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Cellule photoélectrique.
Dans son brevet n 379.382, la demanderesse a déjà décrit un dispositif photoélectrique comportant une électrode constituée au moins en partie par une matière photoélectrique, et séparée d'une autre électrode en ma- tière conductrice de l'électricité par une couche contenant une ou plusieurs matières solides isolantes. Lorsqu'on ir- radie l'électrode photoélectrique, qui peut être constituée avantageusement par un ou plusieurs métaux alcalins ou al- calino-terreux, il se produit entre les deux électrodes, une différence de tension qui dépend de l'intensité de l'irradiation et qui produit un courant électrique si les
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électrodes sont raccordées à un circuit électrique extérieur.
Ce courant traverse la couche de séparation qui peut être constituée par un composé chimique du métal dont se compose l'une des électrodes. Par "matière photoélectrique" on en- tend une matière qui, soumise à une irradiation, est suscep- tible d'émettre des électrons.
En outre, la demanderesse a montré dans son brevet n 379.381 que la couche de séparation peut se composer d'une ou plusieurs matières solides semi-conductrices.
D'autre part la demanderesse a déjà proposé de cons- tituer la pièce de contact de l'électrode photoélectrique d'un dispositif de ce genre par un organe qui est en contact avec cette électrode en plusieurs points et consiste, par exemple, en un morceau de gaze métallique ou en une couche métallique très mince, appliquée sur l'électrode photoélec- trique.
La présente invention a pour but d'appliquer d'une autre manière le courant à l'électrode photoélectrique et de simplifier la fabrication du dispositif.
Le,,dispositif photoélectrique suivant cette inven- tion comprend une électrode photoélectrique, qui est séparée d'une autre électrode conductrice de l'électricité par une touche se composant essentiellement d'une ou de plusieurs matières solides isolantes ou semi-conductrices, ces élec- trodes et la couche isolante ou semi-conductrice étant super- posées. En outre, le dispositif comporte un corps émetteur d'électrons, qui est disposé de telle manière que les élec- trons émis puissent atteindre l'électrode photoélectrique.
Dans ce cas, la pièce de contact de l'électrode photoélec- trique est constituée, si l'on peut dire, par un nuage d'élec-
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trons se produisant au voisinage de l'électrode photoélectri- que. L'irradiation de cette électrode provoque une différence de tension dans le dispositif et lorsqu'on ferme le circuit extérieur cette différence de tension produit un courant d'électrons allant de l'électrode photoélectrique à l'autre électrode à travers la couche isolante ou semi-conductrice.
Les électrons provenant du corps émetteur se rendent à l'élec- trode photoélectrique. Le circuit extérieur est connecté entre l'électrode photoélectrique et le corps émetteur d'é- lectrons. Il est à remarquer qu'on peut appliquer à ce corps aussi bien un potentiel négatif qu'un faible potentiel po- sitif ou bien ne lui appliquer aucune tension par rapport à l'électrode photoélectrique.
Il est souvent avantageux de disposer une électrode auxiliaire entre le corps émetteur et l'électrode photoélec- trique. Dans ce cas on peut appliquer à cette électrode auxi- liaire un potentiel tel, par rapport au corps émetteur, que le mouvement des électrons émis soit accéléré.
Lorsque le corps émetteur d'électrons émet en même temps des rayons lumineux, ces rayons tombent souvent aussi sur l'électrode.photoélectrique. Cette irradiation a prati- quement une intensité constante, de sorte qu'il se produit une différence de tension constante dans le dispositif. Par suite, une source lumineuse d'intensité variable permet de produire une différence de tension variable outre cette dif- férence de tension constante.
Si l'on désire éviter l'irradiation constante de l'électrode par le corps émetteur d'électrons il est avanta- geux de disposer un écran opaque aux rayons lumineux entre ce corps et l'électrode photoélectrique, de façon à permettre
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aux électrons de circuler autour de l'écran, tandis que les rayons lumineux sont arrêtés par ce dernier. Dans cette cons- truction notamment, il peut être avantageux d'utiliser l'élec- trode auxiliaire accélérant la vitesse des électrons dont il a été question.ci-dessus.
On peut aussi éviter l'action des rayons lumineux émis par le corps émetteur d'électrons sur la différence de tension produite, en utilisant un corps émettant des électrons à une température à laquelle il n'émet pratiquement pas de rayons lumineux. Ce corps émetteur peut être constitué avan- tageusement par une cathode à incandescence recouverte d'un métal alcalin, car dans oo cas la surface du corps émetteur et l'électrode photoélectrique peuvent être constituées par le même métal alcalin, qu'on peut introduire dans le dispo- sitif en une seule opération. Le corps émetteur d'électrons peut aussi être constitué par une cathode faite en.un oxyde des métaux alcalino-terreux, qui est chauffée directement ou indirectement et qui n'émet également qu'une très faible quantité de rayons visibles.
Si la couche émettrice est fai- te en un métal alcalino-terreux précipité de sa phase de vapeur, la fabrication du dispositif peut également être simplifiée en constituant l'électrode photoélectrique par le même métal alcalino-terreux.
Le corps émetteur d'électrons peut aussi être cons- titué par un corps contenant une matière photoélectrique, de sorte que les électrons sont libérés par voie photoélec- trique, et qu'il n'est pas nécessaire de chauffer le corps émetteur d'électrons.
Il est souvent possible de constituer le corps émetteur d'électrons par une matière radioactive émattant des rayons /3
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Si l'on place entre les deux électrodes du disposi- tif une matière fluorescente, c'est-à-dire une substance émettant des rayons de fluorescence lorsqu'elle est frappée par des électrons, on peut utiliser le dispositif avec avan- tage pour 1'amplification d'images lumineuses ou pour la tranformation de ces images en images produites par des ray- ons d'autres longueurs d'onde.
L'invention va être décrite plus en détail en se référant au dessin annexé, qui en représente, à titre d' exemple, deux modes de réalisation.
Les figs. 1 et 2 sont deux vues différentes d'un mode de réalisation de l'invention, et les figs. 3 et 4 montrent une autre forme d'exécution.
Le dispositif photoélectrique montré sur les figs.
1 et 2 comprend une ampoule 1 en verre, quartz ou autre ma- tière analogue, à laquelle est scellé un pied 2 muni d'un pincement 3. Ce pincement porte les électrodes et le corps émetteur du dispositif. Une des électrodes est constituée par une plaque en zirconium 4 montée sur le pincement à l'aide du fil de support 5 relié électriquement au fil d'ali- mentation 6. La plaque en zirconium 4 est recouverte d'une mince pellicule 7 d'oxyde de zirconium qui ainsi qu'on le sait, est une matière isolante, cette pellicule pouvant ê- tre constituée par une oxydation superficielle de la plaque' 4. Sur la pellicule 7 d'oxyde de zirconium est appliquée une couche 8 qui, dans ce mode d'exécution, est faite en césium et constitue l'une des électrodes du dispositif.
Sur le pincement 3 est montée une cathode à incan- descence 9 reliée aux fils d'alimentation 10 et 11 et cons- tituée par un fil en tungstène enroulé en forme d'hélice,
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la surface de ce fil étant recouverte de césium.
Lors de la fabrication du dispositif représenté sur ledessin, laplaque en zirconium oxydée et l'hélice en tungs- tène 9 sont introduites dans l'ampoule, cette hélice étant oxydée superficiellement par chauffage dans une atmosphère renfermant de l'oxygène. Ensuite on fait le vide dans le dispositif, par exemple à l'aide d'une pompe à vide raccor- dée au queusot 12, après quoi on introduit du césium dans l'ampoule 1, ce qui peut s'effectuee, par exemple, au moyen du tube 13. Toutefois il est aussi possible de développer le césium à l'intérieur de l'ampoule 1, par exemple en chauffant un mélange d'un composé de césium et d'un agent réducteur approprié. Le césium introduit dans le dispositif se dépose sur la couche d'oxyde de zicronium 7 et constitue l'électrode photoélectrique 8.
En même temps une partie du césium se dépose sur le fil de tungstène oxydé 9 et constitue une cou- che à pouvoir émissif élevé. Ainsi qu'on le sait, une cathode de ce genre émet déjà des électrons à une température très faible, tandis qu'elle n'émet pratiquement pas de rayons lumineux visibles. Après l'introduction du césium on ferme le queusot 13 en le scellant à l'ampoule.
Lorsque l'électrode photoélectrique 8 est irradiée à l'aide d'une source lumineuse 14, il se produit une diffé- rence de tension entre les électrodes 4 et 8 et cette diffé- rence de tension provoque à son tour le passage d'un courant à travers le dispositif si l'on connecte un circuit extérieur entre le fil d'alimentation 6 et un des fils d'alimentation 10 et 11. Il est nécessaire d'envoyer un courant à travers la cathode à incandescence 9 afin qu'elle émette des élec- trons. Le courant produit par l'irradiation peut traverser
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le circuit, sans que celui-ci comporte une source de tension.
De préférence, on applique au corps incandescent 9 un faible potentiel négatif par rapport à l'électrode photoélectrique 8. Toutefois, on peut aussi appliquer une faible tension po- sitive à cette cathode à incandescence, sans que le sens du courant soit inversé dans le circuit. Du fait que la diffé- rence de tension produite et le courant en résultant dépen- dent de l'intensité d'irradiation, le dispositif permet de transformer des variations lumineuses en variations de courant.
Le dispositif représenté sur les figs. 3 et 4 compor- te également une électrode 4 conductrice de l'électricité et une électrode photoélectrique 8, ces électrodes étant séparées l'une de l'autre par une couche 7. En outre, le dispositif comprend une cathode à incandescence 15 qui n'émet des élec- trons qu'à une température à laquelle elle émet aussi des rayons lumineux. Cette électrode est constituée, par exemple, par un fil de tungstène . Afin que les rayons lumineux émis n'agissent pas sur l'électrode photoélectrique, un écran 16 opaque aux rayons lumineux est disposé entre la cathode à incandescence 15 et l'électrode précitée. Cet écran est cons- titué, par exemple, par une plaque métallique et est fixé à l'un des fils d'alimentation de la cathode à incandescence 15.
Entre l'écran 16 et l'électrode 8 est disposée une électrode ajourée 17 à mailles fines fixée au fil de support 18 et reliée au fil d'alimentation 19. Cette électrode 17 est légèrement rabattue de façon à entourer les bords de l'é cran 16 et peut faire office de grille accélérant la vitesse des électrons émis par la cathode à incandescence 15 et se rendant à l'électrode photoactive 8. A cet effet il est né- cessaire d'appliquer à l'électrode 17 une tension positive
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par rapport à la cathode à incandescence 15.
Lorsqu'on fait fonctionner le dispositif il importe de disposer la source lumineuse de telle manière que l'écran 16 arrête une quantité aussi petite que possible- de ces rayons.
A cet effet on peut disposer cette source en 20, par exemple, car dans ce cas les rayons frappent l'écran obliquement.
Les électrodes du dispositif peuvent aussi être dis- posées sur saparoi. A cet effet on recouvre d'abord la paroi d'une couche métallique, par exemple, sur laquelle on appli- que la couche intermédiaire, et sur celle-ci on forme ensuite l'électrode sensible à la lumière.
Les électrodes et la couche intermédiaire 7 peuvent aussi être faites en matières autres que celles mentionnées plus haut. L'électrode photoélectrique peut aussi se composer, par exemple, d'autres métaux alcalins ou d'un métal alcalino- terreux, par exemple du baryum. Si l'on utilise du baryum, il est avantageux de constituer la couche 7 par l'oxyde de baryum qui est appliqué sur la plaque métallique 4 faite en nickel, par exemple. Ainsi qu'on le sait l'oxyde de baryum, de même que 1.'oxyde de zirconium, est une matière isolante.
Si l'on désire utiliser des matières semi-conduc- trices on peut faire la plaque 4 en argent, par exemple, et former à sa surface une couche d'iodure d'argent par l'action de vapeurs d'i ode. La plaque 4 peut être en cuivre et être oxydée superficiellement, de sorte qu'il se produit une couche d'oxydede cuivre qui, de même que l'iodure précité, est une matière semi-conductrice.
Il est à remarquer qu'on peut aussi disposer d'autres matières entre les électrodes 4 et 8, par exemple une matière fluorescente qui peut constituer en même temps la couche iso- lante ou senti-conductrice.
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Photoelectric cell.
In its patent n ° 379,382, the applicant has already described a photoelectric device comprising an electrode constituted at least in part by a photoelectric material, and separated from another electrically conductive material electrode by a layer containing one or more insulating solids. When the photoelectric electrode, which can advantageously consist of one or more alkali or alkaline-earth metals, is irradiated, a voltage difference occurs between the two electrodes which depends on the intensity of the voltage. irradiation and which produces an electric current if the
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electrodes are connected to an external electrical circuit.
This current passes through the separation layer which may be formed by a chemical compound of the metal of which one of the electrodes is composed. By "photoelectric material" is meant a material which, when subjected to irradiation, is capable of emitting electrons.
Further, the Applicant has shown in its Patent No. 379,381 that the release layer can consist of one or more solid semiconductor materials.
On the other hand, the Applicant has already proposed to constitute the contact part of the photoelectric electrode of a device of this type by a member which is in contact with this electrode at several points and consists, for example, of a device. piece of metallic gauze or in a very thin metallic layer, applied to the photoelectric electrode.
The object of the present invention is to apply the current to the photoelectric electrode in another way and to simplify the manufacture of the device.
The photoelectric device according to this invention comprises a photoelectric electrode, which is separated from another electrically conductive electrode by a key consisting essentially of one or more insulating or semiconducting solid materials, these elec- - trodes and the insulating or semi-conducting layer being superimposed. Further, the device has an electron emitting body, which is arranged such that the emitted electrons can reach the photoelectric electrode.
In this case, the contact piece of the photoelectric electrode is constituted, so to speak, by a cloud of electec-
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trons occurring in the vicinity of the photoelectric electrode. The irradiation of this electrode causes a voltage difference in the device and when the external circuit is closed this voltage difference produces a current of electrons going from the photoelectric electrode to the other electrode through the insulating layer or semi -conductive.
Electrons from the emitting body go to the photoelectric electrode. The outer circuit is connected between the photoelectric electrode and the electron emitting body. It should be noted that it is possible to apply both a negative potential and a low positive potential to this body or else not apply any voltage to it with respect to the photoelectric electrode.
It is often advantageous to have an auxiliary electrode between the emitter body and the photoelectric electrode. In this case, it is possible to apply to this auxiliary electrode such a potential, with respect to the emitting body, that the movement of the emitted electrons is accelerated.
When the electron-emitting body at the same time emits light rays, these rays often also fall on the photoelectric electrode. This irradiation has essentially a constant intensity, so that a constant voltage difference occurs in the device. Consequently, a light source of variable intensity makes it possible to produce a variable voltage difference in addition to this constant voltage difference.
If it is desired to avoid constant irradiation of the electrode by the electron-emitting body, it is advantageous to place an opaque screen to light rays between this body and the photoelectric electrode, so as to allow
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electrons to circulate around the screen, while the light rays are stopped by the latter. In this construction in particular, it may be advantageous to use the auxiliary electrode which accelerates the speed of the electrons discussed above.
It is also possible to avoid the action of the light rays emitted by the electron emitting body on the voltage difference produced, by using a body emitting electrons at a temperature at which it emits practically no light rays. This emitting body can advantageously be constituted by an incandescent cathode covered with an alkali metal, since in oo cases the surface of the emitting body and the photoelectric electrode can be constituted by the same alkali metal, which can be introduced into the device in a single operation. The electron-emitting body may also consist of a cathode made of an oxide of alkaline earth metals, which is heated directly or indirectly and which also emits only a very small amount of visible rays.
If the emitting layer is made of an alkaline earth metal precipitated from its vapor phase, the manufacture of the device can also be simplified by constituting the photoelectric electrode with the same alkaline earth metal.
The electron-emitting body can also be made up of a body containing photoelectric material, so that electrons are photoelectrically released, and there is no need to heat the electron-emitting body. .
It is often possible to constitute the electron-emitting body by a radioactive material emitting rays / 3
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If a fluorescent material, that is to say a substance emitting fluorescent rays when struck by electrons, is placed between the two electrodes of the device, the device can be used with advantage to For the amplification of light images or for the transformation of these images into images produced by rays of other wavelengths.
The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows, by way of example, two embodiments thereof.
Figs. 1 and 2 are two different views of an embodiment of the invention, and FIGS. 3 and 4 show another embodiment.
The photoelectric device shown in figs.
1 and 2 comprises an ampoule 1 made of glass, quartz or another similar material, to which is sealed a foot 2 provided with a clamp 3. This clamp carries the electrodes and the emitting body of the device. One of the electrodes is constituted by a zirconium plate 4 mounted on the pinch by means of the support wire 5 electrically connected to the supply wire 6. The zirconium plate 4 is covered with a thin film 7 of. zirconium oxide which, as is known, is an insulating material, this film possibly being formed by a surface oxidation of the plate 4. On the film 7 of zirconium oxide is applied a layer 8 which, in this embodiment, is made of cesium and constitutes one of the electrodes of the device.
On the clamp 3 is mounted an incandescent cathode 9 connected to the supply wires 10 and 11 and constituted by a tungsten wire wound in the shape of a helix,
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the surface of this wire being covered with cesium.
During the manufacture of the device shown in the drawing, the oxidized zirconium plate and the tungsten helix 9 are introduced into the bulb, this helix being superficially oxidized by heating in an atmosphere containing oxygen. Then a vacuum is created in the device, for example using a vacuum pump connected to the valve 12, after which cesium is introduced into the ampoule 1, which can be carried out, for example, by means of the tube 13. However, it is also possible to develop the cesium inside the ampoule 1, for example by heating a mixture of a cesium compound and a suitable reducing agent. The cesium introduced into the device is deposited on the layer of zicronium oxide 7 and constitutes the photoelectric electrode 8.
At the same time, part of the cesium is deposited on the oxidized tungsten wire 9 and constitutes a layer with high emissivity. As we know, a cathode of this kind already emits electrons at a very low temperature, while it hardly emits visible light rays. After the introduction of cesium, the plug 13 is closed by sealing it to the ampoule.
When the photoelectric electrode 8 is irradiated with the aid of a light source 14, there is a voltage difference between the electrodes 4 and 8 and this voltage difference in turn causes the passage of a current through the device if an external circuit is connected between the power wire 6 and one of the power wires 10 and 11. It is necessary to send a current through the incandescent cathode 9 so that it emits electrons. The current produced by irradiation can pass through
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the circuit, without the latter comprising a voltage source.
Preferably, a low negative potential is applied to the incandescent body 9 with respect to the photoelectric electrode 8. However, a low positive voltage can also be applied to this incandescent cathode, without the direction of the current being reversed in the line. circuit. Since the difference in voltage produced and the resulting current depend on the irradiation intensity, the device makes it possible to transform variations in light into variations in current.
The device shown in Figs. 3 and 4 also comprises an electrically conductive electrode 4 and a photoelectric electrode 8, these electrodes being separated from each other by a layer 7. In addition, the device comprises an incandescent cathode 15 which n 'emits electrons only at a temperature at which it also emits light rays. This electrode is constituted, for example, by a tungsten wire. So that the emitted light rays do not act on the photoelectric electrode, a screen 16 opaque to light rays is placed between the incandescent cathode 15 and the aforementioned electrode. This screen is constituted, for example, by a metal plate and is fixed to one of the supply wires of the incandescent cathode 15.
Between the screen 16 and the electrode 8 is arranged a perforated electrode 17 with fine mesh fixed to the support wire 18 and connected to the supply wire 19. This electrode 17 is slightly folded down so as to surround the edges of the wire. notch 16 and can act as a grid accelerating the speed of the electrons emitted by the incandescent cathode 15 and going to the photoactive electrode 8. For this purpose it is necessary to apply a positive voltage to the electrode 17
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relative to the incandescent cathode 15.
When operating the device it is important to arrange the light source in such a way that the screen 16 blocks as little as possible of these rays.
For this purpose, this source can be placed at 20, for example, because in this case the rays strike the screen obliquely.
The electrodes of the device can also be placed on its wall. To this end, the wall is first covered with a metal layer, for example, on which the intermediate layer is applied, and thereon the light-sensitive electrode is then formed.
The electrodes and the intermediate layer 7 can also be made of materials other than those mentioned above. The photoelectric electrode can also consist, for example, of other alkali metals or of an alkaline earth metal, for example barium. If barium is used, it is advantageous to form the layer 7 with the barium oxide which is applied to the metal plate 4 made of nickel, for example. As is known, barium oxide, as well as zirconium oxide, is an insulating material.
If it is desired to use semi-conductive materials, plate 4 can be made of silver, for example, and a layer of silver iodide can be formed on its surface by the action of iodine vapors. The plate 4 can be made of copper and be superficially oxidized, so that a layer of copper oxide is produced which, like the above iodide, is a semiconductor material.
It should be noted that other materials can also be placed between the electrodes 4 and 8, for example a fluorescent material which can at the same time constitute the insulating or semi-conductive layer.