DE624779C - Auf dem aeusseren lichtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle - Google Patents

Auf dem aeusseren lichtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle

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DE624779C
DE624779C DEA59786D DEA0059786D DE624779C DE 624779 C DE624779 C DE 624779C DE A59786 D DEA59786 D DE A59786D DE A0059786 D DEA0059786 D DE A0059786D DE 624779 C DE624779 C DE 624779C
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DE
Germany
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photoelectric
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photoelectric cell
cell according
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Expired
Application number
DEA59786D
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English (en)
Inventor
Dr Hellmut Simon
Dr Rudolf Suhrmann
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AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J40/00Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
    • H01J40/02Details
    • H01J40/04Electrodes
    • H01J40/06Photo-emissive cathodes

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)

Description

  • Auf dem äußeren lichtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle Die auf dem äußeren lichtelektrischen Effekt beruhenden lichtelektrischen Zellen werden gewöhnlich in der Weise hergestellt, daß--in ein Glasgefäß, durch dessen Wand ein Draht eingeschmolzen ist, Kalium eingefüllt wird, welches die Glaswand bedeckt und in Verbindung mit dem eingeschmolzenen Draht die lichtempfindliche Kathode bildet. Der Kathode gegenüber befindet sich die als Drahtnetz oderDrahtring ausgebildete Anode.
  • Um die Empfindlichkeit einer solchen Zelle zu erhöhen, füllt man sie nach E 1 s t e r und G e i t e 1 mit Wasserstoff von geringem Druck, durch den man eine Glimmentladung hindurchschickt, wobei zumeist eine Verfärbung des Alkalimetalls eintritt. Nach dem Hydrieren wird der Wasserstoff wieder entfernt und die Zelle entweder als Hochvakuumzelle oder mit Edelgas gefüllt abgeschmolzen.
  • Eine Verbesserung in der Herstellung der lichtelektrischen Zelle wurde dadurch erzielt, daß man die lichtempfindliche Substanz auf eine metallische Unterlage aufbrachte und sie in gewissen Fällen in nur hauchdünner Schicht aufdampfte. Derartige Zellen besitzen gegenüber den hydrierten Photozellen wesentliche Vorteile, besonders was ihre Konstanz anbelangt; sie ist zumeist nicht oder nur verhältnismäßig unempfindlicher als auf dem geschilderten Wege durch Glimmentladung in Wasserstoff sensibilisierte Photozellen. Die Erfindung betrifft nun eine Photozelle, die bei guter Konstanz eine gegenüber den bisherigen Zellen außerordentlich hohe Empfindlichkeit auch im langwelligen Teil des Spektrums besitzt, so daß sie sich insbesondere für technische Zwecke vorzüglich eignet. Außerdem kann diese Zelle wegen des einfachen Aufbaues ihrer lichtempfindlichen Schicht in beliebiger Anzahl hergestellt werden, ohne daß die einzelnen Zellen Unterschiede in ihrer Konstanz oder hohen Empfindlichkeit aufweisen.
  • Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die eigentliche Elektronen emittierende Substanz, z. B. ein Alkali- oder Erdalkalimetall, nicht unmittelbar auf eine metallene Unterlage in hauchdünner Schicht aufgebracht wird, sondern unter Verwendung einer äußerst dünnen Zwischenschicht aus einer organischen Substanz, wie z. B. Phenol oder a-Naphthol, die die hauchdünne Schicht lichtelektrisch empfindlichen Materials anzulagern oder chemisch zu binden vermag. Letzteres ist von ausschlaggebiend,er Bedeutung. Versuche haben nämlich gezeigt, daß indifferente Substanzen, wie z. B. eine Paraffinzwischenschicht, die Alkali oder Erdalkali weder anzulagern noch chemisch zu binden vermögen, völlig unbrauchbare Zellen ergeben. Die Dicke der Zwischenschicht muß dabei erfindungsgemäß so bemessen sein, daß sie die Größenordnung monomolekularer Schichten besitzt. Für das -saubere Arbeiter einer mit einer solchen =Zwischenschicht hergestellten Photozelle ist es nämlich wesentlich, die Zwischenschicht so dünn zu gestalten, daß sie nicht als Dielektrikum wirkt, damit keine Verschiebungsströme auftreten, welche eine Zellenträgheit hervorrufen könnten.
  • Durch die geringe Dicke der Zwischenschicht wird ferner erreicht; daß die Kraftfelder der metallischen Unterlage noch zur Wirksamkeit gelangen, daß also eine kombinierte Wirkung der Unterlage und der Zwischenschicht auf das in ebenfalls sehrgeringer Schichtdicke auf die Zwischenschicht aufgebrachte Alkali- oder Erdalkalimetall zustande kommt. So kann man z.,B. auf Kalium oder auf Silber einen monomolekularen Hauch von Phenol bringen und hierauf wiederum eine äußerst dünne Kaliumschicht aufdampfen.
  • Nun ist zwar schon eine Photozelle bekanntgeworden, bei der die aus Kupfer bestehendeUnterlage für die hauch.dünneAlkalischicht durch Oxydation mit einer schokoladenbraunen Kupferoxydschicht versehen war. Nach dem Aufbringen der hauchdünnen Alkalischicht wurde diese in Wasserstoffatmosphäre mittels Glimmentladung sensibilisiert. Abgesehen davon, daß diese bekannte Zelle sich nur auf Kupfer als Trägermetall bezieht, während andere -Metalle, wie z. B. Silber, viel bessere Wirkung ergeben, war auch die zwischengelagerte Kupferoxydschicht erheblich dicker, als dies bei dem Erfindungsgegenstand `urgesehen ist, so daß die im vorstehenden dargelegte kombinierte Wirkung von Zwischenschicht + Trägermetall nicht auftreten konnte. Außerdem aber ist es unwahrscheinlich, daß in der fertigen Zelle überhaupt noch eine Zwischenschicht vorhanden war, weil durch die Glimmentladung in Wasserstoffatmosphäre unbedingt eine Reduktion des Kupferoxydes stattfinden mußte. Endlich gestattet die erfindungsgemäße Verwendung organischer Substanzen, den Kreis der zu verwendenden Zwischenschichten außerordentlich stark zu erweitern, so däß man die Emission der Zelle weitgehend je nach den praktischen Erfordernissen variieren kann.
  • Ferner sind schon Versuche beschrieben worden, bei denen auf eine Alkalischicht organische Substanzen, wie Benzol,, in dünnem Überzuge - aufgebracht wurden.- Derartige Zellen, bei denen also *auf die organische Substanz keine lichtempfindliche Schicht mehr aufgebracht ist, haben aber bei weitem nicht die große Empfindlichkeit und Gleichmäßigkeit wie die erfindungsgemäße Zelle, weil dort höchstens spontan einige Alkaliatome aus der Trägerschicht heraus durch die organische l Schicht hindurchwandern und sich auf ihr auflagern konnten. Dies hat der Verfasser des Versuchsberichtes späterhin selbst zugegeben.
  • Endlich ist es auch bekanntgeworden, organische Substanzen für die Herstellung von Alkali- oder Erdalkaliphotozellen zu verwenden, indem man das Alkali- oder Erdalkalimetall in einer Verbindung einführte, der organische ,Substanzen in gewissen Mengen zugesetzt waren. Der Zweck dieser organischen Substanzen war jedoch dabei, daß sie sich bei der nachfolgenden Behandlung zersetzen und dadurch auf die Alkali- oder Erdalkaliverbindung reduzierend wirken sollten. Der Grundgedanke des Verfahrens war also der, die Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich durch die hohe Oxydationsfähigkeit der Alkali- und Erdalkalimetalle bei deren Einbringen im metallischen Zustande ergeben.
  • Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen wurden besonders günstige Ergebnisse erzielt, wenn sich die adsorbierte, nahezu monomolekulare Zwischenschicht auf einem leitenden Spiegel, z: B. einem durch Verdampfen hergestellten Silberspiegel, befindet, wahrscheinlich deshalb, weil sich hierdurch Dipole ausbilden und infolgedessen die Moleküle einer besseren Richtkraft unterliegen. Zweckmäßig kann es auch sein, den leitenden Träger durch Verdampfen eines Metalls, insbesondere Silber, oder eines Metalloids in der Photozelle herzustellen. Wenn man nämlich das Trägermetall im Vakuum aufdampft, so ist seine Oberfläche sehr rein und vermag deswegen die organische Zwischensubstanz viel besser anzulagern, als wenn die Trägerschicht auf andere Weise hergestellt ist, so daß sie z. B. noch eine schwache Oxydhaut oder einen schwachen verunreinigenden Überzug irgendeiner anderen Substanz trägt.
  • Die die Zwischenschicht bildende Substanz bewirkt eine besonders starke Vergrößerung der lichtelektrischen Emission, wenn sie aus Molekülen besteht, welche die lichtempfindliche Substanz, z. B. Kalium, anlagern oder in sich aufnehmen können. So vermag Kalium in Phenol den Wasserstoff der OH-Gruppe zu ersetzen.
  • Auch die Größe'derMoleküle der Zwischenschicht ist für die lichtelektrische Emission maßgebend. So ergibt das aus zwei Benzolkernen mit einer OH-Gruppe bestehende u-Naphthol ,als Zwischenschicht eine höhere Empfindlichkeit als das aus einem Benzollern und einer O H-Gruppe zusammengesetzte Phenol.
  • Die Herstellung einer lichtelektrischen Zelle mit Zwischenschicht gemäß der Erfindung gestaltet sich im Prinzip et-%va folgendermaßen: Nachdem man die Zelle und ihre Metallteile gründlich ausgeheizt und entgast hat, stellt man z. B. durch Verdampfen die als Träger dienende metallische Unterlage her, falls nicht eine als Kathode verwendbare Elektrode in der Zelle vorgesehen ist. Die letztere oder ein daran angesetztes Rohr steht mit einem Vorratsgefäß in Verbindung, welches die als Zwischenschicht dienende verdampfbare Substanz enthält. Das Vorratsgefäß wird zunächst auf einer Temperatur gehalten, bei welcher die Substanz einen sehr kleinen Dampfdruck besitzt. Sodann bringt man das Vorratsgefäß auf eine Temperatur, hei welcher der Dampfdruck dex Zwischensubstanz ausreicht, um auf dem metallischen Träger eine sehr dünne Schicht in der oben angegebenen Stärke zu bilden. Ist das Trägermetall genügend lichtelektrisch empfindlich, wie z. B. Kalium, so kann man das Aufdampfen der Zwischensubstanz direkt mit dem Galvanometer an dem Zurückgehen der lichtelektrischen Empfindlichkeit verfolgen. =Nun kühlt man das Vorratsgefäß mit der Zwischensubstanz wieder ab und destilliert erst, nachdem deren Dampfdruck in der Zelle genügend klein geworden ist, einen Hauch des eigentlichen lichtempfindlichen Materials auf, wodurch die Empfindlichkeit sofort außerordentlich hohe Werte erreicht. Ist hierbei etwas zuviel des lichtempfindlichen Materials in die Zelle gelangt, so erzielt man eine gleichmäßigere Verteilung, indem man noch eine kurze Glimmentladung hindurchschickt. Bei sorgfältiger Zellenherstellung ist dies jedoch nicht erforderlich. Die Zelle wird nun entweder mit Edelgas gefüllt oder als Vakuumzelle abgeschmolzen.
  • Ist das Verdampfen der Zwischensubstanz aus irgendwelchen Gründen mit Schwierigkeiten verknüpft, so kann man sie auch als Lösung in die mit dem metallischen Träger versehene Zelle einbringen, und zwar in solcher Konzentration, daß nach dem Ausspülen mit derLösung nur eine äußerst dünne Schicht der Zwischensubstanz zurückbleibt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Auf dem äußeren lichtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle, insbesondere Alkali- oder Erdalkalizelle, bei der das lichtelektrisch empfindliche Material in hauchdünner Schicht auf einem leitenden Träger unter Verwendung einer Zwischenschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenschicht eine dünne, der Größenordnung nach monomolekulare Schicht einer organischen Substanz, wie z. B. Phenol oder a-Naphthol, vorgesehen ist, die die hauchdünne Schicht lichtempfindlichen Materials anlagert oder chemisch bindet.
  2. 2. Lichtelektrische Zelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Träger einen Metallspiegel bildet.
  3. 3. Lichtelektrische Zelle nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Träger durch Verdampfen eines Metalls oder Metalloids hergestellt ist. q..
  4. Lichtelektrische Zelle nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Träger durch Verdampfen von Silber hergestellt ist.
  5. 5. Lichtelektrische Zelle nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht auf den leitenden Träger aufgedampft ist.
  6. 6. Lichtelektrische Zelle nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Zwischenschicht durch Ausspülen- mit einer Lösung aufgebracht ist.
DEA59786D 1929-11-29 1929-11-29 Auf dem aeusseren lichtelektrischen Effekt beruhende lichtelektrische Zelle Expired DE624779C (de)

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