Verfahren zur Herstellung von auf dem äussern lichtelektrischen Effekt beruhenden Photozellen. Die Kathode moderner, auf dem äussern Photoeffekt beruhender lichtelektrischer Zel len besteht bekanntlich aus einer auf eine Unterlage aufgebrachten dünnen Schicht von lichtelektrisch empfindlichem Metall, wobei die Unterlage aus einer chemischen Verbin dung oder aus einem Metall oder aus einer Kombination beider bestehen kann, lind das lichtelektrisch empfindliche Metall vorzugs weise ein Alkali- oder Erdalkalimetall ist. Die dünne Alkali- oder Erdalkalimetallschicht wird durch Destillation eingebracht.
Bisher verfuhr man so, dass das lichtelek trisch empfindliche Metall zum Beispiel von einem Ansatz der Zelle aus durch Heizen dieses Ansatzes in die Zelle ein- und auf die Unterlagsschicht aufgebracht wurde. Hierbei schlägt sich nun, auch bei vorsichtigster und langsamster Destillation das lichtelektrische Material .immer in ziemlich ungleichmässiger Form auf ,
d.sr Unterlage nieder. Erst nach einem Heizprozess erhält man eine einiger- massen gleichmässige Verteilung des Alkali- oder Erdalkalimetalles auf der Unterlage.
Die Schwierigkeiten,der Handhabung dieses Verfahrens nehmen mit zunehmender Grösse der lichtempfindlichen Schicht sehr stark zu. Die mittlere erzielbare Empfindlichkeit der Zellen nimmt bei Herstellung nach diesem Verfahren immer mehr ab. Ferner ist es auch nur unter ausserordentlichen Schwierigkeiten möglich, einigermassen gleichmässig empfind liche, grossflächige Photokathoden, herzustel len.
Die Güte und Empfindlichkeit der fer tigen Zelle ist in starkem Masse von der Sorg falt und der Geschicklichkeit, mit der die Destillation des lichtelektrisch empfindlichen Metalles vorgenommen wird, abhängig.
Ein weiterer Nachteil der bisherigen Ver fahren besteht darin, dass die Destillations- temperatur verhältnismässig hoch gewählt werden muss, so dass im einzudestillierenden Material enthaltene Verunreinigungen sehr leicht mit in die Zelle hineingerissen werden können.
Alle diese Nachteile können durch das Verfahren gemäss der Erfindung vermieden -erden. Die Eindestillation des lichtelektrisch empfindlichen Metalles kann bei verhältnis- n n ässig . niedriger Temperatur vorgenommen werden. Als Beispiel soll eine Photokathode, bestehend aus Silberunterlage, Silberoxyd bezw. Cäsiumogydzwischenschicht und Cä sium als photoelektrisch empfindliches Metall betrachtet werden.
Die fertige Kathode besitzt nach dem heutigen Stand der Wissenschaft wahrschein- lich das Alkalimetall, in diesem Fall das Cäsium. als auf der Oxydunterlage adsor- bierte Schicht bestimmter Dicke. Man kann diese Kombination Alkalimetall-Unterlage ge wissermassen als eine Art chemische Verbin dung, die als Adsorptionsverbindung bezeich net sei. betrachten. Bringt man nun eine ehe mische Verbindung, die z.
B. aus zwei Kom- poiienten besteht, in einen abgeschlossenen Raum, so wird sich nach bekannten physika- lisch-chemischen Gesetzen über dieser Verbin dung ein gewisser Gleichgewichtsdampfdruck der Verbindung an sich, und bedingt durch den Dissoziationsgrad der Verbindungs partner einstellen.
Ganz ähnlich verhält es sich bei der hier zu betrachtenden Adsorp- tionsverbindung. Nur dass hier der Dampf druck des einen Verbindungspartners, der Unterlage. vernachlässigbar klein ist und das demzufolge in der Dampfphase nur das licht elektrisch empfindliche Metall, hier das Cäsium. vorhanden ist.
Das neue Verfahren besteht nun darin, dass die Zelle und die in dem Ansatzrohr befindliche einzudestillierende Substanz so lange auf dieselbe Temperatur erhitzt wer den. bis der Gleichgewichtsdampfdruck des lichtempfindlichen Metalles über der durch das Destillieren gebildeten Photokathode gerade so gross ist, wie der Dampfdruck des lichtempfindlichen Metalles über dem im An satzrohr befindlichen Metalle.
Der Vorgang bei der Herstellung der oben beispielsweise erwähnten Photozelle mit Cäsium als lichtempfindlichen Metall ist dann etwa folgender: Zunächst befindet sich eine Cäsium-dampfwolke von bestimmtem Druck zum Beispiel über einer Silberoxyd- fläche. Der Gleichgewichtsdampfdruck des Cäsiums über einer reinen Silberoxvdfläche ist aber, da diese ja an sich kein4 Cäsium enthält, gleich Null.
Es werden also Cäsium- atome aus der Dampfphase in das Silberoxyd einwandern. Infolge der Tatsache, dass Cä- siumoxyd stabiler ist als Silberoxyd, wird das Cäsium beim Einwandern in das Silber- oxyd zu Cäsiumoxyd oxydiert, das Silber oxyd zu Silber reduziert.
Wenn schliesslich alles Silberoxyd reduziert ist, erfolgt die Bildung der eigentlichen photoelektrisch aktiven Adsorptionsverbindung. Hierbei wird so lange Cäsiummetall an die U nterlagschicht angelagert, bis aus der entstandenen Schicht ebenso-viel Cäsiumatome heraus verdampfen, wie aus der Dampfphase hineinwandern. Wenn dieser Zustand, der sich an einer ge wissen Verteilung der Verfärbung der Ka thodenoberfläche kenntlich macht, erreicht ist, ist die Eindestillation der lichtelektrisch empfindlichen Substanz beendet.
Man kann nun den Dampfdruck über dem einzudestillie- renden Metall so wählen, dass naoh dem Ein destillieren die Photokathode gerade den opti malen Empfindlichkeitswert erreicht hat. Man kann aber auch den Dampfdruck zum Beispiel höher wählen, so dass sich zunächst ein gewisser Alkalimetallüberschuss in der Zelle befindet, den man durch einen an schliessenden Heizprozess wieder vertreiben kann. Die fertig destillierte Zelle kann man dann noch einer Nachbehandlung unter ziehen.
So kann man noch in an sich be kannter Weise Atome gutleitender Metalle in die Photokathode einlagern.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren erhält man besonders gleichmässige, hoch empfindliche Photokathoden praktisch belie- biger Grösse. Die Kathoden sind deshalb be sonders empfindlich und konstant, weil bei der langsamen Eindestillation des lichtelek trisch empfindlichen Metalles die Unterlag- oder Zwischenschicht besonders gut mit Al kalimetallatomen durchsetzt wird.