DE2202217B2 - Verfahren zum Herstellen einer eine Elektronenquelle enthaltenden Einrichtung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer eine Elektronenquelle enthaltenden EinrichtungInfo
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Description
unterzogen werden. Je höher die Temperatur der den, aus nicht verunreinigendem Material bestehen-
Wärmebehandlung, desto schneller und vollständiger den Schutzschicht überzogen wird, daß die folgende
die Entfernung der Verunreinigursgen. Es ist jedoch Erhitzung des Kolbens und der Elektrode bei einer
festgestellt worden, daß eine Wärmebehandlung der Temperatur unterhalb der Verdampfungstemperatur
Röhre bei etwa 250° C auch während einer kurzen 5 der Schutzschicht erfolgt, und daß anschließend die
Zeitdauer, z. B. während einiger Minuten oder Elektrode auf eine höhere Temperatur, bei der die
weniger, zu einer Verunreinigung der emittierenden Schutzschicht von der Emissionsoberfläche durch
Oberfläche durch eine chemische Reaktion der frei- Verdampfen entfernt wird, erhitzt wird, während der
gegebenen Gase mit dem Werkstoff des emittierenden Kolben auf einer unterhalb der niedrigeren Tempe-
Körpers führt. Die emittierende Oberfläche kann io ratur liegenden Temperatur verbleibt,
dabei permanent verunreinigt werden. Die Ober- Vorausgesetzt, daß die nicht verunreinigte elek-
fläche kann zwar durch ein getrenntes Erhitzen oder tronenemittierende Oberfläche mit einer Schutzschicht
durch Aufdampfung vor der Aktivierung gesäubert bis kurz vor der Aktivierung bedeckt ist, kann der
werden. Eine solche Säuberung gestaltet sich aber emittierende Körper Verunreinigungen während der
wegen des komplizierten geometrischen Aufbaus 15 Wärmebehandlung des Röhrenkolbens ohne Schädi-
eines Photoelektronenvervielfachers oder einer Bild- gung ausgesetzt werden. Nach der Entfernung der
röhre sehr schwierig. Schutzschicht und bei noch evakuiertem Kolben ist
Während einige Ill-V-Halbleiterverbindungen sich eine neuerliche Reinigung der emittierenden Oberdatiurch
reinigen lassen, daß man sie eine Minute fläche vor der Aktivierung entbehrlich. Unter Anlang
bei einer Temperatur von 25C C unterhalb ihrer 20 wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es
Zersetzungstemperatur erhitzt, bedürfen andere Halb- möglich, Halbleiterwerkstoffe, wie z. B. Silicium, einleiter
intensiverer Reinigungsverfahren. Silicium wird zusetzen, die bestimmte Reinigungsverfahren be-
7.. B. vielfach durch Beschüß mit Hochenergie-Elek- nötigen, die die technische Anwendung solcher Werktronen
und nachfolgendes einstiindiges oder längeres stoffe als Elektronenquelle in Elektronenröhren bis-Erhitzen
bei etwa 1000 C gereinigt Da die Durch- 25 lang verhindert haben.
führung eines solchen Reinigungsverfahrens bei einer Die Erfindung soll nun an bevorzugten Beispielen
schon in einen Röhrenkolben eingebauten Elektro- erläutert werden. Die Figur der Zeichnung stellt
nenquelle aus Silicium in der Praxis sehr schwierig einen Schnitt durch eine Photoelektronen-Verviel-
ist, ist die Verwendung von Silicium als elektronen- facherröhre dar, bei der das Verfahren gemäß der
emittierender Werkstoff auf Oberflächen in Elektro- 30 Erfindung zur Anwendung kommt,
nenröhren weitgehend eingeschränkt worden, obwohl
nenröhren weitgehend eingeschränkt worden, obwohl
Silicium sich sonst für eine solche Anwendung gut Beispiel I
eignet. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Er-
Aus der DT-OS 16 39 363 ist ein Verfahren zum findung wird die in der Zeichnung dargestellte Rund-
Herstellen einer photoelektrischen Entladungsröhre 35 käfig-Photovervielfacherröhre 10 mit einer undurch-
bekannt, bei dem eine Photokathode innerhalb eines sichtigen, Elektronen emittierenden Photokathode 12
Kolbens angebracht wird, der Kolben mit der Photo- aus einer Halbleiterverbindung ausgestattet. Die
kathode sodann einer Erhitzung unterzogen und hier- Röhre IU ist während einer Verfahrensstufe vor der
bei kontinuierlich evakuiert wird. Bevor die Elektro- Aktivierung der Photokathode 12 gezeigt. Die Röhre
denschicht mit einer Aktivierungsschicht aus einem 40 10 besteht aus einem Kolben 14 aus Glas, verschie-
Alkali- oder Erdalkalimetall überzogen wird, wird denen Dynoden 16, Feldelektroden 18 und einer
sie zur intensiven Reinigung der Emissionsoberfläche Anode 20, die vervielfachte, etwa entlang der durch
in der Röhre bei einer Temperatur von höchstens die unterbrochenen Striche 22 gezeigten Strecke von
300 C einige Stunden lang einem Ausheizprozeß der einen Dynode 16 zu einer anderen wandernde
unterworfen, wonach die Emissionsoberfläche einem 45 Elektronen sammelt. Hinter der Photokathode 12
Beschüß durch langsame Edelgasionen unterworfen befindet sich ein Heizdraht 24. Quellen von Cäsium
wird. Ein ähnliches Verfahren für eine aus Silicium und Sauerstoff (nicht gezeigt) zur Aktivierung der
bestehende Emissionskathode ist auch aus der Zeit- Photokathode 12 sind im Kolben 14 enthalten. Der
schrift »Philips Research Reports«, Bd. 17, 1962, Kolben 14 ist über eine Rohrverbindung geringer
S. 101 bis 105, bekannt. Die bekannten Reinigungs- 50 Länge mit einer Hochgeschwindigkeits-Vakuum-
methoden haben die schon weiter oben erläuterten pumpe (nicht gezeigt) verbunden.
Nachteile und sind insbesondere für die Praxis zu Die Photokathode 12 umfaßt eine quadratförmige
aufwendig. Unterlage 26 mit einer Seitenlänge von etwa 12,5 mm
Es ist ferner bekannt, eine zu bedampfende Ober- und einer Stärke von etwa 50 μΐη, die auf einer Seite
fläche durch Elektronenbeschuß zu reinigen (»Werk- 55 mit einer epitaxialen Schicht 28 aus Galliumarsenid
stoffkunde der Hochvakuumtechnik«, Bd. II, S. 319 mit einer Stärke von etwa 10 um verschen ist. Die
bis 321) und den Körper einer Photokathode im emittierende Oberfläche 30 ist mit einer Schutzschicht
Vakuum aus der Dampfphase herzustellen (DT-OS 32 aus Kaliumchlorid (KCl) mit einer Stärke von
19 12 842). etwa 0,05 |im beschichtet.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren anzu- 60 Vor dem Einbau der Photokathode 12 in den Kolgeben,
bei dem die erforderliche Reinheit der Emis- ben 14 wird die Schutzschicht 32 folgendermaßen
sionsoberfläche einer Elektrode aus beliebigem Mate- auf die emittierende Oberfläche 30 aufgedampft:
rial einschließlich Silicium auf einfachere Weise als Zunächst ordnet man die Unterlage 26 in einer konbisher
gewährleistet wird. tinuierlich evakuierten Beschichtungskammer an, die
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Ver- 65 ebenso Elemente zur Reinigung und Beschichtung
fahren der eingangs genannten Art dadurch, daß vor der emittierenden Oberfläche umfaßt. Die Beschich-
der Erhitzung des Kolbens die saubere Emissions- tungskammer und deren Inhalt werden mindestens
oberfläche mit einer vor Verunreinigungen schützen- eine Stunde bei einem Druck von etwa 10~e mm Hg
oder weniger einer Wärmebehandlung bei etwa Cäsiumjodid in erster Linie für Elektronenquellen
200° C unterzogen, um eventuelle, an den Ober- geeignet, die eine verhältnismäßig niedrige Verdampflächen
innerhalb der Kammer vorhandene, ver- fungs-(oder Zersetzungs-)temperatur aufweisen, ζ. Β.
unreinigende Gase zu entfernen. Die Beschichtungs- für eine Halbleiterlegierung aus Indiumantimonid,
kammer wird danach auf Zimmertemperatur ge- 5 Gewisse Zusammensetzungen dieser Legierung werbracht,
ohne daß das in ihr vorhandene Vakuum den schon bei etwa 400° C zersetzt,
unterbrochen wird. Sodann wird der aus der Unter- Die Erfindung läßt sich zum Schützen verschielage 26 aus Galliumarsenid und der emittierenden dencr emittierender Werkstoffe, z. B. aus Metall, Schicht 28 bestehende Körper während einer Minute Halbleiter oder isolierendem Werkstoff, anwenden, auf etwa 650° C erhitzt, eine Temperatur, die knapp io vorausgesetzt, daß die Verdampfungstemperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Gallium- (oder die Zersetzungstemperatur bei einer Legierung arsenids liegt. Diese Erhitzung wird durch einen oder einer Verbindung) der emittierenden Masse die naheliegenden Heizdraht zustande gebracht. Danach entsprechende Temperatur der Schutzschicht überfindet eine Abkühlung auf Zimmertemperatur statt. steigt. Auf diese Weise läßt sich die Schutzschicht Dann wird die Schutzschicht 32 auf der emittieren- >5 ohne Beschädigung der emittierenden Oberfläche den Oberfläche 30 durch Aufdampfung von einer entfernen. Eine Schicht aus Kaliumchlorid kann z. B. Perle aus Kaliumchlorid hergestellt. Die Perle ist an auf eine saubere emittierende Siliziumoberfläche aufeinem zweiten, innerhalb der Beschichtungskammer gebracht und später durch Verdampfung entfernt angeordneten Heizdraht befestigt. Sollte der emittie- werden, ohne daß eine bemerkbare Zersetzung oder rende Körper aus Selen bestehen, so kann er dadurch »o Beschädigung der Oberfläche eintritt, obwohl Silicium gereinigt werden, daß eine emittierende Oberfläche im Vergleich zu III-V-Halbleiterverbindungen einen einer Elektronenbombardierung innerhalb der Be- relativ reaktiven Werkstoff darstellt.
Schichtungskammer ausgesetzt wird, ehe die Schutz- Wenn die emittierende Masse einen aus der schicht 32 angebracht wird. Dampfphase gezüchteten Halbleiter darstellt, ist eine
unterbrochen wird. Sodann wird der aus der Unter- Die Erfindung läßt sich zum Schützen verschielage 26 aus Galliumarsenid und der emittierenden dencr emittierender Werkstoffe, z. B. aus Metall, Schicht 28 bestehende Körper während einer Minute Halbleiter oder isolierendem Werkstoff, anwenden, auf etwa 650° C erhitzt, eine Temperatur, die knapp io vorausgesetzt, daß die Verdampfungstemperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Gallium- (oder die Zersetzungstemperatur bei einer Legierung arsenids liegt. Diese Erhitzung wird durch einen oder einer Verbindung) der emittierenden Masse die naheliegenden Heizdraht zustande gebracht. Danach entsprechende Temperatur der Schutzschicht überfindet eine Abkühlung auf Zimmertemperatur statt. steigt. Auf diese Weise läßt sich die Schutzschicht Dann wird die Schutzschicht 32 auf der emittieren- >5 ohne Beschädigung der emittierenden Oberfläche den Oberfläche 30 durch Aufdampfung von einer entfernen. Eine Schicht aus Kaliumchlorid kann z. B. Perle aus Kaliumchlorid hergestellt. Die Perle ist an auf eine saubere emittierende Siliziumoberfläche aufeinem zweiten, innerhalb der Beschichtungskammer gebracht und später durch Verdampfung entfernt angeordneten Heizdraht befestigt. Sollte der emittie- werden, ohne daß eine bemerkbare Zersetzung oder rende Körper aus Selen bestehen, so kann er dadurch »o Beschädigung der Oberfläche eintritt, obwohl Silicium gereinigt werden, daß eine emittierende Oberfläche im Vergleich zu III-V-Halbleiterverbindungen einen einer Elektronenbombardierung innerhalb der Be- relativ reaktiven Werkstoff darstellt.
Schichtungskammer ausgesetzt wird, ehe die Schutz- Wenn die emittierende Masse einen aus der schicht 32 angebracht wird. Dampfphase gezüchteten Halbleiter darstellt, ist eine
Die beschichtete Photokathode 12 wird im Innern 25 Anbringung der Schutzschicht besonders vorteilhaft,
des Kolbens 14 angeordnet. Letzterer wird nun ehe die emittierende Substanz mit der Atmosphäre
kontinuierlich mittels einer Vakuumpumpe durch in Berührung gebracht wird. Man kann z. B. Kaliumeine
Saugrohrleitung bis auf einen Druck von chlorid auf die emittierende Oberfläche von aus der
10~emmHg oder weniger evakuiert, während er Dampfphase gezüchtetem Galliumarsenid oder SiIimindestens
eine Stunde einer Wärmebehandlung bei 30 cium aufdampfen, während die emittierende Ober-350°
C unterzogen wird, ehe er wieder auf Zimmer- fläche sich noch in der Züchtungskammer in einer
temperatur abgekühlt wird. Das Kolbeninnere 14 verdünnten Atmosphäre aus Edelgas, «z. B. Helium,
wird auf diese Weise von gasförmigen Verunreini- bei niedrigem Druck befindet. Auf diese Weise entgungen
befreit, während die emittierende Oberfläche fällt die Verfahrensstufe der Reinigung der emittie-30
durch die Schutzschicht 32 gegen diese gasförmi- 35 renden Oberfläche in einer besonderen Beschichgen
Verunreinigungen abgeschirmt ist. Von der der tungskammer vor der Anbringung der Schutzschicht,
Schutzschicht 32 gegenüberliegenden Seite eius wird um Verunreinigungen zu entfernen,
die Photokathode 12 durch Wärmeausstrahlung von Außer Kaliumchlorid und Cäsiumjodid stehen dem Heizdraht 24 auf etwa 500° C erhitzt. Die andere Werkstoffe zur Verfügung, wie z. B. die übrigen Teile der Röhre 10 verbleiben so lange auf 40 anderen Alkalihalogenid-Verbindungen, und insbe-Zimmertemperatur, bis die Beschichtung aus Kalium- sondere Natriumchlorid (NaCl) und Rubidiumchlorid von der emittierenden Oberfläche 30 durch chlorid (RbCl), die sich als Schutzschichten für Verdampfung entfernt worden ist. Diese verdampfte emittierende Einrichtungen eignen. Die kritischen, Beschichtung wird entweder anderswo im Innern der an einen Schutzschichtwerkstoff zu stellenden AnRöhre 10 niedergeschlagen oder durch die Vakuum- 45 forderungen sind, (1) daß der Werkstoff selber die pumpe abgepumpt. Schließlich wird die emittierende emittierende Oberfläche nicht verunreinigt; (2) daß Oberfläche 30 mit Cäsium und Sauerstoff aktiviert. er durch Verdampfen ohne Beschädigung der Röhre Die Rohrleitung zwischen der Röhre 10 und der entfernt werden kann, wenn er sich auf Einbauten Pumpe wird unter Vakuum abgedichtet. niederschlägt (d. h. für Photoelektronen-Verviel-
die Photokathode 12 durch Wärmeausstrahlung von Außer Kaliumchlorid und Cäsiumjodid stehen dem Heizdraht 24 auf etwa 500° C erhitzt. Die andere Werkstoffe zur Verfügung, wie z. B. die übrigen Teile der Röhre 10 verbleiben so lange auf 40 anderen Alkalihalogenid-Verbindungen, und insbe-Zimmertemperatur, bis die Beschichtung aus Kalium- sondere Natriumchlorid (NaCl) und Rubidiumchlorid von der emittierenden Oberfläche 30 durch chlorid (RbCl), die sich als Schutzschichten für Verdampfung entfernt worden ist. Diese verdampfte emittierende Einrichtungen eignen. Die kritischen, Beschichtung wird entweder anderswo im Innern der an einen Schutzschichtwerkstoff zu stellenden AnRöhre 10 niedergeschlagen oder durch die Vakuum- 45 forderungen sind, (1) daß der Werkstoff selber die pumpe abgepumpt. Schließlich wird die emittierende emittierende Oberfläche nicht verunreinigt; (2) daß Oberfläche 30 mit Cäsium und Sauerstoff aktiviert. er durch Verdampfen ohne Beschädigung der Röhre Die Rohrleitung zwischen der Röhre 10 und der entfernt werden kann, wenn er sich auf Einbauten Pumpe wird unter Vakuum abgedichtet. niederschlägt (d. h. für Photoelektronen-Verviel-
50 facherröhren .ollte der Werkstoff durchsichtig und
Beispiel II elektrisch nichtleitend sein); (3) daß mindestens bei
der Temperatur der Wärmebehandlung für die Röhre
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der der Werkstoff chemisch beständig ist; und (4) daß
Erfindung ist eine Photoelektronen-Vervielfacher- er als Schicht für Verunreinigungen in der Röhre
röhre mit einer undurchsichtigen Photokathode 55 weitgehend undurchlässig und gegen Wasserdampf
gemäß Beispiel I ausgestattet. Statt Kaliumchlorid weitgehend beständig ist
besteht die Schutzschicht 32 aus Cäsiumjodid (CsI). Während gemäß der vorstehenden Beschreibung
Die Behandlung entspricht weitgehend der im Bei- die emittierende Oberfläche mit Cäsium und Sauerspiel
I beschriebenen, wobei jedoch, weil Cäsium- stoff aktiviert wurde, läßt sich die Aktivierung dureb
jodid bei einer niedrigeren Temperatur als Kalium- 60 eine andere beliebige Methode zur Senkung der Auschlorid
verdampft, die Temperatur der Wärme- trittsarbeit verwirklichen. Solche Methoden umfassei
behandlung bei etwa 300° C liegt Außerdem beträgt die Aufbringung von einem oder mehreren elektro
die zur Entfernung der Schutzschicht benötigte Tem- · positiven Werkstoffen, wie z.B. Kalium, Cäsium ode
peratur, auf welche die Photokathode 12 erhitzt Natrium auf die emittierende Oberfläche, entwede
wird, etwa 400° C Wegen der verhältnismäßig nied- 65 allein oder in Zusammenhang mit einem oder meh
rigen Temperatur, bei der eine Schutzschicht aus reren elektronegativen Werkstoffen, wie z. B. Sauei
Cäsiumjodid von der emittierenden Oberfläche 30 stoff oder Fluor,
durch Verdampfung entfernt werden kann, ist Die obengenannten Verdampfungstemperature
durch Verdampfung entfernt werden kann, ist Die obengenannten Verdampfungstemperature
H7Q
7 8
für die Schutzschichtwerkstoffe sind Temperaturen, Zwar sind die emittierenden Körper in den Beibei
denen der in Frage kommende Werkstoff aus- spielen I und II undurchsichtige Photokathoden, die
reichend schnell verdampft, um innerhalb einer ver- Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Austretbar
kurzen Zeitspanne, wie z. B. von einigen Mi- führung des emittierenden Körpers beschränkt. Halbnuten,
die Schicht von der emittierenden Oberfläche 5 durchsichtige Photokathoden oder elektronenvervielzu
entfernen. Diese Verdampfungstemperatur ist ver- fachende Dynoden lassen sich ebenso gemäß den
hältnismäßig unkritisch und liegt im allgemeinen bei Ausführungsformen der Erfindung herstellen. Bei
einem Wert, bei dem der Werkstoff einen Dampf- einigen photoemittierenden Röhren ist der halbdurchdruck
von etwa 10"2ITImHg bis 10~~4mmHg auf- sichtige emittierende Körper als Stirnplatte ausgeweist.
Weitgehend niedrigere Temperaturen machen io bildet und bildet daher einen Teil des Kolbens, in
eine erheblich längere Zeitspanne zur Verdampfung dem sich die emittierende Oberfläche befindet. Bei
der Schicht nötig. Bei einem Werkstoff in Form einer einer solchen Anordnung kann eventuell ein geson-Verbindung
oder einer Legierung spricht man von dertes Erhitzen des emittierenden Körpers notwendig
der Zersetzungstemperatur und nicht von einer Ver- sein, um die Schutzschicht zu entfernen. Zwar ist die
dampfungstemperatur. Für Kaliumchlorid kann eine 15 Erfindung bei emittierenden Halbleiterkörpern wegen
Verdampfungstemperatur von etwa 450° C oder der Empfindlichkeit der Halbleiteroberflächen mit
höher angenommen werden. Für praktische Zwecke Bezug auf Verunreinigung und der Schwierigkeiten
liegt sie aber zwischen 450 und 500° C. Die Ver- bei der Verdampfung von Halbleiterschichten innerdampfungstemperatur
für Cäsiumjodid liegt zwischen halb eines Röhrenkolbens besonders vorteilhaft, die
etwa 350 und 400° C. Die Zersetzungstemperatur 20 beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch
von Galliumarsenid liegt zwischen etwa 625 und ebenso bei metallischen emittierenden Körpern, wie
etwa 675° C, während die Verdampfungstemperatur z. B. Wolfram, oder bei nichtleitenden Körpern, wie
des Siliciums oberhalb 1000° C liegt. z. B. Magnesiumoxid, anwendbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen einer eine Elektronenquelle enthaltenden Einrichtung, bei dem
eine Elektronenemissionselektrode innerhalb eines Kolbens angeordnet und der Kolben sodann
mit der Elektrode erhitzt und während der Erhitzung kontinuierlich evakuiert wird, und bei
dem die Elektrode eine saubere Emissionsoberfläche erhält, dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Erhitzung des Kolbens die saubere Emissionsoberfläche mit einer vor Verunreinigungen
schützenden, aus nicht verunreinigendem Material bestehenden Schutzschicht überzogen
wird, daß die foigende Erhitzung des Kolbens und der Elektrode bei einer Temperatur unterhalb
der Verdampfungstemperatur der Schutzschicht erfolgt, und daß anschließend die Elekirode
auf eine höhere Temperatur, bei der die Schutzschicht von der Emissionsoberfläche durch
Verdampfen entfernt wird, erhitzt wird, während der Kolben auf einer unterhalb der niedrigeren
Temperatur liegenden Temperatur verbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung der Emissions-Dberfläche
die Elektrode mindestens eine Stunde in einem Vakuum von 10~B mm Hg oder weniger
Und bei einer Temperatur von etwa 200° C erhitzt wird, daß die Elektrode auf Zimmertemperatur
abgekühlt wird, wonach sie etwa eine Minute lang bei einer Temperatur knapp unterhalb
der Zersetzungstemperatur des Werkstoffs der
Elektrode erhitzt wird, und daß die Elektrode dann wieder auf Zimmertemperatur abgekühlt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schutzschicht
innerhalb des Vakuums auf die Emissionsoberfläche aufgedampft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht auf die durch
Elektronenbeschuß gereinigte Emissionsoberfläche der aus Silicium gebildeten Elektrode aufgebracht
wird, bevor die Elektrode in den Kolben eingeschlossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht auf die
Emissionsoberfläche innerhalb einer Kammer aufgedampft wird, in der der Elektrodenkörper unter
reduziertem Druck aus der Dampfphase ge-Züchtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
Werkstoff für die Schutzschicht eine Alkalihalogenidverbindung verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff
für die Schutzschicht Kaliumchlorid verwendet wird, und daß die erste Temperatur bei
etwa 400° C und die zweite Temperatur bei etwa 450° C oder höher liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff
für die Schutzschicht Kaliumjodid verwendet wird, und daß die erste Temperatur bei
etwa 300° C und die zweite Temperatur bei etwa 350° C oder höher liegt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer eine Elektronenquelle enthaltenden
Einrichtung, bei dem eine Elektronenemissionselektrode innerhalb eines Kolbens angeordnet und der
Kotben sodann mit der Elektrode erhitzt und während der Erhitzung kontinuierlich evakuiert wird,
und bei dem die Elektrode eine saubere Emissionsoberfläche erhält.
Elektronenemissionselektroden finden z. B. Anwendung
als Photokathoden und Sekundärelektronen emittierende Dynoden in Elektronenröhren, wie z. B.
Bildröhren und Photoelektronenvervielfachern. Im allgemeinen besteht eine Elektronen emittierende
Elektrode dieser Art aus einem Körper mit zur Verbesserung seiner Emissionseigenschaften aktivierten
Oberfläche. Die Aktivierung erfolgt dadurch, daß man mittels einer elektropositiven Substanz, wie z. B.
Cäs'um, allein oder in Verbindung mit einer elektronegativen
Substanz, wie z. B. Sauerstoff, die Austrittsarbeit senkt. Beispiele solcher Photoelektronenvervielfacher,
die mit dünnen Filmen und mit dickeren Emissionselektroden ausgestattet sind, sowie Methoden
zur Herstellung von halbleitenden Werkstoffen und der Aktivierung sind den US-PS
33 87 161 und 34 78 213 und der Veröffentlichung von C. H. A. Syms, »Gallium Arsenide Thin-Film
Photocatfiodes«, Advances in Electronics and Electron Physics, Academic Press, N. Y., 1969,
Bd. 28 A, S. 399 bis 407, zu entnehmen.
Damit eine vertretbare Anfangsemission und eine ausreichende Betriebslebensdauer der Elektronenquelle
gewährleistet sind, ist während der Aktivierung ein verunreinigungsfreier Zustand der emittierenden
Oberfläche wichtig. Die meisten emittierenden Werkstoffe, wie z. B. Antimon, lassen sich durch die
Verdampfung einer Perle des emittierenden Materials im Gefäß der Röhre aufbringen, nachdem Verunreinigungen
aus dem Innern des Gefäßes durch eine Wärmebehandlung und gleichzeitige Evakuierung
des Gefäßes entfernt worden sind. Die Evakuierung der Röhre beseitigt Gase, die in der Wandung des
Gefäßes und in den Einbauten eingeschlossen waren.
Andere Elektronen emittierende Werkstoffe, die nicht ohne weiteres von einer Perle verdampft werden
können, sind dagegen schwieriger in einer Elektronenröhre aufzubringen. Die binären und ternären
Halbleiterverbindungen, wie z. B. GaAs, GaP und InGa1 vAsv, und der Halbleiter Silicium in Elementarform
stellen sehr geeignete Werkstoffe für Elektronenquellen dar, obwohl sie sich nicht ohne weiteres
von einer Perle verdampfen lassen. Bei Silicium ist die Verdampfung schwierig wegen dessen hoher Verdampfungstemperatur.
Bei den Verbindungen ist eine Verdampfung schwierig wegen der ungleichen Verdampfungsgeschwindigkeiten
der Elemente in den Verbindungen bei einer bestimmten Temperatur, was zu einer Zersetzung der betreffenden Verbindung
führt. Im Falle dieser Werkstoffe ist es zur Zeit nicht möglich, Emissionskörper durch Aufdampfung zu
bilden, die die für eine wirksame Emissions-Oberfläche nötigen Eigenschaften aufweisen. Im allgemeinen
werden solche emittierenden Werkstoffe dadurch in den Kolben einer Elektronenröhre gebracht, daß
man einen vorgeformten emittierenden Körper im Kolben montiert, ehe dieser ausgeheizt wird.
Zur wirksamen Entfernung der Verunreinigungen aus der Röhre sollte letztere einer Wärmebehandlung
bei mindestens 350° C, vorzugsweise 400° C,
Applications Claiming Priority (1)
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