vorgesehen ist, von der Elektronen solcher Geschwindigkeit auf die Photokathode aufgeschossen, «-erden, daß die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen merklich ist, vorzugsweise die der Primärelektronen übersteigt. Es genügt jetzt, wie Versuche gezeigt haben, Licht von außerordentlich geringer Intensität oder ziemlich langer Wellenlänge, um bereits einen merklichen Elektronenstrom aus der Photokathode auszulösen.
• Als Stoffe für die Photokathode eignen sich nicht nur Halbleiter, z. B. Selen, sondern auch Metalle, die mit einer hinreichend dünnen Oxydschicht, die im allgemeinen nicht dicker als o,or mm sein soll, bedeckt sind oder schließlich auch die üblichen zusammengesetzten Kathoden, wie z. B. die Silber- Cäsium-CäsiumoxydjKathode, sofern diese Kathoden nur @so ausgebildet sind, dl.ß sie keine rein metallische Leitung senkrecht zu ihrer Oberfläche aufweisen. Els ist in vielen Fällen zweckmäßig, Halbleiterkathoden noch miti einer dünnen Schicht eines Isolators, die ebenfalls nicht dicker als o,oi mm sein soll, zu bedecken. Als, Träger für die genannten Metall-Oxyd-Kathoden findet vorzugsweise Aluminium Verwendung.
• Die die Elektronen emittierende Hilfselektrode kann als eine der bekannten Elektronenquellen ausgebildet sein und besteht vorzugsweise in einer Oxydkathode, einem Heizdraht oder auch einer gewöhnlichen Photokathode.
• Da es aus Gründen der Strahlkonzentrierung nicht erwünscht ist, zu langsame Elektronen in der Photozelle zu haben, wird gegebenenfalls; vor der Photokathode ein positiv vorgespanntes Gitter oder Netz angebracht, welches die schnellen, von der Hilfselektrode kommenden Elektronen in dem erforderlichen Maße abbrennst.
• Ein Ausführungsbeispiel der Photozelle nach der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt. Hier bedeutet z die Photozelle, die mit einer Photokathode 2 und einer Hilfselektrode 3 ausgestattet ist, die hier als gewendelter Draht dargestellt ist. Vor der Photokathode :2 befindet sich ein Gitter q.. Zum Eintritt des Lichtes ist ein Fenster 5 angebracht, während eine Auswölbung 6 gegenüber der Hilfselektrode vorgesehen ist, um das von ihr ausgehende Störlicht von der P=hotokathode fernzuhalten. Diese geeignet ausgebildete Ausw6lbung 6 ist jedoch nur ein Mittel zur Vermeidung des Störlichtes; in vielen Fällen genügt es, die von dem Licht der Hilfselektrode getroffenen Stellen der Gefäßwandung mit einem Licht absorbierenden Überzug, wie z. B. Aquadäg, zu überziehen. Auch. kann bereits der zur Strählkonzentration dienende Welmeltzylinder 7 ausreichend sein, um das Störlicht von der Photokathode fernzuhalten.
• In der Abbildung bedeutet weiterhin 8 eine Elektrode, die zur Beschleunigung der von der Hilfse:l.ektrode ausgehenden Elektronen dient. Die Photoelektronen werden von einer an geeigneter Stelle angebrachten Anode g, die hier als, teilweiser Wandbelag des Gefäßes ausgebildet ist, aufgefangen. An der Stelle io kann der in der Photozelle ausgelöste Photostrom abgenommen und z. B. einem Meß- oder Anzeigegerät zugeführt werden. Die für die Zelle erforderlichen Spannungen können einer gemeinsamen Spannungsquelle ii entnommen werden, die entweder als Gleichstromquelle, z. B. Batterie, oder als Wechsels.tromquelle, z. B, als Sekundärwicklung eines Transformators, ausgebildet sein kann.
• Um die von der Hilfselektrode ausgehenden Elektronen auf die Photokathode zu lenken, kann ein Magnetfeld oder aber ein elektrisches. Ablenkfeld vorgesehen sein. Durch geeignete Schaltung dieser Ablenkmittel kann man erreichen, daß die Photokathode intermittierend von den Elektronen getroffen wird. In der Zeit, in der keine dieser Elektronen auf die Kathode gelangen, treffen die lichtelektrisch ausgelösten Elektronen auf die Anode auf und gelangen damit zur Messung. Um stärend@e Aufladungen der .Gefäßwandung zu vermeiden, ist es in diesem: Fall ratsam, eine weitere Anode anzubringen, auf der die nicht auf die Photokathode gelangenden, von der Hilfselektrode ausgehenden Elektronen aufgefangen werden. Eine solche Betriebsweise der Zelle ist sowohl bei Verwendung intermittierender Gleichspannung als auch bei Verwendung von Wechselspannung möglich. Im letzteren Fall hat man bei Benutzung eines Ablenkkondensators noch die Möglichkeit, die zwischen Kathode und Anode liegende Wechselspannung mit der am Kondensator liegenden Wkchselspannung über einen P'häsenverschieber zu koppeln und damit die Zeiträume, in denen der Photostrom gemessen und die Photokathode aufgeladen wird, einzustellen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Photozelle mit einer den äußeren lichtelektrischen Effekt, aber keine rein metallische Leitung senkrecht zu ihrer Oberfläche aufweisenden Photokathode, einer vor der Kathode angeordneten Anode zum Auffangen der von der Kathode ausgesandten Elektronen und einer Hilfse:lektronenquelle zum Beschießen der Photokathode mit Elektronen, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der auf die Photokathode auftreffenden Elektronen derartig gewählt ist, d@aß die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen merklich ist.
2. 2. Photozelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Sekundärelektronendie Zahl der Primärelektronen übersteigt.
3. 3. Photozelle nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photokathode aus einem halbleitenden Stoff, vorzugsweise Selen, besteht. d.. Photozelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet; daß der Halbleiter mit einer dünnen Schicht eines Isolators bedeckt ist: 5. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Photokathode aus einem mit einer Oxydschicht bedeckten Metall, z. B. Aluminium, besteht. 6. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Photokathode eine zusammengesetzte Kathode, z. B. zusammengesetzte Cäsiumkathode, dient. 7. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfselektronenquelle eine Oxydkathode .dient. B. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als. Hilfselektronenquelle ein Heizdraht dient. 9. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Hiilfselektronenquelle eine gewöhnliche Photokathode dient. io. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden. dadurch gekennzeichnet, d aß ein elektronenoptisches System vorgesehen ist, welches zur Abbildung der von der Hilfselektronenquelle ausgehenden Elektronen auf die Photokathode dient. ii. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfeld vorgesehen ist, welches die von der Hilfselektronenquelle ausgehenden Elektronen auf die Photokathode lenkt. 12. Photozelle nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Magnetfeld im Wechsel einer zwischen Anode und Kathode der Photozelle angebrachten Wechselspannung oder intermittierendenGleichspannung ein- und ausgeschaltet wird. 13. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ablenkung der von der Hilfselektronenquelle ausgehenden Elektronen auf die Photokathode ein geeignet ,geformter elektrostatischer Ablenkkondensator dient. 1d.. Photozelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Ablenkkondensator eine Wechselspannung anliegt, die im Rhythmus der zwischen Kathode und Anode anliegenden Wechselspannung oder intermi.btierendenGleichspannung gesteuert wird. 15. Photozelle nach Anspruch 1q., dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ablenkkondensator gelegte Wechselspannung mit der zwischen Kathode und Anode liegenden Wechselspannung über einen Phasenschieber gekoppelt ist. 16. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Photokathode ein positiv vorgespanntes Gitter oder Netz vorgelagert ist. 17. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch Mittel, durch die etwa von der Hilfselektrode ausgehendes Störlicht von der Photokathode ferngehalten wird. 18. Photozelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der ohne Belichtung der Photokathode vorhandene Sekundärelektronenstrom mittels an sich bekannter Schaltungen kompensiert ist.