-
Photozelle mit äußerem, lichtelektrischem Effekt Die Erfindung bezieht
sich auf eine photoelektrische Zelle, und zwar auf eine solche, die eine photoaktive
Elektrode enthält, die bei Bestrahlung Elektronen aussendet und durch einen Vakuumraum
von den übrigen Elektroden der Zelle getrennt ist. Eine solche Zelle kann bekanntlich
mit einer Gas- oder Dampffüllung versehen oder hochevakuiert sein.
-
Es ist bekannt, die photoaktive Elektrode einer solchen Zelle aus
einer dünnen Schicht eines bei Bestrahlung Elektronen aussendenden Stoffes, z. B.
Cäsium, bestehen zu lassen, der auf eine dünne, an der inneren Seite eines Glaskolbens
befindliche Metallschicht aufgebracht ist. Die Dicke dieser z. B. aus Wolfram bestehenden
Metallschicht und die der photoelektrischen Schicht ist dabei so gering, daß das
erhaltene Gebilde für Licht durchlässig ist, so daß Lichtstrahlen, die auf die Außenseite
des Glaskolbens auftreffen, bis zu dem photoelektrischen Stoff vordringen und aus
ihm Elektronen frei machen können.
-
Derartige dünne Metallschichten, die den photoelektrischen Stoff tragen,
absorbieren aber einen großen Teil des auf die Zelle auftreffenden Lichts, während
sie zu gleicher Zeit einen Teil dieser Lichtstrahlen reflektieren, so daß nur ein
verhältnismäßig geringer Teil des auf die Zelle auftreffenden Lichts bis zu dem
photoelektrischen Stoff vordringt.
-
Es Ist bekannt, den die photoaktive Elektrode einer photoelektrischen
Zelle bildenden Stoff auf einer aus einer chemischen Verbindung bestehenden Schicht
aufzubringen. Im Gegensatz zu der Erfindung wurde aber bei der Bildung der Schicht
nicht auf die Durchlässigkeit dieser Schicht geachtet.
-
Gemäß der Erfindung wird nun bei einer Photozelle mit äußerem, lichtelektrischem
Effekt, bei welcher der photoelektrische Stoff auf eine auf einer durchsichtigen
Unterlage befindlichen, aus einer chemischen Verbindung bestehenden elektrisch leitenden
Schicht aufgebracht ist, diese Schicht für die wirksamen Lichtstrahlen praktisch
vollkommen durchlässig gemacht und dabei die Anordnung derart gewählt, daß der photoelektrische
Stoff durch die Unterlage und die genannte Schicht hindurch belichtet wird. Die
Unterlage kann in den meisten Fällen aus der Wand der Zelle bestehen.
-
Infolge der großen Durchlässigkeit der genannten Schicht können sämtliche
auf sie auf
treffenden Lichtstrahlen bis zu der photoelektrischen
Schicht vordringen und aus ihr Elektronen frei machen. Demzufolge ist es nicht mehr
erforderlich, in der photoelektrischen Elektrode ein Fenster frei zu lassen; Dies
erleichtert nicht -nur die Herstellung de, Zelle, sondern vergrößert auch die Anwen-'
dungsmöglichkeiten, da es nicht mehr erforderlich ist, die Lichtstrahlen durch ein
verhältnismäßig enges Fenster in die Zelle einfallen zu lassen.
-
Der photoelektrische Stoff haftet vorzüglich an der Zwischenschicht,
insbesondere wenn bei der Wahl der chemischen Verbindung auf eine gute Adsorption
geachtet wird, so daß die Zelle eine lange Lebensdauer und eine vorzügliche Elektronenemission
hat.
-
Damit die Stromzufuhr zu der photoelektrischen Elektrode erleichtert
wird, kann es sich manchmal empfehlen, der aus einer chemischen Verbindung bestehenden
Schicht eine gewisse Menge gleichmäßig verteilter Metallteilchen einzuverleiben.
Diese Metallteilchen absorbieren und reflektieren das Licht nicht in dein Maße,
als wenn sie in Forni einer kompakten Schicht angebracht sind.
-
Es ist vorteilhaft, die Metallteilchen ganz oder teilweise aus Teilchen
des photoelektrischen Stoffs selbst bestehen zu lassen. In diesem Fall hat die Elektrode
eine sehr große Emission, da die wirksamen Strahlen, die durch die durchsichtige
Unterschicht die Zwischenschicht erreichen, bereits in dieser Schicht Elektronen
frei machen.
-
Die Abbildungen stellen eine photoelektrische Zelle gemäß der Erfindung
beispielsweise dar.
-
Die in Abb. i dargestellte photoelektrische Zelle weist einen Glaskolben
i auf, an dein ein Füßchen 2 angeschmolzen ist. Die Anode 3, die, wie aus Abb. 2
ersichtlich ist, aus einem ringförmigen Metalldraht besteht, ist an diesem Füßchen
befestigt und mit den Stromzufiihrungsleitern :I und 5 verbunden.
-
Die Wand des Kolbens i ist mit einer dünnen Calciumfluoridschicht
6 überzogen, die durch Verdampfen von der Anode aus angebracht sein kann. Zu diesem
Zweck wird die Anode vor der Anordnung in der Zelle mit Calciumfluori,d überzogen,
das nach .der Entlüftung der Zelle mittels eines die Anode durchfließenden elektrischen
Stroms verdampft wird. Auf die Anode wird nur so wenig Calciumfluorid aufgebracht,
oder die Heizung der Anode erfolgt nur während einer so kurzen Zeit, daß die erzeugte
Schicht 6 sehr dünn und für Lichtstrahlen praktisch vollkommen durchlässig ist.
-
Auf die Calciumfluoridschicht 6 ist der photoelektrische Stoff aufgebracht,
der z. B. aus Cäsium besteht und durch Destillation aus einem an das Röhrchen 8
angeschlossenen Behälter in die Zelle eingeführt sein kann. Die Cäsiumschicht kann
aber auch auf andere @;,`rveise; z. B. durch Verwendung eines Ge-.''misehes einer
Cä siumverbindung und eines Reclulktionsmittels, hergestellt sein. Die sich ':-auf
dein Calciumfluorid absetzende Cäsiumschicht 7 bildet die photoelektrische Elektrode
der Zelle, die gegebenenfalls mit einer Gasfüllung versehen sein kann. Der Stroin
wird dieser Elektrode mittels eines durch die Wand der Zelle hindurchgeführten Drahts
9 zugeführt.
-
Wenn man die Stromzufuhr der Elektrode 7 zu erleichtern wünscht, so
können der Schicht 6 Metallteilchen, z. B. Wolframteilchen, in fein verteiltem Zustand
gleichmäßig einverleibt sein, z. B. durch gleichzeitige Verdampfung mit dein Calciumfluorid.
-
Wenn die photoelektrische Zelle nach dem . Aufbringen der Cäsiumschicht
erhitzt wird, während die Zelle nicht an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, dringt
ein Teil dieses Cäsiums in die Schicht 6 ein, wodurch nicht nur die Leitfähigkeit
dieser Schicht,, sondern auch die Elektronenemission der Kathode gesteigert wird.
-
Eine vorzügliche Emission wird erzielt, wenn sich zwischen der C'alciuinfluoridschicht
und der C äsiumschicht eine dünne Cäsiumoxydschicht befindet. Zti dieseln Zweck
kann nach der Bildung der C alciuinfluoridschicht etwas Cäsium in die Zelle zugelassen
werden, das sich auf der genannten Schicht absetzt und durch Einbringen einer geringen
Menge Sauerstoff in Cäsiumoxyd übergeführt wird. Nach etwaigem Entfernen des überschüssigen
Sauerstoffs wird sodann eine neue Menge Cäsiumdarnpf in die Zelle eingeführt, so
daß sich Cäsium auf dem Cäsitimoxvd absetzt.
-
Das C ä siumoxyd kann auch unmittelbar auf die Glaswand aufgebracht
sein, so däß dann die Zwischenschicht mir aus Cäsiuinoxyd besteht. In diesem Fall
kann es sich empfehlen, das Glas zunächst leicht zu ätzen, wodurch das Cäsiumoxyd
besser an dem Glase haftet. Dabei soll dafür Sorge getragen werden, daß das Glas
dennoch durchsichtig bleibt. Zu diesem Zwecke kann das Glas mit einer fluorwasserstofsäurehaltigen
Lösung behandelt werden.
-
Irn allgemeinen empfiehlt es sich, den Cäsiumüberschuß aus der Zelle
zu entfernen, z. B. durch leichte Erhitzung der Zelle, während sie mit einer Vakuumpumpe
verbunden ist. Die Schicht 7 kann infolgedessen nur ein oder einige Moleküle dick
gemacht werden.
-
Es ist ersichtlich, daß außer Cäsium auch andere photoelektrische
Stoffe, z. B. andere Alkaliinetalle oder Erdalkalimetalle, verwendet werden können.
Wenn man z. B. Kalium
als lichtempfindlichen Stoff benutzt, so kann
dieses mit Erfolg auf eine dünne Natrium-Chloridschicht aufgebracht sein.
-
Bei der Bildung der Schicht 6 und der photoelektrischen Elektrode
7 braucht kein Fenster frei gelassen zu werden, da die den Strom in der Zelle beeinflussenden
Lichtstrahlen auf den mit der Kathode bedeckten Wandteil der Zelle geworfen werden
können, wobei sie dennoch bis zu dein photoelektrischen Stoff vordringen können.