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Photoelektrische Zelle.
Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Zelle von der Art, die eine lichtempfindliche Elektrode enthält, die bei Bestrahlung Elektronen aussendet und durch einen Vakuumraum von den übrigen Elektroden der Zelle getrennt ist. Diese Zelle kann bekanntlich mit einer Gas- oder Dampffüllung versehen oder hochevakuiert sein.
Es ist bekannt, die photoaktive Elektrode einer solchen photoelektrischen Zelle aus einer dünnen Schicht eines bei Bestrahlung Elektronen aussendenden Stoffes, z. B. Cäsium, bestehen zu lassen, die auf eine dünne, an der inneren Seite eines Glaszylinders befindliche Metallschicht aufgebracht wird. Die Dicke dieser, z. B. aus Wolfram bestehenden Metallschicht und der photoelektrischen Schicht wird dabei so gering bemessen, dass das erhaltene Gebilde für das Licht durchlässig ist, so dass Lichtstrahlen. welche auf die Aussenseite des Glaszylinders auftreffen, bis zu dem photoelektrischen Stoff vordringen und dort Elektronen freimachen können.
Derartige dünne Metallschichten, die den photoelektrischen Stoff tragen, absorbieren aber einen grossen Teil des auf die Zelle auftreff'enden Lichtes, während sie zu gleicher Zeit einen Teil dieser Lichtstrahlen reflektieren. so dass nur ein verhältnismässig geringer Teil des auf die Zelle auftreffenden Lichtes bis zu dem photoelektrischen Stoff vordringt.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und eine photoelektrische Zelle zu schaffen) die mit einer photoelektrischen Elektrode versehen ist. deren von der Anode abgekehrte Seite für Liehtstrahlen leicht zugänglich ist.
In einer photoelektrischen Zelle gemäss der Erfindung ist der die lichtempfindliche Elektrode der Zelle bildende photoelektrische Stoff auf eine für die wirksamen Strahlen durchlässige, im wesentlichen aus einer chemischen Verbindung bestehende Schicht aufgebracht, die auf eine für diese Strahlen ebenfalls durchlässige. nicht aus Metall bestehende Unterschicht aufgebracht ist. Diese Unterschicht kann in den meisten Fällen aus der Wand der Zelle bestehen. Eine solche im wesentlichen aus einer chemischen Verbindung bestehende Schicht kann so dünn gemacht werden. dass sie für Lichtstrahlen praktisch vollkommen durchlässig ist, so dass sämtliche auf sie auftreffenden Lichtstrahlen bis zur photoelektrischen Elektrode vordringen und aus ihr Elektronen freimachen.
Demzufolge ist es nicht erforderlich, in der photoelektrischen Kathode ein Fenster freizulassen. Dies erleichtert nicht nur die Herstellung der Zelle, sondern vergrössert auch die Anwendungsmöglichkeiten, da es nicht mehr erforderlich ist, die Lichtstrahlen durch ein verhältnismässig enges Fenster zu werfen.
Der photoelektrische Stoff haftet der Zwischenschicht vorzüglich an, insbesondere wenn bei der Wahl der chemischen Verbindung auf eine gute Adsorption geachtet wird, so dass die Kathode eine lange Lebensdauer und eine vorzügliche Elektronenemission hat.
Damit die Stromzufuhr zu der photoelektrischen Elektrode erleichtert wird, kann es sich manchmal empfehlen, der im wesentlichen aus einer chemischen Verbindung bestehenden Schicht eine Menge Metallteilchen einzuverleiben. Diese nicht in dem Masse, als wenn sie in Form einer kompakten Schicht angebracht sind. Es ist vorteilhaft. die Metallteilchen ganz oder teilweise aus Teilchen des photoelektrischen Stoffes selbst bestehen zu lassen. In diesem Fall wird die Elektrode eine sehr grosse Emission haben, da die wirksamen Strahlen, die durch die
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durchsichtige. Unterschicht hindurch die Zwischenschicht erreichen, bereits in dieser Schicht Elektronen freimachen werden.
Es wurde bereits vorgeschlagen, den die photoaktiv Elektrode einer photoelektrischen Zelle bildenden Stoff auf eine ganz oder teilweise aus einer chemischen Verbindung bestehende
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Verstärkung optischer Bilder angewendet werden, die in der öslterr. Patentschrift Nr. 120541 beschrieben ist.
In der Zeichnung ist eine photoelektrische Zelle gemäss der Erfindung in einer beispiels- weisen Ausführungsform dargestellt.
Die in Fig. 1 dargestellte photoelektrische Zelle weist einen Glaskolben 1 auf, an dein ein Füsschen, 2 angeschmolzen ist. Die Anode 3, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus einem ringförmigen Metalldraht besteht, ist an diesem Füsschen befestigt und mit den Strom- zuführungsdrähten 4 und J verbunden.
Die Wand des Kolbens 1 ist mit einer dünnen Calciumfluoridsehicht 6 überzogen. die durch Verdampfen von der Anode aus angebracht sein kann. Zu diesem Zweck wird die Anode vor der Anordnung in der Zelle mit Calciumfluorid überzogen, das nach der Entlüftung der Zelle mittels eines die Anode durchfliessenden elektrischen Stroms verdampft wird. Auf die Anode wird nur so wenig Calciumfluorid aufgebracht, oder es erfolgt die Heizung der Anode nur während einer so kurzen Zeit. dass die erzeugte Schicht 6 sehr dünn ist und für Lichtstrahlen praktisch vollkommen durchlässig ist.
Auf die Calciumfluoridschicht 6 ist der photoelektrische Stoff aufgebracht, der z. B. aus Cäsium besteht und durch Destillation aus einem an das Röhrchen 8 angeschlossenen Behälter in die Zelle eingeführt sein kann. Auch andere Verfahren zur Entwicklung von Cäsium in der Zelle, z. B. durch Verwendung eines Gemisches einer Cäsiumverbindung und eines Reduktionsmittels, können Anwendung finden. Die sich auf dem Calciumfluorid absetzende Cäsiumschicht 7
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werden kann. Der Strom wird dieser Elektrode mittels eines durch die Wand der Zelle hindurchgeführten Drahtes 9 zugeführt.
Wenn man die Stromzufuhr der Elektrode 7 zu erleichtern wünscht, so können der Schicht 6 Metallteilchen, z. B. Wolframteilchen, in feinverteiltem Zustand einverleibt werden. z. B. durch gleichzeitige Verdampfung mit dem Calciumfluorid.
Wenn man die photoelektrische Zelle nach dem Aufbringen der Cäsiumschicht erhitzt. während die Zelle nicht an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, so dringt ein Teil dieses Cäsiums in die Schicht 6 ein, wodurch nicht nur die Leitfähigkeit dieser Schicht, sondera autel die Elektronenemission der Kathode gesteigert wird.
Eine vorzügliche Emission wird erzielt, wenn zwischen der Calciumftuoridschicht und der Cäsiumschicht eine dünne Cäsiumoxydschicht angebracht wird. Zu diesem Zweck kann nach der Bildung der Calciumfluoridschicht ein wenig Cäsium in die Zelle zugelassen werden, das
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Cäsiumoxyd absetzt.
Das Cäsiumoxyd kann auch unmittelbar auf die Glaswand aufgel) racht werden, s dass dann die Zwischenschicht nur aus Cäsiumoxyd besteht. In diesem Fall kann es sich empfehlen, das Glas zunächst leicht zu ätzen, wodurch das Cäsiumoxyd besser dem Glase anhaften wird. Dabei soll dafür Sorge getragen werden, dass das Glas dennoch durchsichtig bleibt. Zu diesem Zwecke kann das Glas mit einer fluorwasserstoffsäureha1tigen Lösung behandelt werden.
Im allgemeinen empfiehlt es sich, den Cäsiumüberschuss aus der Zelle zu entfernen.
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Die Schicht 7 kann infolgedessen nur ein oder einige Moleküle dick gemacht werden.
Es ist ersichtlich, dass ausser Cäsium auch andere photoelektrische Stoffe, z. B. andere Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle verwendet werden können. Wenn man z. B. Kalium als lichtempfindlichen Stoff benutzt, so kann dieses mit Erfolg auf eine dünne Natriumchloridschichl aufgebracht werden.
Bei der Bildung der Schicht (j und der photoelektrischcn Elektrode 7 braucht kein Fenster freigelassen zu werden, da die den Strom in der Zelle beeinflussenden Lichtstrahlen
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