DE632718C - Lichtelektrische Zelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung lichtelektrischer Zellen mit Kathodenflächen aus oxydiertem Metall, z. B. Silber, das zur Reaktion mit in die Hülle eingebrachtem Cäsium gebracht wird, wonach der Cäsiumüberschuß entfernt wird. Diese Entfernung geschah bisher in der Weise, daß die zur Herbeiführung der Reaktion zwischen Cäsium und dem Kathodenüberzug bewirkte Erhitzung genügend lange und bei genügender Temperatur fortgesetzt wurde, um den Überschuß freien Cäsiums durch Abpumpen fortschaffen zu können. Die hohe Temperatur, die bei diesem Verfahren erforderlieh war, führte zu einer Reihe von Schwierigkeiten. Man mußte ferner ein Pumpensystem verwenden, bei dem keine Gummianschlüsse in den Leitungen verwendet waren, weil das Gummi von den Cäsiumdämpfen angegriffen wird. Die langdauernde Erwärmung führte auch leicht zu einer Verringerung der ZeI lenempfindlichkeit.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Cäsiumüberschuß durch einen besonderen Getterstoff entfernt wird, der den Überschuß chemisch bindet und der gegenüber dem Cäsium weniger aktiv ist als die oxydierte Silberfläche der Kathode bei der Reaktionstemperatur eines Silberoxyds und des Cäsiums, der aber mit diesem bei höherer Temperatur in Reaktion tritt und feste, stetige Verbindungen bildet.

Gemäß der Erfindung wird als Getterstoff, der den Cäsiumüberschuß bindet, Bleiglas, Bleioxyd oder Kupferoxyd verwendet. Verwendet man Bleiglas, so gestaltet man vorteilhaft einen mehr oder weniger großen Teil der Hülse nicht aus dem gegenüber Cäsium indifferenten Kaliglas, sondern aus Bleiglas.

Es ist an sich bekannt, daß Cäsium in Dampfform bei erhöhter Temperatur mit Bleiglas in Reaktion tritt. Das hat bisher aber dazu geführt, daß man bei Entladungsröhren statt des gewöhnlichen Bleiglases ein Spezialglas anwendet. Die Verwendung von Bleiglas als Getterstoff für lichtelektrische Zellen lag nicht nahe, weil bei der Herstellung der Röhre zunächst erforderlich ist, daß Cäsiumdämpfe in der Röhre erzeugt werden, die chemisch auf die oxydierte Silberfläche einwirken müssen. Die Handhabung des Ver-. fahrens gemäß der Erfindung geschieht in der Weise, daß zunächst, wie üblich, die Röhre nach Oxydation der Silberfläche der Kathode

evakuiert, daß dann Cäsium in ihr erzeugt und die Röhre abgeschmolzen wird. Dann wird ein Cäsiumoxydhäutchen auf der Kathode durch Erhitzen eingeleitet und danä<jji: das überschüssige freie Cäsium durch Erhi . zen eines der angeführten Getter stoff e:;a|i|.; eine höhere Temperatur chemisch gebunden·" Eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Photozelle ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar ist Fig. ι ein Aufriß 'der Röhre mit einem Schnitt durch die Röhrenhülle; hierbei bildet ein Teil der Glashülle den Getterstoff;

Fig. 2 bis 5 sind Teildarstellungen von lichtelektrischen Zellen, die andere Arten der Anwendung des Getterstoffes veranschaulichen. Nach Fig. ι besitzt die lichtelektrische Zelle eine Hülle 6, deren oberer Teil 7 aus Kaliglas oder einem anderen indifferenten Glas hergestellt ist, während der untere oder Halsteil 8 aus Bleiglas besteht. Die im Querschnitt V- oder halbkreisförmige Kathodenplatte 9, zweckmäßig aus Silber oder silberplattiertem Kupfer, wird von dem Quetschfuß Io durch Stützdrähte Ii und 12 getragen; in ihrer Hohlseite liegt die durch Drähte 15, 1.6 gehalterte Drahtanode 14 aus z. B. Nickel.

Die Kapsel 18 enthält ein chemisches Ge-· misch, das bei Erhitzung Cäsiumdampf abgibt und vorzugsweise aus Cäsiumbichromat und Silicium besteht; um die Reaktion zu beschleunigen und die Reaktionstemperatur herabzudrücken, kann dem Gemisch ein Metall, wie Aluminium, beigegeben werden. Die Zelle wird nach folgendem Verfahren hergestellt:

Nachdem die Röhre unter Erhitzung durch das Anschlußröhrchen2O evakuiert und wieder abgekühlt ist, wird sie mit Sauerstoff bei einem Druck von etwa 1,6 nun gefüllt, und es wird eine Gleichstromentladung zwischen dem silberplattierten Kupfer al's Kathode und dem Draht als Anode hindurchgeschickt; zweckmäßig beträgt dabei die Spannung etwa 800 bis 1000 V und der Strom etwa 60 bis 100 Milliampere. Der richtige Oxydierungsgrad ist erzielt, wenn die Plattenfarbe grün ist, wenigstens punktweise. Dann wird der Sauerstoff abgepumpt und die Kapsel 18 durch Hochfrequenzinduktionsströme erhitzt, so daß Cäsiummetalldampf in der Röhre erzeugt wird. Alsdann wird die Röhre, gegebenenfalls nach Füllung mit einem Gas, abgeschmolzen.

Alle diese Vorgänge können an dem üblichen Röhrenevakuierungssystem mit Gummiverbindungen ausgeführt werden.

Danach wird die Röhre in einem Ofen auf etwa 125⁰ C während etwa 5 Min. erhitzt, um eine Reaktion zwischen dem Cäsiumdampf und dem oxydierten Silber herbeizuführen.

Bei dieser Temperatur erfolgt keine merkliche Reaktion zwischen dem Cäsium und dem Bleiglasteil der Hülle, so daß das gesamte Cäsium :":£ür die Bildung des Suboxydüberzuges auf aji-T Kathode verfügbar ist.
-£?·: Die überschießende Cäsiummenge wird 'öann dadurch weggeschafft, daß man den Bleiglasteil für sich in einem zweiten, benachbarten Ofen auf etwa 35obis4oo° C erhitzt; bei dieser Temperatur tritt eine Reaktion zwischen Cäsium und Bleioxyd im Bleiglas ein, und zwar unter Bildung stetiger und fester Cäsiumverbindungen. Während dieser Behandlung wird der Kaliglasteil für sich auf einer Temperatur von etwa 125⁰ C erhalten, um einen Niederschlag des Cäsiums auf den Kaliglasteilen der Röhre zu verhüten und es zu den Bleiglasteilen zu treiben. Eine stärkere Erhitzung des Kaliglasteiles soll vermieden werden, damit nicht der Cäsiumoxydoder Suboxydüberzug der Kathode zerstört oder beschädigt wird. Die Beheizung wird so lange fortgesetzt, bis sämtliches freie Cäsium .verschwunden ist; gewöhnlich werden S bis 20 Min, Beheizung ausreichen.

Der Kolben wird dann sorgsam gekühlt, und es wird eine Messung vorgenommen, um die Lichtempfindlichkeit in dem roten und gelben Teil des Spektrums zu ermitteln. Ist die Emission unter normal, so kann der ganze Kolben nochmals für etwa 3 Min. im allgemeinen'bei 200 bis 250⁰ C erhitzt werden; Röhren, welche von Fall zu Fall nach der ersten Behandlung nicht die normale lichtelektrische Empfindlichkeit haben, werden durch diese Nachbehandlung stark verbessert.

Die Zellen können nach der Heizbehandlung unter normalen Arbeitsbedingungen mehrere Stunden lang gereift werden, damit alle Spuren von Restgasen in der Hülle mit Ausnahme des Füllgases verschwinden.

In Fig. 2 ist ein Getterstoff angedeutet, der aus einem Überzug 21 auf der Innenfläche des Halsteiles der Röhre besteht. In diesem Falle kann der ganze Kolben aus Kaligläs bestehen. Eine für den Überzug geeignete Verbindung ist Bleioxyd, das in die Röhrenhülle eingebracht wird, bevor das Tellerröhrchen eingeschmolzen wird.

Nach Fig. 3 besteht der. Getterstoff aus einem Ring oxydierten Kupfers 22, der auf das Tellerröhrchen 23 aufgesetzt ist und durch Hoehfrequenzinduktionsströme erhitzt werden kann. Bei dieser Ausführung kann der Getterstoff unabhängig von der Kathode erhitzt werden, so daß die Gefahr der Reduzierung des Cäsiumsuboxydüberzuges beim Entfernen des Cäsiumüberschusses verringert wird. Während der Erhitzung des Getterringes 22 wird zweckmäßig der Kolben wieder auf eine genügende Temperatur gebracht werden, derart,

daß freies Cäsium von sämtlichen Röhrenteilchen dampfförmig abgetrieben wird. Statt eine oxydierte Kupferfläche als Getter zu verwenden, können andere Verbindungen, die mit dem Cäsium in Reaktion eintreten können, auf dem Ring angebracht und durch Induktionsströme erhitzt werden.

Bei Fig. 4 ist eine Getterkapsel 24 an einer Elektrodenstütze angebracht, und zwar so, daß sie gut durch Hochfrequenzinduktion erhitzt werden kann. Diese Kapsel kann einen Stoff, wie Kupferoxyd oder Bleioxydschwamm, enthalten; wenn diese Stoffe über die Temperatur erhitzt werden, die zur BiI-dung eines Cäsiumsuboxydhäutchens auf der Kathode erforderlich ist, so beseitigen sie den Cäsiumüberschuß.

Fig. 5 zeigt den Getterstoff in Gestalt einer Spirale 25 von oxydiertem Kupfer, deren beide Enden mit den Kathodenstützen durch Leiter 26 und 27 verbunden sind. Für die beiden Kathodenstützen sind getrennte Einführungsdrähte 28 und 29 vorgesehen, so daß die Spule 25 durch einen elektrischen Strom unmittelbar auf Reaktionstemperatur erhitzt werden kann; damit die Spule nicht durch die Kathode kurzgeschlossen ist, ist die Stütze 27 mit einer Isolierperle 30 zwischen Quetschfuß und Kathode ausgerüstet. Es kann auch Gettermaferial innerhalb der Spule 25 angebracht werden, so daß es von ihr erhitzt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren .zur Herstellung lichtelektrischer Zellen mit Kathodenflächen aus oxydiertem Metall, z. B. Silber, das zur Reaktion mit in die Hülle eingebrachtem Cäsium gebracht wird, wonach der Cäsiumüberschuß entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Cäsiumüberschuß durch Bindung mittels als Getterstoff wirkenden Bleiglases, Bleioxyds oder Kupferoxyds entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil (7) der Röhrenhülle aus gegenüber Cäsium indifferentem Glas besteht, während ein anderer Teil (8) der Hülle von genügender Größe aus Bleiglas besteht und als Getter-' stoff dient, indem er nach Bildung des Kathodenüberzuges auf eine zur Bindung des Cäsiums hinreichende Temperatur erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Getterstoff Bleioxyd oder Kupferoxyd getrennt von der Kathode in das Innere der Röhre eingebracht und erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Getterstoff nach dem Abschmelzen der Zelle für sich auf eine höhere Temperatur erhitzt wird als die übrigen Röhrenteile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen