<Desc/Clms Page number 1>
Cellule photo-électrique.
La présente invention a pour objet une cellule pho- électrique comportant une électrode photo-électrique conte- nant une couche adsorbée de métal alcalin.
Dans ces derniers temps on a augmenté sensiblement la sensibilité des cellules photoélectriques par diverses mesures. Ainsi, par exemple, la société demanderesse a propo- sé d'appliquer le métal photo-électrique sur la couche d'un composé chimique qui est constitué, par exemple, par un oxyde.
Il y a avantage à mélanger à cette couche des particules de métal qui peuvent être formées en partie par un métal photo- électrique.
On a obtenu de bons résultats au moyen d'une électrode 1
<Desc/Clms Page number 2>
photo-électrique constituée par une couche métall.ique qui est oxydée superficiellement, puis recouverte de métal photo-élec- trique et soumise à un traitement tel que l'oxyde métallique formé est réduit par le métal photo-électrique et qu'il se produit un mélange constitué par l'oxyde du métal photo-élec- trique, des particules du métal photo-électrique même et des particules du métal oxydé et ensuite réduit. En outre, une -mince couche du métal photo-électrique est adsorbée par la dite couche mélangée.
Si la couche sousjacente métallique est constituée, par exemple, par de l'argent et le métal pho- électrique par du césium, la couche intermédiaire formée est constituée par un mélange de particules d'argent, des parti- cules de césium et des particules d'oxyde de césium, une mince couche de césium étant adsorbée par la couche intermédiaire.
On sait qu'on peut augmenter la sensibilité en éli- minant l'excès de matière photo-électrique et dans ce but on a proposé divers procédés. L'un d'entre eux consiste à éli- miner l'excès de métal photo-électrique de la cellule par volatilisation en chauffant la cellule cependant qu'elle est raccordée à une pompe à vide. On sait qu'on peut également introduire dans la cellule une certaine quantité de carbone pour faire adsorber l'excès par le carbone. On peut aussi produire une réaction chimique entre l'excès de métal photo- électrique et un composé, par exemple de l'oxyde de plomb qu'on introduit dans la cellule. Ce composé peut être intro- duit dans la cellule à l'état pur ou encore former un consti- tuant de la paroi de la cellule.
Ainsi, par exemple, on a parfois fait le pied de la cellule en verre à base de plomb et provoqué une réaction de ce verre sur l'excès de métal photo-électrique de manière que le verre fixe cet excès.
Dans l'exposé de la demande de brevet français n .355.088 (PH.3348) la société demanderesse a proposé d'introduire dans
<Desc/Clms Page number 3>
la cellule, en plus de l'électrode photo-électrique, un métal susceptible de s'allier à l'excès de matière photo-électrique, notamment de l'étain ou du plomb.
On a constaté que la sensibilité des cellulês; photo- électriques achevées, comportant des électrodes photo-électri- ques contenant une couche adsorbée de métal alcalin, est sou- vent sensiblement inférieure à celle mesurée au cours de la fabrication de ces cellules. On a trouvé en outre que des cellules établies d'une manière identique présentent souvent de grandes différences.
A la suite de nombreux essais on a trouvé que ces inconvénients sont dûs à la présence de faibles quantités de gaz dégagées dans les cellules. En effet, on constate des dégagements gazeux aussi bien lorsque les cellules sont scel- lées que lors de la formation de l'électrode photo-électrique et de l'élimination de l'excès de métal photo-électrique. Pen- dant la formation de l'électrode photo-électrique le métal photo-électrique, qui, en général, est constitué par du cé- sium ou du potassium, vient en contact également avec des parties de verre non recouvertes de la cellule et on a consta- té qu'en présence des métaux mentionnés n'importe quel verre dégage en pratique des gaz lors du chauffage nécessaire à la formation de l'électrode photo-électrique.
Ainsi, par exemple, une assez grande quantité de gaz se trouve dégagée déjà à environ 75 pendant le chauffage de presque tout verre en présence de césium.
L'utilisation de carbone dans la cellule présente l'inconvénient suivant: cette matière ne peut jamais être débarrassée pratiquement de tous les gaz occlus et les gaz encore occlus dans le carbone en sont chassés lors de l'adsorp- tion du métal photo-électrique. D'assez grandes quantités de gaz se dégagent également lors de l'action des métaux alcalins @
<Desc/Clms Page number 4>
sur le verre à base de plomb. Par contre, aucun gaz ne se dégage lorsqu'on élimine l'excès de métal photo-électrique au moyen d'étain et de plomb.
Les recherches révèlent que les gaz dégagés sont constitués, dans la plupart des cas, par de l'hydrogène et en outre que précisément des couches adsorbées en métal alca- lin sont très sensibles vis-à-vis de l'hydrogène, de sorte que les gaz dégagés affectent la sensibilité de la cellule et déterminent en outre de grandes différences entre les cellu- les. Si, par exemple, la couche adsorbée est constituée par du césium, on peut se représenter l'influence de l'hydrogène comme suit. Le césium est transformé par l'hydrogène en hy- drure de césium. Cet hydrure de césium adhère à la surface de l'électrode photo-électrique et n'est pas sensible au point de vue photo-électrique. Même de faibles quantités d'hy- drogène peuvent donc réduire notablement la sensibilité de la cellule et la cellule est en outre sujette à des phénomènes de grande fatigue.
De plus, la cellule n'est pas constante.
En effet, sous l'action d'un éclairement l'hydrure de césium se dissocie en césium et en hydrogène et une dissociation de l'hydrure de césium se produit également, si l'on élève la température jusqu'à 150 C. La quantité du césium adsorbé, et par suite aussi la sensibilité de la cellule, varie donc au cours du fonctionnement de la cellule. De plus, les caracté- ristiques de la cellule ne sont pas constantes du fait qu'au cours du fonctionnement de la cellule des quantités varia- bles de gaz (d'hydrogène) se trouvent dégagées.
Si l'électrode photo-électrique contient des parti- cules d'oxyde alcalin, par exemple des particules d'oxyde de cé -sium,l'hydrogène,les affecte également. L'hydrogène réagit sur l'oxyde de césium et de cette réaction résulte la formation
<Desc/Clms Page number 5>
d'hydroxyde de césium et d'hydrure de césium. On a déjà in- diqué ci-dessus l'influence fâcheuse qu'exerce l'hydrure de césium sur les propriétés de la cellule. L'hydroxyde de cé- sium formé détermine une rétraction par cuisson de l'électro- de photo-électrique et affecte ainsi également les,caractéris- tiques de la cellule.
Suivant l'invention, on obvie à tous ces inconvé- nients en introduisant dans la cellule en plus de l'électrode photo-électrique une certaine quantité de métal alcalinoter- reux (de baryum, de strontium, de calcium). Ces métaux fixent les gaz dégagés et les empêchent ainsi d'exercer leur influen- ce fâcheuse. On a constaté que, par opposition au magnésium qu'on a proposé parfois comme "capteur" pour les cellules photo-électriques, les dits métaux permettent d'obtenir des résultats très favorables. Des expériences ont montré que l'hydrogène, qui, comme exposé ci-dessus, constitue une grande partie des gaz dégagés, n'est pratiquement pas fixé par le magnésium, mais par contre dans une grande mesure par le baryum, le strontium et le calcium.
On obtient une construction pratique en divisant la cellule par un écran en deux parties dont l'une contient l'é- lectrode photo-électrique, tandis que l'autre renferme le métal alcalinoterreux. Cet écran peut être constitué en to- talité ou en partie par une substance susceptible de fixer l'excès de métal alcalin.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La cellule représentée sur la figure 1 a une paroi de verre cylindrique 1 à laquelle est scellé, par fusion, un pied 2 muni d'un pincement 3. Dans ce pincement sont scellés deux fils d'amenée de courant 4 et 5 auxquels est fixée une
<Desc/Clms Page number 6>
anode 6 constituée par un fil métallique en forme d'épingle à cheveux, par exemple un fil de tungstène. Les fils d'amenee de courant 4 et 5 sont reliés à des fils d'alimentation 7 et 8. Un écran métallique étamé 9 est fixé au fil d'amenée de courant 5. Le fil d'amenée de courant 4 traverse cet écran dans un petit tube isolant 10.
Une hélice de chauffage 11 disposée latéralement au pied 2 est fixée d'une part à l'écran 9 et d'autre part à un fil d'amenée de courant 12. L'anode 6, l'écran 9 et l'hélice de chauffage 11 peuvent avoir été fixés au pied avant que celui-ci n'ait été scellé à l'ampoule. On introduit dans l'hélice 11 un petit morceau de calcium 13 et on applique sur l'anode 6 une certaine quantité d'argent.
Après que le pied a été scellé à l'ampoule, la cellu- le est vidée d'air, puis l'argent appliqué sur l'anode est volatilisé. Cet argent se dépose sur la paroi de la cellule où il forme la couche 14, la formation d'un dépôt d'argent sur une partie de la paroi de la cellule destinée à constituer ultérieurement la fenêtre de la cellule étant empêchée d'une manière bien connue au moyen d'un écran non représenté.
Une fois la couche d'argent 14 formée, on la recou- vre d'une couche d'oxyde d'argent. A cet effet, on introduit dans la cellule une faible quantité d'oxygène et on fait jaillir une décharge électrique entre la couche d'argent 14, qui fait alors office de cathode, et l'anode 6. Après l'éli- mination de l'excès d'oxygène, on chauffe le calcium 13 de manière à le débarrasser des gaz occlus et à volatiliser une faible quantité de calcium, ce qui rend le vide de la cellule plus parfait. Le calcium volatilisé se dépose sous la forme d'une mince pellicule 15 sur la partie inférieure de la paroi de la cellule. Puis, une certaine quantité de césium est .introduite dans la cellule et celle-ci est ensuite scellée.
<Desc/Clms Page number 7>
Ceci fait, le calcium est chauffé de nouveau de sorte qu'une quantité plus grande de calcium se volatilise et se dépose sur la paroi.
Par la suite, on chauffe la cellule de manière à provoquer la réaction d'une partie du césium introduit sur l'oxyde d'argent et à produire ainsi un mélange de particules d'oxyde de césium et de particules d'argent. Sous l'action du chauffage de la cellule, des particules de césium pénètrent aussi dans ce mélange, de sorte qu'il se produit une couche 16 constituée par un mélange de particules d'oxyde de césium, de particules d'argent et de particules de césium et qu'en ou- tre une mince couche de césium 17, de préférence monomolécu- laire, est adsorbée par ladite couche mélangée.
Au cours de ce chauffage de la cellule, une partie du césium vient en contact avec le verre de la cellule, de sorte que des gaz, notamment de l'hydrogène, se dégagent. Des gaz de ce genre se produisent également lors de la fermeture de la cellule à la lampe. Ces gaz sont fixés par le calcium de la couche 15, de sorte que la pellicule de césium 17 est protégée contre eux. Comme le calcium exerce son effet cap- teur de gaz au plus haut degré au cours de la volatilisation, on peut finalement en cas de besoin volatiliser de nouveau une faible quantité de calcium. Cependant, le "miroir" de calcium 15 s'est révélé tellement efficace , surtout au cours du chauffage auquel la cellule est soumise, qu'en géné- ral on peut se dispenser de cette dernière volatilisation.
Le chauffage de la cellule a non pas seulement pour effet de capter les gaz, mais l'excès de césium est rendu inoffensif par l'étain dont l'écran 9 est recouvert. Ce métal s'allie à l'excès de césium. L'écran 9 sert également à pro- téger le pincement 3 contre les métaux volatilisés dans la cellule.
A
<Desc/Clms Page number 8>
Il est évident que le calcium peut aussi être in- troduit dans la cellule d'une autre manière. On peut, par exemple, partir d'un mélange d'un composé de calcium réduc- tible, tel que l'oxyde de calcium, et d'un agent réducteur, tel que le zirconium ou le thorium. L'étain peut aussi être libéré dans la cellule d'une manière analogue, par exemple d'un mélange d'oxyde d'étain et de zirconium. On peut obtenir une simplification en libérant le calcium et l'étain du même composé, par exemple de stannate de calcium.
La cellule représentée sur la figure 2 renferme une capsule 18 portée par un fil 19 et contenant un mélange ou un alliage de calcium et d'étain. La partie supérieure de la capsule constitue un écran. Cette capsule se substitue à l'hélice de chauffage 11 de la cellule représentée fig. 1.
Lorsque cette capsule est chauffée au moyen de courants in- duits, le calcium et l'étain se volatilisent et se déposent sur la paroi de la cellule sous la forme d'une couche 20. Tant les gaz que l'excès de césium peuvent être fixés par cette couche.
Si l'excès de césium n'est pas éliminé au moyen d'un métal tel que l'étain, qui est susceptible de s'allier au césium, mais au moyen de carbone, qu'on peut disposer à pro- ximité du pied, on volatilise le métal alcalino-terreux au cours de l'adsorption du césium par le carbone ou avant cette adsorption. Dans ce cas, les gaz dégagés au cours de cette adsorption, ainsi que les gaz dégagés au cours du scellement de la cellule et de la formation de la cathode, sont rapide- ment fixés par le métal alcalino-terreux. On peut mettre en oeuvre le même procédé, si le pied de l'ampoule est en verre à base de plomb et que l'excès de césium est fixé par ce verre à base de plomb.
@
<Desc/Clms Page number 9>
Dans ce cas également on volatilisera le métal al- calino-terreux, de préférence, avant que la réaction entre le verre à base de plomb et le césium ne soit provoquée.