DE1801583A1 - Strahlungsempfindliche Zelle,insbesondere Fotowiderstandszelle,und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Strahlungsempfindliche Zelle,insbesondere Fotowiderstandszelle,und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
18O15834.9.1968
'..ir
Ii A N D I S & GYR AG., ZUG (Schweiz) -
Strahlungsempfindliche Zelle, insbesondere Fotowiderstandszelle,
und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine strahlungsempfindliche Zelle, insbesondere
eine Fotowiderstandszelle, mit einem strahlungsempfindlichen Körper, der in einem strahlungsdurchlässigen Kolben angeordnet
ist. Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Zelle.
Der strahlungsempfindliche Körper derartiger Zellen besteht im allgemeinen aus einer rechteckigen oder kreisförmigen Platte,
auf deren strahlungeempfindlichen Deckfläche ein Elektrodeneystem
aufgedampft ist. An den Elektroden eind Haltedrähte befestigt, die
aus einea dtn etr&hlungeempfindlichen Körper umhüllenden Kolben
009884/0937
C 1474
herausgeführt sind und auch als Stromzuleitungen dienen. Der Kolben, der meistens die Form eines runden Rohres aufweist, kann
■beispielsweise aus Glas oder aus Kunststoff gefertigt sein.
Oft muss die strahlungsempfindliche Zelle sowohl für frontalen als auch für seitlichen Strahlungseinfall ausgelegt sein. Diese
Eigenschaft kann durch Schrägstellung des strahlungsempfindlichen
Körpers nur in unbefriedigendem Masse erzielt werden, denn auch
bei genauer, kostspieliger orientierung des Körpers ergeben sich in der Praxis unterschiedliche Empfindlichkeitswerte für frontalen
und seitlichen Strahlungseinfall. Ferner bleibt die Empfindlichkeit für schräg einfallende Strahlung weiterhin richtungsabhängig.
Ein weiterer Nachteil besteht in dem durch diese Bauweise bedingten grossen Platzbedarf.
Die zulässige Verlustleistung ist bei den bekannten Zellen verhältnismässig
gering, weil der plattenförmige strahlungsempfindliche
Körper eine gut wärmeleitende Ausbildung der Haltedrähte nicht gestattet. '
Die Nachteile der bekannten strahlungsempfindlichen Zellen werden erfindungsgemäss dadurch behoben, dass der strahlungsempfindliche
Körper Zylinderform aufweist, wobei die Mantelfläche min destens teilweise als aktive Fläche und die Deckflächen als
Elektroden ausgebildet sind·
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Als vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass der strahlungsempfindliche Körper mit seinen
Deckflächen zwischen zwei lamellenförmigen Kontaktfedern eingeklemmt
ist.
Bei der Herstellung einer strahlungsempfindlichen Zelle nach der Erfindung wird vorteilhaft derart verfahren, dass der mit elektrischen
Anschlüssen versehene strahlungsempfindliche Körper
unter Vakuum in geschmolzeres laraffin .oder Wachs getaucht wird.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Pig. 1 .einen strahlungsempfindlichen Körper in
Schnittdarstellung,
Fig. 2 vormontierte Teile einer strahlungsempfindlichen
Zelle in perspektivischer Darstellung und
Fig. 3 eine strahlungsempfindliche Zelle im Längsschnitt.
In der Fig. 1 ist ein strahlungsempfindlicher Körper 1 dargestellt.
Er weist Zylinderform auf und besteht beispielsweise aus gepres"stem
und gesintertem, dotiertem Kadmiumsulfid. Die Deckflächen 2 und 5 dieses Zylinders sind mit Elektroden 4 und 5 versehen, welche
beispielsweise durch aufeinanderfolgendes.; Aufdampfen von Indium und üold erzeugt sind und vorteilhaft einen Teil der Mantelfläche
des Zylinders ebenfalls überdecken. Die unbedeckte Zone der Mantel-
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fläche 6 ist als aktive Fläche 7 wirksam. Durch entsprechende
Wahl der Breite b dieser Fläche können die Kenndaten des strahlungsempfindlichen
Körpers 1 stark beeinflußt werden, ohne daß die Höhe h des Zylinders ein aus Festigkeitsgründen bedingtes
Mindestmaß unterschreitet«, Die die Mantelfläche 6 überdeckenden Eiektrodenteile können ferner als ineinandergreifende Elektrodenzungen
ausgebildet sein·
Die Kanten des strahlungsempfindlichen Körpers 1 weisen vorteilhaft
Rundungen 8 auf. Die Deckflächen 2 und 3 besitzen vorzugsweise je eine kegel- oder kugelförmige Einbuchtung 9
und 10, deren Zweck später erläutert wird»
Der beschriebene strahlungsempfindliche Körper besitzt große Kontaktflächen, wodurch bei der Verwendung von elektrischen Anschlüssen
mit großem Querschnitt und damit guter Wärmeleitfähigkeit eine große zulässige Verlustleistung der strahlungsempfindlichen
Zelle erzielt werden kann. Die elektrischen Anschlüsse können in bekannter Weise durch Löten, Kleben oder auf rein
mechaniwchem Wege an den Elektroden 4 und 5 befestigt werden*
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Körpers 1 gestattet jedpch
eine neue Befestigungsart, die nachfolgend anhand der Fige
erläutert wird.
In der Fig. 2 sind lamellenförmige Kontaktfedern 11 und 12,
welche vorzugsweise aus Bronze gefertigt und vergoldet sind, in zueinander parallele, axial angeordnete Schlitze eines zylinderförmigen
Isolierkörpers 13 eingesteckt und ragen beidseitig aus demselben heraus. Der strahlungsempfindliche Körper
ist mit seinen Deckflächen 2 und 3 bzw. Elektroden 4 und 5 zwischen die einen Enden der Kontaktfedern 11 und 12 eingeklemmt,
wobei kegel- oder kugelförmige Prägungen 14 und 15 der
■L·
009884/0937
Kontaktfedern 11 und 12 in die Einbuchtungen' 9
und 10 passen und einen innigen Kontakt mit den Elektroden 4 und
5 herstellen. Diese Art der Kontaktierung gewährleistet bei minimalen Fertigungs- und Montagekosten eine optimale Wärmeableitung
und hat ferner den Vorteil, dass strahlungsempfindliche Körper, deren Kenndaten sich bei der Prüfung der aus den Teilen
1, 11, 12 und 13 bestehenden vormontierten Einheit 16 als ausserhalb
der vorgeschriebenen Toleranzen liegend erwiesen haben, ohne den Verlust weiterer Bauteile ausgewechselt werden können.
Der Isolierkörper 13, welcher verhältnismässig grosse Federkräfte
aufnehmen und demzufolge eine gute Langzeitständfestigkeit aufweisen muss, wird vorteilhaft als AIpO, - Sinterkörper ausgeführt.
Der strahlungsempfindliche Körper 1 besitzt die gleiche Empfindlichkeit
für.frontal, schräg oder seitlich einfallende Strahlen,
welche - wie in der Fig. 2 durch Pfeile 17 bis 19 angedeutet -senk
recht zur aktiven Mantelfläche einfallen.
in der Fig. 3 ist eine vollständige strahlungsempfindliche Zelle
dargestellt. Die vormontierte Einheit 16 ist in einen strahlungsdurchlässigen,
beispielsweise aus Epoxidharz bestehenden Kolben 20 eingeführt, welcher mit einem/.selbst aushärtenden Kunststoff 21
zugegossen ist·
Grundsätzlich könnte die vormontierte Einheit 16 auch mit einem
luftdicht verschmolzenen G-laekolben versehen werden. Aus glaa-
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technischen Gründen mussten jedoch in diesem Fall Kontaktfedern
. mit kleinem Querschnitt verwendet werden, was eine Verminderung der zulässigen Verlustleistung mit sich bringen würde.
Kunststoffe, die für die Ummantelung der vormontierten Einheit
in Frage kommen, sind bekanntlich für Wasserdampf durchlässig» Bei
Fotowiderständen beispielsweise gibt die Feuchtigkeit an deren Oberfläche Anlass zu Elektrolyse, was zu einer beachtlichen Ver-
^ grösserung des Dunkelstromes und im Dauerbetrieb zur Zerstörung
des Fotowiderstandes führen' kann. Wenn die beschriebene strahlungsempfindliche
Zelle in feuchten Räumen Verwendung finden soll, ist deshalb ein Schutz des strahlungsempfindlichen Körpers gegen
Feuchtigkeit unerlässlich.
Zur Erzeugung einer für Feuchtigkeit undurchlässigen Schutzschicht
wird vorteilhaft wie folgt verfahren: Der obere Teil der vormontierten Einheit 16 wird in ein mit geschmolzenem Paraffin gefüll-
w tes Gefäss getaucht, so dass dieselbe einige Millimeter über den
strahlungsempfindlichen Körper 1 hinaus benetzt wird· Der Tauchvorgang
findet in einem evakuierten Ofen bei einer Temperatur von
etwa 100 C während beispielsweise 2 Stunden statt· Dabei wird
die Feuchtigkeit praktisch restlos aus der Oberflächenzone des strahlungsempfindlichen Körpers 1 herausgetrieben. Nach der Entnahme
aus dem Ofen wird die vormontierte Einheit 16 zur Verhinderung
von Tropfenbildung bewegt, bis das Paraffin erstarrt ist.
Das Paraffin umschliesst jetzt den Körper .1 und einen Teil der Kontaktfedern 11 und 12 mit einer dünnen, homogenen Schicht.
00988 A/0937 ,/.
Die Dicke der erzeugten Paraffinschicht kann durch die Temperatur,
bei welcher die vormontierte Einheit 16 dem Paraffinbad entnommen
wird, beeinflusst werden. Um eine günstige Schichtdicke des Paraffinüberzuges zu erzielen, wird die Temperatur des flüssigen
Paraffins vor der Entnahme der vormontierten Einheit 16 vorteilhaft
auf einen um einige Grad Celsius über dem Paraffin-Schmelzpunkt liegenden Wert gesenkt.
Paraffine sind bekanntlich Kohlenwasserstoffe mit einer Ketten- f länge von C18 bis C-, ohne Seitenketten. Aufgrund dieser molekularen Struktur und der fehlenden Quellfähigkeit für Wasser nimmt
die Paraffinschicht kein Wasser auf und lässt keines durch, bildet
also einen idealen Feuchtigkeitsschutz. Ferner verhält sich das Paraffin inert, d.h. es geht keine chemische Reaktion mit der
Oberfläche des strahlungsempfindlichen Körpers 1 oder mit der Umhüllung
ein. Die benötigte Schichtdicke ist äusserst gering, so dass kein unzulässiger Strahlungs- bzw, Lichtverlust in Kauf genommen
werden muss. "
Anstelle von Paraffin können auch Wachse, also Ester aus höher-»
molekularen, einwertigen Alkoholen und festen Fettsäuren verwendet werden, deren molekularer Aufbau aus langen Ketten und nur kurzen
Seitenketten besteht und die ähnliche feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften besitzen.wie Paraffin. Dieses weist jedoch den Vorteil
auf, dass es seine Geschmeidigkeit auch bei tiefen Temperaturen beibehält, während die Wachse dabei zu Rissbildungen neigen.
00988 h /0 93 7 '/#
Es wurde gefunden, dass bei Kadmiumsulfid-Fotowiderständen der Tauchvorgang vorteilhaft bei einer Temperatur von wenigstens annähernd
1000C durchgeführt wird. Bei tieferen Temperaturen wird
die im Kadmiumsulfid-Sinterkörper enthaltene Feuchtigkeit nur
unvollständig herausgetrieben, während bei höheren Temperaturen im Sinterkörper vorhandener Sauerstroff in die Gitterstruktur eingebaut\
Der Schmelzpunkt von Paraffin oder Wachs liegt in den meisten
Fällen unterhalb der für die strahlungsempfindliche Zelle geforderten Grenztemperatur. Wenn der Erweichungspunkt des verwendeten
Paraffins oder Wachses überschritten werden soll, muss eine zusätzliche Lackschicht dafür sorgen, dass der feuchtigkeitsundurchlässige
Ueberzug an Ort und Stelle bleibt. Steht die strahlungsempfindliche Zelle 1 mit einem weiteren Stoff, beispielsweise
mit Silicongummi in Berührung, so besteht die Gefahr, dass die Paraffin- oder Wachsschicht bei höheren Temperaturen in das
Gefüge des Silicongummis hineindiffundiert. Dieser Diffusionsprozess kann ebenfalls durch Zwischenschaltung einer Trennschicht
aus Lack verhindert werden. Vorteilhaft wird die Lackschicht, beispielsweise Nitrozellulose- oder Acrylharzlack, in einem Tauchprozess
aufgetragen und im Vakuumschrank getrocknet.
Neben den genannten Lacken kommen auch andere Ueberzugsmittel in
Frage, welche eine dünne, strahlungsdurchlässige, für Paraffin bzw. Wachs undurchlässige elastische Schicht bilden, die jedoch ohne
weiteres wasserdurchlässig sein darf.
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Claims (13)
1. Strahlungsempfindliche Zelle, insbesondere Fotowiderstandszellef
mit einem strahlungsempfindlichen Körper, der in einem strahlungsdurchlässigen Kolben angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der strahlungsempfindliche Körper (1) Zylinderform aufweist, wobei die Mantelfläche (6) mindestens teilweise als
aktive Fläche (7) und die Deckflächen (2j 3) als Elektroden (4;
5) ausgebildet sind.
2. Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, dass der strahlungsempfindliche Körper (1) mit seinen
Deckflächen (2; 3) zwischen lamellenförmigen Kontaktfedern (11;
12) eingeklemmt ist·
3» Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens die Deckflächen (2; 3) des strahlungsempfindlichen
Körpers (1) mit aufgedampften Metallelektroden versehen sind»
OC! 080/,/093 7
4. Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die lamellenförmigen Xontaktfedern (11, 12)
aus Bronce bestehen und vergoldet sind.
5. Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckflächen (2; 3) des strahlungsempfind
lichen Körpers (1) kegel- oder kugelförmige Einbuchtungen (9; 10) und die lamellenförmigen Kontaktfedern (11; 12) in diese
Einbuchtungen (9; 10) passende kugelförmige Prägungen (14; 15)
aufweisen*
6. Strahlungsempfindliche Zelle nach einem der Ansprüche 2, 4
oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lamellenförmigen Kontaktfedern (11; 12) in Schlitze eines Isolierkörpers (13) einge
steckt sind.
7. Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Isolierkörper (13) ein AIpO, - Sinterkörper ist.
8. Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der strahlungsempfindliche Körper (1) mit einer Paraffin- oder Wachsschicht überzogen ist.
9. Strahlungsempfindliche Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet
, dass die Paraffin- oder Wachsschicht mit einer
Lackschicht überzogen iBt.
ο o 9 o o/»/ η rn 7
-1t- 1474
10. Verfahren zur Herstellung einer strahlungsempfindlichen
Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit
elektrischen Anschlüssen versehene strahlungsempfindliche Körper (1) unter Vakuum in geschmolzenes Paraffin oder Wachs getaucht
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung einer Fotowiderstandszelle
mit einem Kadmiumsulfid-Fotowiderstand, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des flüssigen Paraffins oder
Wachses wenigstens annähernd 100°C beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
strahlungsempfindliche Körper (1) anschliessend in einen Lack getaucht und unter Vakuum getrocknet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder Ansprüchen 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der strahlungsempfindliche Körper (1)
in einen Kolben (20) eingeführt und der Kolben (20) mit aushärtbarem Kunststoff (21) zugegossen wird.
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| CH1327868A CH470057A (de) | 1968-09-04 | 1968-09-04 | Strahlungsempfindliche Zelle, insbesondere Photowiderstandszelle, und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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