DE2350872A1 - ELECTRON TUBE HAVING A A TIEF III B TIEF V SEMICONDUCTOR CATHODE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A CATHODE - Google Patents
ELECTRON TUBE HAVING A A TIEF III B TIEF V SEMICONDUCTOR CATHODE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A CATHODEInfo
- Publication number
- DE2350872A1 DE2350872A1 DE19732350872 DE2350872A DE2350872A1 DE 2350872 A1 DE2350872 A1 DE 2350872A1 DE 19732350872 DE19732350872 DE 19732350872 DE 2350872 A DE2350872 A DE 2350872A DE 2350872 A1 DE2350872 A1 DE 2350872A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cesium
- cathode
- temperature
- value
- exposed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 64
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 claims description 7
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 claims description 7
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 150000001463 antimony compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 8
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- QHRPVRRJYMWFKB-UHFFFAOYSA-N [Sb].[Cs] Chemical compound [Sb].[Cs] QHRPVRRJYMWFKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 cesium compound Chemical class 0.000 description 2
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HLJVPZTUDCGQKM-UHFFFAOYSA-N [Cs].[Bi] Chemical compound [Cs].[Bi] HLJVPZTUDCGQKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YNMICVQQTIWUQI-UHFFFAOYSA-N [Sb].[Pt] Chemical compound [Sb].[Pt] YNMICVQQTIWUQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002140 antimony alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- COOMJVRPVOQALF-UHFFFAOYSA-N caesium auride Chemical compound [Au][Cs] COOMJVRPVOQALF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/12—Manufacture of electrodes or electrode systems of photo-emissive cathodes; of secondary-emission electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/20—Dynodes consisting of sheet material, e.g. plane, bent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/32—Secondary emission electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/34—Photoemissive electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
7602-73/Dr.v.B/Ro.7602-73 / Dr.v.B / Ro.
JBJ/RCA 66 550JBJ / RCA 66 550
US-Ser.No. 323 746US Ser. No. 323 746
Filed: January 15, 1973 2350872Filed: January 15, 1973 2350872
RCA Corporation, New York, N^Y. (VoSt.A.)RCA Corporation, New York, N ^ Y. (VoSt.A.)
Elektronenröhre mit einer &γννΒ -HalbleiterElectron tube with a & γνν Β semiconductor
kathode und Verfahren zum Herstellen einer solchen Kathode. cathode and method of manufacturing such a cathode.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenröhre mit einem evakuierten Kolben und einer in diesem angeordneten elektronenemissionsfähigen AIT„B -Halbleiterkathode, die eine Oberfläche aufweist, welche mit einer die Austrittsarbeit herabsetzenden f. Cäsium enthaltenden Schicht überzogen ist. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zum Herstellen einer Ajj-B-.-Halbleiterkathode,, die mit einer die Austrittsarbeit herabsetzenden, Cäsium enthaltenden Schicht überzogen ist.The present invention relates to an electron tube with an evacuated piston and an electron- emissive A IT "B semiconductor cathode arranged therein, which has a surface which is coated with a layer containing cesium which reduces the work function. The invention also relates to a method for producing an Ajj-B -.- semiconductor cathode, which is coated with a layer containing cesium which reduces the work function.
Der Begriff "Kathode" soll hier ganz generell eine Anordnung bedeuten, die. Elektronen ins Vakuum zu emittieren vermag. Unter den Begriff "Kathode" fallen also Z0B0 Photokathoden, Dynoden und Strahlerzeugungssystemkathoden für die verschieden-The term "cathode" is intended here to mean, quite generally, an arrangement which. Able to emit electrons into a vacuum. The term "cathode" includes Z 0 B 0 photocathodes, dynodes and radiation generating system cathodes for the various
sten mit Elektronenemission arbeitenden Röhren.most electron-emitting tubes.
Es ist bekannt, daß sich aus den halbleitenden Verbindungen der'Elemente Aluminium, Gallium, Indium, Phosphor, Arsen und Antimon aus den Gruppen III und V des Periodensystems der Elemente Primär- und Sekundär-Emissionskathoden herstellen lassen, die sich durch einen besonders hohen Elektronenemissionswirkungsgrad auszeichnen. Die Aktivierung solcher Kathoden erfolgt im allgemeinen durch überziehen mit einer Schicht aus Cäsium in Kombination mit einem stark elektronegativen Element, V7ie Sauerstoff oder Fluor. Kathoden aus AII:!.BV-Verbindungen sowie Verfahren zu ihrer Aktivierung sind z.B. in den US-Patentschriften 3 387 161, 3 487 213, 3 644 770, 3 669 735 und 3 696 292 beschrieben.It is known that primary and secondary emission cathodes can be produced from the semiconducting compounds of the elements aluminum, gallium, indium, phosphorus, arsenic and antimony from Groups III and V of the Periodic Table of the Elements, which can be produced by a particularly high electron emission efficiency distinguish. Such cathodes are generally activated by coating them with a layer of cesium in combination with a strongly electronegative element, mostly oxygen or fluorine. Cathodes from A II :! .B V compounds and processes for their activation are described, for example, in US Pat. Nos. 3,387,161, 3,487,213, 3,644,770, 3,669,735 and 3,696,292.
Ein Nachteil der bekannten Kathoden aus A___BV-Verbindungen ist ihre Instabilität im Betrieb. Die Bindung des Cäsiums an die Oberfläche der kristallinen A ^.-Verbindung ist im Vergleich zur Bindung des Cäsiums an andere, konventionellere Basismaterialien für Photokathoden, wie Antimon, .verhältnismäßig schwach. Während Photokathoden aus konventionelleren Basismaterialien, wie Antimon, bei Temperaturen von 15O 0C und darüber aktiviert werden, verwendet man derzeit zur Aktivierung von AIi:j.Bv-Verbindungen mit Cäsium Temperaturen unter 100 °C. Wenn nämlich eine A__ Β,,-Halbleiterphotokathode nach den derzeit für solche Photokathoden bekannten Verfahren aktiviert und Temperaturen oberhalb von 100 C ausgesetzt wird, · bildet sich die die Austrittsarbeit herabsetzende Schicht auf der Oberfläche nicht so, wie es für eine praktisch brauchbare Röhre oder dergleichen erforderlich ist. Kathoden aus A111B..-Verbindungen, die gemäß den bekannten Verfahren"bei niedrigen Temperaturen aktiviert wurden, arbeiten andererseits zwar anfänglich recht gut, sie werden jedoch mit der Zeit etwas instabil, selbst wenn man sie mit relativ geringen Strömen betreibt. Nach einer gewissen Zeit verschlechtert sich dann die Emission erheblich infolge eines Verlustes von Cäsium aus der die Austrittsarbeit herabsetzenden Schicht.A disadvantage of the known cathodes made from A__B V compounds is their instability during operation. The binding of the cesium to the surface of the crystalline A ^ .- compound is relatively weak compared to the binding of the cesium to other, more conventional base materials for photocathodes, such as antimony. While photocathodes of conventional base materials such as antimony, at temperatures of 15O 0 C and activated about one currently used for the activation of A II: v jB compounds with cesium temperatures below 100 ° C. If an A__ Β ,, - semiconductor photocathode is activated by the methods currently known for such photocathodes and exposed to temperatures above 100 ° C., the layer which reduces the work function does not form on the surface as it would for a practically usable tube or the like is required. On the other hand, cathodes made from A 111 B. For a period of time the emission then deteriorates considerably as a result of a loss of cesium from the layer which reduces the work function.
409829/0632 COPY409829/0632 COPY
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der bekannten Kathoden aus A-.-By-Verbindungen und der bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Kathoden zu vermeiden.The present invention is based on the object the shortcomings of the known cathodes from A -.- By connections and to avoid the known methods of making such cathodes.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. gekennzeichnete Erfindung gelöst.This object is achieved by the in claims 1 and characterized invention solved.
Eine Röhre gemäß der Erfindung enthalt eine Cäsiumpufferquelle im Kolben. Die Pufferquelle ist ein Material, das nicht vollständig mit Cäsium reagiert hat und während einer Behandlung bei einer Temperatur über 1OO 0C eine geringe Menge Cäsiumdampf in das Innere des Röhrenkolbens liefert, um den Verlust von Cäsium von der Kathode bei dieser Temperatur zu puffern.A tube according to the invention contains a source of cesium buffer in the flask. The buffer source is to buffer a material which has not fully reacted with cesium and provides a small amount of Cesium vapor in the interior of the envelope during a treatment at a temperature above 1OO 0 C to the loss of cesium from the cathode at this temperature.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung zum Herstellen einer A-__B..-Verbindung enthaltenden Kathode wird die Kathode bei einer unter 100 0C liegenden Temperatur Cäsiumdampf ausgesetzt. Dann wird die Temperatur der Kathode auf einen Wert über 100 0C erhöht während die Kathode Cäsiumdampf ausgesetzt wird, bis die Emission im wesentlichen konstant ist. Die Konzentration des Cäsiums, dem die Kathode aucgesetzt ist, wird während der Erhöhung der Temperatur auf den Wert oberhalb von etwa 100 0C erhöht und während der Absenkung der Temperatur von diesem Wert erniedrigt.Of the invention for producing a -__ A B ..- containing compound in the embodiment of the method according cathode is exposed to the cathode at a temperature below 100 0 C temperature cesium vapor. Then, the temperature of the cathode is increased to a value above 100 0 C while the cathode cesium vapor suspended until the emission is substantially constant. The concentration of the cesium, the cathode is aucgesetzt is increased during the increase in temperature to a value above about 100 0 C and lowered during the lowering of the temperature from this value.
Eine Kathode aus einer A111B -Verbindung, die durch das vorliegende Verfahren aktiviert worden ist, hat eine höhere Lebensdauer als in bekannter Weise aktivierte Kathoden. Eine Röhre mit einer Cäsiumpufferquelle liefert bequem automatisch den geeigneten niedrigen Cäsiumdruck von der Pufferquelle während der Behandlung bei der Temperatur über 1OO 0C. Die Pufferquelle gibt das Cäsium bei der Erhöhung der Temperatur mit zunehmender Geschwindigkeit ab und erhöht dadurch die C.Msiumkonzentration während sie andererseits mit abnehmender Temperatur Cäsium mit zunehmender Geschwindigkeit absorbiert und dadurch die Konzentration herabsetzt.A cathode made from an A 111 B compound which has been activated by the present process has a longer service life than cathodes activated in a known manner. A tube with a cesium buffer source automatically provides easily the appropriate low cesium pressure of the buffer source during the treatment at the temperature about 1OO 0 C. The buffer source is cesium in increasing the temperature at an increasing rate, and thereby increases the C.Msiumkonzentration while on the other hand, as the temperature decreases, cesium is absorbed at an increasing rate, thereby reducing the concentration.
4098 2 9/06 32 COPY 4098 2 9/06 32 COPY
Im folgenden.werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutertι es zeigen?In the following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail with the help of the drawing show it?
Fig. 1 eine Photovervlelfacherröhre gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und1 shows a photo enlarging tube according to a preferred one Embodiment of the invention and
Fig. 2 eine gegenüber. Fig. 1 vergrößerte Schnittansicht in einer Ebene 2-2 der Fig. 1.Fig. 2 is opposite. 1 shows an enlarged sectional view in a plane 2-2 of FIG. 1.
Bei der in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellten Röhre 10 handelt es sich um eine Photomultiplierröhre oder einen Photo-Sekundärelektronenvervielfaqher mit einem Glaskolben 12 und einem Fuß 14 mit einer Anzahl von Metallstiften 16, die in üblicher Weise als Anschlüsse für die Elektroden der Röhre dienen.When in Fig. 1 as an embodiment of the invention The tube 10 shown is a photomultiplier tube or a photo-secondary electron multiplier with a Glass bulb 12 and a foot 14 with a number of metal pins 16, which are used in the usual way as connections for the electrodes of the tube.
T7ie Fig. 2 zeigt, befindet sich im Inneren der Röhre eine Abschirmung 18 aus Metall. Im Abstand von- der Abschirmung 18 ist ein Metallblech 20 angeordnet, auf dessen einer Seite eine Photokathode 26 in Form einer rechteckigen Scheibe aus monokristallinem In1 Ga As (x = 0,72) befestigt ist, die etwa 2 cm lang, 0,5 cm breit und 0,5 mm dick ist. Zwischen der Abschirmung 18 und dem Metallblech 20 befindet sich eine Heizwendel 22 mittels derer das die Photokathode 26 tragende Metallblech 20 elektrisch erhitzt werden kann.As shown in FIG. 2, there is a shield 18 made of metal inside the tube. At a distance from the shield 18 is a metal sheet 20, on one side of which a photocathode 26 in the form of a rectangular disk made of monocrystalline In 1 Ga As (x = 0.72) is attached, which is about 2 cm long, 0.5 cm wide and 0.5 mm thick. A heating coil 22 is located between the shield 18 and the metal sheet 20, by means of which the metal sheet 20 carrying the photocathode 26 can be electrically heated.
In Fig. 2 in Gegenuhrzeigerrichtung gerechnet ist im Winkelabstand von der Photokathode 26 eine erste Gitterelektrode 28 im wesentlichen senkrecht zur Richtung des auf die Photokathode 26 fallenden Lichtes angeordnet. Auf die Gitterelektrode 28 folgt eine Reihe von Dynoden 30 aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung, und eine Anode 32. Die generelle Richtung der mittleren Elektronen-Trajektorfen von der Photokathode 26 zur Anode 32 ist durch gestrichelte Linien 38 angedeutet. In der Nähe des Fußes 14 der Röhre 10 sind Verdampferschiffchen 40 und 42 angeordnet, die bei der Formierung der Photokathode 26 zur Erzeugung von Cäsiumdampf bzw. Sauerstoff dienen und durch Stromdurchgang heizbar sind. Im oberen Teil der Röhre 10 ist eine Perle 43 aus einer Platin-Antimon-Legierung mit einer keramischen Abschirmung 45 montiert, die auf einen oberen Teil der Wand des GlaskolbensIn Fig. 2 counted in the counterclockwise direction is in the angular distance from the photocathode 26 a first grid electrode 28 substantially perpendicular to the direction of the on the photocathode 26 falling light arranged. The grid electrode 28 is followed by a series of dynodes 30 made of a copper-beryllium alloy, and an anode 32. The general direction of the central electron trajectories from the photocathode 26 to the anode 32 is indicated by dashed lines 38. Evaporation boats 40 and 42 are arranged in the vicinity of the foot 14 of the tube 10, which are used in the formation of the photocathode 26 to generate cesium vapor or oxygen and through the passage of current are heatable. In the upper part of the tube 10 is a pearl 43 made of a platinum-antimony alloy with a ceramic shield 45 mounted on an upper part of the wall of the glass bulb
. 4 09829/0632. 4 09829/0632
12 gerichtet ist. Auf der Innenseite des oberen Teiles der Wand des Glaskolbens 12 befindet sich gegenüber der Perle 43 eine etwa 10 .um dicke Schicht aus unvollständig mit Cäsium reagiertem Antimon. Die Schicht 44 dient während der im folgenden beschriebenen Formierung der Kathode als Cäsiumpufferquelle.12 is directed. On the inside of the upper part of the wall of the glass bulb 12, opposite the pearl 43, there is an approximately 10 µm thick layer of antimony which has not completely reacted with cesium. The layer 44 serves as a cesium buffer source during the formation of the cathode described below.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Photokathode 26 der in Fig. 1 und dargestellten Röhre 10 wie folgt aktiviert? Nachdem die inneren Teile der Röhre 10 im Glaskolben 12 montiert worden sind, wird die Röhre 10 mehrere Stunden bei einer Temperatur von etwa 350 0C bei gleichzeitigem Evakuieren durch einen am Fuß 14 angeordneten Pumpstutzen ausgeheizt um die inneren Teile der Röhre zu reinigen. Anschließend läßt man die Röhre soweit kalt werden, daß die weitere Behandlung möglich wird. Nun wird die Heizwendel 22 eingeschaltet und die Kathode 26 für sich alleine kurzzeitig bis nahe an ihre Zersetzungstemperatur erhitzt t um die Oberfläche der Photokathode 26 für die Aktivierung vorzubereiten.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the photocathode 26 of the tube 10 shown in FIGS. 1 and 10 is activated as follows? After the interior portions of the tube have been mounted 10 in the glass bulb 12, the tube 10 is several hours at a temperature of about 350 0 C with simultaneous evacuation baked by an arranged on the foot 14 pump port to clean the inner parts of the tube. The tube is then allowed to get cold enough for further treatment to be possible. Now, the heating coil 22 is turned on and the cathode 26 t heated briefly to near its decomposition temperature by itself to the surface of the photocathode 26 to prepare for activation.
Als nächstes wird eine etwa 10 ,um dicke Schicht aus Antimon auf einen kleinen Bereich des oberen Teiles der Seitenwand des Glaskolbens 12 aufgedampft, in dem die Perle 43 durch Stromdurchgang erhitzt wird. Die Antimonschicht reagiert während eines späteren Verfahrensschritts mit Cäsium unter Bildung einer Cäsiumpufferschicht 44.Next, add an approximately 10 µm thick layer of antimony evaporated onto a small area of the upper part of the side wall of the glass bulb 12, in which the bead 43 by current passage is heated. The antimony layer reacts with cesium during a later process step to form a Cesium buffer layer 44.
Im Inneren des Röhrenkolbens wird nun Cäsiumdampf erzeugt, irfclem das Verdampferschiffchen 40 für das Cäsium durch Stromdurchgang erhitzt wird, gleichzeitig wird die Photoempfindlichkeit der Photokathode 26 überwachte Die Photokathode wird dem Cäsiumdampf ausgesetzt, bis die Photoempfindlichkeit ein Maximum durchlaufen hat^ hierauf wird das Erzeugen von Cäsiumdampf eingestellt. Nun wird Sauerstoff erzeugt? in dem das Verdampferschiffchen 42 für Sauerstoff durch Stromdurchgang erhitzt wird, bis die Photoempfindlichkeit der Photokathode 26 wieder ein Maximum durchlaufen hat? worauf die Erzeugung von Sauerstoff beendet wird» Diese Verfahrensschritte t bei denen die Photokathode abwechselnd Cäsium und SauerstoffCesium vapor is now generated inside the tubular flask, if the evaporation boat 40 for the cesium is heated by the passage of current, at the same time the photosensitivity of the photocathode 26 is monitored.The photocathode is exposed to the cesium vapor until the photosensitivity has passed through a maximum, then cesium vapor is generated set. Now is oxygen being produced? in which the evaporation boat 42 is heated for oxygen by the passage of current until the photosensitivity of the photocathode 26 has passed through a maximum again? whereupon the generation of oxygen is stopped. These process steps in which the photocathode alternates with cesium and oxygen
4098 2 9/06324098 2 9/0632
ausgesetzt wird, werden hei Raumtemperatur sooft wiederholt, bis eine maximale Photoempfindlichkeit erreicht ist. Hierauf wird das überschüssige Cäsium aus dem Verdampferschiffchen 40 ausgetrieben. Im Anschluß an das Freisetzen des überschüssigen Cäsiums wird die Röhre 10 auf etwa 150 0C erhitzt, bis die Photoempfindlichkeit der Photokathode 26 im wesentlichen konstant geworden ist, dann läßt man die Röhre auf Raumtemperatur erkalten. Die Photokathode 26 ist nun stabil. Die Röhre 10 wird nun abgeschmolzen, wobei am Pumpstutzen das erforderliche Vakuum aufrechterhalten wird.is exposed, are repeated at room temperature until maximum photosensitivity is reached. The excess cesium is then expelled from the evaporator boat 40. Following the release of the excess cesium, the tube is heated to about 150 0 C 10 until the photosensitivity of the photo-cathode 26 has become substantially constant, then the tube is allowed to cool to room temperature. The photocathode 26 is now stable. The tube 10 is now melted, the required vacuum being maintained at the pump nozzle.
Wenn zum ersten Mal Cäsiumdampf in der Röhre 10 erzeugt· wird, gelangt ein Teil des Cäsiums zu der schließlich die Cäsiumpufferschicht 44 bildenden Antimonschicht auf der T'Jand des Glaskolbens 12 und bildet dort eine Verbindung von un-· vollständig mit Cäsium reagiertem Antimon. Außerdem wird auch Cäsium an der Oberfläche des die Photokathode 2 6 bildenden Kristalls adsorbiert und bildet dort eine die Austrittsarbeit herabsetzende Schicht. Wenn die Röhre 10 von einer Temperatur unterhalb 1OO 0C auf die erhöhte Temperatur von 150 0C erhitzt wird, wird Cäsium mit zunehmender Geschwindigkeit aus der Cäsiumpufferschicht 44 durch Zersetzung in das Innere der Röhre 10 abgegeben, so.daß gleichzeitig die Konzentration des Cäsiumdampfes, dem die Photokathode 26 ausgesetzt ist, zunimmt. An der Oberfläche der Photokathode 26 tritt ein dynamischer Gleichgewichtszustand ein, der· einen wesentlichen Verlust an Cäsium aus der die Austrittsarbeit herabsetzenden Schicht verhindert. Beim anschließenden Abkühlen der Röhre wird dann wiederum das überschüssige Cäsium im Inneren der Röhre mit zunehmender Geschwindigkeit durch die Cäsiumpufferschicht 44 durch Rekombination absorbiert und es wird dadurch gleichzeitig die Konzentration des Cäsiumdampfes herabgesetzt, dem die Photokathode 26 ausgesetzt ist. Da die> Photokathode 26 auf diese Weise nun mit der höheren Temperatur von 150 0C und nicht nur mit einer Temperatur unter 100 0C mit Cäsium aktiviert werden kann, ergibt sich eine wesentlich bessere Stabilität der Photokathode 26.When cesium vapor is generated in the tube 10 for the first time, part of the cesium reaches the antimony layer on the side of the glass bulb 12, which finally forms the cesium buffer layer 44, and there forms a compound of incompletely reacted antimony with cesium. In addition, cesium is also adsorbed on the surface of the crystal forming the photocathode 26 and there forms a layer which reduces the work function. When the tube 10 is heated from a temperature below 1OO 0 C to the elevated temperature of 150 0 C, cesium is discharged at an increasing rate from the cesium buffer layer 44 by the decomposition inside the tube 10, so.daß simultaneously the concentration of the cesium vapor, to which the photocathode 26 is exposed increases. A dynamic state of equilibrium occurs at the surface of the photocathode 26, which prevents a substantial loss of cesium from the layer which reduces the work function. During the subsequent cooling of the tube, the excess cesium in the interior of the tube is again absorbed by the cesium buffer layer 44 by recombination at an increasing rate, and at the same time the concentration of the cesium vapor to which the photocathode 26 is exposed is thereby reduced. Since the > photocathode 26 can now be activated with cesium at the higher temperature of 150 ° C. and not just at a temperature below 100 ° C., the photocathode 26 is much more stable.
409829/0632 COPY409829/0632 COPY
Die vorliegende Erfindung läßt sich auf die Aktivierung oder Formierung jeder A_-._.nv-Halbleiterverbindungskathode anwenden, die mit einer cäsiumhaltigen Schicht zur Herabsetzung der Austrittsarbeit unerzogen ist. Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens betrug die erhöhte Aktivierungstemperatur 150 0C, eine wesentliche Verbesserung der Stabilität der Kathode ist jedoch ganz allgemein dann zu erwarten, wenn man die Kathode in Gegenwart einer kleinen Menge Cäsiumdampf, wie sie von einer eine Cäsiumverbindung enthaltenden Pufferquelle geliefert wird, auf irgendeine Temperatur über 100 0C erhitzt. Bei manchen A IIjBv"Ver" blndungen ist es zweckmäßig, Sauerstoff, wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, oder auch Fluor zur Einwirkung zu bringen. Andere Aj—By-Verbindungen wie z.B. Galliumphosphid, werden dagegen während der Behandlung im allgemeinen nicht Sauerstoff oder Fluor ausgesetzt.The present invention is applicable to the activation or formation of any A _ ._. N v compound semiconductor cathode which is untreated with a cesium-containing layer to reduce the work function. In the described preferred exemplary embodiment of the present process, the increased activation temperature was 150 ° C., but a substantial improvement in the stability of the cathode can generally be expected if the cathode is used in the presence of a small amount of cesium vapor, such as that from a buffer source containing a cesium compound is supplied, heated to any temperature above 100 ° C. In some blndungen A II B j v "Ver" it is expedient to bring oxygen, as in the preferred embodiment, or fluorine to act. Other Aj-By compounds such as gallium phosphide, on the other hand, are generally not exposed to oxygen or fluorine during treatment.
Die Cäsiumpufferquelle kann irgendwo im Kolben angeordnet werden, wo ihre Elektronenemissionsfähigkeit den normalen Betrieb der Röhre nicht stört. Wegen der Photoemissionsfähigkeit von Cäsium-Antimon wäre es z.B. unzweckmäßig, die die Pufferquelle bildende Schicht an einer Stelle anzubringen, wo auffallendes Licht die Emission von Störelektronen verursacht, die in den Sekundärelektronenvervielfacherteil der Röhre eintreten können. Die Pufferquelle soll elektrisch passiv sein, da weder die Fähigkeit zur Primäremission noch die zur Sekunc?*r<2mission nützlich ist.The cesium buffer source can be placed anywhere in the flask where its electron emissivity allows normal operation the tube does not bother. For example, because of the photoemissivity of cesium antimony, it would be impractical to use the buffer source to apply the forming layer at a point where incident light causes the emission of interfering electrons, which can enter the secondary electron multiplier part of the tube. The buffer source should be electrically passive, because neither the ability for primary emission nor that for secondary mission is useful.
Die Cäijium-Antimon-Verbindung der Pufferquelle der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugt anscheinend in der Röhre bei höheren Temperaturen ein optimales Cäsiumgleichgewicht, da als Ergebnis einer schwachen Zersetzung genügend Cäsiumdampf durch sie erzeugt wird, um einen überm'lssigen Verlust an Cäsium aus der A11jBy-Verbindung der Kathode zu verhindern. Gleichzeitig wird das Cäsium bei niedrigeren Temperaturen in der Cäsium-Antimon-Schicht genügend gebunden, um eine Beeinträchtigung der Kathode durch überschüssigesThe Cäijium-antimony compound of the buffer source of the preferred embodiment of the invention produced apparently in the tube at higher temperatures an optimum cesium equilibrium, since as a result of a weak decomposition enough cesium vapor is generated by it to a überm'lssigen loss of cesium from the A 11 jBy connection to prevent the cathode. At the same time, the cesium is sufficiently bound in the cesium-antimony layer at lower temperatures to prevent the cathode from being adversely affected by excess
£09829/0632 ,COPY£ 09829/0632, COPY
C M ρ ium zu verhindern. Anstelle einer Ciisium-Antimon-Verbindung kann man auch andere Cäsiumverbindungen, die sich bei erhöhten Temperaturen oberhalb von 100 0C zersetzen, für die Pufferquelle verwenden. Beispiele solcher Verbindungen sind Cäsium-Wismut-, Cäsium-Gold-, oder Cäsium-GraphitrVerbindungen. Die Zersetzung soll jedoch schon bei so niedrigen Temperaturen beginnen, daß bei der angewandten erhöhten Temperatur, z.B. 1500C, ausreichend Cäsium zur Verfügung steht. CM ρ i to prevent. Instead of a Ciisium-antimony compound may also be added other cesium compounds which decompose at elevated temperatures above 100 0 C, to use for the buffer source. Examples of such compounds are cesium-bismuth, cesium-gold, or cesium-graphite compounds. The decomposition should, however, begin at such low temperatures that sufficient cesium is available at the elevated temperature used, for example 150 ° C.
409829/0632409829/0632
Claims (1)
ist.) Method according to claim 5, characterized in that;
is.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US32374673 | 1973-01-15 | ||
US323746A US3858955A (en) | 1973-01-15 | 1973-01-15 | Method of making a iii-v compound electron-emissive cathode |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2350872A1 true DE2350872A1 (en) | 1974-07-18 |
DE2350872B2 DE2350872B2 (en) | 1976-05-06 |
DE2350872C3 DE2350872C3 (en) | 1976-12-23 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE387773B (en) | 1976-09-13 |
FR2214169A1 (en) | 1974-08-09 |
SU568405A3 (en) | 1977-08-05 |
FR2214169B1 (en) | 1977-05-27 |
AU6127873A (en) | 1975-04-17 |
US3858955A (en) | 1975-01-07 |
DE2350872B2 (en) | 1976-05-06 |
NL7313189A (en) | 1974-07-17 |
GB1453965A (en) | 1976-10-27 |
CA993030A (en) | 1976-07-13 |
DD107172A5 (en) | 1974-07-12 |
JPS49106280A (en) | 1974-10-08 |
JPS52668B2 (en) | 1977-01-10 |
IT992789B (en) | 1975-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE817477C (en) | Electron discharge device | |
DE2734799C2 (en) | Input screen for an X-ray or gamma-ray image converter tube and method for making this input screen | |
DE69723209T2 (en) | Electron tube with an electron multiplier | |
DE2325273A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A LANTHANE HEXABORIDE ACTIVATED CATHOD FOR AN ELECTRIC DISCHARGE TUBE | |
DE1256808B (en) | Electric discharge tube with a photocathode | |
DE2357397C3 (en) | Process for producing a layer which reduces secondary electron emission on the metallized luminescent screen of color picture tubes | |
DE2202217C3 (en) | Method of Making an Electron Source Containing Device RCA Corp., New York, N.Y. (V.St.A.) | |
DE2350872A1 (en) | ELECTRON TUBE HAVING A A TIEF III B TIEF V SEMICONDUCTOR CATHODE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A CATHODE | |
DE2350872C3 (en) | Method of manufacturing a photocathode for an electron tube | |
DE2325869A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A SILICON ELECTRON EMITTER WITH NEGATIVE EFFECTIVE ELECTRON AFINITY | |
EP0033894B1 (en) | Plural-stage vacuum x-ray image amplifier | |
DE2442491C3 (en) | Input screen for an X-ray image intensifier tube | |
DE1909722C3 (en) | Method of manufacturing a photoemission electron tube | |
DE864133C (en) | Electron-optical image intensifier | |
DE1289587B (en) | Electron discharge device for image amplifiers, image pickup tubes and photomultiplier | |
DE1039140B (en) | Process for the production of supply cathodes | |
DE2120659C3 (en) | Electron multiplier tube | |
DE1564532B2 (en) | Photoelectric tubes and methods of making the same | |
DE10045406A1 (en) | Cathode ray tube with doped oxide cathode | |
DE2507149C3 (en) | Process for the manufacture of an image converter or image intensifier tube | |
DE1639363C3 (en) | Process for the production of an electrical discharge tube with a photocathode, which consists of a strongly p-conducting AIII-BV connection | |
DE1293196B (en) | Method for making a secondary emission electrode | |
DE1193567B (en) | Thermionic converter | |
DE666774C (en) | Unheated electrode for discharge tubes | |
DE1564532C (en) | Photoelectronic tubes and methods of making the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |