DE652905C - Photocell array - Google Patents

Description

Die bislang bekannten Photözellen liefern verhältnismäßig sehr schwache Ströme, so daß sie praktisch nur in Verbindung mit Verstarkeranordnungen zu verwenden sind. Hohe Frequenzen, wie sie z. B. für Fernsehzwecke erforderlich wären, sind jedoch infolge der verhältnismäßig hohen Eigenkapazität der Photozelle nur schwer verzerrungsfrei zu verstärken.The previously known photocells deliver relatively very weak currents, so that they are practically only in connection with Amplifier arrangements are to be used. High frequencies, such as B. for television purposes would be necessary, however, are due to the relatively high internal capacity the photocell is difficult to amplify without distortion.

Gegenstand der Erfindung ist eine Photozellenanordnung, bei, welcher der durch die zu. registrierende primäre Lichtstrahlung ausgelöste Photostrom einer Photozelle eine solche Verstärkerröhre steuert, auf deren Anode eine lumineszierend© Substanz angeordnet ist und die Photozelle zur Verstärkerröhre so angeordnet ist, daß die auf diese Weise erzeugte Lumineszenzstrahlung auf die Photokathode einwirkt, um eine Rückkopplungsver-The invention relates to a photocell arrangement in which the through the to. registering primary light radiation triggered photocurrent of a photocell a controls such an amplifier tube, on whose anode a luminescent © substance is arranged is and the photocell to the amplifier tube is arranged so that the in this way generated luminescence radiation acts on the photocathode in order to create a feedback

Stärkung zu erzielen. ' ;To achieve strengthening. ';

Der durch die Lichtstrahlung auf bekannte Weise erzeugte Photo, strom wird zunächst zur Steuerung eines beispielsweise Dreielektrodensystems verwendet; die Anode dieses Systems ist mit fluoreszierenden bzw. phosphoreszierenden Substanzen belegt, welche durch die übergehenden Elektronen, und zwar je nach der Zahl derselben, zum Leuchten angeregt werden. Die entsprechende Lichtstärke ist dabei direkt proportional der Anzahl der jeweils in der Zeiteinheit übergehenden Elektronen. Die auf diese Weise erzeugte Lumineszenzstrahlung wirkt auf die photoelektrische Schicht zurück und löst einen entsprechend verstärkten Photostrom aus," der . seinerseits einen erhöhten Stromübergang im Dreielektrodensystem (Verstärkersystem) zur Folge hat.The photocurrent generated by the light radiation in a known manner is initially used to control a three-electrode system, for example; the anode of this The system is covered with fluorescent or phosphorescent substances, which by the passing electrons, depending on the number of them, to shine be stimulated. The corresponding light intensity is directly proportional to the Number of electrons passing over in the unit of time. That way generated luminescence radiation acts back on the photoelectric layer and dissolves one correspondingly increased photocurrent, "which in turn results in an increased current transfer in the Three-electrode system (amplifier system).

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Photozelle könnte demnach als photoelekirische Rückkopplung bezeichnet werden. In den Anodenstromkreis der Verstärkerröhre wird auf an sich bekannte Weise ein beliebiger Verbraucher bzw. eine weitere Verstärkeranordnung eingeschaltet. Selbstverständlich kann zwischen die Photozelle und die die Rückkopplung bewirkende Lumineszenzschicht enthaltende Zelle gegebenenfalls noch eine weitere, entsprechend · ausgestaltete und bemessene Verstärkeranordnung eingeschaltet werden. In diesem Falle wird durch den verstärkten Photostrom eine wesentlich erhöhte Lumineszenzstrahlung und s omit auch eine stärkere Rückkopplung bewirkt. Besonders vorteilhaft läßt sich die letztgenannte Anordnung für mit Niederfrequenz arbeitende Anlagen verwenden.
- In den Abbildungen sind beispielsweise drei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Photozelle dargestellt. Abb. 1 zeigt eine Anordnung, bei der das erregende Licht L₁ auf die Photokathode Κχ auf trifft.The mode of operation of the photocell according to the invention could accordingly be referred to as photoelectric feedback. Any consumer or further amplifier arrangement is switched into the anode circuit of the amplifier tube in a manner known per se. Of course, between the photocell and the cell containing the luminescent layer causing the feedback, a further, appropriately designed and dimensioned amplifier arrangement can optionally be switched on. In this case, the increased photocurrent causes a significantly increased luminescence radiation and thus also a stronger feedback. The last-mentioned arrangement can be used particularly advantageously for systems operating at low frequency.
- In the figures, for example, three embodiments of the photocell according to the invention are shown. Fig. 1 shows an arrangement in which the exciting light L ₁ hits the photocathode Κχ .

*) Von de\n Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Ernst Waldschmidt in Berlin.Dr. Ernst Waldschmidt in Berlin.

052005052005

Der hierbei entstehende Photostrom wirkt auf das Gitter G und steuert somit das Dreielektrodensystem K₂, Q, A₂. Durch den zwischen K₂ und A₂ übergehenden Elektronen:/ strom wird auf der Anode A₂ eine der jeweiligen Stromstärke entsprechende Lumineszenzstrahlung ausgelöst, welche auf die Photokathode Ki einwirkt und somit eine photoelektrische Rückkopplung erzeugt. A₁ ist die ίο Photoanode.The resulting photocurrent acts on the grid G and thus controls the three-electrode system K ₂ , Q, A ₂ . The electron: / current passing between K ₂ and A ₂ triggers a luminescence radiation corresponding to the respective current intensity on the anode A ₂ , which acts on the photocathode Ki and thus generates a photoelectric feedback. A ₁ is the ίο photo anode.

Abb. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher das erregende Licht L₁ durch die siebförmig durchlöcherte Anode A₂ hindurch auf die Photokathode K\ auffällt. Die Anode A₂ trägt auf ihrer Innenseite die lumineszierende Schicht, welche durch den Elektronenübergang zum Leuchten erregt wird und die rückkoppelnde Strahlung L₂, die auf die Photokathode K₁ auffällt, erzeugt. A₁ ist die Photoanode',Fig. 2 shows an arrangement in which the exciting light L ₁ is incident on the photocathode K \ through the screen-shaped perforated anode A ₂ . The anode A ₂ carries the luminescent layer on its inside, which is excited to glow by the electron transfer and generates the feedback radiation L ₂ which is incident on the photocathode K ₁ . A ₁ is the photo anode ',

Bei der in Abb. 3 dargestellten Anordnung ist die photoelektrische Schicht/Ci auf dem Gitter G selbst angeordnet. Auch bei dieser Anordnung tritt das Licht L₁ durch die Öffnungen der auf der inneren Seite mit lumineszierender Substanz belegten siebförmigen Anode A. Bei dieser Anordnung fallen die Photoanode A₁ und die Dreielektrodensystemanode A₂ zu einer Anode A zusanv men.In the arrangement shown in Fig. 3, the photoelectric layer / Ci is arranged on the grid G itself. In this arrangement, too, the light L ₁ passes through the openings of the sieve-shaped anode A covered on the inner side with luminescent substance. In this arrangement, the photoanode A ₁ and the three-electrode system anode A _{2 come together} to form an anode A.

Selbstverständlich sind zahllose andere Schaltungsmöglichkeiten und Ausführungsformen denkbar. So ist es möglich, das photoelektrische System und das Lumineszenzstrahlung erzeugende Verstärker sy stem entweder in dem gleichen Vakuum oder aber in zwei voneinander getrennten, räumlich geeigneten koordinierten Röhren unterzubringen. Im ersten Falle ist die Verwendung von Hochvakuumphotozellen zweckmäßig, im zweiten Falle können auch mit Edelgas von üblichem Druck gefüllte Photozellen Verwendung finden. Die Anordnung, bei der sich Photokathode und Verstärkerröhre in demselben Vakuumraum befinden, ist besonders zweckmäßig, wenn es sich um die Verstärkung äußerst schwacher Photoströme handelt, wie sie z. B. in den aus anderen Gründen sowieso mit Hochvakuumphotozellen arbeitenden Fernsehsendern auftreten, da hierbei das Verhältnis Signalstärke zu Störpegel, das durch spätere gemeinsame Verstärkung nicht verbessert werden kann, günstiger liegt.Countless other circuit possibilities and embodiments are of course possible conceivable. So it is possible to use the photoelectric system and the luminescent radiation generating amplifier system either in the same vacuum or in two separate, spatially suitable coordinated ones To accommodate tubes. The first is the use of high vacuum photo cells expedient, in the second case it is also possible to use noble gas at normal pressure filled photocells are used. The arrangement in which the photocathode and Amplifier tube located in the same vacuum space is particularly useful when it is the amplification of extremely weak photocurrents, as it is, for. Am the TV transmitters that work with high vacuum photo cells anyway for other reasons occur because here the ratio of signal strength to interference level, which is determined by later joint reinforcement cannot be improved, is more favorable.

Bei Anordnungen, wie sie an Hand der Abb. 2 und 3 beschrieben sind, empfiehlt sich die Verwendung Solcher Lochplatten, deren Durchstoßfläche gleich der mit lumineszierender Substanz bedeckten Fläche ist. Jedoch kann es sich in gewissen Fällen auch zweckmäßig erweisen, die lumineszierende Fläche bis auf ⁸/₁₀ oder ⁹/₁₀ der Gesamtfläche zu vergrößern. Gleichfalls empfiehlt es sich, den Abstand der Lumineszenzanode von der Photokathode möglichst gering zu machen. ' Als Lumineszenzsubstanzen kommen im . wesentlichen nur solche Substanzen in Frage, _ die eine möglichst geringe Nachleuchtzeit aufweisen. Somit ist für den erfindungsgemäßem Zweck die Verwendung chemisch reinster fluoreszierender Substanzen als zweckmäßig anzusehen. Die Photokathode ist gegen das Licht der Glühkathode abzuschirmen. Andernfalls muß der durch diese Leuchterscheinung verursachte Photoeffekt durch geeignet gewählte Gittervorspannung kompensiert werden. In the case of arrangements as described with reference to Figs. 2 and 3, the use of such perforated plates is recommended, the penetration area of which is the same as the area covered with luminescent substance. However, it may also prove expedient in certain cases the luminescent area of up to _^8/10 or _^9/10 of the total area to increase. It is also advisable to make the distance between the luminescent anode and the photocathode as small as possible. 'The luminescent substances used in the. essentially only those substances that have the shortest possible afterglow time. The use of chemically pure fluorescent substances is therefore to be regarded as expedient for the purpose according to the invention. The photocathode must be shielded from the light from the hot cathode. Otherwise, the photoelectric effect caused by this luminous phenomenon must be compensated for by a suitably selected grid bias.

Es ist bei Filmprojektionsvorrichtungen bekannt, zwecks Ausgleichs der Ungleichmäßigkeiten in der mittleren Durchsichtigkeit des Materials, d. h. zwecks Ausgleichs von Schleieru. dgl. Fehlern, vor dem Film eine Photozelle anzuordnen, welche die Helligkeit der Projektionslampe beeinflußt, die wiederum die Photozelle beeinflußt, so daß hierdurch eine optische Rückkopplungsverstärkung erfolgt. It is known in film projection devices for the purpose of compensating for the unevenness in the mean transparency of the material, d. H. to compensate for Schleieru. Like. Errors to arrange a photocell in front of the film, which the brightness of the Projection lamp affects, which in turn affects the photocell, so that this optical feedback amplification takes place.

Bei diesen Rückkopplungsanordnungen wird jedoch der Zustand im Photozellenglühlampenkreis im wesentlichen durch den zwischen Photozelle und Lampe durchlaufenden go Film bestimmt.With these feedback arrangements, however, the condition in the photocell bulb circuit becomes essentially determined by the go film running between the photocell and the lamp.

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: I, Photozellenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die zu re- gistrierende primäre Lichtstrahlung ausgelöste Photostrom einer Photozelle eine solche Verstärkerröhre steuert, auf deren Anode 'eine lumineszierenide Substanz angeordnet ist, und die Photozelle zur Verstärkerröhre so angeordnet ist^ daß die auf diese Weise an der Anode erzeugte Lumineszenzstrahlung auf die Photokathode fällt.I, photocell arrangement, characterized in that the Registering primary light radiation triggered photocurrent of a photocell controls such an amplifier tube, on whose anode a luminescent substance is arranged is, and the photocell to the amplifier tube is arranged ^ that the Luminescence radiation generated in this way at the anode onto the photocathode falls. 2. Photozellenanordnung nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Systeme der Photozelle und der Verstärkerröhre in dem gleichen Vakuum angeordnet sind.2. Photocell arrangement according to claim i, characterized in that the systems of the photocell and the amplifier tube are placed in the same vacuum. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode des Verstärkersystems siebförmig ausgebildet ist und daß die zu registrierende Primärstrahlung durch die. Öffnungen der siebförmigen Anode auf die Photokathode auffällt.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the anode of the amplifier system is screen-shaped and that the primary radiation to be registered by the. Openings of the sieve-shaped anode strikes the photocathode. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die lumines zierende Substanz, tragende Anodenfläche 40 bis 90 0/0 der gesamten Anodenfläche entspricht.4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the luminescent substance, supporting anode area 40 to 90% of the total anode area is equivalent to. 5. Anordnung nach einem oder mehre-5. Arrangement according to one or more ren der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Photokathode mit dem Gitter des Verstärkersystems und die Photoanode mit der Verstärkeranode zu einer baulichen Einheit vereinigt sind. 6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lumineszenzschicht aus solchen Substanzen hergestellt ist, die ein reines Fluoreszenzleuchten aufweisen, d. h. praktisch nicht nachleuchten.Ren of claims ι to 4, characterized in that that the photocathode with the grid of the amplifier system and the photoanode with the amplifier anode are united in one structural unit. 6. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the luminescent layer is made of such substances that a pure fluorescent glow have, d. H. practically no afterglow. 7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Photozelle und das die Rückkopplungsstrahlung erzeugende System ein zur Ver-' Stärkung des Photostromes ausgestaltetes und bemessenes Verstärkersystem eingeschaltet ist.7. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that between the photocell and the system generating the feedback radiation, a Strengthening the photocurrent configured and dimensioned amplifier system switched on is. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings