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Verfahren zur Herstellung von Mosaikkathoden.
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dieser zusammenhängenden Fläche am grössten ist, wenn die Emission der photoelektrischen Teilchen ebenfalls den maximalen Wert erreicht. Dies ist ein einfaches Mittel zur Feststellung der Sensibilität der Photozellenelemente.
Eine aufgerauhte Oberfläche mit überhängenden Zacken kann auf die verschiedenste Art und Weise hergestellt werden. Man kann ein verhältnismässig weiches Material, wie z. B. Glimmer, ent- weder tief einritzen oder irgendwie aufrauhen, um eine solche Oberfläche herzustellen, oder man kann auf einer verhältnismässig glatten Isolierfläche fein verteiltes, isolierendes Pulver aufbringen, welches so feinkörnig ist, dass es anhaftende Wirkung besitzt. Fein verteilter und gepulverter Quarz oder andere widerstandsfähige, harte Materialien, die sich nicht mit dem Caesium verbinden, eignen sich gut zur Herstellung von rauhen Oberflächen mit überhängenden Zacken. Das zu verdampfende Silber-oder Alkalimetall wird vorzugsweise von einer punktförmigen Quelle auf eine solche ausgezackte Oberfläche kondensiert.
Die Fig. 1 bis 4 erläutern verschiedene Vorgänge bei der Herstellung der Kathode. Fig. 1 stellt eine Ansicht einer Photokathode dar, die Fig. 2 und 3 erläutern die Anfertigung eines Photozellenmosaiks für eine Bildzerlegerröhre und Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine photoelektrisehe Kathode in grösserem Massstab.
In Fig. 1 wird eine Glimmerscheibe 1 mit einer Schablone abgedeckt, die hier nicht dargestellt ist und eine quadratische Öffnung besitzt. Quarzpulver wird mit einer Spritzpistole auf die Oberfläche geblasen, bis ein quadratischer Ausschnitt der Platte mit Pulver bedeckt ist, wie es durch die Linie 2 in Fig. 1 angedeutet ist. Dann wird diese Glimmerscheibe auf einer leitenden Kathodenplatte 4 von etwas grösserem Durchmesser als die Glimmerscheibe durch die Klemmen 5 an den Kanten befestigt. Die Kathodenplatte mit der Glimmerscheibe, auf der sich das Quarzpulver befindet, ist an Stützen 6 in Verbindung mit einer Klammer 7 an dem Quetschfuss 9 befestigt. Eine Zuleitung 10 führt durch den Fuss hindurch und steht in Verbindung mit einer der beiden Stützen.
Es ist zweckmässig, diesen Fuss möglichst am Ende eines Vorbehandlungskolbens 11 vorzusehen. An dem gegenüberliegenden Ende dieses Kolbens wird ein Ansatz 12, in dem ein Stab 15 eingeschmolzen ist, der eine Silberkammer 14 trägt, ausgebildet. Die Kammer ist hohl und hat eine Blende 16, die nach der Kathode zu gerichtet ist. In dieser Kammer befindet sich an der Stelle 17 eine kleine Menge von reinem Silber. Der Kolben wird ausgepumpt und die Silberkammer auf eine genügend hohe Temperatur gebracht, um das Silber verdampfen zu lassen. Eine Wirbelstromspule 19, die den Kolben von aussen umgibt, dient zur Heizung.
Das zu verdampfende Metall tritt in das Innere des Kolbens und wird auf der gepulverten Fläche 2 und auf der glatten Glimmerfläche niedergeschlagen. Falls es notwendig ist, wird ein Spannungsabfall zwischen der Silberkammer und der Kathode erzeugt, um die Metallatome auf ihrem Weg durch die
Kammer zu beschleunigen. Da die Silberatome sich von der Öffnung 16 nach der Kathode zu in gerader
Richtung ausbreiten, treffen sie auf die Kathodenfläche fast senkrecht auf. Natürlich wird nach dem
Rande zu der Auftreffwinkel von 900 etwas abweichen. Das ist aber unbedeutend, so lange die Ab- weichung gering ist.
In Fig. 4 ist mit 4 die metallische Kathodenplatte und mit 1 die Glimmerschicht bezeichnet, auf die Quarzpulver aufgebracht ist. Die Menge des Quarzpulvers in dem vorliegenden Fall ist so gross gewählt, dass die Glimmerunterlage mit einem zusammenhängenden Überzug versehen ist, aus dem unregelmässig geformte Teilchen herausragen. Wie die Figur zeigt, wird das Silber nur auf jene Stellen der pulverigen Schicht kondensiert werden, auf denen die ankommenden Silberstrahlen nahezu senkrecht auftreffen. Es entstehen dann zahlreiche kleine, voneinander isolierte leitende Silberflächen.
Es ist klar, dass auf jeden Teil der Glimmerfläche, der nicht mit Isolationspulver bedeckt ist, das Silber sich in einer zusammenhängenden, leitenden Schicht niederschlagen wird, die die Mosaikschicht umgibt. Da die Klemmen 5 auf dem leitenden Teil der Kathode angebracht sind, wird die zusammenhängende Silberschicht mit ihnen leitend verbunden. Die Leitung 10 steht so direkt mit der zusammenhängenden Silberschicht in Verbindung.
Es wurden Versuche ausgeführt, um den Unterschied zwischen Silberbelägen festzustellen, die auf glatter Fläche, und solchen, die auf pulveriger Fläche hergestellt wurden. Man fand, dass unter gleichen Bedingungen und bei gleicher Schichtdicke die glatte Silberfläche einen Widerstand von 3 Ohm bei gegebener Länge hatte, während die Silberschicht, die auf einer Pulverschicht haftete, einen Widerstand hatte, der grösser als 5 x 108 Ohm war ; d. h. also, dass die einzelnen Elemente der photoelektrischen Kathode vollkommen voneinander getrennt sind und keinen Stromfluss zulassen.
Die Grösse und der Abstand der leitenden Elemente voneinander kann dadurch verändert werden, dass man Grösse, Gestalt und Art der Unterlage variiert. Werden kleine Pulverkörner auf eine feste, relativ glatte Oberfläche aufgebracht, so werden die Photoelemente sehr klein und liegen dicht an-
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stellen, bei dem die einzelnen Elemente praktisch jede gewünschte Ausdehnung haben können.
Die Mosaiks, die nach dem oben genannten Verfahren hergestellt werden, halten sich in ihrer Durchschnittsgrösse gut unterhalb der Grösse der kleinsten Photoelemente, die für eine Abtastfläche wünschenswert sind. Die so hergestellten Photoelemente ordnen sich nicht in einer Reihe an und bilden
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keine Muster. Es lässt sich nicht beweisen, dass die Elemente eine einheitliche Durchschnittsgrösse haben. Es wurde jedoch beim Gebrauch einer Kathode in einer Fernsehbildzerlegerröhre durch den Detailreichtum am Empfangsbild fetsgestellt, dass die einzelnen Elemente nicht zusammenlaufen und Strombahnen oder zusammenhängende Massen ergeben, die durch ihre Grösse eine Verwaschung des Bildes hervorrufen würden.
Die nach dem angegebenen Verfahren in dem Hilfskolben 11 hergestellte Photozellenkathode wird von dem Kolben selbst getrennt, wie die punktierte Linie 20 in Fig. 2 zeigt. Die Silberkathode wird in eine Fernsehzerlegerröhre'21 eingebaut und der Kolben mit dem Kathodenteil über einen Glas- ring 2'2 zusammengeschmolzen. Der andere Teil der Zerlegerröhre enthält eine Anodenanordnung 24.
Eine weitere Vorbehandlung der Kathode innerhalb der Röhre zeigt Fig. 3. Die Röhrenhülle 21 ist mit einer Pumpe durch einen Abstellhahn 25 verbunden. Das Verbindungsstück, 26 führt zu einem
Kolben 27, der Alkalimetalldampf, z. B. Caesium 29, enthält und durch eine Gasflamme 80 oder ähn- liches erhitzt wird. Die Röhre wird gründlich ausgeheizt und ausgepumpt und Sauerstoff durch den
Hahn 25 in das Innere gelassen. In der Nähe der Kathode wird in der Sauerstoffatmosphäre eine elek- trodenlose Ringentladung mit Hilfe einer Wirbelstromspule 19 erzeugt. Diese Ringentladung wird so lange unterhalten, wie Sauerstoffionen aus der Entladungszone in die Silberfläche diffundieren. Diese
Sauerstoffionen oxydieren das Silber.
Es ist selbstverständlich, dass das Silber auch direkt durch Erhitzen oder durch Hochfrequenz, die der Kathodenplatte, die sich hinter der Glimmerseheibe befindet, zugeleitet wird, oxydiert werden kann. Es wurde jedoch festgestellt, dass in jedem Fall die elektrodenlose Entladung die beste Oberfläche gibt.
Der Kolben 27 wird dann geheizt, um Caesiumdampf in den Kolben 21 einzuführen. Das Caesium verbindet sich mit dem Silberoxyd und bildet auf den Einzelteilchen und auf der zusammenhängenden
Silberfläche eine photoelektrische Fläche.
Es ist nicht notwendig, dass der Caesiumdampf, der auf die Oberfläche gerichtet ist, von einer punktförmigen Quelle ausgeht, da derselbe sich mit dem Silberoxyd verbindet, ohne besonders gerichtet zu sein, und sich nicht zwischen den leitenden Flächen noch an den Wänden niederschlägt.
Während de, Aufbringung des Caesiums oder während einer späteren Aktivierung kann die Empfindlichkeit durch Belichten der Kathode stetig überwacht werden. Die direkte Verbindung 10 mit der zusammenhängenden Kathodenfläche kann für die Messung der Emission benutzt werden, wobei die Anode zum Auffangen der Elektronen dient. Wenn der Punkt der maximalen Empfindlichkeit erreicht ist, wird das Auspumprohr 26 abgeschmolzen und die fertige Röhre von der Pumpanordnung abgenommen. Die unter diesen Bedingungen hergestellte Röhre kann als Fernsehbildzerlegerröhre benutzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung örtlich begrenzter Flächenstücke eines leitenden Materials durch Aufdampfen, dadurch gekennzeichnet, dass das Material von einer punktförmigen Stelle aus auf eine isolierende Fläche aufgedampft wird, die überhängende oder unterschnittene Stellen aufweist, so dass diese Stellen frei von aufgedampftem Material bleiben.