DE69030466T2

DE69030466T2 - Photoelektronen emittierendes Element

Info

Publication number: DE69030466T2
Application number: DE69030466T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Fujii; Kazuhiko Sakamoto
Original assignee: Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: US5060805A; EP0404093B1; EP0404093A2; EP0404093A3; DE69030466D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Photoelektronen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Verfahren zur Anwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 4 und 6 bis 9.
Das Dokument EP-A-0 241 555 beschreibt eine Apparatur zum Reinigen von Luft innerhalb eines geschlossenen Raumes wie ein Reinraum, der von außen mit filtrierter und klimatisierter Luft versorgt wird. Innerhalb des Raumes wird Luft in die Apparatur eingeführt und mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt, um feine Teilchen mit Ladungen zu versehen und die Luft zu sterilisieren. Die Strahlung fällt auf ein Photoelektronen abgebendes Element, um Photoelektronen zu erzeugen, die das Laden der feinen Teilchen unterstützen. Die Luft wird dann durch einen elektrostatischen Filter geführt, um die geladenen feinen Teilchen zu entfernen. Das Photoelektronen abgebende Element kann Metalle, einschließlich Silber und Gold oder Legierungen daraus enthalten und kann alleine oder in einer Kombination eingesetzt werden. Die Oberfläche des Metalles kann mit einem stabilen Oxidfilm versehen sein.
Das Dokument GB-A-708 449 beschreibt photoelektrische Vorrichtungen wie photoelektrische Sperrschichtelemente, die dünne lichtdurchlässige Metallelektroden hoher Leitfähigkeit aufweisen. Zur Verbesserung der Lichttransmission ist eine Verbundelektrode vorgesehen, bei der die Oberfläche einer Metallelektrode, die aus Gold, Silber oder Kupfer bestehen kann und die dem einfallenden Licht zugewandt ist, eine dielektrische Schicht mit derartigem Brechungsindex und derartiger Dicke trägt, daß Lichtreflexionen an den Grenzflächen verringert werden. Geeignete dielektrische Materialien, die der Elektrode eine mechanische sowie auch chemische Festigkeit verleihen, umfassen Metalloxide wie Siliciumdioxid und Siliciummonoxid, Metallfluoride wie Magnesiumfluorid, Metallsulfide wie Zinksulfid und Metallphosphide.
Mit Photoelektronen elektrisch geladene feine Teilchen sind einsetzbar bei verschiedenen Anwendungen wie (a) die Trennung und Klassierung feiner Teilchen sowie auch die Modifizierung von deren Oberflächen und das Steuern deren elektrisch geladener Menge, (b) die Messung der Konzentration und Gräße feiner Teilchen in Gasen wie Luft und Abgase durch Verwendung von elektrisch geladenen feinen Teilchen und (c) das Einfangen und Entfernen von geladenen feinen Teilchen zur Herstellung von reinen Gasen.
Der Erfinder hat bereits vorher mehrere Verfahren zum elektrischen Laden von feinen Teilchen mit Photoelektronen, die beim Beaufschlagen eines Photoelektronen emittierenden Elementes mit UV-Strahlen und/oder anderen Formen der Strahlung emittiert werden, und verschiedene Anwendungen des dementsprechend ausgebildeten Photoelektronen emittierenden Elementes vorgeschlagen.
Bei dem vom Erfinder vorgeschlagenen Verfahren zur Erzeugung von reinen Gasen ist folgendes für die vorliegende Erfindung besonders relevant: japanische Offenlegungsschriften Nrn. 178050/1986 (entsprechend dem US-Patent Nr. 4 750 917), Bezüglich der Messungen ist folgendes vom Erfinder vorgeschlagen worden: japanische Offenlegungsschriften Nrn. 242838/1987 und 47536/1990 und japanische Patentanmeldung Nr. 134781/1989.
Bezüglich der Trennung und Klassierung ist folgendes vom Erfinder vorgeschlagen worden: japanische Patentanmeldung Nr. 177198/1989.
Darüberhinaus ist bezüglich der Bedingungen zum elektrischen Laden von feinen Teilchen folgendes vom Erfinder vorgeschlagen worden: japanische Patentanmeldungen Nrn. 120563/1989 und 120564/1989.
Jedoch befanden sich die üblichen Photoelektronen emittierenden Elemente in einer massiven (stückartigen) Form. Diese Elemente unterlagen Beschränkungen bezüglich deren Menge abgegebener Photoelektronen und deren Stabilität, so daß ein Bedürfnis bestand, derartige Materialien zwecks deren Verbesserung zu modifizieren. Die Materialien mit einer kleinen Austrittsarbeit, die Photoelektronen wirksam zu emittieren vermögen, neigen während eines längeren Betriebes zu einer Verschlechterung und einem Mangel an Stabilität.
Es ist deshalb eine Aufgabe der im Anspruch 1 gekennzeichneten vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Photoelektronen mit einem Photoelektronen emittierenden Element vorzusehen, das während einer längeren Zeitdauer auf gleichbleibende Weise verwendbar ist sowie auch Photoelektronen wirksam zu emittieren vermag.
Eine weitere Aufgabe der im Anspruch 4 angegebenen vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum elektrischen Laden von feinen Teilchen unter Verwendung der verbesserten Photoelektronen erzeugenden Vorrichtung vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der in den Ansprüchen 6 bis 9 angegebenen vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zu verschiedenen Anwendungen der verbesserten Photoelektronen erzeugenden Vorrichtung vorzusehen.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Apparatur zum Messen von feinen, in Luft suspendierten Teilchen mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt des Photoelektronen emittierenden Elementes, das in der in Fig. 1 gezeigten Apparatur eingesetzt wird; und
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm des im Beispiel 2 und im Vergleichsbeispiel eingesetzten Luftreinigers.
Das bei der vorliegenden Erfindung einzusetzende Photoelektronen emittierende Element weist eine Multiplexstruktur auf, die aus einer Matrix und einem dünnen Film zusammengesetzt ist, der als ein auf der Matrix vorgesehener Schutzfilm dient. Die Matrix umfaßt Elemente, anorganische Verbindungen, Legierungen, Mischungen oder Schichtkörper daraus, die bei Bestrahlung mit UV-Strahlen und/oder anderen Formen der Strahlung Photoelektronen emittieren. Der dünne Film umfaßt Au oder Ag, welches filmbildend und nicht dicker als 0,05 µm ist.
Die Matrix des Photoelektronen emittierenden Elementes kann aus jeglichem Material gefertigt sein, das bei Bestrahlung mit UV-Strahlen und/oder anderen Formen von Strahlung Photoelektronen emittiert, und es werden diejenigen Materialien bevorzugt, die eine kleinere photoelektrische Austrittsarbeit aufweisen. Im Hinblick auf die Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit ist die Matrix vorzugsweise gefertigt entweder aus einem der folgenden: Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Ag, Pt, Cd, Pb, Al, C, Mg, Au, In, Bi, Nb, Si, Ta, Ti, U, B, Eu, Sn und P oder aus Verbindungen oder Legierungen davon; mit der Ausnahme von metallischem Au und Ag. Diese Materialien können entweder alleine oder als Beimischungen verwendet werden. Verbundwerkstoffe aus diesen Materialien sind auch verwendbar und ein Beispiel ist ein physikalischer Verbundwerkstoff wie ein Amalgam.
Als Matrixmaterialien einsetzbare Verbindungen sind Oxide, Boride und Carbide. Beispielhafte Oxide umfassen BaO, SrO, CaO, Y&sub2;O&sub6;, Gd&sub2;O&sub3;, Nd&sub2;O&sub3;, ThO&sub2;, ZrO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, ZnO, CuO, Ag&sub2;O, La&sub2;O&sub3;, PtO, PbO, Al&sub2;O&sub3;, MgO, In&sub2;O&sub3;, BiO, NbO, und BaO; beispielhafte Boride umfassen YB&sub6;, CdB&sub6;, LaB&sub6;, NdB&sub5;, CeB&sub6;, EuB&sub6;, PrB&sub6; und Zrb&sub2;; und beispielhafte Carbide umfassen UC, ZrC, TaC, TiC und NbC.
Als Matrixmaterialien einsetzbare Legierungen sind Messing, Bronze, Phosphorbronze, Legierungen aus Ag und Mg (2-20 Gew.- % Mg), Legierungen aus Cu und Be (1-10 Gew.-% Be) und Legierungen aus Ba und Al. Legierungen der Ag-Mg-, Cu-Be- und Be- Al-Systeme werden bevorzugt.
Die vorstehend beschriebenen Matrixmaterialien können in verschiedenen Formen eingesetzt werden, einschließlich der einer flachen Platte, einer geriffelten Platte, eines Gitters und eines Schirmes, wobei die Oberfläche wahlweise angerauht ist, um Oberflächenunebenheiten vorzusehen. Vorsprünge auf der Oberfläche können spitze oder sphärische Enden aufweisen. Eine optimale Form der Matrix läßt sich aus den Ergebnissen von Vorversuchen unter Berücksichtigung von Faktoren wie die Größe der Anlage, deren Konfiguration, die Art des eingesetzten Photoelektronen emittierenden Elementes, die Weise, in der ein elektrisches Feld angelegt wird, die betriebliche Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit bestimmen.
Als nächstes wird nachstehend der dünne Film beschrieben, der als Schutzfilm auf der Matrix dient.
Der dünne Film umfaßt Au oder Ag, welches Material den Durchlaß von Photoelektronen gestattet, die von der Matrix emittiert werden, und die Oberfläche der Matrix schützt. Der Einsatz eines derartigen elektrisch leitenden Materials ist wirksam, und es kann mit einem zweckmäßigen Verfahren wie Ionenplattieren, Sputtern, Aufdampfen, CVD (chemical vapour deposition), Bilden einer Oxidschicht auf der Oberfläche des leitenden Materials durch Wärmebehandlung oder Bilden einer Membran durch Behandeln des leitenden Materials mit einer Chemikalie als dünner Film aufgetragen oder abgelagert werden. Diese Verfahren sind für den jeweilig interessierenden Fall in zweckmäßiger Weise anwendbar.
Die Dicke des dünnen Filmes sollte derart sein, daß er dünn genug ist, um den Durchlaß von Photoelektronen zu gestatten, die von der Matrix emittiert werden, jedoch dick genug, um die Oberfläche der Matrix zu schützen. Der dünne Film weist normalerweise eine Dicke bis zu 0,05 µm auf, und es läßt sich eine optimale Dicke aus den Ergebnissen von Vorversuchen unter Berücksichtigung des Materials, aus dem die Matrix des Photoelektronen emittierenden Elementes und der darauf vorgesehene dünne Film herzustellen ist, der Form, in der das Element einzusetzen ist, der Weise, in der ein elektrisches Feld anzulegen ist, und der betrieblichen Leistungsfähigkeit ermitteln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schützt der dünne Film, der auf der Matrix vorgesehen ist, die aus einem Material mit einer kleinen Austrittsarbeit gefertigt ist, die Matrix vor der nachteiligen Wirkung der umgebenden Atmosphäre (Luft im vorliegenden Fall), wodurch die Emission von Photoelektronen während einer längeren Zeitdauer stabilisiert und aufrechterhalten wird.
Nachstehend wird nun die Anwendung von UV-Strahlen und/oder anderen Formen der Strahlung auf das Photoelektronen emittierende Element beschrieben. Es kann jegliche Quelle von UV- Strahlen verwendet werden, so lange das Photoelektronen emittierende Element bei Bestrahlung mit UV-Strahlen Photoelektronen emittiert, und beispielhafte Quellen sind eine Quecksilberdampflampe, eine Wasserstoffentladungsröhre, eine Xenonentladungsröhre und eine Lymanentladungsröhre. Andere Formen der Strahlung sind einsetzbar, so lange das Photoelek-tronen emittierende Element bei Bestrahlung mit einer derartigen Strahlung Photoelektronen emittiert, und Beispiele sind α-Strahlen, ß-Strahlen und γ-Strahlen. Geeignete Strahlungsquellen umfassen Radioisotope wie Cobalt 60, Cäsium 137 und Strontium 90, radioaktive Abfälle, die in Kernreaktoren erzeugt werden, und radioaktive Materialien, die durch das Aufarbeiten derartiger radioaktiver Abfälle auf eine geeignete Weise produziert werden. Die Wahl einer geeigneten UV- oder Strahlungsquelle hängt von Faktoren wie die Form eines verwendeten Ladeabschnittes, dessen Anwendungsgebiet, die erforderliche Präzision der Messung und die Wirtschaftlichkeit ab.
Eine wirksame Emission von Photoelektronen aus dem Photoelektronen emittierenden Element wird durch das Anwenden von UV- Strahlen und/oder anderen Formen der Strahlung auf das Photoelektronen emittierende Element in einem elektrischen Feld sichergestellt. Die Wahl eines zweckmäßigen Verfahrens zur Bildung eines elektrischen Feldes hängt von Faktoren wie die Form eines verwendeten Ladeabschnittes, dessen Bauart, das Anwendungsgebiet und die erzielte Wirkung ab. Die Stärke des anzulegenden elektrischen Feldes kann in geeigneter Weise unter Berücksichtigung von Faktoren wie die Konzentration von mitanwesendem Wasser und die Art des eingesetzten Photoelektronen emittierenden Elementes ermittelt werden, und detaillierte Informationen sind der Beschreibung einer anderen Erfindung entnehmbar, die gemeinsam übertragen worden ist. Richtliniengemäß kann ein elektrisches Feld mit einer Intensität von 2 Volt/cm bis 2 Kilovolt/cm angelegt werden.
Elektroden, die zum Anlegen eines elektrischen Feldes eingesetzt werden, können aus jeglichem Material in jeder Bauart gefertigt sein, die üblicherweise in normalen Ladevorrichtungen Anwendung findet. Zum Beispiel können Wolframdrähte oder Stäbe als Elektroden verwendet werden.
Die Messung von feinen, in der Luft suspendierten Teilchen mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 spezifisch beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch eine Meßapparatur, die Klassierplatten zum Klassieren von geladenen feinen Teilchen und ein Elektrometer als Detektor verwendet. Suspendierte feine Teilchen enthaltende Luft 1, die mittels einer geeigneten Vorrichtung wie ein (nicht gezeigter) Impaktor von groben Teilchen größer als 10 µm vorgereinigt worden ist, wird über einen Einlaßstutzen in die Apparatur eingeführt. In einem Ladeabschnitt A&sub1; werden die eingeführten feinen Teilchen mit Photoelektronen, die von einem Photoelektronen emittierenden Element 3 bei Bestrahlung mit UV-Strahlen aus einer UV-Quelle 2 emittiert werden, elektrisch geladen.
Der Ladeabschnitt A&sub1; setzt sich hauptsächlich aus der UV- Lampe 2, dem Photoelektronen emittierenden Element 3 und Elektroden 4 zusammen. In dem Ladeabschnitt A&sub1; wird ein elektrisches Feld zwischen dem Photoelektronen emittierenden Element 3 und jeder der Elektroden 4 gebildet, so daß Photoelektronen von der Oberfläche des Elementes 3 bei Bestrahlung mit der UV-Lampe 2 wirksam emittiert werden. Die feinen Teilchen in der durch den Einlaßstutzen eingeführten Luft werden durch die Wirkung der emittierten Photoelektronen elektrisch geladen.
Die geladenen feinen Teilchen werden in einem Klassierabschnitt B&sub1; klassiert. Der Klassierabschnitt B&sub1; weist eine kompakte und einfache Bauart zum Klassieren der geladenen feinen Teilchen auf und übt die Funktion deren Klassierung ansprechend auf die Ladung in der den Klassierplatten zugeführten Spannung aus.
Die Betriebsweise der Klassierplatten 7 und 8, die Poren 5 und 6 aufweisen, wird nachstehend beschrieben. Ein elektrisches Feld, wie ein von einer Stromquelle erzeugtes, wird zwischen diesen beiden Klassierplatten 7 und 8 gebildet. Es sei die Gesamtanzahl an geladenen feinen Teilchen in dem Klassierabschnitt B&sub1; bezeichnet mit b&sub1;. Zuerst wird ein schwaches elektrisches Feld a&sub1; zwischen den Platten 7 und 8 gebildet, worauf die geladenen Teilchen b&sub2;, die klein genug sind um der Wirkung des schwachen elektrischen Feldes zu unterliegen, auf den Klassierplatten eingefangen werden. Als Folge wird die Menge der elektrischen Ladung d&sub1; auf den verbleibenden groben Teilchen (b&sub1; - b&sub2;) in dem Erfassungsabschnitt C&sub1; gemessen, der aus einem stromabwärts der Klassierplatten positionierten Elektrometer 9 gebildet wird, wodurch die Konzentration der groben Teilchen ermittelt wird.
Als nächstes wird zwischen den Klassierplatten 7 und 8 ein elektrisches Feld a&sub2; angelegt, das stärker als a&sub1; ist, worauf die geladenen Teilchen b&sub3;, die gröber als b&sub2; sind, der Wirkung dieses starken Feldes unterzogen und auf den Klassierplatten eingefangen werden. Als Folge wird die Menge der elektrischen Ladung auf den übrigen groben Teilchen (b&sub1; - b&sub3;) mit dem Elektrometer 9 gemessen. In darauffolgenden Schritten wird das an die Klassierplatten angelegte elektrische Feld in geeigneter Weise geändert, um ähnliche Messungen der elektrischen Ladung auf den geladenen Teilchen durchzuführen.
Somit ergibt der Klassierschritt in Kombination mit der Messung der Konzentration der feinen Teilchen Informationen über die Verteilung der Teilchengrößen der in der Luft 1 am Einlaßstutzen suspendierten feinen Teilchen sowie auch über die Konzentrationen der Teilchen in den jeweiligen Größenbereichen.
Im Abschnitt C&sub1; werden die in dem Klassierabschnitt B&sub1; klassierten feinen Teilchen mit dem Elektrometer 9 erfaßt. Das Elektrometer 9 kann jeglicher Art sein, welche die Menge an Ladung auf den klassierten Teilchen zu messen vermag, um Informationen über die Konzentration der feinen Teilchen zu ergeben. Mit 10 ist ein Luftauslaß bezeichnet.
Das in der betreffenden Apparatur eingesetzte Photoelektronen emittierende Element 3 umfaßt eine ZrC-Matrix, die mit einem Au-Film einer Dicke von 0,01 µm überzogen ist.
Die Struktur des Photoelektronen emittierenden Elementes 3 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, in der das Photoelektronen emittierende Element teilweise im Querschnitt gezeigt ist. Das Photoelektronen emittierende Element 3 ist zusammengesetzt aus einer Matrix 11, die typischerweise aus einem Material mit einer kleinen photoelektrischen Austrittsarbeit gefertigt ist, und einem dünnen Film 12 auf der Matrix 11, welcher für diese als Schutzfilm dient.
Wie bereits vorstehend erwähnt worden ist, kann die Matrix 11 des Photoelektronen emittierenden Elementes 3 aus jeglichem Material gefertigt sein, das bei Bestrahlung mit UV-Strahlen und/oder anderen Formen der Strahlung Photoelektronen zu emittieren vermag. Materialien mit einer kleineren photoelektrischen Austrittsarbeit werden bevorzugt. Der dünne Film 12, der als der Schutzfilm auf der Matrix 11 dient, umfaßt Au oder Ag, welches Material den Durchlaß von Photoelektronen gestattet, die von der Matrix emittiert werden, und schützt deren Oberfläche.
In dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Fall ist das Photoelektronen emittierende Element von einer Doppelstruktur, die aus der Matrix 11 und dem darauf vorgesehenen dünnen Film 12 besteht. Natürlich kann das Photoelektronen emittierende Element von einer Dreifachstruktur sein, bei der entweder die Matrix 11 oder der darauf vorgesehene dünne Film 12 aus mehr als einer Schicht besteht. Falls erwünscht, kann eine Multiplexstruktur durch weiteres Erhöhen der Anzahl an Schichten hergestellt werden, aus denen die Matrix 11 oder der dünne Film 12 zusammengesetzt ist.

Beispiele

Die folgenden Beispiele sind zum Zweck der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung angegeben, jedoch in keiner Weise als einschränkend aufzufassen.

Beispiel 1

Ein dünner Gold- oder Silberfilm wurde auf die Oberfläche der Matrix eines Photoelektronen emittierenden Elementes aufgedampft, und es wurde die Menge an Photoelektronen, die in die Atmosphäre emittiert wurden, mit einem zur Luft offenen, UVanregbaren Photoelektronenanalysator gemessen. Die Matrix war aus ZrC gefertigt. Die Daten in Tabelle 1 beziehen sich auf den Wert Y, nämlich der Quadratwurzel der Menge an Photoelektronen, die pro Sekunde emittiert wurden. Tabelle 1
Der Y-Wert von dünnem Au- und Ag-Film ohne Schutzfilm, d.h. in massiver Form, ist
11,0 bzw. 13,5.

Beispiel 2

Die Leistungsfähigkeit eines Luftreinigers der in Fig. 3 gezeigten Bauart wurde mit einem Teilchenzähler überprüft, wobei Zigarettenrauch nach Verdünnung mit Luft mit einer Geschwindigkeit von 5 l/min zugeführt wurde. Das eingesetzte Photoelektronen emittierende Element umfaßte eine ZrC-Matrix, auf die, wie im Beispiel 1, ein Goldfilm in einer Dicke von 0,01 µm aufgedampft worden war. Eine Niederdruck-Quecksilberdampflampe wurde als UV-Quelle verwendet. Ein elektrisches Feld von 50 Volt/cm wurde zwischen der Quecksilberdampflampe und jeder Elektrode angelegt. Wie in Fig. 3 gezeigt, bestand der Luftreiniger aus dem Photoelektronen ernittierenden Element 3, der Quecksilberdampflampe 2', den Elektroden 4 und einer Staubsammelplatte 14. Der Zigarettenrauch wurde durch einen Einlaß 13 eingelassen und aus einem Auslaß 15 ausgetragen. Es wurde gefunden, daß der Zigarettenrauch am Einlaß 5,3 x 10&sup6; Teilchen pro Liter und am Auslaß nur 210 Teilchen pro Liter enthielt. Der Prüfversuch wurde einen Monat kontinuierlich durchgeführt und es wurde keine Änderung der Leistungsfähigkeit festgestellt.

Vergleichsbeispiel

Die Verfahrensweise des Prüfversuches des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Photoelektronen emittierende Element nur aus ZrC bestand. Es wurde gefunden, daß der Zigarettenrauch am Einlaß 5,2 x 10&sup6; Teilchen pro Liter und am Auslaß immer noch 15,3 x 10³ Teilchen enthielt. Der Prüfversuch wurde fortgesetzt und es wurden nach drei Tagen am Auslaß 18,05 x 10&sup4; Teilchen pro Liter und nach zehn Tagen 38,11 x 10&sup4; Teilchen pro Liter festgestellt.
Die vorliegende Erfindung bietet die folgenden Vorteile.
1. Das Photoelektronen emittierende Element ist aus einer Matrix zusammengesetzt, die aus einem Material mit einer kleinen Austrittsarbeit (was für das Emittieren von Photoelektronen verantwortlich ist) und einem dünnen, auf der Matrix gebildeten Film gefertigt ist (welcher zum Schutz der Photoelektronen emittierenden Matrix dient) und folglich (i) gewährleistet der Einsatz eines Matrixmaterials mit einer Austrittsarbeit, die klein genug ist, um eine erhöhte Emission von Photoelektronen zu ergeben, einen verbesserten Wirkungsgrad, und es gestattet die geschützte Matrixoberfläche einen gleichbleibenden Betrieb während einer längeren Zeitdauer,
(ii) führt die erhöhte und gleichbleibende Emission von Photoelektronen zu einem wirkungsvollen Laden von feinen Teilchen (d.h. ein leistungsfähiges Laden ist während einer längeren Zeitdauer durchführbar) und
(iii) ermöglicht das wirkungsvolle Laden von feinen Teilchen die Verwendung einer kleinen (kompakten) Apparatur und trägt während der Behandlung zu einem größeren Durchsatz bei.
2. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Vorteile werden auf verschiedenen Anwendungsgebieten die nachfolgenden Nutzwirkungen erzielt:
(i) Bei Meßanwendungen
a. wird die Präzision der Messung verbessert und es werden während einer längeren Zeitdauer übereinstimmende Ergebnisse erhalten,
b. wird eine besonders große Verbesserung bei der präzisen Messung von superfeinen Teilchen (< 0,1 µm) erzielt.
(ii) Bei Anwendungen, in denen reine Gase oder Flüssigkeiten zu erhalten sind
a. wird eine verbesserte Leistung während einer längeren Zeitdauer erhalten,
b. wird die Größe der Apparatur reduziert und der Durchsatz bei der Bearbeitung erhöht.
(iii) Bei Anwendungen, in denen eine Teilchentrennung, -klassierung, -oberflächenmodifikation oder eine andere Steuerung durchzuführen ist
a. wird eine verbesserte Leistung während einer längeren Zeitdauer erhalten,
b. wird die Größe der Apparatur reduziert und der Durchsatz bei der Bearbeitung erhöht und
c. wird eine besonders große Verbesserung bei der Leistungsfähigkeit der Bearbeitung von superfeinen Teilchen (< 0,1 µm) erzielt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Photoelektronen, mit

- einem Photoelektronen emittierenden Element (3), das einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, der eine Matrix (11) und einen Schutzfilm (12) umfaßt, die bei Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung und/oder anderer Strahlung Photoelektronen emittieren, und

- Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen dem Photoelektronen emittierenden Element (3) und einer Elektrode (4), zur Gewährleistung einer wirksamen Emission der Photoelektronen, die von der Matrix (11) des Photoelektronen emittierenden Elementes (3) emittiert werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die an der Oberfläche des mehrschichtigen Aufbaus vorgesehene Schicht der Schutzfilm (12) ist, der aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, das ausgewählt ist aus Au und Ag, wobei der Schutzfilm (12) nicht dicker als 0,05 µm ist, so daß er den Durchgang der Photoelektronen gestattet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (11), auf welcher der Schutzfilm (12) vorgesehen ist, aus mindestens einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Pt, Cd, Pb, Al, C, Mg, In, Bi, Nb, Si, Ta, Ti, U, B, Eu, Sn, P und Verbindungen davon.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (11), auf welcher der Schutzfilm (12) vorgesehen ist, aus einer Legierung, einer Mischung oder einem Schichtkörper aus mindestens zwei Materialien besteht, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Pt, Cd, Pb, Al, C, Mg, In, Bi, Nb, Si, Ta, Ti, U, B, Eu, Sn, P und Verbindungen davon.

4. Verfahren zum elektrischen Laden von feinen Teilchen in einem elektrischen Feld mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Photoelektronen gemäß dem Anspruch 1.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die elektrische Feldstärke von 2 Volt/cm bis 2 Kilovolt/cm beträgt.

6. Verfahren zum Durchführen einer Oberflächenmodifikation von feinen Teilchen und Steuern einer elektrisch geladenen Menge an feinen Teilchen gemäß dem Verfahren des Anspruchs 4 oder 5.

7. Verfahren zum Durchführen einer Teilchentrennung und -klassierung, welches das elektrische Laden von feinen Teilchen gemäß de Verfahren des Anspruchs 4 oder 5 und das Behandeln der geladenen feinen Teilchen mit Klassierungsmitteln umfaßt

8. Verfahren zum Messen der Konzentration und Größe feiner Teilchen, welches das elektrische Laden von feinen Teilchen gemäß dem Verfahren des Anspruchs 4 oder 5 und das Behandeln der geladenen feinen Teilchen mit Klassierungsmitteln und einem Detektor umfaßt.

9. Verfahren zum Erzeugen von reinen Gasen, welches das elektrische Laden von feinen Teilchen gemäß dem Verfahren des Anspruchs 4 oder 5 und das Einfangen der geladenen feinen Teilchen mittels eines Kollektors umfaßt.