Verfahren zur Anzeige von Lichtverminderung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um Lichtverminderungen anzuzeigen, zum Zwecke, damit Lichtrelais oder andere elektrische Auslösungen zu betätigen, und eine Vorrich tung zur Durehfüllrung des Verfahrens.
Es sind bis heute schon zahlreiche Vor richtungen bekanntgeworden, um mit Licht einen elektrischen Strom zu steuern. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein phy sikalischer Vorgang verwendet, der beim Übergang einer unselbständigen in eine selb- ständige Gasentladung auftritt und der bis heute noch nicht zur Anwendung gelangt ist.
Damit das erfindungsgemässe Verfahren besser verstanden wird, ist es notwendig, zunächst die physikalischen Vorgänge an Hand von, Fig. 1 und 2 kurz zu erläutern. In diesen und in den folgenden Figuren sind entsprechende Teile jeweils nach Möglichkeit mit den gleichen Buchstaben bezeichnet.
Es sollen sich in, einem abgeschlossenen Gefäss G, das mit einem Gas kleinen Druckes ge füllt ist, zwei Elektroden Z und L befinden, von denen die Elektrode L mit einer licht empfindlichen Schicht P versehen sein soll. Dabei soll hier wie im folgenden unter Licht nicht nur sichtbares,
sondern auch ultrarotes oder ultraviolettes Licht verstanden werden. Bei geeigneter räumlicher Anordnung und bei geeigneter Gasfüllung weisen solche Ent ladungsstrecken im Dunkeln vom Zündpunkt weg eine fallende Stromspannungscharakte- ristik auf.
In Fig. 2 gibt Kurve a eine der- artige Charakteristik wieder. Als Abszisse ist der Strom i, als Ordinate die Elektroden- spannung U aufgetragen.
Die Einsatzspan nung U, der selbständigen Entladung nennt man. die Zündspannung. Je nach Wahl der Entladungsparameter (Gasart, Gasdruck, Form und Abstand der Elektroden) und der äussern. Schaltelemente (Widerstand, Kapar zität, Induktivität etc.) brennt .die Entladung bei kleinen Strömen, -d. h.
im Gebiet der so genannten Townsendentladung stabil oder instabil. Wird z. B. die Entladungsstrecke Z-L in. Fig. 1 über einen hochohmigen Widerstand 1D an eine Spannungsquelle p angeschlossen und parallel zur Entladungs strecke eine kleine Kapazität C geschaltet, so fliesst bei unbelichteten Elektroden kein Strom,
solange die Spannung Y kleiner als die Zündspannung Uo ist. Übersteigt dagegen die Spannung V die Zündspannung U., so zündet eine Gasentladung in der Röhre, es fliesst ein selbständiger Gaeentladungsstrom i, der im stabilen Fall einen bestimmten durch Spannung und Widerstand gegebenen Wert annimmt,
im instabilen Fall jedoch rasch auf grössere Werte ansteigt, wobei gleichzeitig die Spannung U an den Elektroden zusam menbricht. Während dieses Entladungsvor ganges wird der Strom i im wesentlichen durch .die Kapazität C geliefert. Der Span nungszusammenbruch der Kapazität C kann bis auf den Wert der Brennspannung der Glimmentladung oder noch tiefer erfolgen. In der Regel reisst dann die Entladung ab, die Elektroden laden sich neu auf bis zur Zünd spannung, worauf sieh der Vorgang wieder holt.
Im folgenden wird dieser Kippvorgang als Stossentladung bezeichnet. Diese Stossent ladungen können auch dann auftreten, wenn keine spezielle Kapazität parallel geschaltet wird; indem dann lediglich die Eigenkapa zität der Elektroden und die Kapazität der Zuleitungen als Entladungskapazität wirkt. Die Stossentladungen sind dann natürlich entsprechend schwächer.
Erfindungsgemäss wird für das nachfol gend beschriebene Verfahren eine Anordnung verwendet, bei der die Townsendentladung im fallenden Teil der Stromspannuugscharak- teristik instabil im Sinne obiger Beschreibung ist.
Wohl zeigen viele Gasentladungsstrecken ein ähnliches Verhalten, doch sind ganz be sondere Bedingungen zu erfüllen, damit die ser Kippvorgang auch mit kleinsten Strömen (kleiner als 10-10 A) und kleinsten Kapazi täten (einige pF) eintritt.
Ohne besondere Vor kehrungen weisen in der Regel Gasent ladungsstrecken bei sehr kleinen Strömen entweder kleine Vorentladungen auf, ohne dass eine eigentliche Stossentladung mit einem erheblichen Spannungszusammenbruch ein tritt oder die Townsendentladung brennt stabil (entweder bei steigender oder bei fal lender Charakteristik), so dass ebenfalls keine Stossentladungen eintreten.
Wird die Kathode einer wie oben be schriebenen Entladungsstrecke mit Licht be strahlt, so werden Elektronen aus der Ka thod6 ausgelöst, die einen primären Photo strom io erzeugen. Bei zunehmender Span nung U tritt vorerst eine Verstärkung dieses Photostromes o durch Gasionisation ein, ein Effekt, der bei den gewöhnlichen gasgefüllten Photozellen ausgenützt wird. Steigert man die Spannung U weiter, so nimmt der Strom zu, bis ein gewisser Punkt Pz erreicht ist, von dem weg zunehmender Strom abnehmen der Spannung entspricht.
Der dem Punkte Pz entsprechende Wert des Stromes i und der Spannung U soll im folgenden mit "Zünd- Strom" i1 bezw. "Zündspannung" U1 (bei Be strahlung) bezeichnet werden.
In F'ig. 2 stellt Kurve b1 den Verlauf der Strom.-Spannungs- charakteristik für eine relativ kleine Be- strahlungsintensität B1 dar: Theoretische und experimentelle Untersuchungen haben erge ben, dass bei zunehmender Bestrahlungs stärke der Zündstrom i1 zunimmt und die Zündspannung U1 abnimmt.
In Fig. 2 stellt demnach die Kurve b2 den Verlauf der Cha rakteristik für eine stärkere Bestrahlung BZ dar. Für das Verfahren .gemäss Erfindung ist wiederum ausschlaggebend, dass .die Ent ladung auf dem fallenden Teil der Charakte ristik "mit Bestrahlung" instabil ist, d. h. dass nach Überschreiten des Zündpunktes P1 eine Stossentladung eintritt.
Das Verfahren gemäss Erfindung besteht nun darin (vergl. Fig. 2), dass bei einer be stimmten Bestrahlungsstärke BZ ein bestimm ter Vorstrom i., durch die Entladungsstrecke veranlasst wird, der kleiner ist als der Zünd- strom i.12, d. h.
der zu ia, gehörige Arbeits punkt P, liegt auf dem steigenden und somit stabilen Ast der Charakteristik. Wird nun die Bestrahlung vermindert, so verschiebt sich die Charakteristik in der Weise, da-ss dem Zündpunkt ein kleinerer Zündstrom ent spricht. Bei hinreichender Abblendung des Lichtes, z.
B. auf dem Wert B1 (Charakte ristik b1) übersteigt der Vörstrom i2, den Zündstrom i12; der theoretische Arbeitspunkt P1 liegt auf .dem fallenden Ast der Charakte- ristik b" und es tritt eine Stossentladung ein. Diese Stossentladung wiederholt sich in pe riodischen Abständen, wobei das Intervall durch .den Aufladestrom und die Entladungs- kapazität bedingt isst.
Sobald die Bestrahlung wieder den ursprünglichen Wert B_. annimmt, bleiben die Stossentladungen aus.
Die theoretischen und experimentellen Untersuchungen haben ergeben, dass bei ebenen, parallelen Elektroden im Bereiche schwacher Bestrahlungen der Zündstrom i.,, proportional der Wurzel aus dem photoelek- trisch an der Kathode ausgelösten Strom i" ist, d. h. es gilt die Beziehung
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(h = Propartionalitätskonstaute). Daraus geht hervor, :
dass das Verhältnis von Zündstrom i, zu primärem Photostrom i" den Wert
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annimmt, d. h.
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je kleiner somit :der primäre Strom ist, um so grösser wird dieses Verhältnis. Da K bei ge eigneter Ausbildung der Entladungsstrecke Werte in der Grössenordnung 1-100 an nimmt, bedeutet dies,
dass bei kleinen Be strahlungsstärken ganz ungeheure Verstär kungen des Photostromes bis zum Umschlag in die selbständige Entladung möglich sind. Dieses Verhältnis kann ohne weiteres eine Million und noch mehr betragen. Bei gleich bleibender Gesamtlichtmenge wird das Ver hältnis in der Regel grösser, wenn gross flächige Elektroden und kleine Abstände ver wendet werden und das Lieht auf eine grosse Fläche verteilt wird.
In obiger Beschreibung wurde eine vom Zündpunkt weg linear fallende Townsend- Charakteristik vorausgesetzt. Das Verfahren beschränkt sich aber durchaus nicht auf :die sen Fall, sondern es genügt, wenn ,die Cha rakteristik irgendwie fallend ist, es kann unter Umständen sogar zugelassen werden, dass die Charakteristik zuerst steigt und erst von einem bestimmten Punkt weg fällt.
Dagegen ist in jedem Fall Bedingung, da.ss der Zünd- strom mit zunehmender Bestrahlung zunimmt und dass nach dem Überschreiten des Zünd punktes eine Stossentladung eintritt.
Da sowohl die Verwendung gasgefüllter Photozellen als auch Anordnungen, bei denen Glimmstrecken durch Licht gesteuert werden, bekannt sind, soll zur Abgrenzung des erfin dungsgemässen Verfahrens: kurz auf die prinzipiellen Unterschiede der -erfindungs gemässen gegenüber den bekannten Verfahren und Vorrichtungen. hingewiesen werden.
Bei bekannten gasgefüllten Photozellen liegt dler Arbeitsbereich im Gebiete .der un- selbständigen Entladung sowie in der Regel im Bereich der linearen Verstärkung. Im allgemeinen wird daher auch nur mit Ver stärkungen bis etwa zum zehnfachen gearbei tet. Solche Zellen sind meistens mit sehr klei nem Gasdruck .gefüllt.
Daneben sind auch Vorrichtungen be kanntgeworden, die im Gebiete der selb ständigen Gasentladung arbeiten. Zum Teil handelt es sich dabei um die Beeinflussung einer stabil brennenden Townsend- oder Glimmentladung durch Bestrahlen der Xa- thode, wobei zum Teil von der in obiger Be schreibung erwähnten Erscheinung Gebrauch gemacht wird,
dass die Zündspannung einer Glimmentladung bei Bestrahlung der Ka thode niedrigere Werte annimmt als im schwach bestrahlten oder urbestrahlten Zu stand. Soll diese Zündspannungsabsenkung erhebliche Beträge erreichen, so sind verhält- nismässig starke Bestrahlungsstärken erfor derlich. Da sich die Einhaltung einer kriti schen Spannung nur schwer erreichen lässt.
hat sich ,die Auslösung der Glimmentladung durch Zündspannungserniedr'gung bei Photo zellen in der Technik nicht eingeführt.
Der Unterschied der erfindungsgemässen gegenüber bekannten Vorrichtungen, welche die Zündspannungserniedrigung :durch Be strahlung verwenden, ist evident, denn ge mäss der Erfindung wird nur von der Tat sache Gebrauch gemacht, dass mit zunehmen .der Bestrahlung der Zündstrom zunimmt, d. h. :das erfindungsgemässe Verfahren eist auch .dann möglich, wenn gar keine Zünd- spannungserniedrigung vorhanden ist.
Die Wirkungsweise :des: Verfahrens gemäss Erfin dung ist im übrigen gerade umgekehrt wie bei bekannten Verfahren, die die Zündspan- nungserniedribgung auswerten, indem die Stossentladung gemäss dem erfindungsge mässen Verfahren beim Abblenden eintritt, wogegen bei den bekannten Verfahren die Entladung bei zunehmender Bestrahlung ein- tritt. Für :
die praktische Anwendung ist die ser Umstand von Bedeutung, :denn bei sehr vielen Anwendungen sind die Zellen im Nor malzustand belichtet, und dieses Licht wird nur gelegentlich unterbrochen. (LiGhtschran- ken, optische Zählvorrichtungen etc.). Es ist somit von Bedeutung, dass die stromstarken Stossentladungen nur im Betriebsfalle auf treten,
während im normalen Bereitschafts- zustand nur der kleine Vorstrom fliesst.
Nachfolgend werden Angaben zur Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens gemacht: Die lichtempfindliche Schicht kann ent weder direkt auf der Gefässwandung aufge bracht sein oder es kann eine spezielle Elek trode damit überzogen werden. Für gewisse Anwendungen kann es zweckmässig sein, wenn. die lichtempfindliche Schicht durch sichtig ist, so dass die Belichtung von der Rückseite her erfolgen kann.
Als lichtemp findliche Schicht können prinzipiell alle Schichten in Frage kommen, wie sie für Photozellen verwendet werden, speziell Schichten von Alkali und. Erdalkali-Metallen oder Kombinationen derselben. Für besondere Ansprüche, verwendet man auch hier am besten hochempfindliche sog. "Kunstschich- ten-" oder sog.
"Legierungskatho-den". Da man nach dem erfindungsgemässen Verfahren eine enorme Verstärkung des primären Photo stromes erzielen kann, ist es oft gar nicht nötig, eine hochempfindliche Schicht zu ha ben. Man wird in vielen Fällen mehr Wert legen auf andere Eigenschaften, z.
B. auf grosse zeitliche Konstanz, auf Unempfindlich keit der Schicht gegen die Gasentladung sowie auf Temperaturbeständigkeit. Diese Bedingungen lassen sich in der Regel viel leichter durch einfache Schichten, z. B. Ka lium- oder Bariumüberzüge, erreichen.
Die Gegenelektrode ist in bezug auf die Photoelektrode zweckmässig so angeordnet, dass schon bei kleinsten Strömen (10-10 A) und bei kleinster Kapazität (wenige pF) eine im fallenden Bereich der Charakteristik instabile Entladung eintritt, die möglich kräftig sein soll.
Dieses Verhalten wird be günGtigt .durch eine grosse Differenz zwischen Zündspannung und Brennspannung und durch kleinen Entladungsquerschnitt. Diese Bedingungen können u. a. dadurch erfüllt werden, indem der Anode bezüglich der Ka thode kleine Abmessungen gegeben und der gegenseitige Abstand. klein gehalten wird.
(Zündung einer Spitze oder eines dünnen Drahtes gegen eine Fläche.) Der Kippvor- gang kann ferner befördert werden durch das Anbringen von isolierenden oder leitenden Teilen zwischen Anode und Kathode, durch deren Anwesenheit oder durch deren Feld- beeinflussung der Zündvorgang beeinflusst wird.
Sofern die Anode nahe der Photoelek trode steht, ist es nur notwendig, die un mittelbar gegenüber der Anode liegende Stelle der Photokathode zu belichten. Es ist in diesem Falle zweckmässig, die einfallen den Lichtstrahlen durch eine Sammellinse oder einen Ilohtsp -iegel auf diese -Stelle zu konzentrieren. Dadurch kann auch bei relativ schwachem Bestrahlung eine hohe Lichtinten sität erreicht werden, und überdies wird eine ausgesprochene Richtungsempfindlichkeit der Anordnung erzielt.
Wichtig für das richtige Arbeiten der Zelle ist die Gasfüllung. Als sehr günstig hat sieh. Wasserstoff ergeben, doch wird man in der Regel lieber mit .reinen Edelgasen arbei ten, da diese im allgemeinen niedrigere Zünd- spannungen ergeben und :durch chemische Reaktion, Adsorption, Diffusion weniger auf die Elektroden wirken.
Die Gasfüllung kann aus einem einzigen oder aus einem Gemisch von mindestens zwei Edelgasen eventuell unter Zusatz von unedlen Gasen bestehen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Gas- druck relativ hoch zu wählen, und zwar je nach Gasart bis. 100 tor oder noch mehr.
Es ist möglich, durch .geeignete Mischungen und Drucke das Verhältnis
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besonders gross zu machen.
Wie erwähnt, ist es erforderlich, durch die Zelle einen bestimmten Vorstrom zu ver anlassen. Dieser Strom, der je nach den Ver hältnissen sehr klein ist (unter Umständen kleiner als 10-1a A), kann auf verschiedene Arten erzeugt werden. Eine zweckmässige Anordnung besteht darin, eine geeignete Real-,tanz an eine Treibspannung zu legen, die die Zündspannung der Zelle wesentlich über schreitet, z. B.
Vorschalten eines Wider standes, einer Ionisationskammer mit radio aktiver Strahlung, einer Glühelektronenröhre, einer vorbelichteten Photozelle, einer geeig neten Gasentladungss trecke (eventuell mit lichtempfindlicher Kathode).
Ionisationskam- mer, Glühelektronenröhre und Photozelle haben den Vorteil, dass innerhalb gewisser Spannungsbereiche der Strom praktisch un abhängig von der Spannung ist und somit sehr konstante Bedingungen aufweist.
Glüh- kathode und Photozellen haben zudem den Vorteil, dass sie mit Wechselspannung be trieben den Strom gleichrichten. Falls die Zelle mit We ehselspannung oder zeitlich nicht konstanter Gleichspannung betrieben wird, kann auch eine Kapazität als Vor schaltelement dienen. Um den Vorstrom der Belichtungsstärke anpassen zu können, ist es für viele Fälle angezeigt, das strombestim mende Element variabel .oder auswechselbar vorzusehen.
Da, wie oben erwähnt, die Vorströme je nach den Verhältnissen sehen klein sein kön nen, bedingt dies, dass eine der Zuführungen zur Zelle sehr gut isoliert sein muss. Da hoch isolierte Stellen an der Luft auf die Dauer meist ihren hohen Isolationswert verlieren, ist es zweckmässig, die Zelle so zu konstruieren, dass die Isolationsstelle nicht mit der Aussen luft in Berührung kommt. Dies kann er reicht werden, indem das strombestimmende Element in die Zelle eingebaut oder an die Zelle angebaut wird.
Sofern ein besonderer Stosskondensatür vorgesehen wird, ist es dabei zweckmässig, auch diesen so anzubringen, dass seine hochisolierten Zuführungen nicht mit dar Aussenluft in Berührung kommen. Es ist übrigens nicht notwendig, dass diese Kapa zität direkt zwischen die Elektraden geschal tet wird, sondern säe kann zwischen der einen Elektrode und einer beliebigen Stelle liegen, die bezüglich der Gegenelektrode eine be stimmte Spannung aufweist.
In Fig. 3 bis 7 sind verschiedene Ausfüh rungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durch- führung des erfindungsgemässen Verfahrens ge zeigt. In Fig. 3 ist sowohl .die Reaktanz R wie eine allfällige Parallelkapazität C im Innern des Entladungsgefässes G untergebracht.
In Fig. -4 besteht diese Reaktanz aus einer Ioni- sätionskammer R mit radioaktivem Präparat Ra, wobei die Ionisationskammer nicht ab geschlossen ist, d. h. mit dem Gas der Ent- ladimgsstreeke in Verbindung steht. In die sem Beispiel ist die Parallelkapazität C durch leitende Belage beidseitig der isolierenden Gefässwandung gegeben.
In Fig. 5 ist das strombestimmende Element R in einem vakuumdichten Gefäss G1 untergebracht, das unmittelbar an das Entladungsgefäss G ange baut ist, so dass die Aussenluft keinen Zutritt zur Zündelektrode Z hat. Auch die Stoss kapazität C ist in diesem Gefäss unterge bracht und überbrückt die Reaktanz R. Eine. Abart dieser Anordnung ist in Fig. 6 dar gestellt und besteht darin, dass die Reaktanz R, z.
B. ein Widerstand, ganz in einen Iso lierstoff eingebettet wird, der gleichzeitig die Zuführungsstelle zur Zelle umschliesst, so dass sie nicht mit der Aussenluft in Berührung kommt.
Da bei den beschriebenen Anordnungen die Stossentladung ganz im Innern verläuft, ist es ohne besondere Massnahme nur auf op tischem Wege möglich, den Kippvorgang festzustellen. Um diesen auch auf elektrischem Wege anzeigen zu können, kann ohne dass die hochisolierte Elektrode leitend nach aussen geführt wird, eine Kapazität vorge sehen werden, von -der sich eine Elektrode ausserhalb des Gefässes befindet, so dass auch ausserhalb der Zelle die Stossentladung fest gestellt bezw. zur Steuerung eines weiteren Organes verwendet werden kann. In Fig. 5 ist dies durch die Kapazität C, angedeutet, über welche z. B. ein Elektrometer oder ein Verstärker gesteuert werden kann.
In den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde meistens vorausgesetzt, dass die Photo elektrode mit dem Minuspol und die Gegen elektrode mit dem Pluspol der Spannungs quelle verbunden sei. Nun wird es aber in vielen Fällen erwünscht sein, die Anordnung mit Wechselspannung betreiben zu können.
Es wurde bereits erwähnt, dass als strom bestimmendes Element eine Reaktanz mit Gleichrichterwirkung verwendetwerden,kann. In diesem Fall ist der Betrieb mit Wechsel spannung ohne weiteres möglich; allerdings tritt in der Sperrperiode eine Entladung der Kapazität durch den Photostrom ein. Die Zeitkonstante der Anordnung, gegeben durch t ufladestrom und Kapazität, muss daher so gewählt werden, dass beim Abblenden des Lichtes trotzdem Zündung erfolgen kann.
Findet in der Reaktanz R keine Gleichrich tung statt, so ist zu berücksichtigen, dass in der einen Halbwelle die Photoelektrode posi tiv und die Gegenelektrode negativ ist. Nun kann entweder die Zelle so konstruiert und die Treibspannung so niedrig gewählt wer den, dass in dieser Phase keine Zündung ein- tritt, oder Zelle und Spannung können so be schaffen sein, dass in der Sperrphase zwar Zündung,
aber keine Stossentladung eintritt. Auch können beide Elektroden lichtempfind lich gemacht werden, so dass in beiden Halb perioden je nach Bestrahlungsintensität die Stossentladungen auftreten oder nicht auf treten. Endlich kann auch zugelassen wer den, dass in der einen Halbperiode (Photo elektrode positiv) immer Stossspannungen auftreten, während in der andern Halb periode die Stossentladungen durch das Licht gesteuert werden. In all den erwähnten Fäl len muss die Zeitkonstante so niedrig gewählt werden, dass bei: Abblendung Zündung eintre ten kann. Da dies im allgemeinen bei tech nischem Wechselstrom relativ grosse Vor ströme bedingt, muss die Belichtung entspre chend intensiv sein.
Es kann daher Vorteile bringen, wenn als Betriebsfrequenz eine langsamere Wechselspannung gewählt wird. Für gewisse Bedürfnisse kann es auch er wünscht sein, die Anordnung mit irgendeiner zeitlich veränderlichen Gleich- oder Wechsel spannung zu betreiben, z. B. mit pulsieren der Gleichspannung oder mit einer Kipp spannung.
Da der Betrieb mit einer zeitlich nicht konstanten Spannung das Eintreten der Stossentladungen begünstigt, ist es so möglich, die Stossentladungen auch mit sol chen Zellen zu erzeugen, die bei Betrieb mit Gleichspannung nicht ohne weiteres Stoss entladungen aufweisen.
Eine besonders ein fache Ausführungsform für Betrieb mit zeit lich variabler Spannung ist in Fig. 7 darge stellt, wobei gleichzeitig die Bedingung der nicht nach aussen geführten Elektrode in einfachster Weise verwirklicht ist. Als Reak- tanz zur Erzeugung des Vorstromes dient eine Kapazität C, in Form von leitenden Be- lagen beidseitig der isolierenden Gefässwan dung.
Bei einem Ansteigen der Spannung 1' erhöht sich die Spannung an Z, so dass bei Belichtung ein Vorstrom fliesst, der eine ge wisse Entladung der Kapazität bewirkt und die Zündung verhindert. Bei Verminderung der Bestrahlung können dagegen die Zünd bedingungen erfüllt werden.
Es soll nun gezeigt werden, wie das be schriebene Verfahren ausgenützt werden kann, um mittels Licht bezw. Lichtänderun gen ein elektromechanisches Relais oder ein anderes Anzeigeorgan zu betätigen.
In Fig. 8 ist ein einfaches Ausführungs beispiel wiedergegeben: In Serie zum Stoss kondensator C ist ein Relais E geschaltet, das unmittelbar durch die Stossentladung be tätigt wird. Die Anordnung bedingt einen relativ grossen Stosskondensator, wodurch die Zeitkonstante der Anordnung entsprechend gross wird, so dass die Vorrichtung nur für langsame Steuervorgänge brauchbar ist.
Im allgemeinen ist es daher vorzuziehen, nicht direkt die Stossentladung zur Steuerung eines Relais auszunützen, sondern ihre Wir kung in geeigneter Weise zu verstärken.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel, wie dies ver wirklicht werden kann: Neben der Zünd- elektrode Z und der Photoelektrode L ist eine weitere Elektrode A, die hier Abfangelek trode genannt werden soll, vorhanden. Die Anordnung wirkt in der Weise, dass die zwi schen Z und L auftretende Stossentladung die Zündung auch zwischen A und L bewirkt, d. h. die Stossentladung wird gewissermassen von der Elektrode A abgefangen und in Form einer sekundären Glimmentladung zwischen A und L aufrechterhalten.
Im äussern Stromkreis kann somit ein kräftiger, durch Spannung und Widerstand gegebener Strom fliessen, der das Relais E betätigt. Da diese Entladung zwischen der Abfangelektrode und der Photoelektrode fliesst, kann durch das Ionenbombardement eine Zerstörung der lichtempfindlichen Schicht auftreten, beson ders dann, wenn es sich um eine Kunst schicht handelt. Um diese Einwirkung zu vermindern, kann z. B. die Kathode so aus gebildet werden, dass die sekundäre Glimm- entladung vorwiegend an Stellen der Kathode ansetzt, die nicht lichtempfindlich zu sein brauchen, was z.
B. durch entsprechende Ab standsausbildung erzielt werden kann. Eine andere Lösung ist in Fig. 10 dargestellt. Die Kathode ist unterteilt, indem derjenige Teil L, der lichtempfindlich sein muss, elektrisch abgetrennt und über einen Hochohm-Wider- stand <I>W</I> mit dem andern Teil K verbunden wird, so dass der Glimmstrom auf den Teil L der Kathode dank dieses hochohmigeu Widerstandes keine erheblichen Beträge er xeichen kann.
In Fig. 11 ist gezeigt, wie diese Tren nung mit nur drei Elektroden erzielt werden kann. Die R,eaktanz R ist in die Zuleitung zur lichtempfindlichen Elektrode L geschal tet und die Stossentladung, die zwischen die ser Elektrode und der Elektrode A zündet, wird zwischen den Elektroden A und K ab gefangen.
Fig. 12 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 9, nur sind Zündelektrode und Ab fangelektrode ,auf verschiedenen Seiten der Photoelektrode angeordnet. Die Photoelek trode muss in diesem Fall siebartig sein, da mit sich die Stossentladung auch auf der Seite der Abfangelektrode ausbilden kann.
Der Strombelastbarkeit der Elektroden sind gewisse Grenzen gesetzt; um im Sekun därkreis dennoch eine hinreichende Steuer energie zur Verfügung zu haben, ist es daher vorteilhaft, eine Betriebsspannung zu verwenden, die erheblich über der Brennspan- nung liegt. Dies bedingt, dass die Zündspan- nung zwischen den Abfangelektroden hin reichend gross ist.
Eine Erhöhung der Zünd spannung kann in bekannter Art durch fol gende Massnahmen erreicht werden: 1. durch eine Vergrösserung des Abstandes zwischen den Elektroden, 2. durch Erhöhen des Gasdruckes bei ge eigneter Wahl des Gases, 3. durch Einbringen einer weiteren Elek trode, die zum mindesten eine teilweise elek trische Abschirmung der Hauptelektroden bewirkt, wobei diese Elektrode entweder an einem Hilfspotential liegt oder isoliert mon tiert sein kann, 4. durch isolierende Körper, welche den Feldverlauf beeinflussen bezw. die Ausbil dung einer Entladung behindern.
Eine der artige Anordnung ist in Fig. 10 angedeutet., indem die Abfangelektrode A von einem koaxialen Glasröhrchen D umgeben ist, 5. durch geeignete Formgebung der Elek troden z. B. grossflächige Kathode, klein flächige Anode (Spitze).
Fig. 13 zeigt die Serienschaltung der lichtempfindlichen Kippzelle I mit einer Glimmstrecke 1I. Über beide Strecken wird eine Spannung V gelegt, die nur so hoch ge wählt wird, dass normalerweise keine der Lampen zündet, dass aber im Falle einer Stossentladung der Strecke I, zufolge des Spannungszusammenbruches, auch diel Strecke II zündet.
Es können dann beide Lampen in Serie weiterbrennen. Eine Variante 'dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Strecke II ,aus einer Glimmstrecke mit einer lichtempfindlichen, vorbelichteten Elektrode besteht und somit gleichzeitig als strombe stimmendes Element dienen kann. Die be schriebene Serienschaltung zweier Ent ladungsstrecken lässt sich auch in der Weise realisieren, dass beide Strecken im gleichen Gefäss untergebracht oder aneinander gebaut werden.
Es versteht sich von selbst, dass auch bei diesen Ausführungen eine Unterteilung der Photoelektrodp zur Schonumg der lichtemp- firidlichen Schicht im Sinne von Fig. 10. möglich ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Verstär kung der Stossentladung besteht, wie in Fig. 14 gezeigt, darin, ein separates Glimm-, relais <B>GI</B> zu steuern. Dabei kann die Steuer elektrode S des Glimmrelais direkt mit der Zündelektrode Z verbunden sein, oder es können Koppelelemente (Kondensator, Trans förmaLor) vorgesehen werden. Auch hier können Kippzelle und Glimmrelais im selben Kolben untergebracht oder unmittelbar zu- sammengebaut werden. .
Statt der Steuerung eines Glimmrelais durch die Stossentladung kann auch die Steuerung einer Elektronenröhre oder einer Gasentladungsröhre mit geheizter Kathode vorgenommen werden, wobei wieder eine Vereinigung bezw. ein Zusammenbau der beiden Elemente möglich ist.
Es besteht die Möglichkeit, nicht nur die Stossentladungsstrecke, sondern auch das Steuerorgan mit Wechselspannung oder sonst mit einer zeitlich variablen Spannung zu betreiben. Dies kann neben der Einspa rung des Gleichrichters den Vorteil mit sich bringen; dass eine einmal gezündete Glimm- entladung ohne besondere Schaltungsmass nahmen wieder löscht, sobald der Licht strahl wieder freigegeben wird. Beim Be trieb mit Gleichspannung ist dies nicht ohne weiteres möglich; es kann allerdings auch erreicht werden durch die Verwendung von Kippschaltungen, die ein Abreissen der Glimmentladung mit sich bringen.
Der Aufwand an Schaltungselementen bei Verwendung von Wechselspannung wird besonders klein, wenn in der Glimmentladung eine Gleichrichterwirhung vorhanden ist. Man braucht dann einfach in den äussern Stromkreis ein Gleichstromrelais,- eventuell mit parallel geschaltetem Kondensator zu legen.
Neben der bekannten Gleichrichter wirkung durch stark unterschiedliche Ober flächen von Anode und Kathode oder durch verschiedene Zündspannungen beim Umpolen (Glimmgleichrichter) kann auch die primäre Stossentladung eine Gleichrichtung bewirken, indem die Stossentladung entweder nur in der einen Phase auftritt, oder indem die räum liche Anordnung so ist, dass eine Stossentla dung in der andern Phase keine Zündung zwischen den Abfangelektroden bewirkt. Dies tritt 7. B. bei einer Anordnung gemäss Fig. 12 auf, wobei in der Sperrphase das Gitter positiv ist. Eine Entladung gegen Z bewirkt dann keine Zündung zwischen A und Z.