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cellule photoélectrique.
Il est connu de munir des cellules photoélectriques d'une atmosphère gazeuse, dont la pression (inférieure à 1 millimètre) est telle que le parcours libre des électrons soit de l'ordre de grandeur de la distance entre la cathode photoélectrique et l'anode, dans le but d'obtenir une amplification du courant électronique émis par la cathode. En effet, les électrons émis produisent une ionisation de l'atmosphère gazeuse et les électrons et les ions positifs résultants amplifient le courant électronique émis. De préférence, on utilise dans ces cellules une anode filiforme ou en forme de tige,
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c'est-à-dire ayant une surface assez grande, car dans ce cas les électrons sont captés plus facilement et l'on obtient une meilleure saturation.
Suivant une configuration fréquemment utilisée pour les électrodes de ces cellules, la cathode présente une forme semi-cylindrique et est recouverte intérieurement d'une couche photoélectrique, tandis que l'anode en forme de tige est disposée dans l'axe de la cathode ou bien présente la forme d'une épingle à cheveux dont les branches sont très voisines l'une de l'autre et s'étendent.parallèlement à l'axe de la cathode.
Une autre configuration d'électrode souvent préco- nisée comporte une cathode sensiblement sphérique et une anode en forme d'une bague de diamètre relativement faible, disposée sensiblement au centre de la cathode sphérique.
Quand, dans ces cellules remplies de gaz, on utilise des cathodes munies d'une pellicule de métal alcalin adsorbée à une couche de sel, on constate souvent peu après la première mise en service l'inconvénient d'une baisse considérable de leur sensibilité par rapport à la sensibilité initiale, ce qui est très fâcheux.
La présente invention a pour but d'éviter, ou au moins de réduire considérablement cet inconvénient qui est inhérent aux cellules remplies de gaz et munies d'une cathode photoélectrique munie d'une pellicule de métal alcalin adsorbée à une couche de sel, et d'une anode en forme de fil ou de tige.
A cet effet, conformément à l'invention, on dispose l'anode par rapport à la cathode de telle façon que la distance de l'anode à la partie de la cathode qui en est la
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plus voisine soit 1/5 tout au plus de la distance entre l'anode et le milieu de la partie de la cathode située en regard de la fenêtre de la cellule. On a constaté'que la distribution du champ très inégale résultant d'une telle disposition des électrodes est très importante pour éviter la baisse de sensibilité. En effet cette distribution du champ a pour conséquence que seule une faible partie des ions positifs produits par l'ionisation atteint la partie de la-cathode située en regard de la fenêtre, à savoir la partie la plus active au cours du fonctionnement.
En outre, les ions tombant sur cette partie auront une faible vitesse par suite du champ plus faible localement, de sorte qu'ils frappent la cathode avec peu d'énergie. La partie prépondérante des ions positifs frappe la cathode sur sa partie la plus voisine de l'anode, où le champ électrique est rendu systématiquement beaucoup plus fort qu'au milieu de la partie à éclairer. Des détériorations de la couche photoélectrique de cette partie de la cathode la plus voisine de l'anode n'ont qu'un effet négligeable sur la sensibilité de la cellule.
Si on utilise une cathode semi-cylindrique et une anode en forme d'épingle à cheveux on rendra donc aussi grande que possible la distance entre les deux branches de l'anode, afin que la distance de ces branches à la partie de la cathode la plus voisine soit très faible relativement à la distance de l'anode à la partie de la cathode située en regard de la fenêtre de la cellule et frappée principalement par les rayons lumineux. De préférence au lieu d'une anode en forme d'épingle à cheveux, on emploie une anode constituée par deux tiges.
Si l'on utilise une cathode sensiblement sphérique et une anode annulaire on prendra soin de même d'écarter cette
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dernière le plus possible de la partie de la cathode en regard de la fenêtre et de la rapprocher autant que possible de l'autre partie de la cathode.
En cas d'une anode filiforme ou en forme de tige, à savoir une anode ayant une surface assez grande, cequi est avantageux, ces dispositions permettent néanmoins d'assurer une distribution inégale du champ telle que les ions positifs soient sollicités le moins possible vers la partie la plus active de la surface de la cathode.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente schématiquement à titre d'exemple, deux modes de réalisation.
La Fig. 1 est une coupe d'une cellule photoélectrique sensiblement sphérique.
La Fig. 2 est une vue extérieure d'une cellule photoélectrique cylindrique et la Fig. 3 en est une coupe dans le plan III-III.
Sur la Fig. 1, 1 est la paroi en verre de la cellule sensiblement sphérique qui est munie d'un pied '2 de construction usuelle. Au sommet de la cellule le fil d'alimentation 3 traverse sa paroi. Ce fil est en contact avec la cathode photoélectrique 4 qui recouvre la paroi intérieure de la partie sphérique de la cellule. Toutefois on a laissé à découvert la fenêtre 5 par laquelle peuvent passer les rayons lumineux frappant la cathode. De plus la cellule comprend l'anode annulaire 6 qui est constituée, par exemple, par un fil de nickel d'une épaisseur de 1,5 mm, fixé au pied 2 au moyen du fil de support 7.
La cathode photoélectrique comporte une couche d'argent qui est appliquée sur la paroi en verre et est en
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bon contact avec le conducteur d'alimentation 3. Cette couche porte une pellicule qui est constituée par un mélange d'oxyde de césium, de particules d'argent et de particules de césium et à laquelle est adsorbé un mince film de césium.
La cellule est remplie d'argon sous une pression de 0,15 mm. Pendant le fonctionnement normal de la cellule photoélectrique l'anode 6 reçoit de la manière connue une tension positive par rapport à la cathode 4 et le gaz est ionisé. Les ions positifs produits sont attirés par la cathode et, du fait qu'ils frappent la cathode avec une certaine énergie, ils peuvent réduire le pouvoir émissif de la cathode.
Le champ électrique entre la cathode et l'anode est très inégal. Comme le montre la Fig. 1 l'anode est placée à une grande distance de la partie de la cathode située en regard de la fenêtre, tandis que la distance de l'anode à la partie cathodique entourant la fenêtre est beaucoup plus faible. Si le diamètre intérieur de la partie sphérique de la cellule est de 4 cm. par exemple, la distance a de l'anode annulaire au point d'intersection 8 de la cathode avec l'axe de la cellule passant par le milieu de la fenêtre 5 peut être de 3,4 cm., tandis que la distance minimum b de l'anode à la cathode peut être seulement de 2 mm.
Par suite de la distribution du champ très inégale qui en résulte la plus grande partie des ions positifs sont attirés vers la partie de la cathode qui entoure la fenêtre 5, tandis que la partie de la cathode située en regard de la fenêtre n'est frappée que par une très faible quantité d'ions positifs. Cette dernière partie est frappée principalement par les rayons lumineux, tandis que la partie cathodique entourant la fenêtre 5 n'est pas frappée appréciablement par les rayons lumineux. Pour
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cette raison des détériorations de cette partie de la cathode par les ions positifs ne donnent pas lieu à une diminution appréciable de la sensibilité de la cellule.
La cellule photoélectrique 9 montrée sur les Figs.
2 et 3 présente une forme cylindrique et comporte une cathode photoélectrique sous la forme d'une plaque semi-cylindrique 10 qui est montée sur le pied 13 à l'aide des tiges de support 11 dont une est reliée au fil d'alimentation 12. Cette plaque 10 est faite en cuivre et est recouverte du côté intérieur (côté concave) d'une couche qui est composée d'un mélange d'oxyde de césium, de particules d'argent et de particules de césium,et à laquelle est adsorbée une pellicule de césium extrêmement mince.
L'anode de la cellule est constituée par deux tiges de nickel 14 montées sur le pied 13 et reliées aux fils d'alimentation 15 qui sont raccordés à l'extérieur de la cellule.
Il va sans dire que la liaison entre les deux tiges 14 peut aussi être établie à l'intérieur de la cellule (On peut aussi omettre une des tiges éventuellement). Les tiges anodiques sont disposées dans le plan imaginaire fermant diamétralement la cathode et à une distance aussi faible que possible des bords de celle-ci. Si le rayon de la surface de la cathode est de 12 mm., par exemple, on peut donner à la distance minimum entre les tiges anodiques et la surface cathodique une valeur de 2 mm, par exemple.
Dans ce cas cette distance minimum n'est également qu'une faible partie de la distance des tiges anodiques à la ligne d'intersection de la surface de la cathode avec le plan de symétrie IV - IV, c'est-à-dire que dans ce cas la distance de l'anode au milieu de la partie cathodique située en regard de la partie de la paroi de la cellule par où passent les rayons lumineux, est grande en comparaison de
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la plus petite distance de l'anode à la, surface de la cathode.
Dans ce cas la distribution inégale du champ provoquée par cette disposition des électrodesà également pour conséquence que les ions positifs produits pendant l'ionisation de l'atmosphère gazeuse contenue dans la cellule, frappent en grande partie la partie de la surface de la cathode photo- électrique qui est le moins irradiée par la lumière.
De préférence on réduit le plus possible le rapport existant entre la distance de l'anode à la partie de la cathode la plus proche, et la distance de l'anode au milieu de la partie de la cathode située en regard de la fenêtre de la cellule. On a trouvé qu'on obtient déjà de bons résultats lorsque ce rapport ne dépasse pas 1 : 5. De préférence, le rapport sera encore plus faible, par exemple, inférieur à 1:6 ou 1 : 8.
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photoelectric cell.
It is known to provide photoelectric cells with a gas atmosphere, the pressure of which (less than 1 millimeter) is such that the free path of the electrons is of the order of magnitude of the distance between the photoelectric cathode and the anode, in order to obtain an amplification of the electronic current emitted by the cathode. Indeed, the emitted electrons produce ionization of the gaseous atmosphere and the resulting electrons and positive ions amplify the emitted electronic current. Preferably, a filiform or rod-shaped anode is used in these cells,
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that is to say having a fairly large surface, because in this case the electrons are captured more easily and a better saturation is obtained.
According to a configuration frequently used for the electrodes of these cells, the cathode has a semi-cylindrical shape and is covered internally with a photoelectric layer, while the rod-shaped anode is arranged in the axis of the cathode or else has the shape of a hairpin whose branches are very close to each other and extend.parallel to the axis of the cathode.
Another often advocated electrode configuration comprises a substantially spherical cathode and a ring-shaped anode of relatively small diameter, disposed substantially in the center of the spherical cathode.
When, in these gas-filled cells, one uses cathodes provided with a film of alkali metal adsorbed to a layer of salt, one often notices soon after the first putting into service the disadvantage of a considerable decrease in their sensitivity by compared to the initial sensitivity, which is very unfortunate.
The object of the present invention is to avoid, or at least to considerably reduce, this drawback which is inherent in cells filled with gas and provided with a photoelectric cathode provided with an alkali metal film adsorbed to a layer of salt, and d 'a wire or rod shaped anode.
For this purpose, according to the invention, the anode is placed relative to the cathode in such a way that the distance from the anode to the part of the cathode which is the
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closer, ie at most 1/5 of the distance between the anode and the middle of the part of the cathode situated opposite the window of the cell. It has been found that the very uneven field distribution resulting from such an arrangement of the electrodes is very important in order to avoid the drop in sensitivity. In fact, this distribution of the field has the consequence that only a small part of the positive ions produced by the ionization reaches the part of the cathode situated opposite the window, namely the part which is most active during operation.
In addition, the ions falling on this part will have a low velocity due to the weaker field locally, so that they strike the cathode with little energy. The preponderant part of the positive ions strikes the cathode on its part closest to the anode, where the electric field is systematically made much stronger than in the middle of the part to be illuminated. Damage to the photoelectric layer of that part of the cathode closest to the anode has only a negligible effect on the sensitivity of the cell.
If a semi-cylindrical cathode and a hairpin-shaped anode are used, the distance between the two branches of the anode will therefore be made as large as possible, so that the distance from these branches to the part of the cathode closer is very small relative to the distance from the anode to the part of the cathode located opposite the window of the cell and struck mainly by the light rays. Preferably, instead of a hairpin-shaped anode, an anode consisting of two rods is used.
If a substantially spherical cathode and an annular anode are used, care should also be taken to avoid this
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last as much as possible of the part of the cathode facing the window and bring it as close as possible to the other part of the cathode.
In the case of a filiform or rod-shaped anode, namely an anode having a fairly large surface area, which is advantageous, these arrangements nevertheless make it possible to ensure an unequal distribution of the field such that the positive ions are solicited as little as possible towards the most active part of the cathode surface.
The invention will be better understood by referring to the appended drawing which shows schematically by way of example, two embodiments.
Fig. 1 is a section through a substantially spherical photoelectric cell.
Fig. 2 is an exterior view of a cylindrical photoelectric cell and FIG. 3 is a section in the plane III-III.
In Fig. 1, 1 is the glass wall of the substantially spherical cell which is provided with a foot 2 of customary construction. At the top of the cell, the feed wire 3 passes through its wall. This wire is in contact with the photoelectric cathode 4 which covers the inner wall of the spherical part of the cell. However, window 5 has been left uncovered through which the light rays striking the cathode can pass. In addition, the cell comprises the annular anode 6 which is constituted, for example, by a nickel wire with a thickness of 1.5 mm, fixed to the foot 2 by means of the support wire 7.
The photoelectric cathode has a layer of silver which is applied to the glass wall and is made of
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good contact with the supply conductor 3. This layer carries a film which is constituted by a mixture of cesium oxide, silver particles and cesium particles and to which a thin film of cesium is adsorbed.
The cell is filled with argon under a pressure of 0.15 mm. During normal operation of the photoelectric cell, the anode 6 receives in known manner a positive voltage with respect to the cathode 4 and the gas is ionized. The positive ions produced are attracted to the cathode and because they strike the cathode with a certain energy, they can reduce the emissivity of the cathode.
The electric field between the cathode and the anode is very uneven. As shown in Fig. 1 the anode is placed at a great distance from the part of the cathode located opposite the window, while the distance from the anode to the cathode part surrounding the window is much smaller. If the inner diameter of the spherical part of the cell is 4 cm. for example, the distance a from the annular anode to the point of intersection 8 of the cathode with the axis of the cell passing through the middle of the window 5 can be 3.4 cm., while the minimum distance b from anode to cathode may be only 2mm.
As a result of the very uneven distribution of the field which results from it, the greater part of the positive ions are attracted towards the part of the cathode which surrounds the window 5, while the part of the cathode located opposite the window is not struck. only by a very small amount of positive ions. This last part is struck mainly by the light rays, while the cathode part surrounding the window 5 is not struck appreciably by the light rays. For
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this reason for the deterioration of this part of the cathode by the positive ions does not give rise to an appreciable decrease in the sensitivity of the cell.
The photoelectric cell 9 shown in Figs.
2 and 3 has a cylindrical shape and has a photoelectric cathode in the form of a semi-cylindrical plate 10 which is mounted on the foot 13 by means of the support rods 11, one of which is connected to the power wire 12. This plate 10 is made of copper and is covered on the inner side (concave side) with a layer which is composed of a mixture of cesium oxide, silver particles and cesium particles, and to which is adsorbed an extremely thin film of cesium.
The anode of the cell consists of two nickel rods 14 mounted on the foot 13 and connected to the supply wires 15 which are connected to the outside of the cell.
It goes without saying that the connection between the two rods 14 can also be established inside the cell (one can also possibly omit one of the rods). The anode rods are arranged in the imaginary plane diametrically closing the cathode and at a distance as small as possible from the edges thereof. If the radius of the cathode surface is 12 mm., For example, the minimum distance between the anode rods and the cathode surface can be given a value of 2 mm, for example.
In this case this minimum distance is also only a small part of the distance from the anode rods to the line of intersection of the surface of the cathode with the plane of symmetry IV - IV, that is to say that in this case the distance from the anode to the middle of the cathode part located opposite the part of the cell wall through which the light rays pass is large in comparison to
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the smallest distance from the anode to the surface of the cathode.
In this case the uneven distribution of the field caused by this arrangement of the electrodes also has the consequence that the positive ions produced during the ionization of the gaseous atmosphere contained in the cell, largely strike the part of the surface of the photo-cathode. electric which is the least irradiated by light.
Preferably, the ratio existing between the distance from the anode to the part of the closest cathode, and the distance from the anode to the middle of the part of the cathode located opposite the window of the cathode is preferably reduced as much as possible. cell. It has been found that good results are already obtained when this ratio does not exceed 1: 5. Preferably, the ratio will be even smaller, for example, less than 1: 6 or 1: 8.