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Die Zeiss Ikon Zeitschrift "Bild und Ton" ab 1952

In den Anfängen nach 1945 galt es, den Vorführern und auch den Kinobesitzern möglichst viel Wissen zu vermitteln. Das reduzierte die Problemfälle und Serviece-Einsätze. Vor allem mußte es leicht verständlich sein, denn die allermeisten der angesprochenen Kunden waren keine oder nur angelernte Fachleute. Auch die Chefs hatten anfänglich wenig Ahnung. Wir haben diese Zeitschrift bis Ausgabe 65 vorliegen. Die dann folgenden Ausgaben (ab 1962 und folgende) suchen wir noch.

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Heft 26 - 1952 Die Wirkungsweise der PHOTOZELLE

Die Photozelle ist ein wichtiger Bestandteil der Tonfilm- wiedergabeapparatur. Sie hat die Aufgabe, das Tonlampenlicht in veränderliche elektrische Ströme umzuwandeln, die dem Verstärker zugeführt und durch den Lautsprecher zu Gehör gebracht werden. Die Bilder 1 und 2 zeigen die Ansicht einer Photozelle, nämlich der Type TE 140 b für die Bildtonmaschine ERNEMANN X. Bild 1 stellt die komplette Photozelle, Bild 2 den Zellenkörper aus Glas dar. Das Metallgehäuse, das den Zellenkörper umgibt, dient dazu, die Zelle elektrisch abzuschirmen, unerwünschtes Licht fernzuhalten und eine bequeme Stromzuführung mittels der isoliert eingesetzten Sockelstifte zu ermöglichen.

Der Vorgang der Umwandlung von Licht in Elektrizität, mit dem wir uns hier befassen wollen, vollzieht sich im Innern des Zellenkörpers. Dieser enthält zwei mit den Stromanschlüssen verbundene elektrische Leiter, und zwar die lichtempfindliche Schicht oder Photokathode K und einen Metallbügel A, die Anode (Bild 3).

Die Zelle ist evakuiert und mit Edelgas von vermindertem Druck gefüllt.
Einzelne Atome des Edelgases sind im Bilde durch kleine runde Kreise angedeutet. Um den licht elektrischen Effekt nachzuweisen, muß eine Gleichspannung von ca. 140 Volt angelegt werden, wobei der Minuspol der Stromquelle mit der Photokathode und der Pluspol mit der Anode zu verbinden ist. Im Dunkeln isoliert die Zelle, erst bei Belichtung fließt ein Strom, der mit einem empfindlichen Galvanometer gemessen werden kann. Bei Tonfilmbedingungen liegt er in der Größenordnung von 1 Mikro-Ampere (= 1/1.ooo.ooo Ampere).

Die Erklärung mit den Elektronen

Es ist erwiesen, daß an der Photokathode Elektronen, die bekannten Elementbestandteile der Elektrizität, ausgelöst werden. Elektronen befinden sich überall in der Materie und natürlich auch in der Photokathode. Sie können die Materie aber erst verlassen, wenn ihnen von außen Energie zugeführt wird. Dies ist bei Lichtbestrahlung der Fall. Die Elektronen werden durch die Energiezufuhr befähigt, aus der Photokathode auszutreten und sammeln sich vor der Kathode in Form einer Elektronenwolke an.

Wird die Zellenvorspannung angelegt,
so wirken auf die Elektronen elektrische Kräfte ein, die sie von der Kathode zur Anode herüberziehen. Daraus ergibt sich, daß die Zellenvorspannung für die Erzeugung eines Photostromes wesentlich ist. Die Photozelle stellt gewissermaßen ein Ventil dar, das durch Licht gesteuert wird und je nach der Stärke der Lichtbestrahlung einen verschieden großen Elektronenstrom durchläßt.

Es bleibt die Frage zu klären,
welche Rolle die Edelgasatome innerhalb der Zelle spielen. Hierzu verfolgen wir an Hand von Bild 3 die Bahn eines Elektrons auf seinem Wege von der Photokathode zur Anode. Infolge der Anwesenheit der Gasatome sind Zusammenstöße zwischen Elektronen und Gasatomen unvermeidlich. Da die Gasatome ebenfalls Elektronen enthalten, besteht die Möglichkeit, daß bei einem solchen Zusammenstoß aus den Gasatomen zusätzlich Elektronen abgelöst werden.

So ist in Bild 3 angenommen, daß ein einzelnes, von der Kathode ausgehendes Elektron zunächst mit einem Gasatom zusammentrifft und dabei ein weiteres Elektron ablöst. Nachdem sich dieser Vorgang noch zweimal wiederholt hat, werden alle Elektronen von der Anode eingesammelt und erhöhen damit den Photostrom. Diejenigen Gasatome, die Elektronen abgegeben haben, bleiben positiv geladen zurück. Man bezeichnet sie als Ionen. Sie bewegen sich in entgegengesetzter Richtung wie die Elektronen, d. h. von der Anode zur Kathode hin, wo sie entladen werden und wieder als neutrale Gasatome in das Zelleninnere zurückkehren.

Durch den beschriebenen Vorgang der Gas Verstärkung erreicht man in der Praxis eine Vermehrung des Photostromes um das 5 bis lOfache. Hier sei noch auf einen Störeffekt, das Glimmen der Zelle hingewiesen. Er kann bei zu hohem Druck der Gasfüllung oder bei Überspannung auftreten. Das Zelleninnere leuchtet dabei auf und es fließt auch ohne Belastung ein starker Strom, der zur Zerstörung der Photokathode führen kann.

Die Erscheinung kommt dadurch zustande, daß die Gasionen zum Teil auch Elektronen aus der Photokathode auslösen, überschreitet ihr Anteil einen gewissen kritischen Wert, so beginnt die Zelle zu glimmen. Diese Zelleneigenschaft hat aber heute nur noch theoretisches Interesse, da die modernen Zellen so gebaut sind, daß das Glimmen zuverlässig vermieden wird.
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Die Elektronenbefreiung

Nun wollen wir uns noch mit den Fragen beschäftigen, die mit der Elektronenbefreiung aus der Kathode zusammenhängen. Nicht jedes Material ist für die Photokathode geeignet. Man bedient sich vor allem des seltenen Metalles Cäsium, das zur Klasse der an Luft unbeständigen Alkalimetalle gehört.

Um die Rolle des Cäsiums in der Photokathode zu verstehen, sei daran erinnert, daß alle Atome der Materie, also auch das Cäsiumatom, gebundene Elektronen enthalten. Das Cäsiumatom hat nun die Eigentümlichkeit, neben anderen stark gebundenen Elektronen ein Außenelektron zu besitzen, das nur mit sehr geringer Energie von dem Atomkern festgehalten wird. Dieses Außenelektron kann unter bestimmten Umständen schon durch die geringen Energiebeträge, die bei Lichtbestrahlung wirksam sind, von dem zugehörigen Cäsiumatom abgetrennt werden.

Dies ist auch der Grund, weswegen die Tonfilmphotozellen stets Cäsium enthalten. Die erwähnte Eigenschaft des Cäsiums wird noch unterstützt, wenn es mit bestimmten anderen Stoffen zusammentrifft. Die hierbei auftretenden chemischen Bindungskräfte verändern die Elektronenbahnen des Cäsiumatoms in dem Sinne, daß das an und für sich schon locker gebundene Außenelektron noch mehr gelockert wird. Die beste Wirkung hat Cäsium in Verbindung mit oxydiertem Silber, sowie mit Antimon.

Die Photokathoden

Bild 4 zeigt schematisch den Aufbau dieser beiden wichtigsten Photokathoden, der Silberphotokathode und der Antimonphotokathode. Die erstere besteht aus einer Silberunterlage mit oxydierter Oberfläche, die durch den Herstellungsprozeß derart mit Silber und Cäsium durchsetzt wird, daß sie den elektrischen Strom leitet. An den Stellen der Kathode, die mit deformierten Cäsiumatomen besetzt sind, werden durch Lichtbestrahlung Elektronen befreit, die sofort aus der Silberunterlage ergänzt werden.

Wesentlich einfacher ist die Antimonphotokathode aufgebaut. Sie besteht aus einer verhältnismäßig einheitlichen Schicht, die sich aus etwa drei Teilen Cäsium und einem Teil Antimon zusammensetzt. Diese Photokathode wurde im Jahre 1935 von Dr. Görlich im ZEISS IKON-Laboratorium entdeckt. Sie wird in den ZEISS IKON-Blauzellen verwendet und hat im Vergleich zu der älteren Silberphotokathode eine Reihe vorteilhafter Eigenschaften, die hier nur kurz gestreift werden können.

Blauzellen sind, wie schon der Name sagt, besonders für die blauen Licht strahlen empfindlich, während Photozellen mit Silberphotokathode vorzugs
weise auf die roten Strahlen des sichtbaren Lichtes ansprechen und daher auch vielfach als Rotzellen bezeichnet werden.

Da die gebräuchlichen Ton spuren speziell beim Farbfilm
auf blaue Lichtstrahlen eine stärkere Wirkung ausüben als auf rote Lichtstrahlen, ist die Blauzelle vor allem bei der Wiedergabe von Farbfilmen mit roter Farbtonspur überlegen. Ein weiterer Vorteil ist ihre erhöhte Kathodenempfindlichkeit, die sich auch auf alle übrigen Photozelleneigenschaften günstig auswirkt.

Hierzu werden wir in einem der nächsten Hefte noch näher eingehen.

PLOKE
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KORREKTUR AN TONOBJEKTIVEN

Bei den zur Spaltbilderzeugung B dienenden Einrichtungen handelt es sich um hochwertige optische Systeme (s. Abb. 1), bestehend aus mechanischem Spalt S, Kondensor K und Objektiv O. Um eine einwandfreie Abbildung (meist eine 3- bis 4fache Verkleinerung) des mechanischen Spaltes S zu erhalten, muß das Objektiv O verschiedenen Korrekturansprüchen genügen, wie sie auch von Projektions- und Foto-Objektiven her bekannt sind.

Einer der bekanntesten Fehler ist die sphärische Aberration (Abb. 2), wobei die parallelen Strahlen 1, 2, 3, 4 nicht zu einem einzigen Brennpunkt F hingelenkt werden. Die Ablenkung der Randstrahlen ist vielmehr stärker als die der Zentralstrahlen, so daß eine unscharfe Abbildung entsteht.

Ferner sollen die Objektive keine chromatischen Fehler besitzen, um zu vermeiden, daß das weiße Licht der Tonlampe beim Durchgang durch das optische System in seine Farben (rot, gelb, violett usw.) zerlegt wird. Jede der Farben hat einen anderen Brennpunkt, so daß eine unscharfe Abbildung entsteht (Abb. 3).

Eine Anzahl weiterer, für Foto-Objektive störender Fehler haben bei den Ton-Objektiven keine so große Bedeutung. Wichtig ist noch, daß eine genügende Schärfentiefe vorhanden ist, damit bei kleinen Schwankungen der Filmdicke das Spaltbild trotzdem noch eine genügende Schärfe besitzt.

Die Tonobjektive der ERNEMANN X und des ERNOPHON S berücksichtigen all diese Bedingungen. Bei großem Öffnungsverhältnis und vergüteten Linsen (reflexmindernde Schicht) ergeben sie einen hohen Lichtstrom trotz schmalen Spaltbildes und daher vorzügliche und lautstarke Wiedergabe. Bei der Vorführung von Farbfilmen ist eine Nachstellung des Tonobjektives weder aus Gründen der Farbzerstreuung noch der Schärfentiefe nötig.
TUMMEL


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