<Desc/Clms Page number 1>
Elektrische Entladungsröhre mit photoelektrischer Elektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es sind bereits photoelektrische Zellen bekanntgeworden, deren photoelektrische Elektrode eine Schicht eines Oxyds eines photoelektrischen Metalles, z. B. Cäsiumoxyd, enthält, das mit Teilchen des photoelektrischen Metalles selbst, häufig auch mit Teilchen eines nicht photoelektrischen Metalles, z. B. Silber, vermischt ist.
Bei der Herstellung derartiger Zellen wurde z. B. wie folgt verfahren :
Ein Silberspiegel wird oberflächlich oxydiert ; nach der Entfernung des Überschusses an zu diesem Zweck verwendeten Sauerstoff wird Cäsium in die Zelle eingebracht, die dann in geschlossenem Zustand einem Erhitzungsverfahren unterworfen wird, bei dem das Silberoxyd vom Cäsium reduziert wird, Cäsiumteilchen in das Gemisch von Silberteilchen und Cäsiumoxydteilchen eindringen und von dieser gemischten Schicht adsorbiert werden. Es wird dann der Cäsiumüberschuss entfernt, entweder dadurch, dass er aus der Zelle mit Hilfe einer Pumpe abgesaugt oder innerhalb der Zelle gebunden wird, z. B. mit Hilfe von Kohlenstoff oder einer Substanz wie Bleioxyd, die mit dem Cäsium eine chemische Reaktion eingeht.
Es können zur Entfernung des Cäsiumüberschusses auch Metalle benutzt werden, die mit dem Cäsiumüberschuss eine Legierung bilden können, z. B. Blei.
Obwohl mit diesem Verfahren gute Ergebnisse erzielt worden sind, bietet die Entfernung des Überschusses an photoelektrischem Stoff in vielen Fällen Schwierigkeiten. Es ist z. B. bekannt, dass dabei oft Gase frei werden, durch welche die günstigen Eigenschaften der photoelektrischen Elektrode teilweise verlorengehen können.
Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Elektrode in einer elektrischen Entladungröhre und betrifft insbesondere ein Verfahren, bei dem es nicht nötig ist, den Überschuss an photoelektrischem Metall zu entfernen.
Eine photoelektrische Elektrode wird erfindungsgemäss dadurch hergestellt, dass eine Schicht eines vollkommen oxydierten photoelektrischen Metalles (zweckmässig Cäsium) teilweise dadurch zersetzt wird, dass diese Schicht als Elektrode (zweckmässig als Kathode) einer elektrischen Entladung in einem indifferenten Gas ausgesetzt wird, wobei der bei dieser Zersetzung frei werdende Sauerstoff von einem ausserhalb dieser Schicht vorhandenen Fangstoff, zweckmässig Barium oder Kalzium, gebunden wird.
Die Schicht aus vollkommen oxydiertem photoelektrischem Metall, von der bei dieser Zersetzung ausgegangen wird, kann z. B. dadurch erhalten werden, dass in der Entladungsröhre eine Schicht des photoelektrischen Metalles angebracht wird, das entweder durch Verdampfung in die Entladungsröhre eingebracht oder in der Röhre aus einer Verbindung frei gemacht werden kann. Diese Schicht aus photoelektrischem Metall kann mittels einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre vollkommen oxydiert werden, so dass in der Entladungsröhre photoelektrisches Metall als solches nicht mehr vorhanden ist. Es kann zu diesem Zweck eine Sauerstoffmenge im Überschuss in die Entladungsröhre eingebracht und nach Oxydation des photoelektrischen Metalles kann der Sauerstoffüberschuss mit Hilfe einer Pumpe entfernt werden.
Es kann auch von einer Schicht eines nicht photoelektrischen Metalles, z. B. Silber, ausgegangen werden, die ganz oder teilweise oxydiert wird, worauf das photoelektrische Metall auf diese oxydierte Metallschicht aufgebracht und das Metalloxyd von dem photoelektrischen Metall reduziert wird, wodurch ein Gemisch von nicht photoelektrischen Metallteilchen, z. B. Silberteilchen, und dem Oxyd des photoelektrischen Metalles erhalten wird. Um gegebenenfalls noch nicht oxydiertes photoelek-
<Desc/Clms Page number 2>
trisehes Metall in Oxyd überzuführen, kann Sauerstoff in die Röhre eingelassen werden ; der Überschuss an Sauerstoff wird mit Hilfe einer Pumpe entfernt.
Nachdem die Schicht aus vollkommen oxydiertem photoelektrischem Metall (gegebenenfalls mit andern Stoffen, z. B. den obenerwähnten Silberteilchen, vermischt) erhalten worden ist, wird die Entladungsröhre mit Gas, zweckmässig Edelgas, gefüllt, das in bezug auf das photoelektrische Metall indifferent ist. In dieser Gasfüllung wird eine elektrische Entladung herbeigeführt, bei der die Oxydschiebt als Elektrode dient. Infolge dieser Entladung wird das Oxyd des photoelektrisehen Metalles teilweise zersetzt, wobei der frei werdende Sauerstoff von dem ausserhalb der Oxydschicht vorhandenen
Sauerstoffangstoff gebunden wird. Es ist darauf zu achten, dass dieser Fangstoff nicht von dem Sauerstoff angegriffen werden kann, der vorher zur Oxydation des photoelektrischen Metalles in die Entladungsröhre eingebracht wird.
Der Sauerstoffangstoff kann zu diesem Zweck in einem solchen Zustand, z. B. in Form einer mit einem Reduktionsmittel vermischten Verbindung, in die Röhre eingebracht werden, dass kein Sauerstoff gebunden werden kann und dass er erst nachdem das photoelektrisehe Metall oxydiert und der Sauerstoffüberschuss aus der Entladungsröhre entfernt worden ist, in seinen wirksamen Zustand übergeführt wird. Es kann z. B. eine Kapsel verwendet werden, die ein Gemisch von Bariumchromat und Zirkonium enthält. Durch Hochfrequenzerhitzung dieser Kapsel wird die Bariumverbindung vom Zirkonium reduziert und das Barium aus der Kapsel verdampft. Es kann auch Barium verwendet werden, das als solches von einer metallenen Hülle, z. B. aus Kupfer, umschlossen ist, sogenanntes"verkupfertes Barium".
Die durch die Zersetzung eines Teiles des photoelektrischen Metalloxyds entstandenen photoelektrischen Metallteilchen mischen sich mit den übriggebliebenen Oxydteilchen und setzen sich teilweise auch auf der Oberfläche der Oxydschicht als eine dünne adsorbierte Schicht des photoelektrischen Metalles ab. Der Grad der Zersetzung des Oxyds lässt sich durch Bestimmung der Entladungsstromstärke und der Entladungsdauer reproduzierbar regeln. Die Anzahl der bei dieser Entladung durch die Röhre geschickten Coulomb ist ein unmittelbares Mass für die Menge des zersetzten Oxyds. Es wird auf diese Weise auf vollkommen reproduzierbare Weise eine empfindliche photoelektrische Elektrode erhalten, ohne dass nach der Bildung dieser Elektrode ein Überschuss an photoelektrischem Metall entfernt zu werden braucht.
Die gebildete Elektrode besitzt sehr gute photoelektrische Eigenschaften und kann daher als Kathode einer photoelektrischen Zelle benutzt und in diesem Fall mit Licht bestrahlt werden. Die Elektrode kann jedoch auch zu andern Zwecken, z. B. zur Lieferung eines sekundären Emissionsstromes, verwendet werden. Derartige Elektroden emittieren bekanntlich bei Elektronen-oder Ionenanprall sekundäre Elektronen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der beispielsweise eine photoelektrische Zelle dargestellt ist, deren Kathode mit Hilfe des Verfahrens gemäss der Erfindung hergestellt werden kann.
Die in der Zeichnung dargestellte photoelektrische Zelle 1 enthält einen Glühdraht 2, der vor der Anordnung in der Zelle mit etwas Silber überzogen worden ist. Nach der Entlüftung der Zelle wird ein elektrischer Strom durch den Glühdraht 2 geschickt, wodurch das auf letzterem befindliche Silber verdampft wird. Das verdampfte Silber setzt sich auf der Wand in Form einer Schicht. 3 ab.
Der Schirm 4 verhindert das Niederschlagen von Silber auf dem Füsschen 5 und durch das Vorhandensein eines ähnlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Schirmes wird in der Silberschicht. 3 ein Fenster 6 freigelassen. Diese Schicht 3 steht mit einem durch die Zellenwand nach aussen geführten Metalldraht 7 in Kontakt.
Nach der Bildung der Silberschicht 3 wird Sauerstoff in die Zelle eingelassen und es wird in dieser Sauerstoffatmosphäre zwischen der als Kathode dienenden Schicht 3 und dem als Anode wirksamen Glühdraht 2 eine Entladung herbeigeführt. Die Schicht 3 wird infolgedessen oberflächlich oxydiert. Nach hinreichender Oxydation des Silbers wird der Sauerstoffüberschuss mit Hilfe einer Pumpe aus der Zelle entfernt.
Es wird dann, z. B. durch Hinüberdestillierung, Cäsium in die Zelle eingeführt. Dieses Cäsium setzt sich auf der Silberoxydschicht ab. Die Zelle wird dann derart erhitzt, dass das Silberoxyd vom Cäsium reduziert wird, wodurch eine Schicht erhalten wird, die aus einem Gemisch von Cäsiumoxyd-
EMI2.1
schusses wird dann Sauerstoff in die Zelle eingelassen. Der Sauerstoffüberschuss wird mit Hilfe einer Pumpe entfernt. Mit Hilfe eines Hochfrequenzwechselstromes wird dann eine metallene Kapsel 8 erhitzt, die ein Gemisch von Bariumchromat und Zirkonium enthält. Durch diese Erhitzung wird diese Bariumverbindung reduziert und das frei werdende Barium aus der Kapsel verdampft. Das verdampfte Barium setzt sich in Form eines Spiegels 9 auf der Wand der Zelle ab.
Es wird dann Argon in die Zelle eingebracht, z. B. unter einem Druck von 0'1 nnn. Zwischen dem Glühdraht 2 als Anode und der auf der Silberschicht 3 gebildeten Oxydschicht als Kathode wird dann im Argon eine elektrische Entladung herbeigeführt, durch die das Cäsiumoxyd in Cäsium und Sauerstoff zersetzt wird, wobei der frei werdende Sauerstoff von dem Bariumspiegel 9 gebunden wird. Die entstandenen Cäsiumteilchen sind mit den übrigbleibenden Cäsiumoxydteilchen und den bereits mit diesem
<Desc/Clms Page number 3>
Oxyd vermischten Silberteilchen vermischt. Diese gemischte Schicht ist in der Zeichnung mit 10 bezeichnet.
Es setzen sich auf dieser gemischten Schicht ausserdem eine Anzahl von frei werdenden Cäsiumteilchen ab, wodurch eine sehr dünne, häufig sogar weniger als atomär besetzte, adsorbierte Schicht aus photoelektrischem Metall erhalten wird. Die in die Zelle eingebrachte Argonfüllung kann aus der Zelle entfernt werden, worauf letztere als Hochvakuumzelle benutzt werden kann. Ist auch beim normalen Betrieb eine Gasfüllung in der Zelle gewünscht, so kann dieses Argon in der Zelle verbleiben oder man kann sie mit einer neuen Füllung versehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Elektrode in einer elektrischen Entladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht eines vollkommen oxydierten photoelektrischen Metalles, zweckmässig Cäsium, teilweise dadurch zersetzt wird, dass diese Schicht als Elektrode einer elektrischen Entladung in einem indifferenten Gas ausgesetzt wird und dass der bei dieser Zersetzung frei werdende Sauerstoff von einem ausserhalb der genannten Schicht vorhandenen Fangstoff gebunden wird, der zweckmässig aus Barium oder Kalzium besteht.