DE726225C - Photoelectric relay with gas or steam filling - Google Patents

Description

Lichtelektrisches Relais mit Gas- oder Dampffüllung Um Schaltvorgänge mit Hilfe von strahlungsempfindlichen Zellen, insbesondere Photozellen, auszulösen, benötigt man meist Verstärkereinrichtungeri. Man hat deshalb auch vorgeschlagen, eine lichtempfindliche Zelle mit einem Verstärker zu vereinigen, etwa in der Weise, daß man das Gitter einer Verstärkerröhre mit einer Photokathode verbindet, so daß die durch Änderung der Belichtung der Photokathode :entstehenden Potentialschwankungen auf das Steuergitter übertragen werden. Es ist auch bereits bekannt, eine Photokathode selbst gewissermaßen unmittelbar als Steuerkörper für eine mit Glühkathode und Anode ausgerüstete Entladungsstrecke zu benutzen. Ein anderer Weg, eine elektrische Entladung abhängig von Lichtstrahlen einzuleiten, besteht darin, .daß man durch die an der Photokathode ausgelösten Elektronen eine Entladungsstrecke ionisiert und dadurch zum Zünden bringt. Bei diesen Verfahren wird die Photokathode sehr stark beansprucht und erreicht deshalb nur eine kurze Lebensdauer. Es sind ferner gasgefüllte Röhren mit Glühkathode und einer Steuerelektrode bekannt, bei denen die Steuerelektrode mit einer als Wandbelag ausgebildeten Photoschicht verbunden ist. Bei diesen Röhren handelt es sich im wesentlichen um eine Potentialsteuerung, d. h. durch den von der Photoschicht bei Belichtung abgegebenen Elektronenstrom wird das Potential der Steuerelektrode geändert und damit eine Steuerwirkung erzielt. Die Anordnung ist bei diesen bekannten Röhren so getroffen, daß das von der Glühkathode ausgestrahlte Licht wenigstens zum Teil die Photoschicht treffen und einen unerwünschten Einfluß auf den Steuervorgang ausüben kann.Photoelectric relay with gas or steam filling For switching operations to be triggered with the help of radiation-sensitive cells, especially photocells, you usually need amplifier equipment. It has therefore also been suggested to combine a light-sensitive cell with an amplifier, something like that one connects the grid of an amplifier tube with a photocathode, so that the fluctuations in potential caused by changing the exposure of the photocathode: can be transferred to the control grid. It is also already known a photocathode itself to a certain extent directly as a control body for one with a hot cathode and anode to use equipped discharge line. Another way, an electrical discharge depending on the rays of light, consists in .that one passes through the at the Photocathode released electrons ionized a discharge path and thereby ignites. In this process, the photocathode is very heavily stressed and therefore only has a short service life. There are also gas-filled tubes known with a hot cathode and a control electrode, in which the control electrode is connected to a photo layer designed as a wall covering. With these tubes it is essentially a potential control, i. H. by the from The electron current emitted by the photo layer upon exposure becomes the potential of the Changed control electrode and thus achieved a control effect. The arrangement is with these known tubes hit so that it comes from the hot cathode emitted light at least partially hit the photo layer and an undesired one Can influence the control process.

Es ist ferner eine Röhre bekannt, bei der durch ein Steuergitter, das eine Photoschicht trägt, die Entladung zwischen einer Glühkathode und einer Anode gesteuert wird. Diese Röhre kann als Photorelais verwendet werden. Um eine Beeinflussung der Photoschicht durch die Lichtstrahlung der Glühkathode zu vermeiden, ist die Photoschicht auf der von dem eigentlichen Entladungsraum abgewandten Seite der Steuerelektrode angebracht. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Anordnung herabgesetzt. Außerdem besteht aber noch immer die Möglichkeit, daß die Lichtausstrahlung der Kathode an der Gefäßwand reflektiert wird und auf diese Weise auf die Photoschicht einwirken kann.It is also known a tube in which a control grid, which carries a photo layer, the discharge between a hot cathode and a Anode is controlled. This tube can be used as a photo relay. To a To avoid influencing the photo layer by the light radiation of the hot cathode, is the photo layer on the side facing away from the actual discharge space attached to the control electrode. This reduces the sensitivity of the arrangement. In addition, there is still the possibility that the light emission of the Cathode is reflected on the vessel wall and in this way on the photo layer can act.

Die Nachteile der bekannten Anordnungen «-erden bei der Röhre nach der Erfindung vermieden. Das Elektrodensystem der Röhre nach der Erfindung besteht aus einer Hauptanode, einer Hilfsanode, einem auf Sperrpotential gehaltenen Steuergitter, einer Glühkathode und einer Photokathode. Von der Photokathode geht bei Bestrahlung mit Licht bestimmter Intensität ein zur Zündung der Hauptentladung durch Ionisation des Füllgases oder -dampfen ausreichender Elektronenstrom zu der Hilfsanode über, welche die Photokathode umschließt und eine sich erweiternde Fortsetzung der die Kathode und das Gitter umgebenden Hauptanode bildet. Ferner ist die Gefäßhülle als Woodsche Lichtfalle ausgebildet, welche die Lichtstrahlung der Glühkathode von der Photokathode fernhält. Durch diese Anordnung gewinnt man folgende Vorteile: Wenn bei der Bestrahlung der Photokathode Elektronen in den Raum zwischen Hilfsanöde und Photokathode gelangen, dann bewirken sie eine gewisse Ionisation in dieser Entladungsstrecke. Schon bei kleinen zwischen der Photokathode und der Hilfsanode übergehenden Elektronenmengen werden ausreichend Ladungsträger erzeugt, welche durch Diffusion zum Teil in den Hauptentladungsraum gelangen und den Übergang der Entladung zwischen Glühkathode und Hauptanode einleiten. Hierzu ist, wie sich gezeigt hat, auch eine schwache Belichtung der Photokathode schon ausreichend, so daß die Empfindlichkeit der Anordnung groß ist. Die Vorteile dieser hohen Empfindlichkeit kann man bei der Röhre nach der Erfindung sich im vollen Maße zunutze machen, da durch die besondere Art der Elektrodenanordnung und Ausbildung des Gefäßes jede störende Beeinflussung der Photokathode durch das von der Glühkathode ausgestrahlte Licht beseitigt wird. Durch die besondere Ausbildung der Hilfsanode werden Lichtstrahlen, welche durch das Steuergitter hindurch auf die Anode auftreffen, nicht auf den lichtempfindlichen Belag reflektiert, sondern nach oben abgelenkt. Auch die Reflexion dieser Lichtstrahlen an den Gefäßwänden kann keine Störung bewirken, da das Gefäß als Woodsche Lichtfalle ausgebildet ist, so daß das ganze an den Wänden des Gefäßes reflektierte Licht unschädlich gemacht wird. Das Photorelais nach der Erfindung hat also nicht nur eine große Empfindlichkeit, j sondern arbeitet auch exakt und verläßlich. Die Photokathode wird auf einem geeigneten Potential gehalten und ist beispielsweise mit dem Steuerkörper der Hauptentladungsstrecke, d. h. der Entladungsstrecke zwischen Glühkathode und Anode verbunden. Die Photokathode kann aber auch ein anderes geeignetes Potential erhalten. Besonders einfach wird der Aufbau, wenn man die Photokathode mit dem Steuerkörper der Hauptentladungsstrecke baulich vereinigt.The disadvantages of the known arrangements are shown in the case of the tube avoided the invention. The electrode system of the tube according to the invention consists a main anode, an auxiliary anode, a control grid kept at blocking potential, a hot cathode and a photocathode. From the photocathode goes on irradiation with light of a certain intensity to ignite the main discharge through ionization sufficient electron flow of the filling gas or vapor to the auxiliary anode, which encloses the photocathode and an expanding continuation of the Cathode and the grid surrounding the main anode forms. Furthermore, the vessel shell is as Wood's light trap is formed, which absorbs the light radiation of the hot cathode from the Keeps away the photocathode. This arrangement gives the following advantages: If When the photocathode is irradiated, electrons enter the space between the auxiliary anode and photocathode, they cause a certain ionization in this discharge path. Even with small amounts of electrons passing between the photocathode and the auxiliary anode Sufficient charge carriers are generated, some of which by diffusion into the Main discharge space and the transition of the discharge between the hot cathode and introduce the main anode. As has been shown, there is also a weak exposure for this the photocathode is already sufficient, so that the sensitivity of the arrangement is great is. The advantages of this high sensitivity can be seen in the tube according to the invention take full advantage of the special type of electrode arrangement and formation of the vessel any interfering influence on the photocathode by the light emitted by the hot cathode is eliminated. Due to the special training the auxiliary anode are light rays which penetrate through the control grid hit the anode, not reflected on the light-sensitive coating, but distracted upwards. Also the reflection of these light rays on the vessel walls cannot cause any disturbance, as the vessel is designed as a Wood's light trap, so that all the light reflected on the walls of the vessel is rendered harmless will. The photo relay according to the invention not only has a high sensitivity, j but also works exactly and reliably. The photocathode is on a suitable Potential and is, for example, with the control body of the main discharge path, d. H. connected to the discharge path between hot cathode and anode. The photocathode but can also be given another suitable potential. It is particularly easy the structure when you connect the photocathode with the control body of the main discharge path structurally united.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem hiervon Gebrauch gemacht ist, ist in der Abbildung dargestellt. Mit i ist eine Photokathode bezeichnet, 2 ist ein Anodenzylinder, der in dein der Photokathode i benachbarten Teil trichterartig erweitert ist. 3 ist eine Glühkathode, .4 ein Steuergitter. Die Photokathode i ist gegenüber der Glühkathode, die beispielsweise indirekt beheizt sein kann, abgeschirmt. Die trichterförmige Erweiterung der Anode 2 bewirkt, dafr Strahlen, welche von der Kathode 3 ausgehen, nicht auf die Photokathode i geworfen werden. Umeine Einwirkung von Strahlen, welche von der Glühkathode ausgehen, auf die Photokathode i zu vermeiden, ist das die beiden Entladungsstrecken einschließende Gefäß 5 nach Art einer @#@'oodschen Lichtfalle mit einem in eine Spitze auslaufenden Teil 6 versehen. Die Ausbildung dieses Gefäßes hat die Wirkung, daß alle die Gefäßwandung in dem über der Photokathode liegenden Teil treffenden Strahlen nach mehrmaliger Reflexion gegen die Spitze der Gefäßwandung reflektiert werden.An embodiment of the invention in which use thereof is made is shown in the picture. I denotes a photocathode, 2 is an anode cylinder which is funnel-shaped in the part adjacent to the photocathode i is expanded. 3 is a hot cathode, .4 is a control grid. The photocathode i is shielded from the hot cathode, which can be heated indirectly, for example. The funnel-shaped widening of the anode 2 causes rays, which from the Cathode 3 go out, do not be thrown onto photocathode i. To an action to avoid rays emanating from the hot cathode on the photocathode i, is the vessel 5 enclosing the two discharge paths in the manner of a @ # @ 'oodschen Light trap provided with a part 6 ending in a tip. Training This vessel has the effect that all of the vessel wall is in the one above the photocathode lying part of the hitting rays after repeated reflection against the tip of the Vessel walls are reflected.

Die Photokathode i wird zweckmäßig aus , Drahtnetz aufgebaut, um eine große Oberfläche zu erhalten. Damit die lichtempfindliche Schicht bei der Herstellung der Zelle sich im wesentlichen nur auf diesem Drahtnetz bildet, ist es vorteilhaft, in bekannter i Weise als Unterlage für die lichtempfindliche Schicht Verbindungen zwischen Erdalkalimetallen und Elementen der Halogengruppe, beispielsweise Kalziumfluorid, zu verwenden. Man kann dann leicht bei der Herstellung der Zelle durch Erhitzen aller Teile des Entladungsgefäßes erreichen, daß der photoaktive Stoff, beispielsweise Cäsium, sich nur auf dem mit Kalziumfiuorid überzogenen Netzwerk der Photokathode i niederschlägt bzw. festgehalten wird.The photocathode i is expediently built up from wire mesh to a large surface area. So that the photosensitive layer during manufacture the cell essentially only forms on this wire network, it is advantageous to compounds in a known manner as a base for the light-sensitive layer between alkaline earth metals and elements of the halogen group, for example calcium fluoride, to use. One can then easily prepare the cell by heating it of all parts of the discharge vessel that the photoactive Material, for example cesium, only on the network coated with calcium fluoride the photocathode i precipitates or is held.

Die Wirkungsweise der Zelle ist folgende: Das Gitter q. erhält gegenüber der Kathode 3 ein stark negatives Potential, beispielsweise - Zoo Volt, während die Anode 2 beispielsweise auf ein Potential von -f- Zoo Volt gebracht ist. Das hohe Sperrpotential des Gitters, welches diesem Gitter gegebenenfalls über einen hochohmigen Widerstand zugeführt sein kann, verhindert das Entstehen einer Entladung zwischen der Kathode 3 und der Anode z. Bei Belichtung der Photokathode i werden dort Elektronen ausgelöst, welche zu der die Photokathode umgebenden Hilfsanode übergeben und dabei den dazwischenliegenden Raum ionisieren. Die hier gebildeten Ionen können in den Raum zwischen der Glühkathode 3 und der Anode 2 treten und setzen dort die Sperrwirkung des Steuergitters q. herab. Sobald diese Ionen in genügender Anzahl gebildet werden, wird die Steuerwirkung des Gitters aufgehoben, und es setzt eine Entladung zwischen der Glühkathode 3 und der Anode 2 ein. Diese Entladung bzw. der ihr entsprechende Anodenstrom kann in bekannter Weise zu irgendwelchen Steuerzwecken ausgenutzt werden. Damit die Bildung von Ionen möglich ist, muß das Gefäß i Gas- oder Dampfreste von niedrigem Druck enthalten.The functioning of the cell is as follows: The grid q. receives opposite the cathode 3 has a strongly negative potential, for example - zoo volts, while the anode 2 is brought to a potential of -f- zoo volts, for example. That high blocking potential of the grid, which this grid may have a High resistance can be supplied, prevents the occurrence of a discharge between the cathode 3 and the anode z. Upon exposure the photocathode i will be there electrons released, which lead to the auxiliary anode surrounding the photocathode and ionize the space in between. Those educated here Ions can enter and settle in the space between the hot cathode 3 and the anode 2 there the locking effect of the control grid q. down. As soon as these ions are in sufficient Number are formed, the control effect of the grid is canceled and it continues a discharge between the hot cathode 3 and the anode 2. This discharge or the anode current corresponding to it can be used in a known manner for any control purposes be exploited. So that the formation of ions is possible, the vessel must i gas or contain low pressure vapor residue.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Lichtelektrisches Relais mit Gas- oder Dampffüllung, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einer Hauptanode, einem auf Sperrpotential gehaltenen Steuergitter und einer Glühkathode bestehende Entladungsstrecke sowie eine Photokathode vorgesehen ist, von der bei Bestrahlung mit Licht bestimmter Intensität ein zur Zündung der Hauptentladung durch Ionisation des Füllgases oder -dampfes ausreichender Elektronenstrom zu einer Hilfsanode übergeht, welche die P'hotokäthode umschl:i.eßt und eine sich erweiternde Fortsetzung der die Kathode und das Gitter umgebenden Hauptanode bildet, und daß ferner die Gefäßhülle als Woodsche Lichtfalle ausgebildet ist, welche die Lichtstrahlung der Glühkathode von der Photokathode fernhält. PATENT CLAIMS: i. Photoelectric relay with gas or steam filling, characterized in that one of a main anode, one at blocking potential held control grid and a hot cathode existing discharge path as well a photocathode is provided, of which when irradiated with light of a certain intensity one to ignite the main discharge by ionizing the filling gas or vapor Sufficient electron flow passes over to an auxiliary anode, which is the P'hotokäthode umschl: iess and an expanding continuation of the cathode and the grid surrounding main anode, and that furthermore the vessel shell as Wood's light trap is formed, which the light radiation of the hot cathode from the photocathode keep away. 2. Lichtelektrisches Relais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die photoaktive Schicht auf einer Unterlage aus Erdalkalimetall-Halogenverbindungen, z. B. Kal.ziumfiuorid, niedergeschlagen ist.2. Photoelectric relay according to claim i, characterized in that the photoactive layer on a base made of alkaline earth metal halogen compounds, z. B. Calcium fluoride, is precipitated.