Фотоэлемент

 

(72) Автор изобретения

О. К. Егоров (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к электронной технике, в частности к фотоэлементам с внешним фотоэффектом, и мажет быть использовано в различных областях измеритепьной и информационной техники и, в первую очередь, при исследовании быстрэпротекающих процессов, сопроваждаюшихся излучением в оптическом диапазоне, таких как излучение ОКГ, горение, взрыв, детонация и т.п.

Известен вакуумный фотоэлемент с коаксиальным выводом типа ФЭК, который содержит фотокатод в виде массивного металлического диска и коллектор (анод) в виде сетчатого или ппастинчатого диска, которые далее с помощью согласуюшего элемента в виде полого металлического конуса, соединенного с анодом и металлического стержня, расположенного внутри конуса и соединенного с фотокатодом, сочленяются с коаксиальной лини-:

20 ей передачи, служащей выводом сигнала измерительной информации. Конструкция заключена в метаплостеклянную вакуумированьую отпаяняую колбу с торцовым окном дпя ввода регистрируемого излуче ния pig.

Недостаток данного фотоэлемента— относительно небольшая полоса пропуска- ння.

Известен также фотоэлемент с внешним фотоэффектом, выполненный в виде полос ковой волноводной линии с коакснальным выводом с одной стороны P2) .

Недостатком известного фотоэлемента является относительно небольшой частот ный диапазон, обусловленный наличием разрыва на одном из концов полосковой ванноводной линии, что приводит к образованию колебаний в системе, состоящей нз собственно фотоэлемента и последующей линии передачи сигнала измерительной информации, включая регистрирующие приборы, связанных с отражением электромагнитной волны от разомкнутого zosца. Пря этом характеристики образовавшейся колебательной системы зависят от длины линии, а область частот исследуеМ

9021

10 мого сигнала должна быть существенно (на 1,5-2 порядка) выше или ниже основного тона колебаний системы.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона фотоэлемента в сторону как низших, так и высших частот, т.е. увеличение полосы пропускания и соответственно расширение полосы частот, в которой происходит преобразование сигнала измерительной информации из оптического в электрический.

Для достижения поставленной цели фотоэлемент с внешним фотоэффектом, выполненный в виде волноводной линии с выводом с одной стороны, содержит дополнительный вывод того же волнового сопротивления, что и вся линия, являющийся продолжением волноводной линии.

На чертеже изображен фотоэлемент, схематический вид.

Фотоэлемент содержит сетчатый анод

1 и фотокатод 2, сочетание которых образует в данном случае несимметричную полосковую волноводную линию, переход

3 от полосковой к коаксиапьной линии без изменения волнового сопротивления, согласованные по волновому сопротивлению с упомянутой полосковой волноводной линией разделительные конденсаторы

4„ выходные разъемы 5, вакуумированную; колбу 6 с окном 7, прозрачным к входящему излучению, и вывод 8 для подключения источника питания. !

Прибор работает следующим образом.

Через окно 7 излучение попадает че35 рез сетчатый анод 1 на фотокатод 2, вызывает фототок, который возбуждает электромагнитную волну, распространяющуюся по волноводной линии в обе стороны и че40 рез разделительные конденсаторы 4 и вы.ходные разъемы; 5, поступаюшую в устройства регистрации, преобразования, хранения и т.д. непосредственно либо с помощью внешней по отношению к прибору линии

45 передачи. сигнала измерительной информации, согласованной с прибором по волновому сопротивлению.

При необходимости испсцтьзования толь ко одного канала измерительной ииформа» ции, другой должен быть нагружен на согласованный по волновому сопротивлению с фотоэлементом поглотитель.

Возможны и другие примеры выполнения фотоэлемента, например, в виде коак- 55 сиальной или полосковой симметричной волноводной линии с выводами:необходимого исполнения (полосковые, коаксиальные) 0Е 4 того же, что и фотоэлемент волнового сопротивления.

Отличительной особенностью работы фотоэлемента является отсутствие разрывов волноводной линии, как это имеет место в полосковых фотоэлементах, а также скачков волнового сопротивления, как это имеет место в коаксиальных фотоэлементах ФЭК, на всем протяжении прибора, что позволяет реализовать режим бегущей волны без отражений и, тем самым, преобразование электромагнитного излучения в пропорциональный электрический сигнал

I в широком диапазоне частот без искажений. Наличие двух выходов дает дополнительные возможности получения измерительной информации особенно при исследовании однократных процессов с плохо прогнозируемыми параметрами,.когда крайне необходимо рангироваиие сигнала с наименьшими искажениями; для преобразования частотного спектра исследуемого сигнала путем подачи на один из входов вспомогательного электрического сигнала с нормированными параметрами; для жесткой синхронизации исследуемого процесса с работой других элементов измеритель ных устройств и систем.

Ограничения по низшей частоте сигнала измерительной инфорьйщии для предлагаемого фотоэлемента обусловливаются лишь характеристиками разделительных конденсаторов. При применении, например, коаксиальных разделительных конденсаторов типа СК1-10 нижняя частота не превышает 1ФГц.

Высшая частота сигнала измерительной информации для предлагаемого фотоэлемента может быть определена через время установления электромагнитной волны в волноводе с учетом потерь только в проводниках, что полностью реализуется в вакуумных фотоэлементах с внешним фотоэффектом. Высшая частота в полосковой волноводной линии заданных размеров равна ) /2713(rae 7 — граничная длина волны, распространяющаяся в линии, )максимальная ширина полоски, и при З-=

=5 мм составляет 30 ГГБ.

Оканчйвающаяся с двух сторон выходными разъемами полностью согласованная в широком диапазоне частот конструкция фотоэлемента открывает возможность действительного контроля выходного сопротивления (до настоящего времени не сущест зует удовлетворительного метода измерения выходного сопротивления ни для ФЭК, ни для фотоэлементов иных кон5 902106 6 ом с одной с-ороны, о т л и ч а ю— й) эффективного исследования и вь|водом с д струкци ), эффектив и я тем что, с целью расширении метрологической аттестац р ии т актов пе- ш и с я т т ных и информ - частотного диапазона, он содержит допол- редачи сигналов измерительных и инфор нитепьный вывод того же в е волнового сопционных устройств и систем, содержащих. являющийся агаемый тоэлемент в качестве из- g p отивления, что и вся ли .ля, предлагаемы фо любом продолжением волноводной линии. мерительного преобразователя, на любом

Источники инчк рмации, этапе производства, исследования, примение и и экспертизе а и тем определения сквоз- принятые во внимание при эк кения, наладки путем определения с

1. Андреева Л. И., Степанов Б. М. ит дно ово-частотной характеной амплиту о ! 0 Фотоэлементы для измерения. мощных им» ристики, а также кодирова и вания и декодироИзмерительная техника в вания исследуемого сигнала пу тем введе- пульсов света.8 . 38-43. ния по одному из выходов приб р ибо а вспо- 1965, %8, с.

2. Берковский .. и др. и А. Г. и . Полосковые могательного электрического сигнала нужфотоэлементы для исследования сверхбыстной частоты, фазы и т.п. световых процессов. - Приборы и

I м ла изобретения I5 рыхсветовых

Формула из фо эффе том техника эксперимента, 1973, Ж. 3, Фотоэлемент с внешним фотоэфф ктом, с. 195-197 (прототип . выполненный в виде волноводной линии с

Составитель B. Белоконь

Т е А.Бабинец Корректор С. Шомак

Редактор Л. Пчелинская ехред

Ти аж 757 Подписное

Заказ 12397/63 ираж тета СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская ская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,