DE940365C - Anordnung zum Nachweis und zur sichtbaren Anzeige von elektromagnetischen Wellen - Google Patents

Description

• Anordnung zum Nachweis und zur sichtbaren Anzeige von elektromagnetischen Wellen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum unmittelbaren Nachweis und zur meßbaren (Sicht-) Anzeige elektromagnetiischer Wellen unter Verwendung einer Gasentladungss.trecke, die bis in das Gebiet der ultrakurzen Wellen brauchbar ist.
• Es ist bekannt, elektromagnetische Wellen durch Beeinflussung verschiedener Eigenschaften, wie Dielektrizitätskonstante, Brechung, Absorption und Leitfähigkeit, einer Glimmentladung nachzuweisen. Diese Effekte werden dabei z. B. auf folgende Weise ausgenutzt: Durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen ändert sich die Leitfähigkeit einer Glimmentladung, wodurch im Stromkreis der Entladungsröhre demodulierte Ströme auftreten, oder es wird zum Nachweis der elektromagnetischen Strahlung die durch die Strahlung verursachte Änderung der D,ielektrizitäbskonstanteeines ionisierten Gases ausgenutzt.
• Es ist ferner bekannt, das Vorhandensein elektromagnetischer Strahlen' durch, das Aufleuchten einer in den Wirkungsbereich des Hochfrequenzfeldes gebrachten Glimmlampe unmittelbar nachzuwei-sen.
• Diese Methode hat jedoch den Hauptnachteil, daß sie zur direkten Anzeige nur starker elektromagnetischer Felder angewandt werden kann, da bei den handelsüblichen Glimmröhren die Zündspannung (unterste Ansprechgrenze) sehr hoch liegt.
• Erfindungsgemäß wird das durch ein elekteamagnetisches Hochfrequenzfeld angeregte Leuchten einer Gasentliadung derart zum Nachweis elektromagnetischer Wellen benutzt, daß die Gasentladungsstrecke unmittelbar oder mittelbar dem nachzuweisenden Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird, und ' daß gleichzeitig die Gasentladungsstrecke durch eine beliebige Methode unabhängig von dem nachzuweisenden. Hochfrequen@zfeld ,mit Elektronen beschickt wird, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung derart gesteigert wird, daß diese für den Nachweis sehr schwacher Strahlungsenergien benutzt werden kann.
• Das Neuartige dieses Gedankens liegt einerseits in der bewuß.ten Benutzung des Effektes der direkten Umformung von Hochfrequenzenergie in Lichtenergie, andererseits in der Anwendung einer Elektronenbeschickung mit der Absicht, die hochfrequente Glimmentladung dann mit einer weit unter ihrer ursprünglichen Zündspannung liegenden Betriebsspannung noch zum. Leuchten anregen zu. können.
• Zur Ausführung dieses Gedankens dient z. B. folgende Anordnung der Abb. z.
• Die Antenne A dient zum Empfang der elektromagnetischen Strahlung, deren Energie über eine Leitung L den in. einem Entladungsgefäß G befindlichen Elektroden E1 zugeführt wird; in das Entladungsgefäß G, dessen Wandung für die zu betrachtenden optischen Strahlen durchlässig ist, führen außerdem zwei weitere Elektroden E2, die in diesem Beispiel von der Spannungsquelle B über einen Begrenzungswiderstand R gespeist werden. Die von._B gelieferte Spannung und .Stromstärke sowie der Gasdruck und die Gasart bzw. GasmiGchurtg werden so gewählt, ;daß in G eine elektronenliefernde , selbständige Glimmentladung (Hilfsentladung) entsteht, wobei sich deren leuchtende Teile nicht in das Gebiet der Elektroden Ei erstrecken müssen. Fällt nun auf die Antenne Al eine elektromagnetische Strahlung auf, dann bildet sich zwischen den Elektroden Ei eine Hochfrequenzwechs:elspannu.ng,aus, unter deren Einfluh die aus der zwischen den Elektroden E2 brennenden Entladung stammenden Elektronen Schwingungen ausführen. Haben diese -erzwungen schwingenden Elektronen genügend kinetische Energie, mit der sie auf die Gasatome aufstoßen, dann werden diese zum Leuchten angeregt. Und zwar genügt dabei die-Energie; welche zur Absorption der Resonanzlinie des, Gasatomes benötigt wird, während bei der bisher bekannten Anwendungsweise der Glimmlampe mindestens die Ionisationsenergie des Gasatomen vorhanden sein muß, zu der noch die Spannung zur Überwindung des Kathodenalls, des Widerstandes der positiven Säule und des Anodenfalles' dazukommt. Die auftretende Leuchterscheinung kann z. B. mit .dem Auge D direkt beobachtet werden.
• Nach Messungen bei einer Frequenz von 6,5 X Tos Hertz benötigt man zur Zündung einer selbständigen Hochfrequenzentladung zwischen den Elektroden Ei z. B. _in Luft von 0,04 Torr eine Hoehfrequenzspannung von 22 Volt. Wendet man gemäß der Erfindung dagegen die zusätzliche Elektronenbeschickung an, dann brennt die Hochfrequenzentladung bereits bei o,i Volt Elektrodenspannung.
• Die Abb. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Schaltungen für die Erzeugung der Hilfsentladungen. So. dienen z. B. in Abb. 2 die Elektroden für die Hochfrequenz gleichzeitig als Hilfsentladungselek-_ troden, wobei der Hochfrequenz durch die Droisseln Dr der Weg über die Hilfsentladungsstromquelle versperrt wird. In Abb. 3 geschieht die Erzeugung der Hilfsentladung mit Außenelektroden E3, die über eine Kopplungsspule L' von dem Anodenkreis L"C eines Mittel- oder Hochfrequenzverstärkers die nötige Feldenergie beziehen.
• In Abb.4 wird an Stelle der Glimmentladung als elektronenliefernder Mechanismus eine Glühkathode benutzt, die ebenso durch eine Photokathode ersetzt werden kann. Außerdem tritt im Gegensatz zur Ausführung nach Abb. z an die Stelle der Antenne A eine Empfangslinie 0, die es gestattet, die Strahlung eines Senders ins Innere der Gasentladungs,röhre G, deren Wandung für die elektromagnetischen und optischen Strahlen,durchlässig ist, abzubilden, so ,daß dort eine Brennzone hoher Feldstärke entsteht. Die von der Kathode K,, gelieferten Elektronen werden beispielsweise von der Anode E2 mit Hilfe der durch einen Transformätor Tr erzeugten Wechselspannung in das Innere der Gasentladungsröhre G verteilt; in den Brenrvzonen hoher Feldstärke erfolgt dann wieder eine Beschleunigung der Elektronen, bis deren kinetische Energie zur Anregung eines Gasatoms ausreicht. Man sieht dann die Brennzone hoher Feldstärke leuchten. Fällt die Strahlung zweier oder mehrerer Sender, die voneinander einen gewissen Abstand haben, auf die Empfangslinse, dann entstehen zwei oder mehr leuchtende Flecke in der Abbildungsebene der Linse, d. h. die Anordnung erlaubt die direkte optische Abbildung ferner Sender. Dazu können statt einer räumlich nussgedehnten Gasentladungszelle auch eine ganze Reihe kleinerer Zellen in der Brennfläche des Empfangsspiegels .angeordnet sein, deren HilfGentladungen aus einer gemeinsamen Spannungsquelle betrieben werden.
• In einer weiteren Ausführung, die sich speziell zum Nachweis ultrakurzer Wellen eignet, wird die Hilfsentladung so eingestellt, daß im Gasentladungsgefäß ein quasineutrales Gasentladungsplas#ma entsteht; dessen Eigerufrequenz mit der Frequenz der nachzuweisenden elektromagnetischen Wallen harmonisch zusammenhängt.
• Wird dieses Plasma, wie z. B. nach Abb, i oder 4, der Einwirkung des nachzuweisenden Hochfrequenzfeldes ausgesetzt, dann schwingen die Plasmaelektronen in Resonanz .mit der Hochfrequenzwechselspannüng, wodurch ihre kinetische Energie stark vergrößert wird, so daß eine erhöhte Anregung der neutralen Gasatome erfolgt, d. h. -das Plasma leuchtet bei Feldeinwirkung stärker auf.
• Bei den angeführten Ausführungsbeispielen iäßt sich, wie in Abb. q. ispeziell dargestellt,. an Stelle der subjektiven Beobachtung durch das Auge eine lichtampfiridliche Artordnung F, insbesondere zum Zwecke der Fixierung der optischen Anzeige bzw. deren Fernanzeige, verwenden.
• Bei letzterer Methode ist die Anwendung von nicht sichtbaren ultravioletten Strahlen möglich, indem man Gase verwendet, deren Resonanzlinien im Ultravioletten liegen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum Nachweis und zur meßbaren (Sicht-) Anzeige elektromagnetischer Wellen mittels einer Gasentladungsstrecke, wobei die empfangene Hochfrequenzenergie unmittelbar in Lichtenergie umgewandelt wird und die Helligkeit als Maß für die Stärke der empfangenen Strahlung dient, dadurch gekennzeichnet, daß dem Füllgas der Entladungsstrecke zusätzlich Ladungsträger, insbesondere Elektronen, zugeführt werden (Hilfsentladung), wodurch die Brennspannung der Hochfrequenzentladung bedeutend verringert und somit die Empfindlichkeit der Empfangsanordnung wesentlich (um mehrere Zehnerpotenzen) gesteigert wird. a. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasentladungsstrecke außer den Hochfrequenzelektroden weitere Innenelektroden für die Hilfsentladung angeordnet sind. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für Hochfrequenz- und Hilf.s.-entladung nur ein gemeinsames Elektrodenpaar benutzt wird. .4. Anordnung nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsentladung mit Aüßenelektroden am Gasentladungsgefäß erzeugt wird. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Elektronenbeschickung durch eine Glüh- und Photokathode erfolgt. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, .daß die Gasentladun@gsstrecke direkt (d. h. ohne Anwendung einer Wellenauffangvorrichtung, wie z. B. Antenne u. dgl.) einer räumlich begrenzten (bzw. in einem Brennpunkt vereinigten) Zone eines hochfrequenten Feldes ausgesetzt ist, die erzeugt wird durch Linsen, Spiegel od. dgl., auf welche die nachzuweisende Strahlung fällt. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennebene der Empfangsopfik mehrere Gaserntladungagefäße angeordnet sind. B. Anordnung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsentladung ein Gasentladungsplasma erzeugt wird. g. Anordnung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der subi ektiven Beobachtung durch das Auge eine lichtempfindliche Anordnung, insbesondere zum Zwecke der Fixierung der optischen Anzeige bzw. deren Fernanzeige, verwendet wird. io. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Gase verwendet werden, deren Resonanzlinien im Nichtsichtbaren, z. B. Ultravioletten, liegen.