DE842694C - Process for generating a constant electrical current - Google Patents

Description

Verfahren zur Erzeugung eines konstanten elektrischen Stromes Die Erfindung hat ein Verfahren und eine zugehörige Anordnung zur Erzeugung eines elektrischen Stromes zum Gegenstand, der, obwohl er im Regelfalle nur einige Mikroampere beträgt, für spezielle Zwecke eine wohlbrauchbare Energiequelle darstellt, weil er über lange Zeiträume mit unveränderlicher Stärke und Spannung konstant fließt und weil die Organe zu seiner Erzeugung keine beweglichen Elemente aufweisen, lageunabhängig arbeiten und keinen Abnutzungs- oder Alterungserscheinungen unterliegen.Method for generating a constant electric current Die Invention has a method and an associated arrangement for generating an electrical Current to the object, which, although it is usually only a few microamps, is a usable source of energy for special purposes because it lasts for a long time Periods of constant strength and tension constant flowing and because the Organs do not have any movable elements to produce it, regardless of their position work and are not subject to signs of wear or aging.

Das neuartige Verfahren zur Erzeugung eines konstanten Stromes besteht darin, daß die Strahlungsenergie radioaktiver Stoffe durch Umwandlung in Lichtwellen zur Erregung photoelektrischer Zellen benutzt wird (aus welchen man den entstehenden Strom in bekannter Weise abnimmt, etwa um über einen Kondensator Stromstöße von Milliamperestärke zu erzielen). Da die sich hierbei abspielenden Vorgänge ausschließlich physikalischer Natur sind und da sowohl die radioaktive Substanz im Rahmen der gegebenen Halbwertzeit als auch die übrigen verwendeten Mittel irgendwelchen störenden Alterungserscheinungen nicht unterliegen, ergibt sich praktisch über beliebige Zeiträume hinweg eine homogene Stromerzeugung, die völlig schwankungsfrei und kontinuierlich verläuft. -Als radioaktive Substanzen kommen vor allem solche in Betracht, die vorwiegend eine Alpha-Emanation von hoher MV-Energie aufweisen. Präparate dieser Art fallen bei der Urangewinnung in großen Mengen an. Man wird sie zweckmäßig so auswählen, daß die Zahl der pro Zeiteinheit abfliegenden Teilchen und die Zerfallsenergie bis zur Erreichung der Halbwertzeit konstant bleiben. Als geeignet erweisen sich beispielsweise Stoffe aus der Uran-Radium-Reihe mit mittlerer Halbwertzeit, die bei weicher Gammastrahlung Alpha-Emanation einer Zerfallsenergie von rund 5 M V abgeben. Dies hat den großen Vorteil, daß die Lichtausbeute sehr homogen ausfällt und demgemäß in lineafer Abhängigkeif davon die Spannung an den Elektroden der Photozelle bzw. bei Schließung des Stromkreises die Strommenge konstant bleibt.The novel process for generating a constant current exists in that the radiation energy of radioactive substances by conversion into light waves is used to excite photoelectric cells (from which the resulting Current decreases in a known manner, for example by current surges from a capacitor MAh to achieve). Since the processes that take place here are exclusively are physical in nature and given both the radioactive substance under the Half-life as well as the other means used any disturbing signs of aging are not subject to a homogeneous result practically over any period of time Electricity generation that is completely free of fluctuations and runs continuously. -As radioactive Substances come into consideration especially those that predominantly have an alpha emanation of high MV energy. Preparations of this type are used when extracting uranium in large quantities. They will expediently be chosen so that the number of pro Time unit of departing particles and the decay energy until reaching the Half-life remain constant. Substances, for example, have proven to be suitable from the uranium-radium series with medium half-life, that of soft gamma radiation Alpha emanation give off a decay energy of around 5 M V. This has the great advantage that the The light output is very homogeneous and therefore linearly dependent on it the voltage at the electrodes of the photocell or when the circuit is closed the amount of electricity remains constant.

An Stelle solcher radioaktiver Substanzen, die bei weicher Gammastrahlung im wesentlichen Alpha-Emanation besitzen, wäre es auch möglich, Stoffe zu verwenden, die vorwiegend eine weiche, energiereiche Quantenstrahlung abgeben. Es kann die Strahlungsenergie so nutzbar gemacht werden, daß sowohl die Korpuskularstrahlen als die begleitende Quantenstrahlung zur Auslösung von Leuchteffekten herangezogen werden.Instead of such radioactive substances that are produced by soft gamma radiation essentially have alpha emanation, it would also be possible to use substances which mainly emit soft, high-energy quantum radiation. It can Radiation energy can be used so that both the corpuscular rays used as the accompanying quantum radiation to trigger luminous effects will.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere eine Anordnung, bei welcher durch einen radioaktiven Stoff ein z. B: mit einer Phosphorsubstanz bestrichener Leuchtschirm bestrahlt wird, dessen Szintillationen auf eine oder mehrere photoelektrische Zellen gelenkt werden. Der Abstand zwischen aktiver Substanz und Leuchtschirm wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß die Zerfallsenergie der Teilchen am Leuchtschirm mindestens noch- 3 M V beträgt. Der Leuchtschirm wird am besten so angebracht, daß die Strahlungsteilchen entweder direkt oder nach Brechung durch.. einen Reflektor oder ein Prisma auf ihm gesammelt werden. Vorteilhaft besteht der Schirm aus einer Metallfläche von spiegelnder Oberfläche, auf die in genügender Dichte etwa eine Schicht bestimmter feinstgepulverter dielektrischer Kristalle wie Zinksulfid mit geringem Zusatz von Metallionen aufgebracht ist. Zusammensetzung und Dichte des Lichtträgers sind zur Erzielung größter Leuchtkraft auf die Art der verwendeten Emanation abzustimmen und - so zu wählen, daß, wie schon erwähnt, außer der Korpuskularstrahlung möglichst auch die begleitende Quantenstrahlung Leuchteffekte erzielt. Der radioaktive Stoff kann ebenfalls auf einem Träger aus einer reflektierenden Metallegierung angebracht werden.It is particularly suitable to carry out the method according to the invention an arrangement in which a z. B: with a phosphorus substance coated luminescent screen is irradiated, its scintillations on one or more photoelectric cells are directed. The distance between active substance and Luminous screen is expediently chosen so that the decay energy of the particles is at least -3 M V on the luminescent screen. The luminescent screen gets the best attached so that the radiation particles either directly or after refraction through .. a reflector or prism can be collected on it. There is an advantage Screen made of a metal surface with a reflective surface, on which in sufficient Dense about a layer of certain finely powdered dielectric crystals such as Zinc sulfide is applied with little addition of metal ions. composition and density of the light carrier are to achieve the greatest luminosity on the type of used emanation to vote and - to choose so that, as already mentioned, except the corpuscular radiation, if possible, also the accompanying quantum radiation luminous effects achieved. The radioactive material can also be on a carrier made of a reflective Metal alloy can be attached.

Wenn man so verfährt, daß radioaktive Stoffe von vorwiegend weicher, energiereicher Quantenstrahlung benutzt werden, so geht man zweckmäßig derart vor, daß die Quantenstrahlung durch Kristalle gebrochen und durch Interferenz in Spektren zerlegt wird, die auf Photozellen gesammelt werden. Diese Sammlung der erzeugten Lichtwellen kann in jedem Falle so geschehen, daß man der Photozelle eine oder mehrere optische Linsen vorschaltet.If one proceeds in such a way that radioactive substances of predominantly soft, high-energy quantum radiation are used, it is advisable to proceed as follows: that quantum radiation is refracted by crystals and by interference in spectra which are collected on photocells. This collection of the generated Light waves can happen in any case, that one or more of the photocell upstream optical lenses.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke an einem schematischen. Ausführungsbeispiel erläutert. Man sieht hier innerhalb eines Schutzmantels i einen ringförmigen Reflektor 2, der auf seiner Stirnseite eine Schicht eines radioaktiven Präparates 3 trägt. Der Reflektor kann dabei aus einer die Quantenstrahlung reflektierenden Metallegierung oder aus einem Kristallprisma bestehen. Im Zentrum des Präparatträgers 2 ist eine Sammellinse 4 angeordnet, die koaxial zu einer photoelektrischen Zelle 5 liegt.In the drawing, the idea of the invention is based on a schematic. Embodiment explained. You can see one inside a protective jacket annular reflector 2, which has a layer of a radioactive on its end face Preparation 3 carries. The reflector can consist of a reflecting the quantum radiation Metal alloy or consist of a crystal prism. In the center of the slide 2, a converging lens 4 is arranged, which is coaxial with a photoelectric cell 5 lies.

An den Reflektor 2 schließt sich als. gewölbte Stirnfläche ein Phosphorschirm.6 an.The reflector 2 is followed by. curved end face a phosphor screen. 6 at.

Die in dem Zeichnungsschema gestrichelt eingezeichneten Linien deuten an, wie die Strahluti9 des Präparates 3 entweder direkt oder durch Reflexion am Reflektor 2 auf den Leuchtschirm 6 gelangt, während die vorn letzteren ausgehenden Lichtwellen über die Linse 4 auf der photoelektrischen Zelle 5 gesammelt werden und dort einen Strom erzeugen, der über die Klemmen 7, 8 abgenommen werden kann. Zweckmäßig herrscht innerhalb des Schutzmantels i ein weitgehendes Vakuum, um Verluste an kinetischer Energie infolge Ionisation möglichst gering zu halten.The lines drawn in dashed lines in the drawing are interpreted how the Strahluti9 of the preparation 3 either directly or by reflection on Reflector 2 reaches the luminescent screen 6, while the front of the latter is outgoing Light waves are collected on the photoelectric cell 5 via the lens 4 and there generate a current that can be picked up via terminals 7, 8. There is expediently a substantial vacuum inside the protective jacket i in order to avoid losses to keep kinetic energy as a result of ionization as low as possible.

Anordnungen der beschriebenen oder anderer Art können beispielsweise zum Antrieb bzw. zur Regulierung von Zeitmessern verwendet und dabei mit elektrischen oder mechanischen Antriebs- oder Übertragungsorganen verbunden werden. Auch zur Auslösung periodischer Schaltvorgänge od. dgl. kann die Erfindung vorteilhaft verwendet werden.Arrangements of the type described or other can, for example used to drive or regulate timekeepers and thereby with electric or mechanical drive or transmission elements are connected. Also for The invention can advantageously be used to trigger periodic switching processes or the like will.

Einzelheiten der Erfindung lassen sich auch anders als im Zeichnungsbeispiel verwirklichen. So können an Stelle einer einzigen Photozelle auch mehrere z. B. in einer Ebene angeordnete und parallel geschaltete Zellen verwendet werden.Details of the invention can also be different than in the drawing example realize. So instead of a single photocell several z. B. cells arranged in a plane and connected in parallel can be used.

Eine vorteilhafte Variation des Erfindungsgedankens besteht darin, daß man die durch die Szintillationen erzeugten Lichtwellen dazu benutzt, um die Photokathode eines Sekundärelektronenvervielfachers zu erregen. Insbesondere kann dies so geschehen, daß auch die Aufladung der verschiedenen Prallelektroden eines mehrstufigen Vervielfachers durch die erfindungsgemäße Methode und Anordnung erfolgt.An advantageous variation of the inventive concept consists in that one uses the light waves generated by the scintillations to the To excite the photocathode of a secondary electron multiplier. In particular, can this is done in such a way that the charging of the various impact electrodes of a multi-stage multiplier is carried out by the method and arrangement according to the invention.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens liegt es endlich, die Strahlungsenergie radioaktiver Stoffe unter Verzicht auf einen Leuchtschirm als Dauerquelle für die Erzeugung elektrischer Energie zu benutzen. Es gibt Photozellen, die unmittelbar auf Gammastrahlen ansprechen. Wenn hierbei nach dem Stande der Technik auch nur geringe Stromausbeuten zu verzeichnen sind, ist dieses Vorgehen im Prinzip doch eben möglich und kann weiter ausgebildet werden.It is finite within the scope of the inventive idea, the radiation energy radioactive substances without using a fluorescent screen as a permanent source for the To use generation of electrical energy. There are photocells that immediately respond to gamma rays. Even if only according to the state of the art If there are low current yields, this approach is in principle nevertheless just possible and can be further trained.

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung eines konstanten elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergie radioaktiver Stoffe- durch Umwandlung in Lichtwellen zur Erregung photoelektrischer Zellen benutzt wird. PATENT CLAIMS: i. Process for generating a constant electric current, characterized in that the radiation energy of radioactive substances is used to excite photoelectric cells by converting them into light waves. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung solcher radioaktiver Stoffe, die vorwiegend Alpha-Emanation von hoher MV-Energie aufweisen. 2. The method according to claim i, characterized by the use of such radioactive substances that predominantly have alpha emanation of high MV energy. 3. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung solcher radioaktiver Stoffe, die vorwiegend eine weiche, energiereiche Quantenstrahlung abgeben.. 3. The method according to claim i, characterized by the use of such radioactive Substances that mainly emit soft, high-energy quantum radiation. 4. Verfahren nach Anspruch i oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß als ra.diöaktive Stoffe solche verwendet werden, bei denen die Zahl pro Zeiteinheit abfliegender Teilchen und die Zerfallsenergie bis zur Erreichung- der Halbwertzeit konstant ist. 4th Method according to claim i or subclaims, characterized in that as ra.diöactive substances such are used in which the number per unit of time departing particles and the decay energy until the half-life is reached is constant. 5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als radioaktive Stoffe solche z. B. aus der Uran-Radium-Reihe mit mittlerer Halbwertzeit verwendet werden, die bei weicher Gammastrahlung Alpha-Emanation mit einer Zerfallsenergie von rund 5 MV abgeben. 5. The method according to claim 5, characterized in that as radioactive Substances such z. B. off the uranium-radium series with medium half-life are used, the alpha emanation with a decay energy in the case of soft gamma radiation of around 5 MV. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen radioaktiven Stoff (3) ein z. B. mit einer Phosphorsubstanz bestrichener Leuchtschirm (6) bestrahlt wird, dessen Szintillationen auf einer oder mehreren photoelektrischen Zellen (5) gesammelt werden. 6. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that a radioactive substance (3) z. B. with a phosphor substance coated fluorescent screen (6) is irradiated, its scintillations collected on one or more photoelectric cells (5). 7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Abstand zwischen Strahlungssubstanz (3) und Leuchtschirm (6), bei dem die Zerfallsenergie der Teilchen am Leuchtschirm mindestens noch 3 MV beträgt. B. 7. Arrangement according to claim 6, characterized by a distance between the radiation substance (3) and luminescent screen (6), in which the decay energy of the particles on the luminescent screen is at least 3 MV. B. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer solchen Phosphorsubstanz, auf der sowohl die Korpuskularstrahlung als die begleitende Quantenstrahlung Leuchteffekte auslöst. Arrangement according to claim 6, characterized by the use of such a phosphorus substance on which both the corpuscular radiation when the accompanying quantum radiation triggers luminous effects. 9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der radioaktive Stoff (3) auf einem Träger (2) aus einer reflektierenden Metalllegierung angebracht ist. io. 9. Arrangement according to claim 6, characterized in that the radioactive substance (3) is made on a carrier (2) a reflective metal alloy is attached. ok Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktive Strahlung durch Brechung, z. B. mittels eines Prismas oder eines Reflektors, auf dem Leuchtschirm (6) gesammelt wird. ii. Arrangement according to claim 6, characterized in that the radioactive radiation by refraction, e.g. B. by means of a prism or a reflector on which the fluorescent screen (6) is collected. ii. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantenstrahlung durch Kristalle gebrochen und durch Interferenz in Spektren zerlegt wird, die auf die Photozelle gesammelt werden. Arrangement for carrying out the method according to claims i and 3, characterized in that that quantum radiation is refracted by crystals and by interference in spectra which are collected on the photocell. 12. Anordnung nach Anspruch 6 oder ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellen durch eine oder mehrere der Photozelle (5) vorgeschaltete Linsen (4) gesammelt werden. 12. Arrangement according to claim 6 or ii, characterized in that the light waves through one or more of the Photocell (5) upstream lenses (4) are collected. 13. Abänderungsform des Verfahrens nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Lichtwellen zur Erregung der Photokathode eines Sekundärelektronenvervielfachers benutzt wird. 13. Form of amendment of Procedure according to. Claim i, characterized in that the light waves generated is used to excite the photocathode of a secondary electron multiplier. 14. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektröden eines mehrstufigen Sekundärelektronenvervielfachers durch Spannungen aufgeladen werden, die gemäß Anspruch i erzeugt werden. 14. Arrangement for performing the method according to claim 13, characterized in that that the impact electrodes of a multi-stage secondary electron multiplier through Voltages are charged, which are generated according to claim i. 15. Abänderungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gammastrahlung radioaktiver Stoffe unmittelbar zur Einwirkung auf Photozellen gebracht wird.15. Form of amendment of the method according to claim i, characterized in that the gamma radiation is more radioactive Substances are brought to act directly on photocells.