DE1639384B1 - Photokathode - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Photo- um die emittierten Elektronen zu ergänzen. Wenn

kathode mit einer Zinnoxidschicht und einer ein unannehmbarer Wechsel der Spannung auf der

Antimon-Alkalimetall-Photoemissionsschicht. Photokathode während des Impulses und eine sich

Bekannte Photokathoden dieses Typs sind die hieraus ergebende Defokussierung des Elektronen-

Antimon-Caesium-Photokathode, die Antimon-Ka- 5 bildes vermieden werden sollen, muß der Widerstand

lium-Caesium-Photokathode und die Antimon-Ka- der Photokathode hinreichend klein sein, so daß das

lium-Natrium-Caesium-Photokathode. Photokatho- Produkt aus dem Impuls-Spitzenstrom und dem

den dieser Art werden z. B. in Bildwandlerröhren, Kathodenwiderstand kleiner ist als die höchste, noch

Photovervielfachern, Fernsehaufnahmeröhren u. dgl. tolerierbare Spannungsänderung auf der Kathode,

verwendet. io In anderen Fällen wird an Elektroden, die sich

Photokathoden dieser Art sind durch einen relativ in der Nähe der Photokathode befinden, ein Spanhohen spezifischen Widerstand gekennzeichnet. Der nungsimpuls angelegt, so daß es möglich ist, daß der spezifische Widerstand liegt bei der Antimon- Emissionsstrom aus der Kathode nur während eines Caesium-Photokathode in der Nähe von 10⁶ Ohm je bestimmten, sehr kurzen Zeitintervalls herausgezogen Flächenquadrat, bei der Antimon-Kalium-Caesium- 15 wird. Da die Kathode und irgendwelche benachbarten Photokathode nahe bei 10⁷ Ohm je Flächenquadrat Elektroden einen Kondensator bilden, muß in den und bei der Antimon-Kalium-Natrium-Caesium- Kondensator und durch die Photokathode hindurch Photokathode in der Nähe von 10⁵ Ohm je Flächen- stets dann ein Strom fließen, wenn sich der Potentialquadrat. Der Ausdruck »Ohm je Flächenquadrat« unterschied zwischen den beiden Elektroden ändert, ist definiert als der Widerstand, den eine quadra- 20 Während der Kondensatorladestrom durch die Katische Fläche einem zwischen gegenüberliegenden thode fließt, unterscheidet sich das Potential in der Rändern eines solchen Quadrates fließenden Strom Mitte der Kathode von der an ihren Rand angelegten entgegensetzt, wobei die Größe des Quadrates ohne Spannung. Daher ist während eines kurzen Zeitinter-Einfluß ist, da die Breite des Strompfades sich direkt valls nach Auftreten des Spannungsimpulses an der mit dessen Länge ändert und mit dieser stets 25 benachbarten Elektrode die Mitte der Photokathode gleich ist. einem Einschwingstoß in Gestalt des defokussieren-

Wenn eine Photokathode unmittelbar auf einer iso- den Spannungsimpulses ausgesetzt, welcher auf die lierenden Unterlage sitzt, beispielsweise auf einer angelegte Gleichspannung am Rand der Kathode ab-Glasfrontplatte einer Röhre, überdeckt sie gewöhn- klingt, und zwar mit einer Verzögerungszeitkonstante, lieh an ihrem Umfang eine leitende Schicht, die an 30 die gleich R-C ist, wobei .R der wirksame Kathodeneine Quelle eines geeigneten elektrischen Potentials, widerstand und C die wirksame Kapazität zwischen beispielsweise Masse, angeschlossen ist. Diese lei- dem Mittelbereich der Photokathode und der betende Schicht dient zur Ergänzung der Elektronen, nachbarten Elektrode, an die der Spannungsimpuls die während des Betriebes der Kathode durch Emis- angelegt wird, ist. Die Zeitdauer des aus der Photosion verlorengehen. Der verhältnismäßig hohe spezi- 35 kathode Elektronen ziehenden Spannungsimpulses fische Querwiderstand der Photokathode führt jedoch wird Impulsbreite genannt, manchmal auch Belichzu verschiedenen Schwierigkeiten. tungs- oder Expositionszeit. Wenn C im Bereich von

Eines dieses durch den relativ hohen spezifischen 10 bis 30 pF und die Impulsbreiten im Bereich von Querwiderstand der Photokathode hervorgerufenen 10 Nanosekunden liegen, sollte der wirksame WiderProbleme ist ein relativ großer Spannungsgradient, 40 stand der Photokathode kleiner sein als 1000 Ohm der während des Betriebes über der Kathode ent- je Flächenquadrat.

steht. Dieser Spannungsgradient verzerrt ein in der Frühere Versuche, das Problem des verhältnis-Nähe der Photokathode liegendes Fokussierungsfeld mäßig hohen spezifischen Querwiderstandes von solderart, daß die Sammelwirkung dieses Feldes beein- chen Photokathoden, bei denen am Anfang auf ein trächtigt wird und eine Verzerrung und Verluste der 45 Substrat bzw. eine Unterlage Antimon aufgebracht Bildauflösung im Elektronenbild die Folge sind. Zu wird, zu lösen, bestanden darin, eine leitende Unter-Röhrenarten, in denen die Elektronenfokussierung lage für die Photokathode vorzusehen. Diese Verkritisch und der erwähnte Spannungsgradient beson- suche waren jedoch nicht erfolgreich. Es ist nur ein ders unerwünscht ist, sind Bildröhren, Photo- einziges leitendes Material bekannt, welches die eremissions-Fernsehaufnahmeröhren und Photoröhren. 50 forderliche Querleitfähigkeit besitzt, wenn es so dünn

Die Größe des erwähnten Spannungsgradienten aufgetragen wird, daß es noch ausreichend licht-

über der Photokathode kann auf ein erträgliches durchlässig bleibt, nämlich Zinnoxid. Es hat sich

Maß reduziert werden, wenn man die Emission von jedoch herausgestellt, daß durch das Zinnoxid solche

der Kathode verringert. Eine solche Emissionsverrin- Photokathoden vergiftet werden, die während der

gerung bedingt jedoch eine Herabsetzung der Stärke 55 Herstellung eine anfängliche Aufbringung von Anti-

des Lichtes, dem die Kathode ausgesetzt wird. Diese mon erfordern und anschließend übermäßig auf eine

Lichtverminderung beeinträchtigt die Höhe der Temperatur von ungefähr 180° C erhitzt werden, wie

Schirmausgangshelligkeit im Falle einer Bildwandler- es bei den hier betrachteten Photokathoden der

röhre oder die Größe des Ausgangssignals im Falle Fall ist.

der Photoröhren oder Aufnahmeröhren. 60 Diese Vergiftung der Photokathode verringert ihre

Ein sich aus dem relativ hohen spezifischen Quer- Empfindlichkeit in untragbarer Weise,

widerstand von Photokathoden der hier betrachteten Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend

Art ergebendes Problem wird beim Betrieb einer die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden

Röhre offenbar, bei welcher das an die Röhre an- und eine Photokathode anzugeben, die einen niedri-

gelegte Lichteingangssignal und die Photoemission 65 gen Querwiderstand hat.

von der Photokathode ein Impuls hoher Intensität Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Photoist. In solchen Fällen muß während eines jeden Im- kathode der eingangs genannten Art dadurch erpulses durch die Photokathode ein Strom fließen, reicht, daß eine Antimonoxidschicht zwischen der

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Zinnoxidschicht und der Photoemissionsschicht an- Photokathode zur Erläuterung eines Verfahrensgeordnetist. Schrittes der Beschichtung einer Oberfläche der

Solche Photokathoden lassen sich ohne Schwierig- Unterlage mit Zinnoxid während einer Erwärmung

keiten mit einem Flächenwiderstand von nur der Unterlage und

100 Ohm herstellen und die unmittelbar auf der 5 F i g. 5 eine teilweise schematische Schnittansicht

Zinnoxidschicht befindliche Antimonoxidschicht iso- einer Vorrichtung, die zur Bildung einer Antimon-

liert die Photokathode wirksam gegen Vergiftungen oxidschicht über einer mit Zinnoxid beschichteten

der Photoemissionsschicht durch das Zinnoxid. Unterlage geeignet ist.

Photokathoden, welche gemäß einem bevorzugten Photo- bzw. lichtelektrisch emittierende Kathoden Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt sind, io der Art, bei denen eine lichtelektrische Schicht dasind daher durch einen spezifischen Querwiderstand durch gebildet wird, daß zuerst eine Schicht aus gekennzeichnet, welcher so niedrig ist, daß irgendein Antimon auf eine Unterlage aufgebracht wird, finden nennenswerter Spannungsgradient über die Kathode viele Anwendungsfälle, z. B. in Bildröhren, photo- und eine sich daraus ergebende Beeinträchtigung der emissions- oder lichtelektrischen Fernsehaufnahme-Fokussierung vermieden werden und daß eine genü- 15 röhren und Photoröhren. In F i g. 1 ist jedoch eine gend schnelle Elektronenergänzung stattfindet, wie Nah-Fokus-Bildröhre 10 dargestellt, welche eine sie für solche Photokathoden besonders vorteilhaft photoemissions- oder lichtelektrische Schicht aus ist, die mit relativ schnellen Impulsen betrieben wer- Antimon, Kalium und Caesium aufweist,
den. Zu diesen Vorteilen kommt noch eine merkliche Die Röhre 10 enthält eine zylindrische Seiten-Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der hier be- 20 wand, die durch zwei Zylinder 12,14 gebildet wird, trachteten Kathoden. Es findet eine Steigerung der deren benachbarte Enden unter hermetischer AbEmpfindlichkeit von 10 Mikroampere je Lumen bei dichtung mit einem Metallring 16 verbunden sind, einer Kathode ohne Antimonoxidschicht bis zwi- Die Zylinder 12,14 bestehen aus isolierendem Werkschen 40 und 140 Mikroampere je Lumen im Falle stoff, wie Glas oder Keramik,
der Antimonoxidschicht statt. 25 Mit dem freien Ende des Zylinders 14 ist unter

Ein weiterer Vorteil, der sich bei einer Antimon- hermetischer Abdichtung eine einspringende Anordoxidschicht über einer Zinnoxidschicht ergibt, liegt nung verbunden, die einen Metallflansch 18 und eine in der Tatsache, daß der spezifische Widerstand der mit diesem hermetisch dicht verbundene Glasfront-Zinnoxidschicht sich um einen Wert von etwa 5 bis platte 20 umfaßt. Auf dem freien Ende des Zylinders etwa 10% vermindert. Diese Verminderung des 30 12 sitzt unter hermetischer Abdichtung eine weitere spezifischen Querwiderstandes des Zinnoxids bringt einspringende Anordnung mit einem Metallflansch verschiedene Vorteile mit sich. Sie erlaubt ohne Ein- 22, der eine Öffnung aufweist, über welcher unter büßung von Leitfähigkeit eine Herabsetzung der vakuumfester Abdichtung eine transparente Glas-Dicke der Zinnoxidschicht, woraus sich eine Er- frontplatte 24 angeordnet ist. Der durch die Zylinder höhung der Lichttransmission oder-durchlässigkeit er- 35 12, 14, die Flansche 18, 22 und die Frontplatten gibt. Falls es wünschenswert ist, eine Zinnoxidschicht 20, 24 gebildete Kolben wird durch einen geschlosder üblichen Dicke zu verwenden, ergibt sich aus sen dargestellten Evakuierstutzen 26 auf geeignete ihrem geringeren spezifischen Widerstand der Vor- Weise evakuiert. Die Röhre 10 kann eine Länge von teil, daß dieser zu einer weiteren Abnahme des 66 mm und einen Durchmesser von 66 mm auf-Spannungsgradienten über die Kathode beiträgt und 40 weisen.

daß bei einem Impulsbetrieb eine noch schnellere Auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 24 ist

Ergänzung der Emissionselektronen stattfindet. ein Leuchtschirm 27 angeordnet, der eine verhältnis-

Der Grund für die Abnahme des spezifischen mäßig dünne, leitende Elektrode, beispielsweise aus

Widerstandes der Zinnoxidschicht bei einer Anord- Aluminium oder Zinnoxid und eine darüber ange-

nung angrenzend an eine Schicht aus Antimonoxid 45 ordnete, mit Licht auf einen Elektronenaufprall

ist noch nicht geklärt, zumal Antimonoxid durch reagierende Schicht aus Leuchtstoff umfaßt. Der

einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand Leuchtstoff kann mit Silber aktiviertes Zinksulfid

als Zinnoxid gekennzeichnet ist. Versuche haben enthalten.

jedoch ergeben, daß sich der spezifische Widerstand Die innere Oberfläche der Frontplatte 20 trägt

einer Zinnoxidschicht um 5 bis 10% verringert, 50 eine Photokathode28. Wie im einzelnen in Fig. 2

wenn eine Antimonoxidschicht daraufgelegt wird. dargestellt ist, umfaßt die Photokathode 28 mehrere

Eine Erklärung kann darin liegen, daß sich zwischen Schichten. Eine in unmittelbarer Berührung mit der

den Schichten aus Zinnoxid und Antimonoxid eine Frontplatte 20 stehende erste Schicht 30 enthält

Zwischenschicht mit so niedrigem Widerstand bildet, Zinnoxid. Die Dicke der Schicht 30 kann zwischen

daß die Zwischenschicht in Kombination mit der 55 0,1 und 1 μΐη liegen. Eine äußere Photoemissions-

Zinnoxidschicht besser leitet als die Zinnoxidschicht schicht 32 weist Antimon, Kalium und Caesium auf

allein. und besitzt eine Dicke von ungefähr 500 AE.

Die Erfindung soll nun an Hand eines bevorzugten Photoemissionskathoden, wie die Antimon ent-

Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeich- haltende Kathode 28, werden hergestellt, indem zu-

nung zeigt 60 nächst eine Schicht aus Antimon auf ein Substrat

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Nah-Fokus-Bild- bzw. eine Unterlage aufgebracht und die Antimonröhre mit einer Photokathode, schicht mittels einer oder mehrerer Schichten aus

F i g. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Alkalimetallen aktiviert bzw. ansprechempfindlich

Photokathode und ihrer Halteunterlage gemäß gemacht wird. Wenn die anfängliche Antimonschicht

Fig. 1, 65 unmittelbar auf das Zinnoxid aufgebracht wird und

F i g. 3 einen Querschnitt durch F i g. 1 längs der die folgenden Verfahrenstemperaturen ungefälir

Ebene 3-3, 180° C übersteigen, hat sich (wie bereits erwähnt

F i g. 4 eine Schnittansicht einer Unterlage für eine wurde) herausgestellt, daß das Zinnoxid die Photo-

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kathode vergiftet, indem sie ihre Empfindlichkeit auf die gegen das von dem erwähnten Spannungsunterem unannehmbares Maß herabsetzt. schied hervorgerufene, relativ hohe elektrostatische Um diese Vergiftung der Photokathode zu verhin- Feld abgeschirmt ist, ist der Ring 16 praktisch in der dem, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ebene der Frontplatte 20 angeordnet und ragt in das Schicht 34 aus Antimonoxid (Sb₂O₃) zwischen die 5 Innere des Röhrenkolbens hinein, so daß er einen Zinnoxidschicht30 und die Photoemissionsschicht32 Zwischenraum teilweise einschließt, wie in Fig. 1 eingefügt. Die Antimonoxidschicht 34 weist Vorzugs- dargestellt ist. In diesem Zwischenraum befinden sich weise mehrere Unterschichten aus diesem Werkstoff die Alkalimetall-Erzeuger 36, 38. Diese Anordnung auf. Für eine optimale Wirkungsweise kann die weist unter anderem den Vorzug auf, daß die Er-Antimonoxidschicht 34 von drei bis fünf solcher io zeuger davor bewahrt werden, durch das erwähnte Unterschichten besitzen. Es ist anzunehmen, daß die elektrostatische Feld zu einer unerwünschten Erzeuerwähnten besten Betriebsergebnisse bei der Ver- gung von Alkalimetall veranlaßt zu werden, und daß Wendung mehrerer Unterschichten auf einer Redu- die Erzeuger dieses Feld nicht beeinträchtigen könzierung der Poren oder Lunker in der Antimonoxid- nen. Der Spalt zwischen dem inneren Rand des Gesamtschicht 34 beruht, die durch die mehrfache 15 Metallringes 16 und dem Flansch 18 sollte dazu ausAufbringung des Antimonoxids bewirkt wird. Ob- reichen, daß die durch die Erzeuger 36, 38 erzeugten wohl das Vorhandensein solcher Lunker in der Dämpfe unbehindert in den Bereich zwischen den Antimonoxidschicht 34 das Betriebsverhalten der Frontplatten 20, 24 gelangen und sich auf der Photo-Photokathode beeinträchtigen, ist dieses ungünstige kathode 28 niederschlagen können. Dieser Spalt kann Betriebsverhalten doch wesentlich besser als in dem 20 etwa zwischen 1,3 und 3 mm breit sein.
Fall, in dem die Zwischenschicht34 aus Antimon- Bei der Herstellung der Photokathode28 (Fig. 1 oxid völlig fortgelassen würde. Obwohl also die Aus- und 3) werden bestimmte Schichten von dieser auf bildung der Schicht 34 in einer einzigen Aufbringung der Frontplatte 20 gebildet, bevor die Frontplatte in nicht so vorteilhaft ist wie bei einer Mehrzahl von die Anordnung der Röhre 10 eingesetzt wird. Zu die-Aufbringungen, kann in bestimmten Anwendungs- 25 sen vorher ausgebildeten Schichten gehören die fällen auch eine einzige Schicht befriedigend sein. Zinnoxidschicht 30, die Antimonoxidschicht 34 und Eine Erhöhung der Zahl solcher Schichtaufbringun- die in der Photoemissionsschicht 32 enthaltene unoxygen auf mehr als fünf bringt allerdings keinen wei- dierte Antimonschicht. In der Zeichnung sind keine teren Vorteil. Selbstverständlich sollte bei Verwen- die verschiedenen Stoffe der Photoemissionsschicht dung einer einzigen Schicht deren Dicke praktisch 30 32 identifizierenden Lagen dargestellt, da es nicht gleich der kombinierten oder Gesamtdicke der Unter- bekannt ist, wie diese Stoffe in der Schicht 32 anschichten sein. Diese Gesamtdicke kann ungefähr geordnet sind. Es ist möglich, daß die verwendeten zwischen 100 und 300 Angström liegen. Stoffe in getrennte Körner oder sogar Molekel ge-

Um einen nahen Brennpunkt (Nahfokus) der formt sind, und sie können auch chemisch mitein-

Photoelektronen von der Photokathode 28 zu ge- 35 ander verbunden sein.

währleisten, sollten die freien Oberflächen der Die Schicht 30 aus Zinnoxid kann gebildet werden,

Photokathode und des Leuchtschirms 27 einen ver- indem man mittels einer Spritzeinrichtung 45 auf

hältnismäßig geringen Abstand zueinander aufweisen. eine Oberfläche der Glasplatte 20 eine relativ nieder-

Dieser Abstand kann ungefähr 2,5 mm betragen. viskose Lösung aus Zinnoxid in Alkohol aufsprüht,

Wie am besten in F i g. 3 zu erkennen ist, enthält 40 wie in F i g. 4 dargestellt ist. Um zur Glätte der sich die Röhre 10 ferner zwei Alkalimetall-Erzeuger 36, ergebenden Zinnoxidschicht beizutragen, erhitzt man 38. Jeder Erzeuger kann einen an sich bekannten während dieses Sprühvorganges die Glasplatte 20 auf länglichen metallischen Kanal aufweisen, welcher eine Temperatur von ungefähr 500° C. Die Erhitzung Werkstoffe enthält, aus denen die gewünschten Alkali- kann mittels einer Widerstandsdrahtanordnung 46 ermetalle erzeugt werden können. Beim vorliegenden 45 folgen, die in einer Ausnehmung in einem Stützteil 48 Beispiel kann der Kanal des Erzeugers 36 Kalium- für die Glasfrontplatte angeordnet ist. Die Drahtchromat (gelbes Chromkali), Aluminium und Wolf- anordnung 46 liegt an einer nicht dargestellten geram enthalten, um Kalium zu erzeugen. Der Kanal eigneten elektrischen Stromquelle. Die Dicke der auf des Erzeugers 38 kann Caesiumchromat und Silizium diese Weise auf einer Oberfläche der Glasplatte 20 zur Erzeugung von Caesium enthalten. Wenn die 50 geformten Zinnoxidschicht kann auf verschiedene Metallkanäle erhitzt werden, z. B. durch Hindurch- Weise gesteuert werden. Eine Möglichkeit dazu beleiten eines elektrischen Stromes, reagieren die darin steht darin, eine bestimmte Menge einer Zinnoxidenthaltenen Werkstoffe mit der Lieferung des ge- schicht zu versprühen, welche empirisch ermittelt wünschten Alkalimetalls. Für diese Aufheizung der wurde, so daß sich die gewünschte Schichtdichte von Kanäle ist ein Ende eines jeden Kanals an den 55 ungefähr 0,1 bis 1 μια ergibt. Eine andere Möglich-Metallring 16 angeschlossen, welcher geerdet sein keit besteht darin, die Glasplatte 20 so zu lagern, kann. Die anderen Enden der Kanäle der Generato- daß man die Lichtabsorption durch diese Platte währen 36, 38 sind über Leitungen 40, 42 mit geeigneten rend des Sprühvorganges messen kann. Die AufStromquellen gekoppelt. Die Ausbildung der ver- spritzung der Zinnoxidlösung auf die Glasplatte 20 schiedenen Schichten der Photokathode 28 ein- 60 kann bei Atmosphärendruck erfolgen,
schließlich der Kalium- und der Caesiumschicht wer- Nachdem die Platte 20 mit Zinnoxid bis zu einer den unten erläutert werden. Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 μπα beschichtet worden

Während des Betriebes der Röhre 10 arbeiten die ist, wird die derart beschichtete Platte auf einen in

Photokathode 28 und der Leuchtschirm 27 mit einem F i g. 5 dargestellten Träger 50 gelegt, und zwar so,

relativ hohen Spannungsunterschied. Das Potential 65 daß die Zinnoxidschicht 30 sich auf ihrer Unterseite

der Kathode kann Masse sein, während die Span- befindet. Der Träger 50 wird mit einer Glocke 52

nung des Leuchtschirmes 15000 Volt betragen kann. umschlossen, die beispielsweise aus Glas besteht und

Damit eine fast geschlossene Kammer gebildet wird, auf einem Tisch 54 angeordnet ist, mit dem sie unter

hermetischer Abdichtung verbunden ist. Die Glocke 52 wird in geeigneter Weise durch eine Evakuierröhre 56 auf einen Druck von weniger als 10~⁶ Torr leergepumpt.

Die Anschlußklemmen 58, 60 eines Heizfadens 62, der eine Masse 64 aus einer Platin-Antimon-Legierung tragt, werden an eine geeignete Stromquelle angeschlossen, welche den Heizfaden auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher ein Teil des Antimons von der Antimonlegierungsquelle, also der Masse 64, verdampft. Damit die Antimondämpfe zur Frontplatte 20 gelangen können, befindet sich im Träger 50 eine Ausnehmung 66, durch welche die Seite der Platte mit der Zinnoxidschicht freigelegt ist, wie in F i g. 5 dargestellt ist.

Wenn bei der Ausbildung der Antimonoxidschicht 34 (F i g. 2) fünf Einzelaufbringungen oder Unterschichten gewünscht werden, kann man jede Unterschicht aus Antimon in einer Dicke aufbringen, die gemäß einer Verminderung der Lichttransmission so durch die Unterschicht bis zu einem Wert von 90 % der ursprünglichen Lichttransmission vor Aufbringung der Unterschicht bemessen wird. Jedesmal, wenn die Aufbringung einer der fünf Unterschichten in Übereinstimmung mit dem oben Gesagten vollendet worden ist, wird bis zu einem Druck von 0,1 bis 1 Torr durch eine Leitung 67 Sauerstoff in die Glocke 52 eingeführt, und mittels einer Glimmentladung in der Sauerstoffumgebung wird die Antimonunterschicht oxydiert. Die Glimmentladung kann mit geeigneten elektrischen Elektroden 68, 69 bei einer Spannung von 400 bis 2000 Volt und einem Strom von ungefähr 5 bis 50 Milliampere durchgeführt werden. Die zu diesem Zweck an die Elektroden 68, 69 angeschlossene Leistungsquelle (nicht dargestellt) wird vorzugsweise so unterbrochen, daß sie zwischen 5 und 15 Impulse kurzer Dauer liefert.

Jedesmal wenn eine Antimonunterschicht auf die Frontplatte 20 aufgebracht und oxydiert worden ist, wird die Glocke 52 zur Vorbereitung der nächsten Antimonunterschicht bis auf einen Druck von weniger als 10~⁸ Torr leergepumpt.

Nachdem die fünfte Unterschicht aus Antimonoxid auf die mit Zinnoxid beschichtete Frontplatte 20 zur Ausbildung der Schicht 34 (F i g. 2) aus Antimonoxid aufgebracht worden ist und nachdem der Druck in der Glocke 52 auf einen Wert von weniger als 10~⁶ Torr reduziert worden ist, wird auf die Antimonoxidschicht 34 eine letzte Schicht aus Antimon aufgebracht und zwar bis zu einer Dicke, die durch eine Verminderung der Lichtransmission von 50 bis 70% der Lichttransmission vor der Aufbringung der letzten Antimonschicht bestimmt ist. Diese letzte Antimonschicht wird nicht oxydiert.

Wenn zwei Unterschichten aus Antimonoxid gewünscht werden, wird jede Antimonunterschicht in einer Dicke aufgebracht, die gemäß einer 5O°/oigen Verringerung der Lichttransmission durch die beschichtete Frontplatte bemessen ist. Die letzte Schicht aus unoxydiertem Antimon besitzt jedoch die gleiche Dicke unabhängig davon, ob sie über einer Antimonoxidschicht gebildet wird, die aus fünf oder weniger Unterschichten besteht.

Wenn ferner die Antimonoxidschicht 34 aus drei oder vier Unterschichten bestehen soll, kann man die Dicke jeder Unterschicht so bemessen, daß sie einer Verminderung der Lichttransmission entspricht, die zwischen den erwähnten 90 und 50% der Lichttransmission liegt. Bei Verwendung von drei Schichten kann beispielsweise die Dicke einer jeden Schicht durch eine Lichttransmission von 76% bestimmt werden, während bei vier Unterschichten jede Unterschicht eine Dicke haben sollte, welche eine Lichtiransmission von 86 % erlaubt.

Nach Aufbringung der letzten, nicht oxydierten Schicht aus Antimon zur Bildung eines Teiles der Photoemissionsschicht 32 wird der Druck in der Glocke 52 bis auf Atmosphärendruck erhöht, und die Platte 20 mit der darauf befindlichen Zinnoxidschicht, der über der Zinnoxidschicht aufgebrachten Antimonoxidschicht und einer Schicht aus unoxydiertem Antimon über der Antimonoxidschicht wird aus der Glocke entfernt. Dadurch, daß die beschichtete Platte 20 der Luft ausgesetzt wird und daß sie unter Abdichtung mit dem Metallflansch 18 der Röhre 10 verbunden wird, werden die in Übereinstimmung mit dem Vorstehenden auf die Platte 20 aufgebrachten Schichten nicht beeinträchtigt.

Nachdem die beschichtete Frontplatte 20 in die Anordnung der Röhre 10 eingesetzt worden ist, wird die Röhre bis auf einen Druck von etwa 10~⁸ Torr durch den Evakuierstutzen 26 evakuiert und ungefähr IV2 Stunden lang bei einer Temperatur von 200 bis 250⁰C gebrannt. Während eine Röhrentemperatur von 160° C aufrechterhalten wird, wird dann die Leitung 40 an eine Stromquelle angeschlossen, welche etwa 5 Ampere liefert und den Kanal des Erzeugers 36 erhitzt, so daß von diesem Kalium freigegeben wird, bis die Licht- oder Ansprechempfindlichkeit ein erstes Maximum erreicht. Danach wird die Leitung 42 an eine Stromquelle angeschlossen, die mit etwa fünf Ampere den Kanal des Erzeugers 38 erhitzt, und zwar bei der obengenannten Röhrentemperatur, so daß dieser Kanal Caesium abgibt, bis die Empfindlichkeit ein zweites Maximum erreicht. Nach einer Trennung der Leitungen 40, 42 von den erwähnten Stromquellen wird kein weiteres Kalium und Caesium mehr entwickelt. Die Röhre 10 wird dann bei einer Temperatur von mindestens 160° C gebrannt, bis die Photo- oder Lichtempfindlichkeit der Photoemissionsschicht 32 einen weiteren Höchstwert erreicht. Danach wird die Röhre abgekühlt und ist fertig für den Gebrauch.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Photokathode mit einer Zinnoxidschicht und einer Antimon-Alkalimetall-Photoemissionsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antimonoxidschicht (34) zwischen der Zinnoxidschicht (30) und der Photoemissionsschicht (32) angeordnet ist.

2. Photokathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der auf einem isolierenden Träger (20) angeordneten Zinnoxidschicht (30) etwa 0,1 bis 1 μπι beträgt und die Dicke der Antimonoxidschicht (34) derart gewählt ist, daß die Lichttransmission des unoxydierten Antimons annähernd 50% der Transmission des isolierenden Trägers (20) und der Zinnoxidschicht (30) vor dem Aufbringen der Antimonoxidschicht beträgt.

3. Photokathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antimonoxidschicht zwei bis fünf Lagen aus Antimonoxid enthält.

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4. Verfahren zum Herstellen einer Photokathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem transparenten, isolierenden Träger (20) eine 0,1 bis 1 μΐη dicke Zinnoxidschicht gebildet wird, daß auf die Zinnoxidschicht eine Schicht (34) aus zwei bis fünf Lagen Antimonoxid in einer Dicke von 100 bis 300 A aufgebracht wird und daß dann auf der Antimonoxidschicht eine Photoemissionsschicht dadurch gebildet wird, daß auf die Antimonoxidschicht zuerst eine Schicht aus Antimon aufgedampft wird, deren Dicke so bemessen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit zwischen etwa 50 und 70% der Lichtdurchlässigkeit des isolierenden Trägers, der Zinnoxidschicht und der Antimonoxidschicht beträgt, und auf die Antimonschicht mindestens ein Alkalimetall aufgedampft wird.

5. Verfahren zum Herstellen einer Photokathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem transparenten, isolierenden Träger(20) bei Atmosphärendruck eine Zinnoxidschicht (30) gebildet, daß auf die Zinnoxidschicht bei einem Druck von höchstens 10~⁶Torr eine erste Lage aus Antimon aufgedampft wird, daß diese Lage in einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 0,1 bis 1 Torr oxydiert wird, daß auf die oxydierte erste Antimonlage bei einem Druck von höchstens 10~⁶ Torr eine zweite Lage aus Antimon aufgedampft wird und diese in einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 0,1 bis 1 Torr oxydiert wird, daß dann auf die so gebildete Antimonoxidschicht (34) bei einem Druck von höchstens 10~⁶Torr eine Antimonschicht aufgedampft wird und daß diese Antimonschicht bei einem Druck von höchstens 10~⁶ Torr mindestens ein Alkalimetall aufgedampft wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung einer Photokathode für eine Elektronenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Schichten aus Zinnoxid (30), Antimonoxid (34) und Antimon außerhalb des Kolbens der Elektronenröhre erfolgt und daß das Aufdampfen des Alkalimetalls innerhalb des Röhrenkolbens durchgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen