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Verfahren zur Herstellung einer elektronenaussendenden Elektrode Es
ist bekannt, bei der Herstellung einer Elektrode von starker Emissionsfähigkeit,
z. B. einer photoelektrischen Elektrode, von einer meistens aus Silber bestehenden
Metallschicht auszugehen und diese an der Oberfläche oder ganz zu oxydieren, wonach
die gebildete Metalloxydschicht der Einwirkung eines elektropositiven Metalles,
z. B. eines Alkali- oder Erdalkalimetalles, ausgesetzt wird. Die Oxydation der Metallschicht
erfolgt gewöhnlich durch Erhitzung des Metalls in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre
oder mittels einer elektrischen Entladung in einer solchen Atmosphäre, wobei die
oxydierende Metallschicht die Kathode bildet.
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Es hat sich gezeigt, daß diesen Oxydationsverfahren verschiedene Nachteile
anhaften. Es ist z. B. die Oxydation auf elektri.s.chem Wege praktisch auf die Oxydation
von Silberschichten beschränkt. Bei Verwendung anderer Metalle, z. B. Kupfer und
Nickel, werden häufig keine befriedigenden Ergebnisse erhalten. Wenn man die Metallschicht
ganz zu oxydieren wünscht, und falls ,fiese auf einem isolierenden, z. B. gläsernen
Rohr angebracht ist, so bereitet dieses Oxydationsverfahren Schwierigkeiten, da
die Oxydation unregelmäßig und nicht an sämtlichen Punkten der Metallschicht gleich
tief erfolgt. Hierdurch werden noch nicht oxydierte Teile der Schicht durch bereits
ganz in Oxyd übergeführte Teile voneinander getrennt und vom Stromdurchlauf abgeschlossen,
was die weitere Oxydation zwar nicht unmöglich macht, aber doch erschwert. Falls
sich die Metallschicht, die man ganz in ein Metalloxyd überzuführen wünscht, nicht
auf einer isolierenden, sondern auf einer metallenen Unterlage befindet, so bringt
die unregelmäßige Oxydation der erstgenannten Metallschicht den Nachteil mit sich,
daß entweder diese Schicht nicht ganz oxydiert oder auch die Unterlage an verschiedenen
Punkten in Oxyd umgewandelt wird. Auf diesen Nachteil stößt man z. B., wenn man
eine dünne Silberschicht, die auf eine Kupfer-oder Nickelschicht aufgebracht ist,
zu oxydieren wünscht. Das vorhandene Kupfe-bzw: Nickeloxyd neben dem Silberoxyd
bereitet Schwierigkeiten bei der Einwirkung des elektropositiven Metalls auf das
Silberoxyd. Solche Nachteile treten auch auf, wenn die Metallschicht durch Erhitzen
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oxydiert wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer
hoch emittierenden, .z. B. einer photoelektrischen Elektrode, bei der eine Metalloxydschicht
gebildet wird,
die der Einwirkung eines elektropositiven Metalls,
z. B. eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, ausgesetzt wird, und sie bezweckt die
Beseitigung der vorgenannten Nachteile.
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Gemäß der Erfindung wird die Metal oxydschicht dadurch gebildet, daß
das dies bezügliche Metall außer Berührung mit der Unterlage angeordnet wird, auf
der die Oxydschicht gebildet werden müß, wonach in der Entladungsröhre eine Entladung
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre zustande gebracht wird, bei der das genannte
Metall nur als Kathode dient und die Stelle dieses Metalls sowie auch die Stromstärke
derart gewählt werden, daß vom genannten- Metall :Metallteilchen zerstäuben, die
sich mit dem Sauerstoff verbinden und auf der erwähnten Unterlage als eine Metalloxydschicht
absetzen. Man hat festgestellt., daß sich auf diese Weise die vorgenannten Nachteile
beseitigen lassen. Die Erfindung ist namentlich für diejenigen photoelektrischen
Elektroden wichtig, die für Licht durchlässig sein müssen und bei denen die Metalloxydschicht
auf einer aus Glas öder derartigem für Licht durchlässigem Material bestehenden
Unterlage gebildet werden müß und so dünn gemacht wird, daß die Elektrode für Licht
durchlässig ist.. Die nach der Erfindung hergestellten Elektroden können nicht nur
als photoelektrische Elektroden, sondern auch auf nichtphotoelektrischem Wege, z.
B. durch Zusammenstoß mit Elektronen oder Ionen (Sekundäremission), zur Emission
gebracht werden.
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Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert:
In Fig. z ist eine photoelektrische Zelle mit einer aus Glas bestehenden Wand r
dargestellt. Auf dem Füßchen 2 ist ein von einem Isolierröhrchen 3 umgebener, z.
B. aus Molybdän bestehender Metallstab q: befestigt, an dessen Ende sich ein Silberblöckchen
5 befindet, Das Füßchen trägt auch ein kurzes Stäbchen 6, das ebenso wie der Stab
q. mit einem Stromzuführungsdraht verbunden ist. In den gegenüber dem Füßchen liegenden
Wandteil ist ein Stromleiter 7 eingeschmolzen, der an der inneren Seiteder Wand
anliegt.
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Nachdem die Zelle evakuiert worden ist, wird ein wenig Stuerstoff
z. B. unter einem Druck von o,i fm in die Zelle eingeführt, wonach zwischen dem
Silberblöckchen 5 (als Kathode) und dem Stab 6 (als Anode) eine elektrische Entladung
zustande gebracht wird. Die Stromstärke wird derart. eingestellt, daß das Silberblöckchen
5 zerstäubt und sich auf der Wand der Zelle eine Silberoxydschicht 8 bildet. In
bestimmten Fällen sind z. B. mit Stromstärken von' einigen Milliampere vorzügliche
Ergebnisse erzielt worden. Es zeigt sich, daß die Silberoxydschicht sehr regelmäßig
ist, und daß die . Dicke der Schicht dadurch geregelt werden @a,a`nh, daß man die
Entladung kürzere oder " ere Zeit dauern läßt.
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:`@e"fachdem die Silberoxydschicht 8 gebildet worden ist; wird der
restliche Sauerstoff aus der Zelle entfernt und Cäsium oder ein anderes Alkalimetall
in die Zelle eingeführt, das man auf bekannte Weise mit dem Silberoxyd reagieren
läßt. Hierbei kann von dem photoelektrischen Metall in einem mit dem Röhreninnern
in Verbindung stehenden Seitenbehälter eine so geringe lbZenge frei gemacht werden,
daß die ganze Menge des Metalls von der photoelektrischen Elektrode aufgenommen
werden kann. Die Dosierung des photoelektrischen Metalls kann mittels einer bestimmten
Menge eines adsorbierenden Stoffes erfolgen, an dem sich das photo@ elektrische
Metall adsorbiert und aus dem es durch Erhitzung oder durch eine kontrollierte Zerlegung;
etwa durch Elektrolyse oder Bestrahlung, frei gemacht wird. Das Silberoxyd wird
reduziert, wobei eine aus einem Gemisch von Silberteilchen, Cäsiumteilchen und Cäsiumoxydteilchen
bestehende Schicht gebildet wird, auf der sich auch eine dünne Cäsiumschicht absetzt.
Gegebenenfalls kann ein Überschuß an Cäsium aus der Zelle entfernt oder in der Zelle
gebunden werden.
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Der in die Wand eingeschmolzene Draht 7 bildet den Stromleiter der
auf diese Weise hergestellten photoelektrischen Elektrode. Die Kathode ist so dünn
ausgebildet, daß sie für Licht durchlässig ist, so daß die auf die Zelle auftreffenden
Lichtstrahlen bis an die innere Seite der Kathode durchdringen können; wie bei den
bereits bekannten lichtdurchlässigen Photokathoden. Es ist dann auch nicht erforderlich,
ein Fenster in der Kathode auszusparen. Falls man die Bildung einer leitenden Schicht
auf dem Füßchen zu vermeiden wünscht, so kann man es bei der Herstellung der Kathode
auf bekannte Weise mittels eines Schirenes abschirmen.
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Die photoelektrische Elektrode der Zelle nach Feg. :2 wird auf der
halbzylindrischen Platte 9 gebildet. Diese besteht aus Kupfer und ist auf dem Füßchen
2 befestigt. Auf diesem Füßchen ist auch die Elektrode zo befestigt, die aus einem
versilberten Molyb:dänstäbchen besteht. Nach Evakuierung der Zelle wird Sauerstoff
eingeführt und zwischen der Platte 9 als Anode und dem Stab 1o als Kathode eine
Entladung herbeigeführt, und zwar mit einer solchen Stromstärke, daß die hohle Seite
der Platte 9 mit einer Silberoxydschicht überzogen wird, die nachher auf die beschriebene
Weise der Einwirkung des elektropositiven Metalls ausgesetzt wird.
Die
Platte 9, die bei der Bildung der Silberoxydschicht eine positive Spannung in bezug
auf die Elektrode io erhält, hat bei normaler Verwendung der Zelle gerade ein negatives
Potential in bezug auf die Elektrode io.