DE1269253B

DE1269253B - Durchsichtsphotokathode

Info

Publication number: DE1269253B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Alfred Hermann Sommer
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1955-12-05
Filing date: 1956-12-05
Publication date: 1968-05-30
Also published as: BE553132A; NL96983C; FR1168953A; NL212695A; US2914690A; GB842894A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WXW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-29/30

P 12 69 253.4-33
5. Dezember 1956
30. Mai 1968

Es sind bereits Photokathoden bekannt, deren Schichtaufbau sich folgendermaßen darstellen läßt:

[T]-M, Me-Me,

wobei T ein Trägermetall guter elektrischer Leitfähigkeit ist, M eine Metallkomponente geringer Leitfähigkeit und Me ein Alkalimetall.

Ein Beispiel für eine solche Photokathode ist die sogenannte Legierungskathode

[Ag]-Sb₅Cs-Cs.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine Vakuumphotozelle mit schichtförmiger Kathode, welche Antimon enthält, derart aufzubauen, daß die Schicht Reaktionsprodukte von Antimon mit Kalium und Natrium enthält. Ferner ist vorgeschlagen worden, den Schichtaufbau so zu wählen, daß die Schicht Reaktionsprodukte von Antimon mit Kalium und Lithium enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Photokathode anzugeben, die eine hohe Empfindlichkeit besitzt, welche ihrerseits über die ganze Photokathodenfläche nur sehr wenig schwankt.

Die Erfindung betrifft eine Durchsichtsphotokathode mit einer transparenten Grundplatte, einer darauf befindlichen, leitenden Metallschicht, die dünn genug ist, um durchsichtig zu sein, und einer auf dieser Metallschicht befindlichen Antimonschicht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus Kalium besteht und daß die Antimonschicht durch eine Mehrzahl von Alkalimetallen aktiviert ist, von denen eines Kalium ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf das Verfahren zur Herstellung einer solchen Photokathode, welches gekennzeichnet ist durch Evakuieren einer Röhre, in der eine Fläche einer transparenten Stirnplatte liegt; durch Ausheizen der Röhre; durch ein Erhitzen einer Mischung von Kaliumchromat, Aluminium und Wolfram innerhalb der Röhre, um eine Kaliumschicht auf der Stirnplattenoberfläche niederzuschlagen; durch ein anschließendes Aufbringen von Antimon und schließlich durch Aktivieren der Antimonschicht durch Niederschlagen einer Mehrzahl von Alkalimetallen auf die Antimonschicht, wobei einer dieser Aktivierungsniederschläge durch ein nochmaliges Erhitzen der Mischung aus Kaliumchromat, Aluminium und Wolfram erzeugt wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll im folgenden an dem Beispiel der Herstellung einer Fernsehaufnahmeröhre, welche auf der Innenseite einer transparenten Stirnfläche einen photoempfindlichen Überzug erhalten soll, erläutert werden.

Durchsichtsphotokathode

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Alfred Hermann Sommer, Princeton, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Dezember 1955
(551 028)

Im Inneren der Röhre befinden sich außer den Röhrenelektroden, die zur Erzeugung, zur Beschleunigung und zur Bündelung der Elektronenstrahlen erforderlich sind, ein beispielsweise aus Wolfram bestehender Heizfaden und drei Metallhülsen I, II und III, welche zur Verdampfung der Kathodenmaterialien dienen.

Auf dem Heizfaden befinden sich in geeigneten Abständen kleine Kügelchen aus Antimon mit höchstens spurenhaften Beimengungen von Eisen, Schwefel, Arsen oder Blei.

In der Metallhülse I wird eine Mischung von 1 Gewichtsteil Kaliumchromat, 1 Gewichtsteil Aluminium und 8 Gewichtsteilen Wolfram untergebracht. Die Metallhülse II enthält eine Mischung von 1 Gewichtsteil Natriumchromat, 1 Gewichtsteil Aluminium und 8 Gewichtsteilen Wolfram. Schließlich enthält die Metallhülse III eine Mischung von 1 Gewichtsteil Cäsiumchromat und 3 Gewichtsteilen Silizium.

Der Heizfaden und die drei erwähnten Metallhülsen sind an Leitungen, welche die Röhrenwand durchsetzen, angeschlossen, so daß dieser Heizfaden und die genannten Metallhülsen von außen zum Zweck der Verdampfung der auf ihnen bzw. in ihnen enthaltenen Stoffe elektrisch erhitzt werden können.

Die Photokathode der erwähnten Fernsehaufnahmeröhre wird nun in folgender Weise hergestellt:

809 557/357

Zunächst wird die Röhre beispielsweise in einem zugeführten Heizstrom erhitzt, wobei das in ihr entOfen auf eine Temperatur von 140 bis 170° C ge- haltene Natriumchromat mit dem Aluminium und heizt. Bei dieser Temperatur wird ein dünner Film dem Wolfram reagiert und sich Natriumdampf bildet, von Kalium auf die Innenseite der Stirnplatte mittels Dieser Verdampfungsvorgang wird ebenfalls fortge-Hindurchleitung eines Heizstromes durch die Metall- 5 setzt, bis eine merkliche Steigerung der Photoemishülse I aufgedampft. Von den in dieser Metallhülse sion eingetreten ist, worauf der überschüssige Naenthaltenen Bestandteilen reagiert das Kaliumchro- triumdampf dann abgepumpt werden kann,
mat mit dem Aluminium und dem Wolfram, wobei Schließlich wird die Röhre auf eine Temperatur das Kalium verdampft. Nach dem Niederschlag des zwischen 130 und 160° C gebracht und aus der Me-Kaliums auf der Stirnfläche wird dessen Photoelek- io tallhülselll Cäsium auf die Photokathode aufgetronenemission gemessen, und die Aufdampfung des dampft, worauf der überschüssige Cäsiumdampf abKaliums wird unterbrochen, wenn die Emission einen gepumpt werden kann. Nunmehr ist die Photokathode Spitzenwert erreicht hat. fertiggestellt.

Die Elektronenemission des Kaliumüberzuges läßt Durch die Erfindung wird eine Photokathode gesich dadurch messen, daß man die Photokathode übei 15 schaffen, deren Empfindlichkeit über die ganze Kaeinen Strommesser an eine Spannungsquelle anschal- thodenfläche um nicht mehr als 3 bis 7 % schwankt, tet und den anderen Pol der Spannungsquelle mit So zeigte beispielsweise eine gemäß der Erfindung einer der Photokathode im Inneren gegenüberliegen- hergestellte Photokathode über ihre ganze Fläche den Elektrode verbindet. Es wird nun der Kalium- eine Empfindlichkeit von 170 bis 175 Mikroampere überzug mittels einer Lichtquelle beleuchtet, und die 20 je Lumen des einfallenden Lichtes. Die Empfindlich-Röhre wird in der oben beschriebenen Weise auf er- keit der nach den bekannten Verfahren hergestellen höhter Temperatur gehalten, um das Glas der Stirn- Photokathoden schwankte demgegenüber bis zu 90%. platte leitfähig zu halten, so daß während des Auf- So wurde beispielsweise bei einer solchen Photodampfprozesses der Emissionsstrom der Kathode ge- kathode ein Empfindlichkeitsbereich zwischen 20 und messen werden kann. Ein in dieser Weise hergestell- 25 110 Mikroampere je Lumen beobachtet,
ter Kaliumüberzug ist unsichtbar und stellt vermut

lich eine monoatomare Schicht dar.

Sodann wird auf dem Kaliumüberzug ein Film aus Antimon niedergeschlagen, was bei Zimmertemperatur geschehen kann. Zum Aufdampfen des Antimons wird ein Heizstrom durch den obenerwähnten Heizfaden hindurchgeleitet, so daß dieser auf die Verdampfungstemperatur des Antimons kommt. Aus nicht genau bekannten Gründen läßt sich beim Vorhandensein des Kaliumüberzuges auf der Stirnfläche ein dünnerer und besser gleichmäßiger Antimonüberzug herstellen, als es ohne einen solchen Kaliumüberzug gelingt. Die Aufdampfung des Antimons wird fortgesetzt, bis die Lichtdurchlässigkeit der Stirnfläche etwa 50 bis 95 %> der Lichtdurchlässigkeit vor Anbringung des Antimonüberzuges beträgt.

Zur Aktivierung des Antimonfilms wird zunächst die Röhre wieder auf eine Temperatur zwischen 140 und 170° C gebracht und sodann die Metallhülse I von neuem erhitzt, so daß eine weitere Kaliummenge auf die Antimonschicht aufgedampft wird. Die Verdampfung des Kaliums kann so lange fortgesetzt werden, bis die Photoemission einen Spitzenwert erreicht hat, der an dem erwähnten Strommesser abgelesen werden kann. Die Aufdampfung des Kaliums wird dann unterbrochen und die Röhrentemperatur auf etwa 220° C gebracht sowie das überschüssige Kalium abgepumpt.

Zur Aktivierung der Photokathode mit Natrium wird bei einer Röhrentemperatur zwischen 180 und 220° C die Metallhülse II durch einen von außen

Claims

Patentansprüche:

1. Durchsichtsphotokathode mit einer transparenten Grundplatte, einer darauf befindlichen, leitenden Metallschicht, die dünn genug ist, um durchsichtig zu sein, und einer auf dieser befindlichen Antimonschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus Kalium besteht und daß die Antimonschicht durch eine Mehrzahl von Alkalimetallen aktiviert ist, von denen eines Kalium ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Photokathode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Evakuieren einer Röhre, in der eine Fläche einer transparenten Stirnplatte liegt; durch Ausheizen der Röhre; durch ein Erhitzen einer Mischung von Kaliumchromat, Aluminium und Wolfram innerhalb der Röhre, um eine Kaliumschicht auf der Stirnplattenoberfläche niederzuschlagen; durch ein anschließendes Aufbringen von Antimon und schließlich durch Aktivieren der Antimonschicht durch Niederschlagen einer Mehrzahl von Alkalimetallen auf die Antimonschicht, wobei einer dieser Aktivierungsniederschläge durch ein nochmaliges Erhitzen der Mischung aus Kaliumchromat, Aluminium und Wolfram erzeugt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
P. Görlich, »Die Photozellen«, 1951, S. 59, 61, 63, 67, 72.