Procédé pour la fabrication d'une cellule photoélectrique. La présente invention a trait à un pro cédé pour la fabrication d'une cellule photo électrique du type employant nomme matière photo-sensible un oxyde (oxyde -ou sous- oxyde) d'un métal alcalin tel que le caesium.
Une forme de cellule photoélectrique de ce genre peut comporter une cathode ou électrode photosensible ayant une surface en argent avec une pellicule d'oxyde ou de sous-oxyde d'un . métal alcalin, tel que du caesium. On a trouvé que lorsque la surface de la .cathode est munie ,d'une pellicule d'oxyde de caesium ou de sous-oxyde de cae- sium, la sensibilité de la cellule à la lumière de la région rouge et jaune -est plusieurs fois plus grande que celle d'une cellule munie d'une pellicule de caesium pur.
Il est toute fois essentiel, en vue d'obtenir la sensibilité de la cellule dans cette région, qu'il n'y ait pas de caesium ou autre métal alcalin libre présent dans l'enveloppe.<B>-</B> Le procédé antérieurement employé pour la fabrication d'une cellule photoélectrique de ce genre est sommairement le suivant: La cathode, qui peut être constituée par une plaque d'argent. ou de cuivre plaqué d'argent, est montée dans une enveloppe avec l'anode et après avoir établi .le vide :dans l'enveloppe, on y admet de l'oxygène et on produit une décharge entre la cathode et l'a no-de pour oxyder l'argent.
On extrait ensuite l'oxygène de l'enveloppe et on y introduit ou on y dégage le métal alcalin, respectivement le caesium. L'ampoule avec son .contenu est ensuite chauffée afin d'y effectuer une réac tion entre une portion du caesium et l'oxyde d'argent en vue de produire une pellicule d'oxyde ou de sous-oxyde d'argent sur la cathode. On continue alors le chauffage pen- -dant une période suffisamment longue et à une température suffisante pour évaporer l'excédent de caesium libre et l'évacuer île l'ampoule. par le dispositif d'aspiration.
On a rencontré des difficultés -dans ce procédé par suite de la température élevée re quise pour faire évaporer tout le caesium dans l'enveloppe. Il faut que cette opération soit effectuée très soigneusement et à cause de cette température de cuisson élevée, il faut employer une conduite d'aspiration toute .en verre pour relier l'enveloppe à la pompe d'é vacuation.
Le procédé est lent et ennuyeux et ne convient pas trop bien pour la fabrication in dustrielle, dans laquelle il est désirable d'em ployer des connexions d'aspiration normales en caoutchouc. Cette température de cuisson élevée peut également détruire une certaine portion du sous-oxyde de caesium actif et il en résulte une faible sensibilité de la cel lule.
La présente invention a pour but de sim plifier le procédé .de fabrication d'une cel lule photoélectrique du genre susdécrit et de prévoir aussi, dans un mode d'exécution pra tique du procédé, de nouveaux moyens pour éliminer le caesium libre d'une cellule photo électrique employant comme matière sensible à la lumière un composé de caesium.
Suivant l'invention, on emploie une ca thode à surface formée d'un métal oxydé et on l'amène à réagir avec -des vapeurs de mé tal alcalin, tel que de caesium, établies à l'in térieur de l'enveloppe, après quoi l'excédent de métal alcalin, respectivement de caesium, est éliminé par une action d'absorption chi mique indépendante.
Pour établir cette réaction chimique, on peut procéder comme suit: On prévoit dans l'enveloppe de la cellule une substance d'absorption qui est inerte, ou tout au moins moins active, par rapport au mé tal alcalin, que la surface .d'argent oxydé de la cathode à la température de réaction de l'oxyde d'argent et du métal alcalin, mais qui réagit avec le métal alcalin à une tempéra ture légèrement plus .élevée pour former des composés stables solides de celui-ci. La tem pérature de réaction de la substance d'absorp- tion avec le métal alcalin ne doit pas être trop élevée; puisqu'il faut éviter un échauf fement de la cathode jusqu'à la température.
de .dissociation de l'oxyde ou du sous-oxyde de métal alcalin, lorsque la substance d'ab sorption est chauffée à ladite température île réaction.
Grâce à l'emploi de cette substance d'ab sorption, on peut établir le vide dans l'enve loppe après l'oxydation de la surface d'argent de la cathode, on peut produire le métal al calin, on peut y introduire un gaz inerte s'il y a. lieu et on peut sceller définitivement le tube avant la production de la. pellicule .d'oxyde ou de sous-oxyde de métal alcalin. La pellicule d'oxyde ou sous-oxyde de métal alcalin peut être produite sur la cathode en chauffant. tout l'ensemble jusqu'à une température à laquelle le métal alcalin réagit avec l'oxyde d'argent.
On peut alors éliminer l'excédent de métal alcalin libre en chauffant la substance d'ab sorption jusqu'à sa température de réaction avec celui-ci, tandis que l'enveloppe et les autres parties qu'elle contient sont chauffées à une température moindre, mais suffisante pour empêcher que le métal alcalin s'y -dé pose.
La substance d'absorption consiste, de préférence, en une quantité de verre de plomb constituant une partie de l@enveloppe, mais on pourrait également employer un composé chimique sous forme de revêtement sur une certaine partie de l'enveloppe ou des éléments qu'elle .contient, ou dans un récipient ou une eapsule appropriée. On peut encore employer d'autres méthodes pour introduire et pour chauffer ladite substance d'absorption, dont quelques-une seront expliquées ci-après en re gard du dessin annexé.
Dans ce dessin, donné à titre d'exemple: La fig. 1 est une élévation d'une cellule avec l'enveloppe en coupe, dans laquelle une partie de l'enveloppe de verre constitue la matière d'absorption; Les fig. 2, $, 4 et 5 sont des vues de fragments de cellules photoélectriques mon trant d'autres méthodes d'utilisation de la substance d'absorption. A la fi-. 1, on a représenté une cellule photoélectrique comprenant. une enveloppe 6 dont la partie supérieure 7 est formée de verre. de chaux ou -d'un autre verre qui n'est pas attaqué par les vapeurs -de caesium -et dont la partie inférieure ou partie de base 8 est établie en verre .de plomb.
L'enveloppe contient une plaque de cathode 9 dont la sec- t.ion transversale peut avoir une forme en V ou demi-circulaire et qui peut être établie en argent ou en cuivre plaqué d'argent. La ca thode 9 est maintenue sur le bouchon 10 par des fils de support 11 et 12 :dont le dernier est relié à un conducteur d'entrée -de courant 13. Une anode en forme :d'un fil 14 qui peut être en nickel, est placée dans le creux de la cathode et est supportée sur le bouchon<B>lu</B> par des fils de support 15 et 16, dont le pre mier est relié à. un fil d'entrée de courant 17.
I7ne capsule 18 est supportée au-dessus de l'ensemble (les électrodes par un fil 19 soudé à l'extrémité supérieure de l'anode 14. La capsule 18 contient un mélange de sub- etances pouvant dégager des vapeurs de cae- sium clans l'enveloppe lorsqu'il est .chauffé.
Un mélange employé de préférence dans la capsule 18 consiste en bichromate de cae- sium et silicium, le silicium servant d'agent réducteur pour le bichromate de caesium. Une petite quantité de métal tel que l'alliage de métaux de terres rares dit Mischmetall, ou de l'aluminium peut être ajoutée au mé lange afin d'accélérer la réaction et de ré- cluire la température de réaction.
Le procédé pour la fabrication d'une cel lule de ce senre peut être, par exemple, 1c suivant: Après avoir placé les électrodes dans l'en veloppe -et après avoir effectué la fusion de celle-ci, -on recuit l'enveloppe et on y établit le vide par l'int,3rmédiaire d'une conduite d'é vacuation 20 de la manière usuelle. Après le refroidissement du tube, on le remplit,d'oxy- z;
ène à une pression d'environ 1,6 mm et on fait passer une décharge de courant continu entre la cathode en cuivre plaqué d'argent et le fil d'anode en employant environ 800 à 1000 volts et un faible courant d'environ 60 à 100 milliampères, cette décharge étant diri gée de la cathode à l'anode. On maintient la décharge jusqu'à. ce qu'on ait obtenu le degré voulu d'oxydation de la cathode, ce qui ne demande qu'un temps très court. Le degré d'oxydation préféré est obtenu quand la pla que de cathode présente une couleur verte, au moins par endroits.
On extrait alors l'oxy gène de l'ampoule et on fait chauffer la cap sule 18 par un courant d'induction à haute fréquence pour obtenir des vapeurs de cae- sium métallique dans l'enveloppe et, si l'on désire employer une atmosphère gazeuse dans la cellule, on y introduit de l'argon ou un autre gaz noble à la pression appropriée. En suite, on scelle la. cellule.
Toutes les opérations susénoncées peuvent être effectuées avec les moyens d'évacuation usuels utilisant des conduites en caoutchouc avec le tube d'évacuation. L'enveloppe est en suite placée dans un four et chauffée ,jusqu'à environ 125 C pendant environ 5 minutes, pour provoquer une réaction entre les vapeurs de caesium et l'argent oxydé en produisant probablement un sous-oxyde de caesium. A cette température, il n'y a pas de réaction appréciable entre le caesium et la portion de verre de plomb de l'enveloppe,
de façon que tout le caesium est disponible pour former la pellicule de sous-oxyde sur la cathode.
On élimine alors l'excédent de caesium en chauffant la partie en verre de plomb dans un second four adjacent jusqu'à une tempé rature d'environ 350 à 400 C, à laquelle le caesium réagit avec le contenu d'oxyde de plomb dans le verre de plomb en formant des composés de caesium stables solides. Pendant ce traitement, la portion en verre -de chaux de l'enveloppe est maintenue à une tempéra ture d'environ 125 C pour empêcher une condensation du caesium dans ladite portion en verre de chaux et pour le chasser dans la portion en verre @de plomb.
Un chauffage plus élevé .de la portion en verre de chaux devrait être .évité, afin de ne pas détruire ou com promettre la pellicule d'oxyde de caesium ou de sous-oxyde de caesium sur la cathode. Cette opération de chauffage devrait être con tinuée jusqu'à<B>ce</B> que le caesium libre soit complètement éliminé, et ordinairement un chauffage durant 5 à 20 minutes sera suffi sant.
On refroidit ensuite l'enveloppe soigneuse ment et on fait,des mesures pour en détermi ner la photosensibilité dans les portions rouge et jaune du spectre. Si l'émission est en dessous de la normale, on peut encore une fois réchauffer tout le tube pendant environ 3 minutes jusqu'à environ 200 à<B>9-50 '</B> #C et généralement les tubes qui n'ont pas la sensi bilité photoélectrique normale après le pre mier traitement, seront -de beaucoup amélio rés par ce chauffage ultérieur.
Il est très désirable d'éliminer tout le caesium libre de la cellule par cette action d'épuration, attendu que même des petites quantités -de caesium laissées :dans le tube se déposent sur la cathode et détruisent la sen sibilité de la cellule dans la région rouge et jaune et tendent à provoquer des peites élec triques entre les fils d'entrée.
Après avoir traité-les cellules, on peut les former dans les conditions de marche nor males pendant quelques heures, afin d'en éliminer toutes .les traces de résidus de gaz dans l'enveloppe autres que les gaz mono atomiques.
A la fig. 2, on a représenté la substance d'absorption comme étant sous la forme d'un revêtement 21 appliqué à l'intérieur de la portion de _ base de l'enveloppe. Dans ce cas, toute l'enveloppe peut être construite en verre de .chaux. Un composé qui peut alors être utilisé comme substance d'absorption est. l'oxyde de plomb appliqué à l'intérieur (le l'enveloppe avant -d'y sceller la monture.
A la fig. 3,<B>là</B> substance d'absorption est représentée comme ayant .la forme d'un an neau de cuivre oxydé 22 monté sur le bou chon 23 et pouvant être chauffé par des cou rants d'induction à haute fréquence. Avec cette .construction, la substance ,d'absorption peut être chauffée indépendamment de la ca thode, de façon que le danger de réduire la pellicule de sous-oxyde de caesium pendant l'élimination de l'excédent de caesium est di minué. Pendant le chauffage de l'anneau d'absorption 22, l'enveloppe devrait être re cuite à une température suffisante pour faire évaporer le caesium libre de toutes les parties de l'appareil.
Au lieu d'utiliser une surface de cuivre oxydé pour la substance d'absorption, -des composés appropriés tel que de l'oxyde de plomb pouvant réagir avec le caesium pourraient être appliqués à l'an neau 22 et être chauffés par induction.
A la fig. 4, une capsule d'absorption 2.1 est suspendue à un des fils de support -d'é lectrode en une position convenable pour être chauffée de façon appropriée par .des cou- rants d'induction à haute fréquence.
Cette capsule peut contenir une matière telle que de l'oxyde de .cuivre ou de l'oxyde -de plomb spongieux qui, lorsqu'il -est chauffé au- dessus de la température nécessaire pour for mer la pellicule de sous-oxyde de caesium sur la cathode, élimine l'excédent de caesium.
La fig. 5 montre la substance d'absorp tion sous la forme d'une bobine 25 de .cuivre oxydé dont les extrémités opposées sont re liées aux fils de support de cathode par des conducteur, 26 et 27.
Des conducteurs -d'en trée séparés, 28 et 29 sont prévus pour cha cundes fils de support de cathode, de sorte que la bobine 25 peut être chauffée à la tem pérature de réaction en y faisant passer di rectement un courant électrique, le fil de support de la cathode 27 étant pourvu d'une tête isolante 30 entre le bouchon et la ca- tho,de en vue d'empêcher un court-circuitage de la bobine nar la cathode. Toute autre ma tière d'absorption appropriée peut aussi être supportée à l'intérieur de la bobine 25, de façon à être chauffée par celle-ci.
En employant les différentes formes de substance d'absorption représentées,' la pelii.- cule de sous-oxyde de caesium est d'abord produite sur la cathode et ensuite la. su!) stance d'absorption est activée pour éliminer en voie d'épuration l'excédent de caesium dans des conditions telles que la pellicule de sous-oxyde .de caesium ne soit pas décompo sée.