Фотоэлемент Советский патент 1943 года по МПК H01J40/02 

Предметом изобретения является фотоэлемент с газовым наполнением. Для получения повышенного коэффициента усиления в предлагаемом фотоэлементе, согласно изобретению, между его электродами расположены вдоль оси прибора один или несколько проводников большого электрического сопротивления, включенных в цепь источника постоянного тока с напряжением в несколько сотен вольт.

На фиг. 1-4 изображены различные формы выполнения предлагаемого фотоэлемента.

Между плоскими фотокатодом / и анодом 3 (фиг. 1) расположены пластины 2, изготовленные из материала, имеюш,его большое омическое сопротивление. Пластины 2 располагаются параллельно на небольшом расстоянии одна от другой. По концам на эти пластины наложены металлические пластинки, полученные либо нанесением металла, либо просто обжатием фольгой. Металлизированные части пластин 5 с каждой стороны электрически соединяются вместе и к ним присоединяются полюса источника тока в несколько сотен вольт. Равномерное падение напряжения на пластинах 2 обеспечивает такое же падение напряженности электрического поля между ними. Пластины в фотоэлементе располагаются так, чтобы щели между ними были перпендикулярны поверхностям катода и анода, а металлизированные концы были им параллельны.

На фотокатод подается потенциал более низкий, чем на обращенный к нему край пластин. Напряжение на пластинах 2 и между ними растет по мере удаления от фотокатода. Анод имеет потенциал более высокий, чем обращенный к нему край пластин.

Механизм усиления электронных токов в описываемом приборе следующий. Фотоэлектроны, эмитировал пые катодом, летят по направлению к пластинам 2, производя по пути ионизацию газа. Здесь происходит первое газовое усиление, или первый этап усиления.

Умноженный электронный поток поступает в шели между пластинами, и электроны попадают под действие электрического поля, напрев,Av.(i279:l-- 2

ленне которого параллельно поверхности иласгии. Ускоряемые полем электроны производят ионизацию газа. Вновь полученные электроны ускоряются полем, производят новые ионизации н т. д., пока не достигнут края пластин. Выйдя за края пластин, электроны направоаяются на анод.

Малое расстояние между пластинами приводит к многочисленным столкновениям электронов и ионов с поверхностью пластин. В результате этих столкновений электроны в большинстве случаев отражаются .и движутся по направлеляю к аноду, вызывая нарастание потока, а ионы, наоборот, в большинстве рекомбинируют.

Уменьшение отношения числа положительных ионов к числу элек тронов в донном потоке позволяет, согласно предположению автора, в предлагаемом фотоэлементе значительно повысить коэффициент устойчивого газового усиления по сравнению с обычным газовым усилением.

Для уменьшения количества положительных ионов, попадающих на фотокатод, целесообразно стороны пластин, обраш;енные к фотокатоду, загнуть в внде своеобразного жалюзи 4, как это показано на фиг. 2.

Описываемый газовый фотоэлемент с движением усиливаемого электронного потока вдоль поверхностей с заданной величиной падения напряжения может быть изготовлен с электродами трубчатого сечения. Электроды этого типа могут быть изготовлены в виде стеклянных или кварцевых трубок, обмотанных тонкой проволокой из материала с большим удельным сопротивлением.

При изготовлении предлагаемого фотоэлемента из нескольких концентрических трубок, вставленных одна в другую, внутренние поверхности трубок могут быть покрыты весьма тонким слоем металла. Существенно прн этом обратить внимание на го, что необязательно покрывать проводником обе обращенные друг к другу поверхности изолятора. Достаточно покрыть только одну поверхность изолятора проводником, напряжение же на второй поверхности будет выравниваться за счет ионных токов. Этот вариант конструкции дает несколько меньшие коэффициенты усиления.

Еше более упрошенные модели этого фотоэлемента показаны на фиг. 3 и 4.

На фиг, 3 изображен фотоэлемент, изготовленный в виде тонкой трубки, с одной стороны которой расположен фотокатод /, а с другой - анод 3, Газовое усиление происходит внутри трубки. Постоянный градиент поля внутри трубки получается за счет пропускания тока по внутренней поверхности трубки, покрытой тонким равномерным слоем металла.

Другая упрощенная модель газового фотоэлемента приведена на фиг. 4, Фотоэлемент представляет собой тонкую стеклянную трубку, по оси которой расположена тонкая проволочная цилиндрическая спираль, например вольфрамовая. Градиент поля внутри трубки обеспечивается падением напряжения по спирали.

Для увеличения токов, снимаемых с фотоэлементов, целесообразно предлагаемый способ газового усиления совместить с усилением за счет компенсаций объемного заряда у накаленного катода- В этом случае анод заменяется накаленным катодом, потенциал которого задается несколько ниже потенциала обращенного к нему края пластин. Электроны, вылетевшие из щелей, вызывают ионизацию газа вблизи катода. Полученные ионы компенсируют объемный заряд у накаленного катода, вызывая приращение тока в цепи термокатод - положительный край пластин пропорционально интенсивности фотоэлектронной эмиссии.

Предмет изобретения

1.Фотоэлемент с газовым наполнением отличающий.ся тем, что между его электродами раси-оложены вдоль оси прибора один или несколько проводников большего электрического сопротивления, включенных в цепь источника постоянного тока с напряжением в несколько сотен вольт.

2.Форма выполнения фотоэлемента по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве проводника большого сопротивления применен ряд пластин, на концах электрически соединенных между собой.

3.Форма выполнения фотоэлемента по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве проводника большого сопротивления применен слой металла, нанесенный на удлиненную часть колбы.

4.Форма выполнения по п. 1, отличающаяся тем, что в качеСтве проводника большого сопротивления применена тонкая проволочная цилиндрическая спираль.

№ 627У1

/ 1Т1 7згтг-в Г 1Г г-егу -а ft

-Т

Фиг2

фиг 2