Photoelektrische Vorrichtung. Anmelderin hat bereits früher im Schweiz. Patent Nr.<B>157451</B> eine neue photoelektri sche Vorrichtung angegeben, die eine wenig stens teilweise aus einem photoelektrischen Stoff bestehende Elektrode enthält, .die durch eine mindestens einen isolierenden festen Stoff enthaltende Schicht von einer andern aus elektrisch leitendem Stoff bestehenden Elektrode getrennt ist.
Bei Bestrahlung der photoelektrischen Elektrode, die vorteilhaft aus mindesteng einem Alkali- bezw. Erd- alka.limetall bestehen kann, und Verbindung der Elektroden mit einem äussern Stromkreis werden zwischen den beiden Elektroden ein Strom und ein Spannungsunterschied her vorgerufen, die von der Bestrahlungsinten- sität abhängig sind. Dieser Strom fliesst durch die Trennschicht, die aus einer chemischen Verbindung des lletalles bestehen kann, aus dem eine der Elektroden hergestellt ist.
Unter "photoelektrischer Stoff" ist ein Stoff zu verstehen, der bei Bestrahlung mit sichtbaren Lichtstrahlen Elektroden aussen den kann.
Ferner hat Anmelderin gefunden, Schweiz. Patent Nr. 157452, dass die Trennschicht aus mindestens einem festen, halbleitenden Stoff bestehen kann.
Weiterhin hat Anmelderin (in einer frü heren Patentanmeldung) vorgeschlagen, den Kontaktteil der photoelektrischen Elektrode einer solchen Vorrichtung aus einem Teil bestehen zu lassen, der an mehreren Punk ten mit dieser Elektrode in Berührung ist und zum Beispiel aus Metallgaze bezw. aus einer sehr dünnen Metallschicht bestehen kann, die auf die photoelektrische Elektrode aufgebracht wird.
Die Erfindung hat den Zweck, der photo elektrischen Elektrode den Strom auf andere Weise zuführen zu können und die Herstel lung der Vorrichtung zu vereinfachen.
Die photoelektrische Vorrichtung gemäss der Erfindung enthält eine photoelektrische Elektrode, die durch eine mindestens zur Hauptsache aus mindestens einem isolieren den bezw. halbleitenden, festen Stoff beste hende Schicht von einer andern elektrisch leitenden Elektrode getrennt ist. Diese Elek troden und die isolierende bezw. halbleitende Schicht sind dabei aufeinander angeordnet.
Ferner enthält die Vorrichtung einen elek tronenemittierenden Körper, der derart ange ordnet ist, dass die ausgesandten Elektronen .die photoelektrische Elektrode erreichen -kön nen. Der Kontaktteil der photoelektrischen Elektrode besteht dann sozusagen aus einer Elektronenwolke, die in der Nähe der photo elektrischen Elektrode gebildet wird.
Bei Be strahlung dieser Elektrode wird in der Vor richtung und dem angeschlossenen Stromkreis ein von der photoelektrischen Elektrode durch die isolierende bezw. halbleitende Schicht hindurchgehender nach der andern Elektrode fliessender Elektronensetrom er zeugt. Die Elektronen werden der photo elektrischen Elektrode von dem Emissions körper zugeführt. Der äussere Stromkreis kann zwischen der photoelektrischen Elek trode und dem elektronenemittierenden Kör per angeschlossen werden.
Es sei bemerkt, dass diesem Körper sowohl ein negatives, als auch ein geringes positives Potential bezw. gar keine ,Spannung gegenüber der photo elektrischen Elektrode aufgedrückt werden kann.
In vielen Fällen empfiehlt es sich, eine Hilfselektrode zwischen dem elektronenemit tierenden Körper und der photoelektrischen Elektrode anzuordnen. Dieser Hilfselektrode kann dann ein solches Potential gegenüber dem Emissionskörper aufgedrückt werden, dass die ausgesandten Elektronen beschleunigt werden.
Wenn der Emissionskörper zu gleicher Zeit Lichtstrahlen aussendet, so werden diese Strahlen in vielen Fällen auch auf die photo- ,elektrische Elektrode auftreffen. Diese Be leuchtung hat praktisch eine gleichbleibende Intensität, so dass ein gleichbleibender Po tentialunterschied in der Vorrichtung erzeugt wird. Neben diesem gleichbleibenden Poten tialunterschied kann dann durch eine Licht- quelle schwankender Intensität ein schwan kender Spannungsunterschied erzeugt wer den.
Wenn man die gleichbleibende Beleuch tung der Elektrode durch d-en Emissions körper zu vermeiden wünscht, so kann zwi schen dem Emissionskörper und der photo elektrischen Elektrode vorteilhaft ein für Lichtstrahlen undurchlässiger Schirm ange ordnet werden. Die Elektronen können dann um den Schirm herumgehen, während die Lichtstrahlen von diesem Schirm aufgefan gen werden. Namentlich bei dieser Anord nung kann es sich empfehlen, die obener- wähnte, die Elektronen beschleunigende Hilfselektrode zu verwenden.
Das Beeinflussen des erzeugten Poten- tialunterschiedes durch die von .dem Emis sionskörper ausgesandten Lichtstrahlen kann auch dadurch vermieden werden, dass ein Körper benutzt wird, der Elektronen bei einer Temperatur aussendet, bei der praktisch keine Lichtstrahlen ausgesandt werden. Die ser elektronenemittierende Körper kann vor teilhaft durch eine mit A.lkalimetall über zogene Glühkathode gebildet werden.
In diesem Falle kann man nämlich die Ober fläche dieses Emissionskörpers und die photoelektrische Elektrode aus dem gleichen Alkalimetall herstellen, .das in einem Ar beitsgang in die Vorrichtung eingebracht werden kann. Der elektronenemittierende Körper kann auch durch eine mittelbar bezw. unmittelbar geheizte Erdalkaliogydkathode gebildet werden, die auch nahezu kein sicht bares Licht aussendet.
Wenn man die emit tierende Schicht aus einem Erdalkalimetall herstellt, das aus der Dampfphase nieder geschlagen wird, so kann man auch in diesem Falle die Herstellung der Vorrichtung da durch vereinfachen, dass .die photoelektrische Elektrode aus dem gleichen Erda.lkalimetall angefertigt wird.
Der elektronenemittierende Körper kann auch durch einen einen photoelektrischen Stoff enthaltenden Körper gebildet werden, so dass die Elektronen auf photoelektrischem Wege freigemacht werden können, und Er hitzung des elektronenemittierenden Kör pers nicht erforderlich ist.
In vielen Fällen lässt sich der elektronen emittierende Körper auch aus einem radio aktiven Stoff herstellen, der ss-Strahlen aus sendet.
Wenn man zwischen den beiden Elek troden der Vorrichtung einen fluoreszieren den Stoff anbringt, unter .dein hier eine Sub stanz zu verstehen ist, die Fluoreszenzstrah- len aussendet. wenn sie von Elektronen ge troffen wird, so lässt sich die Vorrlehtung vorteilhaft für die Verstärkung von Lichtbil dern bezw. für die Umsetzung dieser Licht bilder in Bilder von Strahlen mit andern Wellenlängen verwenden.
Inder Zeichnung sind zwei Ausführungs formen der photoelektrischen Vorrichtung gemäss der Erfindung beispielsweise darge stellt.
Fig. 1 und 2 sind zwei verschiedene An sichten der ersten Ausführungsform des Er findungsgegenstandes, und Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausfüh rungsform.
Die in den Fix. 1 und 2 dargestellte photoelektrische Vorrichtung weist einen aus Glas, Quarz oder ähnlichem Stoff bestehen den Kolben 1 auf, an den ein Füsselten 2 mit einer Quetschstelle 3 angeschmolzen ist. Diese Quetschstelle trägt die Elektroden und den elektronenemittierenden Körper der Vorrich tung. Eine der Elektroden besteht aus einer Zirkoniumplatte 4, die mittelst eines Stütz- drahtes 5 auf der Quetschstelle angeordnet und mit dem Stromzuführungsdraht 6 leitend verbunden ist.
Die Zirkoniumplatte 1 ist mit einer dünnen Zirkoniumoxydschicht 7 be-t deckt, die durch oberflächliche Oxydierung der Platte 4 gebildet werden kann und be kanntlich ein Isolierstoff ist. Auf die Zir- koniumoxydschicht 7 ist eine Schicht 8 -auf gebracht, die im vorliegenden Fall aus Cäsium besteht und eine Elektrode der Vor richtung bildet.
Auf der Quetschstelle 3 ist ferner eine Glühkathode 9 angeordnet. Diese Glüh- kathode, die mit Stromzuführungsdrähten 10 und 11 verbunden ist, wird durch eine Wol- framspirale gebildet, die an der Oberfläche mit Cäsium überzogen ist.
Bei der Herstellung :der dargestellten Vorrichtung werden zunächst die oxydierte Zirkoniumplatte und die Wolframspirale 9 in den Kolben eingebracht. Durch Erhitzung des Wolframdrahtes 9 in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre wird dieser Draht an seiner Oberfläche oxydiert.
Darauf wird die Vorrichtung, zum Bei spiel mit Hilfe einer an das Tellerröhrchen 12 angeschlossenen Vakuumpumpe entlüftet und Cäsium in den Kolben 1 eingebracht. Dieses Cäsium kann zum Beispiel mittelst eines Röhrchens 13 in die Vorrichtung ein geführt werden. Es ist aber auch möglich., das Cäsium im Innern des Kolbens 1 zu entwickeln, zum Beispiel -durch Erhitzung eines Gemisches einer Cäsiumverbindung und eines geeigneten Reduktionsmittels. Das in die Vorrichtung eingeführte Cäsium setzt sich auf der Zirkoniumoxydschicht 7 ab und bildet dort die photoelektrische Elektrode B.
Zu gleicher Zeit wird sich ein Teil des Cä siums auf den oxydierten Wolframdraht 9 absetzen und eine stark elektronenemittie rende Schicht bilden. Bekanntlich sendet eine solche Kathode bereits bei sehr niedrigen Temperaturen Elektronen aus, während prak tisch keine sichtbaren Lichtstrahlen ausge sandt werden. Nach der Einführung des Cäsiums kann das Röhrchen 13 abgeschmol zen werden.
Wenn die photoelektrische Elektrode 8 durch eine Lichtquelle 14 bestrahlt wird und zwischen dem Stromzuführungsdraht 6 und einem der Stromzuführungsdrähte 10 und 11 ein äusserer Stromkreis angeschlossen wird, wird zwischen den Elektroden 4 und 8 ein Stromübergang und ein Potentiahmtersehied hervorgerufen. Es ist erforderlich, einen Strom .durch die Glühkathode 9 hindurchzu- führen, damit Elektronen ausgesandt wer den. Der durch die Bestrahlung erzeugte Strom, kann durch den Kreis fliessen, ohne dass darin eine Spannungsquelle aufgenom men ist.
Vorzugsweise wird,dem Glühkörper 9 gegenüber der photoelektrischen Elektrode 8 ein geringes negatives Potential aufge drückt. Dieser Glühkathode kann aber auch eine geringe, positive Spannung gegeben wer den, ohne dass die Stromrichtung in dem Kreis umgekehrt wird. Da der hervou- gerufene Potentialunterschied und Strom von der Bestrahlungsintensität abhängig sind, lässt sich die Vorrichtung für die Umsetzung von Lichtschwankungen in elektrische Span nungs- und Stromschwankungen verwenden.
Auch die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung ist mit einer elektrisch leiten den Elektrode 4 und einer photoelektrischen Elektrode 8 versehen, die durch eine Schicht 7 getrennt sind. In der Vorrichtung ist eine Glühkathode <B>15</B> angeordnet, die erst bei einer Temperatur Elektronen aussendet, bei der -auch Lichtstrahlen ausgesandt werden.
Diese Elektrode besteht zuin Beispiel aus einem Wolframdraht. Damit die ausge sandten Lichtstrahlen die photoelektrische Elektrode nicht beeinflussen, ist zwischen der Glühkathode 15 und der genannten Elek trode ein für Lichtstrahlen undurchlässiger Schirm 16 angeordnet. Dieser Schirm wird zum Beispiel durch eine Metallplatte gebil det und ist an einem der Poldrähte der Glüh- kathode 15 befestigt.
Zwischen dem Schirm 16 und der Elek trode 8 ist eine siebartige Elektrode 17 mit feinen Maschen angeordnet, die an einem Stützdraht 18 befestigt und mit einem Strom- zuführungs.draht 19 verbunden ist. Diese Elektrode 17 ist um die Ränder des Schir mes 16 leicht herumgebogen und kann als Gitter dienen, das die von der Glühkathode 15 ausgesandten Elektronen beschleunigt und nach der photoaktiven Elektrode 8 führt.
Dazu ist es erforderlich, dass dieser Elektrode 17 beim Betrieb eine positive Spannung ge genüber der Glühkathode 15 aufgedrückt wird.
Bei Verwendung dieser Vorrichtung muss ,die Lichtquelle derart angeordnet werden, dass der Schirm 16 die -Strahlen dieser Licht- quelle möglichst wenig auffängt. Die Licht quelle kann zum Beispiel bei 20 angeordnet werden, so dass die Strahlen schräg auf treffen.
Die Elektroden der Vorrichtung können auch auf der dieselben umschliessenden Wand, zum Beispiel auf der Innenwand eines Glas kolbens angeordnet werden. Zu diesem Zweck wird diese Wand zum Beispiel zu nächst mit einer Metallschicht bedeckt. Auf diese Metallschicht wird die Zwischenschicht aufgebracht, auf der dann die lichtempfind liche Elektrode gebildet wird.
Die Elektroden und die Zwischenschicht 7 können auch aus andern Stoffen als den obenerwähnten hergestellt werden. Die photoelektrische Elektrode kann zum Beispiel auch aus andern Alkalimetallen oder aus einem Erdalkalimetall, zum Beispiel Barium, bestehen. Wenn letzteres benutzt wird, so kann die Schicht 7 vorteilhaft aus Barium oxyd bestehen, das auf der zum Beispiel aus Nickel bestehenden Metallplatte 4 angeordnet ist. Bekanntlich ist Bariumoxyd, ebenso wie Zirkoniumoxyd, ein Isolierstoff.
Wenn man halbleitende Stoffe zu verwen den wünscht, so kann man die Platte 4 zum Beispiel aus Silber herstellen und an deren Oberfläche durch Einwirkung von Joddampf eine Silberjodidschicht bilden. Die Platte 4 kann auch aus Kupfer bestehen und an der Oberfläche oxydiert werden, so dass eine Schicht Kupferoxyd gebildet wird, das ebenso wie das genannte Jodid ein halb leitender Stoff ist.
Es sei bemerkt, dass zwischen den Elek troden 4 und 8 auch andere Stoffe angeord net werden können. Man kann zwischen die sen Elektroden zum Beispiel einen fluores zierenden Stoff anbringen, der zu gleicher Zeit die isolierende bezw. halbleitende Schicht 7 bilden kann.