Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10400
.pdf
Хотя приведенное выше объяснение относится только к полям, перпендикулярным оси проводящей системы,
компоненты поля, параллельные оси, также предотвращаются от возникновения помех. Это происходит
потому, что скин-эффект во внешнем проводнике обеспечивает защиту от таких полей.
Концентрическая проводящая система защищена от внешних помех, даже если внешний проводник заземлен,
поэтому нет необходимости изолировать внешний проводник от металлических опор, если он установлен как
воздушный кабель, или от заземления, если он проложен в трубе. Причина этого заключается в том, что цепь
заземления подвержена помехам, поскольку «провод, поддерживаемый над землей», образует замкнутую
цепь, в которой улавливаются блуждающие поля.
Однако из схемы на рис. 5 видно, что если проводник 10 заземлен так, что он фактически становится
заземляющим проводником для трубки 12, то только пространство между двумя концентрическими
проводниками действует как петля, улавливающая блуждающие поля. Следовательно, как уже было
объяснено в связи с рис. 5, в проводниках 10-12 практически не возникают мешающие токи.
Для того чтобы концентрическая проводящая система имела как можно меньшее затухание на высоких
частотах, диаметры двух концентрических проводников следует делать как можно больше. Однако, исходя из
практических соображений, целесообразно сделать диаметр внешнего проводника не намного больше
примерно двух целых пяти восьмых дюйма, если проводник будет использоваться в существующей
телефонной сети.
По механическим соображениям толщина проводников должна быть как можно меньше, чтобы обеспечить
надлежащие значения электрического сопротивления и механической прочности. В целом, было установлено,
что если толщина трубки составляет 95°, что соответствует механическим требованиям, то электрическое
сопротивление не является ограничивающим фактором затухания на высоких частотах. Это происходит из-за
скин-эффекта или эффекта близости. 100 Поскольку внешний проводник является или, по крайней мере,
может быть сделан водонепроницаемым, потери на утечку могут быть снижены до очень низких значений за
счет использования пирекса или другой изоляции там, где необходима механическая поддержка, при
максимально возможном воздушном зазоре между двумя проводниками. При нулевой утечке (условие,
которое можно приблизительно получить) затухание на высоких частотах равно R, где R представляет собой
сопротивление C, емкость и индуктивность L. Из этого выражения очевидно, что значения R и C должны быть
как можно меньше. На высоких частотах R обратно пропорционально 115.
Чем больше диаметр проводника, тем меньше будет затухание на любой заданной частоте. Емкость C также
является обратной функцией диаметра и уменьшается по мере увеличения разницы между диаметрами
внутреннего и внешнего проводников. Следовательно, если диаметр внешнего проводника фиксирован, а
диаметр внутреннего проводника увеличивается с некоторого малого значения, сопротивление проводящей
системы уменьшается, в то время как емкость увеличивается. Снижение сопротивления, как правило,
уменьшает затухание, тогда как увеличение емкости, как правило, увеличивает затухание. При заданном
диаметре внутреннего проводника S5 эти два эффекта уравновешиваются, и затухание становится
минимальным.
На рис. 6 показана кривая, демонстрирующая изменение затухания в зависимости от диаметра внутреннего
проводника при 500 000 циклах, при этом диаметр внешнего проводника фиксирован на уровне двух с
половиной дюймов. Эта кривая показывает минимальное затухание в 0,43 единицы передачи на милю при
внутреннем диаметре проводника около 0,7 дюйма. Как видно из графика, как увеличение, так и уменьшение
диаметра внутреннего проводника по сравнению с указанным выше значением приводит к увеличению
затухания. На рис. 7 показана кривая затухания на различных частотах системы концентрических
проводников, внешний проводник которой имеет диаметр два с половиной дюйма, а внутренний
концентрический проводник имеет оптимальный диаметр около 7 дюймов. Из этой кривой видно, что хотя
затухание увеличивается с частотой, наклон кривой не крутой, и увеличение затухания на 30° значительно
меньше, чем было бы в случае открытой проволочной линии.
При 500 000 циклах затухание на милю в цепи с открытым проводом сечением 165 AWG и расстоянием между
проводами 12 дюймов составляет примерно 1,67 единиц передачи, что сопоставимо с 0,43 единицами
передачи на милю для системы с концентрическими проводниками.
Преимущества использования последнего варианта даже больше, чем кажется из приведенных цифр,
благодаря более низким уровням ослабления тока, до которых может потребоваться ретранслятор.
Это обусловлено отсутствием связи с внешними полями и приводит к очень низкому уровню шума. В цепи с
разомкнутым проводом уровень не мог опускаться ниже -30°C, в то время как в системе с концентрическими
проводниками он мог падать до -80°C. Если ретрансляторы настроить таким образом, чтобы обеспечить
выходную мощность +10 передающих единиц, это приведет к расстоянию между ретрансляторами в тридцать
шесть миль для цепи с открытым проводом и в 210 миль для цепи с концентрическим возвратом. Похоже, что
так и есть.
Разработка системы передачи данных для разомкнутой цепи на таких высоких частотах нецелесообразна, а
высокочастотные перекрестные помехи ограничат ее использование одной цепью на заданной нагрузке.
Ввиду отсутствия соединений с другими цепями это ограничение не распространяется на систему трубчатых
проводников, и любое желаемое количество таких проводниковых систем может быть установлено на одной и
той же опоре или проложено в соседних трубах без чрезмерных помех.
Следовательно, для передачи частот до 500 000 циклов разомкнутая проводная цепь была бы совершенно
непригодна, тогда как концентрическая проводящая система могла бы передавать частоты от 1 000 000 до
200 000 циклов или даже выше без чрезмерного затухания. Телефонная система операторской связи могла
бы работать по такому проводнику с количеством двусторонних каналов от ста до двухсот, обеспечивая 5000
циклов для каждого канала в каждом направлении. Это сопоставимо с количеством цепей, которые можно
получить из 80 пар проводов в кабеле эквивалентного сечения. Любая конкретная цепь в кабеле не могла
использоваться для передачи частот, значительно превышающих обычный телефонный диапазон, и,
следовательно, не могла применяться для передачи музыкальных программ, содержащих частоты вплоть до
звукового предела, без использования очень дорогостоящей системы нагрузки. Вряд ли можно представить
себе кабельную цепь, нагруженную для передачи частот, достаточно высоких для качественного
телевизионного вещания.
Система концентрических проводников, с другой стороны, может использоваться как для передачи программ,
так и для телевидения. Было установлено, что если отношение внутреннего радиуса внешнего проводника к
внешнему радиусу внутреннего проводника составляет приблизительно 3,6, то затухание будет минимальным
на всех частотах для любого заданного диаметра одного из проводников. Однако затухание уменьшится за
счет увеличения диаметров двух проводников при условии сохранения оптимального соотношения,
составляющего примерно 3,6.
Если мы возьмем проводящую систему, в которой два концентрических проводника представляют собой либо
тонкие медные оболочки, либо две концентрические цилиндрические структуры с относительно низкой
проводимостью, например, свинцом, с тонким слоем хорошо проводящего материала, такого как медь, только
на внешней поверхности внутреннего проводника и внутренней поверхности внешнего проводника, то если
стенки концентрических проводящих цилиндров сделаны достаточно тонкими, затухание будет практически
равномерным в широком диапазоне частот до верхней предельной частоты, которая зависит от толщины
проводящих стенок. В общем случае, система может быть спроектирована таким образом, что если требуется
получить равномерное затухание до заданной частоты, толщина проводящего кабеля wlswill 125 будет иметь
определенную зависимость от этой частоты.
Например, если для проводника с проводимостью частота f и толщина t плитки в сантиметрах приблизительно
связаны в соответствии с формулой f = -2, то затухание будет практически равномерным до частоты f.
Действительно, как будет показано позже, увеличение затухания на более высоких частотах будет вполне
допустимым, если использовать формулу f = 16 d5. Иными словами, если толщина стенок d выбрана таким
образом, что затухание будет практически равномерным до частоты f, то увеличение затухания от частоты f
до частоты 4f будет вполне допустимым.
Достаточно точная выравнивание в системе концентрических проводников может быть достигнута 1,5 путем
использования трех или более концентрических цилиндрических проводников. Например, система
концентрических проводников может включать внутренний, промежуточный и внешний цилиндрические
проводники (см. рис. 11), а полоса частот может быть разделена на две подполосы, одна из которых будет, по
сути, передаваться по цепи, включающей внутренний проводник с промежуточным проводником в качестве
обратного, а другая подполоса будет передаваться по внешнему проводнику с промежуточным проводником в
качестве обратного. В целом, такая система будет иметь два режима распространения.
В соответствии с одним режимом промежуточный и внешний проводники выступают в качестве возвратного
провода для внутреннего проводника, а в соответствии с другим режимом промежуточный и внутренний
проводники выступают в качестве возвратного провода для внешнего проводника.
235 Заявители установили, что затухание в соответствии с этими двумя режимами распространения будет
практически таким же, как если бы система рассматривалась как две независимые проводящие системы, одна
из которых включает внутренний и промежуточный проводники, а другая — промежуточный и внешний
проводники. На более высоких частотах обратные токи, в соответствии с двумя режимами распространения,
стремятся концентрироваться соответственно на двух поверхностях промежуточного проводника, и нет
необходимости разделять эти две поверхности промежуточного проводника изоляционным материалом.
Таким образом, вполне возможно соединить проводники на клеммах таким образом, чтобы один диапазон
частот передавался по внутреннему проводнику с промежуточным проводником в качестве обратного, а
другой диапазон частот (более высокий диапазон) передавался по внешнему проводнику с промежуточным
проводником в качестве обратного, достигая тем самым существенной степени выравнивания между двумя
диапазонами в силу того, что количество проводящего материала, используемого в промежуточном и
внешнем проводниках для передачи диапазона более высоких частот, будет значительно больше, чем
количество материала, используемого для передачи диапазона более низких частот.
Как уже говорилось, если стенки проводника сделать достаточно тонкими, затухание коаксиальной схемы
можно сделать практически постоянным на всех частотах 70 ниже определенного значения. В общем случае
затухание будет практически постоянным hrt для частот ниже примерно λ-p-, где hr — толщина стенки
проводника в сантиметрах. Максимальная частота 75f или любая желаемая степень постоянства затухания и
для любого заданного значения толщины стенки могут быть определены путем построения кривой затухания в
зависимости от произведения t2V'f. На фиг. 12 чертежа показана другая конструкция, в которой 10 обозначает
внешний проводник, 12 — внутренний проводник, 14 — множество диэлектрических шайб для разделения
двух проводников, 859 — сердечник, на котором установлен внутренний проводник, и 16 —
водонепроницаемое покрытие для всей конструкции. Один из проводников служит возвратом для другого, а не
просто экраном; этот факт 901 показан на условном изображении источника переменной электродвижущей
силы G, клеммы которого подключены к двум проводникам.
Согласно этой конструкции, внутренний проводник 95 образуется путем спиральной намотки одного или
нескольких слоев медной или другой проводящей проволоки на сердечник 9, образуя, по сути, относительно
тонкую проводящую оболочку. На этой оболочке установлены распорные и изоляционные шайбы 1041 14.
Затем внешний проводник формируется путем спиральной намотки одного или нескольких слоев проводящей
проволоки на внешнюю поверхность распорных шайб, образуя, по сути, внешнюю проводящую оболочку. 105
Водонепроницаемое покрытие, окружающее внешний проводник, может быть любого известного типа,
например, используемого в обычных кабельных конструкциях, и предназначено для выполнения двойной
функции: механической защиты и предотвращения проникновения воды внутрь системы.
Обращаясь к рис. 13, иллюстрирующему еще один вариант конструкции, 10 обозначает внешний проводник
115 цилиндрической формы, который может быть изготовлен из большого количества относительно
небольших проводов, каждый из которых изолирован от другого подходящим образом, например, путем
покрытия провода изоляционной эмалью, и 1241 провода сплетены вместе таким образом, что каждый
отдельный провод переплетается внутрь и наружу по направлению к центру цилиндрического проводника и от
него. Второй проводник 12, изготовленный из плетеной проволоки 125 I 352,011 352,011 таким же образом, как
и проводник 10, установлен концентрично с указанным внешним проводником 10. Проводник 120 может
представлять собой полую трубку а., показанную с сердечником или фильтром 9 из любого подходящего
материала, или же он может представлять собой сплошную нить из изолированных переплетенных проводов.
За счет формирования цилиндрических проводников из множества плетеных проволочных жил, каждая из
которых изолирована от других, поверхностный эффект будет еще больше уменьшен. Отдельные проволоки,
составляющие данный цилиндрический проводник, могут быть сплетены вместе одним из ряда известных
способов, образуя полую трубку. Например, может использоваться метод плетения, известный как
«корзиночное плетение», или же проволоки могут быть сплетены вместе способом, обычно применяемым при
изготовлении тканевых оболочек для телефонных проводов, электрических шнуров освещения и тому
подобного. Другой способ плетения проводов — это способ изготовления трубок из плетеных проводов,
которые используются в качестве металлических экранов для 2,5 групп проводников в кабеле. Короче говоря,
можно использовать любой известный метод плетения проволоки, если отдельные пряди переплетаются по
направлению к центру получившегося полого цилиндра и от него. Если это сделать, и жилы изолировать друг
от друга путем соответствующего покрытия их изоляционной эмалью или подобным материалом, то ток на
высоких частотах больше не сможет течь по поверхности цилиндра, а будет вынужден следовать по пути,
проложенному отдельными проводами.
В результате ток протекает с высокой частотой так же, как и с низкой, практически по всему поперечному
сечению цилиндра.
На фиг. 14 показана еще одна конструкция проводника, в которой 10 обозначает внешний проводник, а 12 —
внутренний проводник, установленный концентрично с ним, 14 4,5 — диэлектрические шайбы для разделения
внутреннего и внешнего проводников и поддержания их концентрического положения, 9 — центральный
сердечник, на котором установлен внутренний проводник, и 16 — водонепроницаемое покрытие, которое
может быть выполнено из любого подходящего материала, например, используемого в телефонных кабелях
или подводных кабелях.
Для формирования проводящих полос или лент такого типа проводящие материалы, например, медь,
прессуются в общую форму металлической ленты, используемой для защиты так называемого кабеля B.X.
Эти полоски обжаты или сформированы по краям, как показано на рисунке 17, и одна из полосок спирально
намотана на сердечник 9, при этом ее обжатые края 11 0 перекрываются, как показано, образуя внутренний
проводник 12. Затем диэлектрические шайбы 14 устанавливаются на внутренний проводник 12 на
соответствующем расстоянии друг от друга, и другая лента или полоса аналогичным образом спирально
наматывается на внешние поверхности шайб, образуя внешний проводник, при этом вся конструкция
обеспечивается водонепроницаемостью с помощью соответствующего внешнего покрытия.
Проводники удерживаются в своем относительно концентрическом положении с помощью соответствующих
распорных элементов или шайб из подходящего диэлектрического материала. Наличие этих разделительных
шайб увеличивает затухание, но там, где расстояние между шайбами велико, как, например, в случае
проводников, показанных на рис. 8, 9 и 10, где расстояние может составлять 5 футов, результирующее
увеличение затухания может быть незначительным даже на очень высоких частотах. Однако там, где
необходимо расположить шайбы относительно близко друг к другу, например, там, где цилиндрические
проводники имеют некоторую гибкость.
при проектировании количество твердого диэлектрика на единицу длины проводника может быть увеличено
до такой степени, что результирующее увеличение затухания нельзя игнорировать.
Для уменьшения электрического эффекта, вызванного более плотным расположением шайб, можно вырезать
части шайб, чтобы увеличить количество газообразного диэлектрика в пространстве, занимаемом шайбой, а
вырезанные части шайб расположить таким образом, чтобы путь для диэлектрического потока между
проводниками 95 через твердые части шайб значительно удлинился, тем самым уменьшив эффекты емкости
и утечки, вызванные наличием шайб, с соответствующим уменьшением затухания. 100 Примеры шайб с
дополнительными вырезами показаны на рис. 15 и 16.
На рис. 15 воздушные зазоры 20 и 21 показаны смещенными таким образом, что путь диэлектрического
потока 105 между двумя проводниками и 12 значительно увеличивается, а на рис. 16 показан другой способ
увеличения пути диэлектрического потока.
Для обеспечения расстояния между проводниками можно использовать различные способы. Уже
упоминались изоляционные диски, сплошные или перфорированные, которые размещаются с
определенными интервалами между проводниками.
На фиг. 17 рисунка 115 показана другая конструкция, где 10 обозначает внешний проводник, который может
представлять собой тонкую цилиндрическую оболочку, изготовленную либо из твердого проводящего
материала, либо из большого количества проводников 120 из проводящего материала, каждый из которых
изолирован от другого соответствующим эмалевым покрытием и сплетен или переплетен вместе. Второй
проводник 12 установлен концентрично с внешним проводником 10, при этом внутренний проводник 125 также
выполнен из тонких плетеных проводов, изолированных друг от друга эмалью или другим изоляционным
покрытием. В этой конструкции два проводника удерживаются в правильном концентрическом положении и
вне электрического контакта друг с другом с помощью ряда спиц или тонких стержней 14 из диэлектрического
материала, причем эти спицы проходят поперечно через отверстия или промежутки между проводниками
внутреннего проводника 12, а последующие спицы расположены по спирали вдоль внутреннего проводника,
причем их внешние концы выступают наружу, поддерживая внешний проводник.
Последовательные спицы 14:
Они должны быть максимально удалены друг от друга, а шаг спирали, в которой расположены спицы, должен
быть как можно больше, чтобы обеспечить механическую прочность. Спицы также должны быть изготовлены
из диэлектрического материала с малым углом потерь и низкой диэлектрической постоянной, поскольку при
соблюдении этих условий потери на утечку могут быть настолько малыми, что ими можно будет пренебречь.
Для изготовления спиц 14 подходит пирексное стекло или изоланит.
Опять же, два проводника могут быть удержаны в правильном концентрическом положении и вне
электрического контакта друг с другом с помощью относительно тонкой ленты 141 (рис. 18), намотанной
спирально вокруг внутреннего проводника и расположенной к нему ребром таким образом, чтобы внешний
проводник 10 можно было надеть на внешний край спирали. Последовательные витки изолятора 14 следует
располагать на максимально возможном расстоянии друг от друга, с учетом механической прочности.
Спиральный изолятор также должен состоять из диэлектрика с малым углом потерь и низкой диэлектрической
постоянной, поскольку при соблюдении этих условий потери на утечку могут быть настолько малыми, что ими
можно будет пренебречь. Например, спиральный изоляционный элемент 14 может быть образован путем
срезания спиральной ленты с края полой цилиндрической массы из твердой резины таких размеров, что при
растяжении, как показано на рис. 16, лента примет желаемую спиральную форму, или, если
предпочтительнее, изоляционный элемент 14 может быть изготовлен путем формования пирексного стекла
или изолантита в указанной спиральной форме, так что спиральный элемент может быть относительно
жестким.
На рис. 19 показана модифицированная форма концентрического расположения проводников с
использованием спирального диэлектрика такой формы, что количество диэлектрического материала, помимо
воздуха, между проводниками будет еще меньше, чем в случае расположения, показанного на рис. 8. Здесь
диэлектрическая лента 22 сделана тоньше, чем в случае, показанном на рис. 8, и спирально намотана вокруг
внутреннего проводника 12 таким образом, чтобы располагаться ребром между внутренним проводником 12 и
внешним проводником 10. Для придания спиральной ленте необходимой жесткости ее обжимают, как
показано на рисунке. Поскольку внешний край отдельной спирали имеет большую длину, чем внутренний
край, прилегающий к проводнику 12, извилистость или складки увеличиваются на внешнем крае и постепенно
уменьшаются по мере приближения к внутреннему краю. 70 Лента с гофрированным покрытием,
предназначенная для спиральной намотки, как показано на рис. 19, может быть изготовлена следующим
образом: очень тонкая гладкая лента из подходящего диэлектрического материала пропускается между двумя
роликами с шагом намотки 75.
Валки имеют коническую форму, при этом их внешние сопрягаемые поверхности гофрированы, причем
гофрирование больше в той части валика, которая имеет наибольший диаметр, и постепенно уменьшается к
более узкой части валика. Гофрирование на двух роликах обеспечивает их плотное прилегание друг к другу,
благодаря чему лента, проходя между роликами, сминается, как показано на рисунке 22.
Для минимизации утечек 8SS крайне важно содержать изоляционные шайбы в сухом и чистом состоянии.
Пока внешний проводник остается водонепроницаемым, это условие будет выполняться, но если внешний
проводник будет пробит на 90 градусов, влага сможет проникнуть в пространство между двумя проводниками.
Поэтому предпочтительно предусмотреть средства для циркуляции воздуха в пространстве между
проводниками и для повторного проветривания. 95.
удаление любой влаги, которая может попасть в систему. Такое циркуляционное устройство показано на фиг.
20 и включает в себя трубу 16, соединяющую внутренний проводник и пространство между проводниками на
одном конце системы, и насос или воздуходувку B на другом конце системы, причем выход воздуходувки
соединен трубой 18 с пространством между проводниками, а вход воздуходувки 105 соединен трубой 20 с
внутренним проводником. Для предотвращения короткого замыкания оконечного оборудования А и А' к
трубам 16, 18, 110 и 20 следует прикрепить изоляционный участок или иное изоляционное средство.
Предпочтительно, чтобы в трубопроводе IS был установлен воздухоочиститель и осушитель C.
К трубе 15 может быть подключен манометр М для индикации давления, а к обратной трубе 20 может быть
подключен психрометр P любого известного типа, предназначенный для индикации влажности или количества
влаги в циркулирующем воздухе. При желании в трубу 20, где 120, также может быть включено
нагревательное или охлаждающее устройство H.
Желательно поддерживать циркулирующий воздух при заданной температуре.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_352012.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=352012&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB352012A
[]
[Второе издание.] ]
СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА. Дата проведения Конвенции (США): 6 апреля 1929 г.
352,012:
Дата подачи заявки (в Великобритании): март! ; 27, 1930. Нет,.9778/130.
Полная версия принята к публикации: 29 июня 1931 года.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования фотоэлектрических элементов или относящиеся к ним.
\Ve. E'LECTnRIC Rf ESEARCIT PRODUCTS IN.,A 195. Boiodwxay _New Yr,rk City. «Корпорация, организованная
в штате Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, организованная в соответствии с правилами,
установленными правопреемниками Альберта ИвОма, 4308». 8. 157-я улица. Округ ФлшиоКуэн.
Нью-Йорк:11;Соединенные Штаты Америки, гражданин 1) в Соединенных Штатах Америки, в отношении
природы данного изобретения, каким образом оно должно быть выполнено, чтобы быть установленным в
соответствии с заявлением tO l55: Изобретение относится к электрическим световым приборам и к способам
их производства, причем изобретение относится к фотоэлектрическим элементам на основе щелочных
металлов.
Целью изобретения является создание фотоэлектрических элементов на основе щелочных металлов с
высокой чувствительностью и разработка метода изготовления таких чувствительных элементов.
Ранее уже предпринимались попытки повысить чувствительность фотоэлектрических элементов к световым
лучам в так называемом видимом спектре и к красным лучам. Как известно, калий-гидридный элемент,
широко используемый в течение многих лет, в основном невосприимчив к синему свету и очень мало
реагирует на красный свет. Более того, его чувствительность даже к синему свету настолько мала, что для
большинства целей фотоэлектрический ток требует огромного усиления.
Также было установлено, что в щелочных фотоэлектрических элементах 410 увеличение чувствительности
видимого спектра может быть связано с кислородсодержащим элементом.
под пленкой щелочного металла образуется путем пропускания кислорода при осаждении
светочувствительного вещества. Также известно, что в конструкциях 12 P-катализаторов для ячеек этого типа
используется металлическая основа, на которой кислород, содержащийся в оксиде, и Z0hela обеспечивают
настройку светочувствительного вещества.
В соответствии с настоящим изобретением светочувствительные устройства представляют собой изделия,
изготовленные с использованием светочувствительной поверхности щелочного металла, для чего на
поверхности щелочного металла нанесен слой диэлектрического вещества, отличного от гидрида, для
повышения его чувствительности. 6(1 Ниже приведено множество веществ, пригодных для нанесения на
щелочно-металлическую поверхность. Эти susa icesi в целом дают схожие результаты и повышают
чувствительность клетки к свету irel 6,5 ligt. По всей видимости, действие этих веществ заключается в
модуляции красного света частотой, отличной от собственной, или во взаимодействии с самим щелочным
металлом для изменения резонансной частоты атомов на поверхности, что приводит к желаемому изменению
чувствительности. В соответствии с изобретением могут быть использованы только эти материалы или их
комбинации, а также другие материалы, обладающие теми же свойствами.
Более подробное описание данного вопроса будет приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 схематически показана компоновка устройства 8(1), используемого для изготовления
фотоэлектрических элементов в соответствии с данным изобретением.
На рисунках с 2 по 28 представлены кривые, демонстрирующие характеристики клеток, сформированных в
соответствии с данным изобретением. 83 Теперь обратимся к рис. 1. На рисунке будет подробно описано
устройство, используемое для изготовления фотоэлектрических элементов в соответствии с данным
изобретением. Собственно ячейка представляет собой стеклянный сосуд 5, имеющий твердую сферическую
часть 6 диаметром около двух дюймов. Катод ячейки сформирован на внутренней поверхности части 6. Анод
7 в форме никелевого кольца поддерживается стержнем 95, S. Ячейка 5) соединена с вакуумной насосной
станцией с помощью стеклянного наконечника 0. Между трубкой 9 и ячейкой находится перегонная трубка 1-0,
к которой подключена боковая трубка II, в которую помещается фотоэлектрический материал 100 внутри
капсулы 12 перед перегонкой в ячейку 5. Трубчатая структура 123, включающая U-образную часть 14 и
герметичную концевую трубку 1,5, также соединена со стержнем 8 ячейки 5, через которую вводятся
различные диэлектрические материалы в соответствии с данной инвенцией.
Для охлаждения U-образной трубки 14 и диэлектрической трубки 15 предусмотрены сосуды Дьюара 16 и 17
соответственно.
Вакуумная насосная станция включает в себя вакуумный насос 18, ртутный паровой насос 19, устройство 20
для подачи инертного газа, ртутный манометр 21, ловушку для воздуха 22 и измерительный манометр 23.
Катод описываемой ячейки состоит из непрозрачного слоя калия, поверхность которого обработана
газообразным веществом, выделяющимся из цветков серы при нагревании. Капсула 12 с предварительно
очищенным калием вставляется в камеру 11. Цветки серы помещают в трубку 15, которая затем герметично
соединяется с трубкой. Затем камеру 11 и капсулу 12 нагревают до тех пор, пока калий внутри капсулы 12 не
расплавится в достаточной степени, чтобы пробить концевую корку оксида и перетечь в колбу 24. Из колбы 24
вещество последовательно перегоняется через колбы перегонной трубки 10, образуя непрозрачный слой
калия на внутренней поверхности сферического элемента 6. Перед нанесением этого слоя калия система
тщательно откачивается, а ячейка дегазируется путем взбивания. С помощью точечного пламени на одной
стороне колбы 6 делается окно диаметром 2,5 дюйма (примерно 1,5 см), через которое подается
возбуждающий свет. После образования калиевого покрытия трубку 15 нагревают до тех пор, пока не
расплавится сера.
Удивительно мало газа выделяется при этом нагреве, показания манометра практически незаметны.
В течение времени нагрева серы испытательная цепь, включающая батарею 26 и гальванометр 27,
замыкается путем замыкания выключателя 28, чтобы можно было легко зафиксировать любое изменение в
ответ на свет. Насос остается включенным во время обработки поверхности. Сера легко сублимируется при
небольшом дополнительном нагреве, поэтому легко контролировать ее количество, поступающее в
фотоэлектрический элемент 5. Свет от постоянного источника направляется перпендикулярно через окно на
заднюю стенку ячейки. Количество вводимого диэлектрика определяется желаемыми условиями
чувствительности.
В таблице I приведена типичная история процесса сенсибилизации поверхности калия с указанием
относительных значений тока для двух различных поляризующих напряжений на каждом этапе изготовления.
ТАБЛИЦА I.
История катода - - - Свежедистиллированный калий - - Очень небольшое количество серы сублимировалось в
трубке; цвет поверхности не изменился. Немного больше паров серы на поверхности. Больше паров серы;
поверхность не окрасилась. - - - - - - Больше паров серы; появляется слабый розовый оттенок. - - - - - Откачка в
течение 10 минут - - - Свет проходил через рассеивающее стекло в ячейку - - - - - Откачка еще 10 минут -
Немного больше серы (цвет поверхности меняется на золотистый) - - - Серная трубка герметизирована - -
Очень низкое давление аргона - Давление аргона увеличено до 0,1 мм. -- - 1 1 -- - P -- - 81 -- - a:
- - - 84i -- - 14' Ток потенциальной энергии при катодных напряжениях.
1.
50.
14. 38.
ИС. 62.
8. 141.
7 9. 217.
15. 4 83.
15. 380°.
12. 542.
15. 424.
[0. 386.
[6. 418.
130. '2280.
Следует отметить, что как только начинает формироваться диэлектрическая пленка, что проявляется в
изменении цвета поверхности, значения тока при низких напряжениях оказываются больше, чем при высоких.
Это довольно часто наблюдается у данного типа элементов, где вольт-амперные характеристики иногда
показывают максимум при катодных напряжениях всего лишь -S Â)0 вольт. Однако, когда аргон подавался при
низком давлении, газовые кривые отклонялись от этого максимального значения. На рис. 2 показана типичная
серия кривых, демонстрирующих зависимость тока от падения напряжения между электродами ячейки с
поверхностью из калия 9,5, обработанной парами серы. Поскольку неровности, которые демонстрируют эти и
некоторые последующие кривые, можно объяснить, как описано в журнале Physical Review, том 36, стр. 100,
292-293, они, по-видимому, обусловлены результатами, полученными в некоторых случаях путем нанесения
ионогенных капель только на поверхность. В таблице 2 показана относительная чувствительность к 10 цветам
света по шкале, отображающей эмиссию при воздействии небольшого количества света в зависимости от
направленных эффектов, вызванных геометрией трубки.
Фотоэлектрическое излучение от поверхностей калия, обработанных описанным выше способом, было
значительно больше, чем у калиевых липидных ячеек, но реакция на красный свет была заметно сильнее.
Еще лучше. Цвет возбуждающего света: белый, фиолетовый, синий, зеленый, желтый. Таблица II.
Используемый фильтр EK. -- - № - - - 76 - - - 78 - - - 60 - - - 16 - - - 29. Ячейка KS1I1 374 11 93 59. Ячейка KS KH
374 11 101 72 37,4 132 44 9. Цветовая температура постоянного источника света, использованного для этой
таблицы, не была известна, но на рис. 3 показана относительная чувствительность ячеек KS и ElH к белому
свету с цветовой температурой 284801 K. Новые ячейки очень стабильны и показывают незначительные
изменения излучения при старении, скорее наблюдается тенденция к увеличению чувствительности в
течение первых нескольких дней после герметизации ячейки от насоса. На рис. 4 представлены звуковые
кривые, демонстрирующие относительную чувствительность во всем спектре. Эти 3,5 кривые, полученные с
помощью спектрально разрешенного света, скорректированы таким образом, чтобы ординаты,
представляющие ток на единицу энергии света, падающей на поверхность, были равны в выбранных
максимумах.
Следует отметить, что большие селективные максимумы для этих кривых лежат в одном и том же
спектральном диапазоне, но максимум для этой ячейки с калием и серой слегка смещен в сторону более
коротких длин волн. Длинный участок кривой для клеток можно представить как расширенную кривую
чувствительности для чистого калия плюс дополнительную кривую, представляющую новый максимум,
симметрично расположенный около 6000 А.
Важность этого второго максимума не следует недооценивать. Он находится в той части спектра, где
энергетическое содержание излучений большинства освещающих систем велико, и его присутствие играет
важную роль в усилении реакции клетки на свет.
Были также разработаны элементы, имеющие катод, содержащий рубидий, обработанный парами серы
способом, описанным ранее для элементов, использующих калий.
На рис. 5 показана зависимость спектрального распределения длины волны и фотоэлектрического тока для
данного типа фотоэлементов. После обработки избирательный пик появляется на несколько более короткой
длине волны, чем до обработки, и второй максимум скорости не наблюдается.
Кривая зависимости тока от напряжения смещения, показанная на рис. 6, необычна тем, что отклик элемента
или тока достигает своего максимума при смещении около 3 вольт. Ток быстро уменьшается до минимального
значения, которое остается практически постоянным при напряжении смещения более 20 вольт. Однако
подача аргона под низким давлением в ячейку (75%) демонстрирует усиление эффекта при напряжениях
ниже потенциала ионизации газа, как это было и в случае с калиевыми ячейками. 8 Также были изготовлены
элементы, в которых фотоэлектрическим материалом является цезий. Однако цезий находился в форме
тонкой прозрачной пленки, нанесенной на проводящие металлические покрытия, такие как цезий.
Характеристики этого типа клеток показаны на рис. 7.
Аналогичным образом были созданы элементы, в которых фотоэлектрическим материалом является натрий.
Следуя той же процедуре, были изготовлены ячейки с натрием, а также с калием, обладающие гораздо
большей чувствительностью к свету с цветовой температурой 28480 К, чем ячейки с калием и серой. Более
того, наиболее выраженное увеличение чувствительности было обнаружено в красной части спектра.
На рис. 8 показана типичная кривая, отображающая фотоэлектрический ток на единицу энергии
возбуждающего света для такой ячейки. Появление максимума на длине волны 3600 нм может быть связано с
некоторым поглощением падающего света стеклянными стенками ячейки. Однако пик существенно не
сместился после обработки 10,5 растворителя натрия парами серы.
На рис. 9 показаны три кривые, сравнивающие ячейку из сульфида оклия с двумя типами калиевых ячеек в
идентичных условиях, демонстрирующие их относительную чувствительность во всем исследованном
спектральном диапазоне.
Максимум при низких напряжениях также наблюдался на вольт-амперных кривых для ячеек 352,0h) 352,012
seudirni, но при немного более высоких напряжениях, чем для калия. Чтобы убедиться в этом, а не
использовать точечное пламя, нанесенное вблизи края окна, чтобы распределить тонкую проводящую пленку
натрия по любой непроводящей поверхности. Реакция клетки на свет в условиях, описанных на рисунке, была
примерно такой же, как и у поверхности 10 без пленки натрия, и, кроме того, увеличение наблюдалось
главным образом в красно-инфракрасной области, как показано на рисунке.
10. Новая кривая спектральной излучательной способности разбивает UIP на обычную кривую для натрия,
значительно усиленную плюс r, сильно усиленную max1-.imumii на длине волны 5000 Å. На рис. 11 показан
график спектрального распределения emr11ioSS0,1 для каждого этапа процесса чувствительности 2 0 pi.
Сравнение кривых 2 mlad 23 отклика для натрия и для поверхностей .odiumi-серы соответственно является
оценочным. Разница показана на рисунке 4, который ясно указывает на то, что при использовании сульфата
натрия и серы наблюдается повышение чувствительности примерно на 5000 мкА. Появление этого
м-величины имеет важное значение.
На данном этапе развития клеток, продуцирующих красный натрий, клетки, продуцирующие оксид натрия,
были использованы для создания поверхностного покрытия, а также для оценки реакции на свет. Многие
исследования показали, что это эффективно. Этот новый фотоэлектрический элемент особенно чувствителен
к длинноволновому излучению HHT, что приводит к значительному усилению селективного максимума на
кривой спектрального распределения, его существенному расширению и смещению предела
длинноволнового излучения как минимум до lpt, как показано на рис. 12. Речь идёт об аварии, в результате
которой треснула трубка, ведущая к почти полностью изготовленной камере, через которую проникал воздух
при атмосферном давлении. В процессе ремонта глинобитного шкафа была произведена повторная
эвакуация содержимого.
В таком состоянии с поверхности не наблюдалось никакого фотоэлектрического излучения, однако после
нанесения на эту поверхность тонкой пленки натрия результат оказался исключительно чувствительным.
Соседние файлы в папке патенты