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Auf dem äusseren liehtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle.
Die Erfindung betrifft eine Photozelle. die bei guter Konstanz eine gegenüber den bisherigen Zellen ausserordentlich hohe Empfindlichkeit auch im langwelligen Teil des Spektrums besitzt, so dass sie sich insbesondere für technische Zwecke vorzüglich eignet. Ausserdem kann diese Zelle wegen des einfachen Aufbaues ihrer liehtempiindliehen Schicht in beliebiger Anzahl hergestellt werden, ohne dass die einzelnen Zellen Unterschiede in ihrer Konstanz oder hohen Empfindlichkeit aufweisen.
Es ist zwar bekannt. dass die Empfindlichkeit lichtelektrischer Zellen, bei denen als empfindliches Material monoatomare Alkalihäute benutzt werden, dadurch erhöht werden kann. dass die metallische Unterlage vor dem Aufbringen des Alkalimetalls oxydiert wird. und die Zelle, nachdem das Alkalimetall aufgebracht ist, eine längere Zeit erhitzt wird.
Gemäss der Erfindung wird nun auf dem leitenden Träger zunächst eine dünne, der Grössenordnung nach monomolekulare Zwischenschicht aufgebracht, die aus Substanzen besteht, die das lichtempfindliche Material, z. B. Kalium, anzulagern oder chemisch zu binden vermögen. Z. B. kann man auf Kalium einen nahezu monomolekularen Hauch von Phenol bringen und hierauf wieder eine äusserst dünne Kaliumschicht aufdampfen, oder auf Silber einen Hauch von Schwefel und hierauf die dünne Alkalischicht aufbringen, oder schliesslich auf Silber eine Spur Schwefelwasserstoff und darauf die dünne Alkalischieht aufdampfen.
Wie sich durch die der Erfindung zugrunde liegenden Versuche herausgestellt hat. ist es für die beabsichtigte Empfindlichkeitssteigerung durch eine Zwischenschicht durchaus wesentlich, dass diese Zwischenschicht nur in einer nahezu monomolekularen Dicke vorliegt. Die Erklärung hiefür ist wohl darin zu suchen, dass alsdann die Moleküle der Zwischenschicht durch Zusammenwirken mit den molekularen bzw. atomaren Kraftfelder der metallischen Unterlage einer Richtkraft unterliegen, die eine besonders günstige, die Austrittsarbeit herabsetzende Anlagerung der lichtempfindlichen Substanz ermöglichen.
Bei der Verwendung einer der Grössenordnung nach monomolekularen Zwischenschicht lässt die Zwischenschicht die Elektronen in jedem Falle noch genügend hindurch, so dass also im allgemeinen auch ohne nachträgliche Erhitzung und Einlagerung leitender Teilchen in die Zwischenschicht eine grosse Empfindlichkeit erreicht wird. Wird die Zwischenschicht so dünn gehalten, dass sie der Grössenordnung nach monomolekular ist, so wirkt sie nicht als Dielektrikum, so dass also keine Verschiebungströme auftreten, welche eine Zellenträgheit hervorrufen könnten.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen wurden besonders günstige Ergebnisse erzielt, wenn sich die absorbierte, nahezu monomolekulare Zwischenschicht auf einem leitenden Spiegel, z. B. einem durch Verdampfen hergestellten Silberspiegel, befindet, wahrscheinlich deshalb, weil sieh hiedurch Dipole ausbilden und infolgedessen die Moleküle einer besseren Richtkraft unterliegen.
Die die Zwischenschicht bildende Substanz bewirkt eine besonders starke Vergrösserung der lichtelektrischen Emission, wenn sie aus Molekülen besteht, welche die lichtempfindliche Substanz, z. B.
Kalium, anlagern oder in sich aufnehmen können. So vermag Kalium in Phenol den Wasserstoff der OH-Gruppe zu ersetzen.
Auch die Grösse der Moleküle der Zwischenschicht ist für die lichtelektrische Emission massgebend. So ergibt das aus zwei Benzolkernen mit einer OH-Gruppe bestehende-Naphthol als Zwischen-
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schicht eine höhere Empfindlichkeit als das aus einem Benzolkern und einer OH-Gruppe zusammen- gesetzte Phenol.
Die Herstellung einer lichtelektrischen Zelle mit Zwischenschicht gemäss der Erfindung gestaltet sich im Prinzip etwa folgendermassen : Nachdem man die Zelle und ihre Metallteile gründlich angeheizt und entgast hat, stellt man z. B. durch Verdampfen die als Träger dienende metallische Unterlage her, falls nicht eine als Kathode verwendbare Elektrode in der Zelle vorgesehen ist. Die letztere oder ein daran angesetztes Rohr steht mit einem Vorratsgefäss in Verbindung, welches die als Zwischenschicht dienende verdampfbare Substanz enthält. Das Vonatsgefäss wird zunächst auf einer Temperatur gehalten. bei welcher die Substanz einen sehr kleinen Dampfdruck besitzt.
Sodann bringt man das Vorratsgefäss auf eine Temperatur, bei welcher der Dampfdruck der Zwischensubstanz ausreicht, um auf dem metallischen Träger eine nahezu monomolekulare Schicht zu bilden. Ist das Trägermetall genügend lichtelektrisch empfindlieh, wie z. B. Kalium, so kann man das Aufdampfen der Zwisehensubstanz direkt mit dem Galvanometer an dem Zurückgehen der lichtelektrischen Empfindlichkeit verfolgen. Nun kühlt man das Vorratsgefäss mit der Zwisehensubstanz wieder ab und destilliert erst. nachdem deren Dampfdruck in der Zelle genügend klein geworden ist, einen Hauch des eigentlichen lichtempfindlichen Materials auf. wodurch die Empfindlichkeit sofort ausserordentlich hohe Werte erreicht.
Ist hiebei etwas zu viel des lichtempfindlichen Materials in die Zelle gelangt, so erzielt man eine gleichmässigere Verteilung, indem man noch eine kurze Glimmentladung hindurehsehickt. Bei sorgfältiger Zellenherstellung ist dies jedoch nicht erforderlich. Die Zelle wird nun entweder mit Edelgas gefüllt oder als Vakuumzelle angeschmolzen.
Ist das Verdampfen der Zwischensubstanz aus irgendwelchen Gründen mit Schwierigkeiten ver-
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u. zw. in solcher Konzentration, dass nach dem Ausspülen mit der Lösung nur eine äusserst dünne Schicht der Zwischensubstanz zurückbleibt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Auf dem äusseren lichtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle. bei der das lichtelektrisch empfindliche Material auf einem leitenden Träger unter Verwendung einer Zwischenschicht aufgebracht ist. dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenschicht eine dünne, der Grössenordnung nach monomolekulare Schicht einer Substanz, wie z. B. Phenol oder #035-Naphthol, vorgesehen ist, die das lichtempfindliche Material anzulagern oder chemisch zu binden vermag.