Фотоэлектрическое устройство Советский патент 1945 года по МПК G01R19/10 

Предметом данного изобретения является фотоэлектрическое устройство, содержащее фотоэлемент с внешним фотоэффектом. В таком устройстве, с целью получения выходного напряжения, пропорционального логарифму фототока, согласно изобретению, предлагается фотоэлемент включать последовательно с диодом, работающим в режиме тормозящего поля, и выходное напряжение (подаваемое, например, к электрометру или электронному вольтметру) снимать с диода.

С целью получения напряжения, пропорционального логарифму отношения фототоков двух фотоэлементов, может быть применен двойной диод, половины которого включаются последовательно с фотоэлементами и с анодов снимается выходное напряжение.

В таком устройстве может быть применен триод, на сетку которого подается выходное напряжение и который работает в режиме, соответствующем экспоненциальной части анодной характеристики, с целью получения напряжения, пропорционального отношению фототоков.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1, 2 и 3 которого изображены различные варианты предлагаемого устройства.

Схемы по фиг. 1 и 2 позволяют получить на выходе прибора напряжение (ток), пропорциональное логарифму фототока.

Принцип действия прибора основан на использовании зависимости Максвелла-Больтцмана между термоэлектронным током IT и тормозящей разностью потенциалов U между электродами

кТ

и -(300- -) In IT--const, е

которая соблюдается для диода з определенных пределах токов. Эти токи оказываются нормальными (рабочими) для существующих типов фотоэлементов с внещним фотоэффектом. Таким oбpaзo при освещении фотоэлемента 1, включенного последовательно с диодом 2, как показано на фиг. 1, между электродами диода 2 автоматически устанавливается разность потенциалов:

и а - b InJT а - Ъ 1п1ф(1)

где 1ф - фототек, а и и -постоянные. При этом на аноде диода сохраняется отрицательный потенциал, несмотря на обратное направление внешней э.д.с. (батареи). При увеличении освещения фотоэлемента 1 отрицательный потенциал анода (диода) снижается по логарифмическому закону, изображаемому выражением (1). Разность потенциалов между электродами может быть измерена с помощью электрометра (фиг. 1) или с помощью усилительной лампы 3 (фиг. 2). В последнем случае лампа не должна иеть заметных сеточных токов (элекмронного и ионного).

Эти схемы могут найти применение на практике, например в качестве денситометра-для измерения оптических плотностей прозрачных и непрозрачных сред-и во всех случаях, когда представляет интерес получение логарифма измеряемой величины.

Схема по фиг. 3 служит д,ля измерения логарифма отношения или непосредственно отношения фототоков и может быть названа „фотоэлектронным логометром.

Потенциал каждого анода двойного диода 2 (например, типа 6X6) относительно катода меняется логарифмически в зависимости от фототока соответствующего фотоэлемента 1. Разность потенциалов между анодами, подаваемая на сетку триода 3, пропорциональна логарифму отношения фототоков i и i,:

Ui - Us kln + С,

12

тде k и С - постоянные.

Вместо простого триода может быть применен двойной триод (или два триода) с подачей напряжения на сетки (симметричная диференциальная схема).

В обоих случаях лампа должна иметь чрезвычайно малые сеточные токи. Таким образом в случае линейности анодной характеристики триода анодный ток ia пропорционален логарифму отношения фототоков:

ia Aln - -г Ci, 2

где А и GI - постоянные.

Если желательно получить непосредственное отношение двух фототоков, то имеет, смысл пользоваться начальным экспоненциальным участком анодной характеристики. С этой целью смещение на сетку берется достаточно большим. В то же время больщое отрицательное смещение способствует уменьшению сеточного тока, что является необходимым в данной схеме с использованием диода.

Фотоэлектрический логометр может быть использован, например, в качестве объективного денситометра. С этой целью два световых пучка от одного источника света направляются на фотоэлементы. На пути одного пучка помещается исследуемая среда (например, фотографическая пленка). Логарифм отношения двух фототоков, отсчитываемый на выходе прибора, пропорционален логарифму отношения двух световых потоков и выражает оптическую плотность среды. Этот же прибор при соответствующем изменении оптики 50жет быть использован для измерения коэфициента отражения непрозрачных сред.

Схема по фиг. 3 в сравнении со схемой по ф|иг. 2 обладает тем преимуществом, что результат измерения не зависит в известных пределах от яркости источника, и прибор отличается большим постоянством показаний, как и всякая диференциальная схема.

Другой важной областью применения предлагаемого устройства может служить пирометрия. Как известно, цветовая температура Тс характеризуется отношением двух спектральных яркостей. Чтобы применить для этой цели фотоэлектрический логометр, необходимо взять два фотоэлемента, имеющих различные спектральные характеристики, или использовать различ-ные цветные светофильтры, например, красный и синий; тогда

- f(Tc).

где 1кр и 1сии - фототоки, пропорциональные яркости изучаемого источника света при соответствующих светофильтрах.

Предмет изобретения

1. Фотоэлектрическое устройство, содержащее фотоэлемент с внещним фотоэффектом, отличающееся тем, что с целью получения ыходного напряжения, пропорционального логарифму фототока, фотоэлемент включен последовательно с диодом, работающим в режиме тормозящего поля, и выходное напряжение (подаваемое, например, к электромет ру или электронному вольтметру) снимается с диода.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью получения напряжения, пропорционального логарифму отношения фототока двух фотоэлементов, применен двойной диол, половины которого включены последовательно с фотоэлементами и с анодОБ снимается выходное напряжение.

3.В устройстве по п. 2 применение триода, на сетку которого подано выходное напряжение и который работает в режиме, соответствующем экспоненциальной части анодной характеристики, : целью получения напряжения, пропорционального отношению фототоков.

Фиг. 1

f-i

f I 1 H-I