DE879745C - Legierungsphotokathode - Google Patents

Legierungsphotokathode

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DE879745C
DE879745C DER2924D DER0002924D DE879745C DE 879745 C DE879745 C DE 879745C DE R2924 D DER2924 D DE R2924D DE R0002924 D DER0002924 D DE R0002924D DE 879745 C DE879745 C DE 879745C
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DE
Germany
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alloy
photocathode
silver
antimony
sensitivity
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Expired
Application number
DER2924D
Other languages
English (en)
Inventor
Ernest Alfred Massa
Eugene Wilmoth Pike
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
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Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE879745C publication Critical patent/DE879745C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

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

Description

  • Legierungsphotokathode Die Erfindung betrifft sog. Legierungskathoden für Photozellen od. dgl.
  • Gemäß der Erfindung besteht die Photokathode aus einer geeigneten Unterlage, auf der sich eine Schicht oder ein Film einer aus Antimon und Silber bestehenden Legierung befindet, auf die bzw. auf den eine Schicht oder ein Niederschlag eines Alkalimetalls aufgebracht ist.
  • Im Gegensatz zu den bekannten, mit einem Alkalimetall aktivierten Photokathoden braucht bei der erfindungsgemäßen Photokathode weder die aus der Legierung bestehende Schicht noch die Oberfläche der Photokathode zur Erzielung einer ausreichenden Photoemission oxydiert zu werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Photokathode ist, daß sie ein Empfindlichkeitsmaximum im Blauen und Violetten des sichtbaren Spektrums bei etwa 4000 bis 5ooo Ä. hat. Gleichzeitig hat sie eine geringe Rotempfindlichkeit (etwa bei 6,5oo Ä) und zeigt im Infraroten oberhalb 7e00 Ä im wesentlichen keine Empfindlichkeit. Hierdurch entspricht die spektrale Empfindlichkeit der Kathode besser der Empfindlichkeit des menschlichen Auges als die bisher bekannter Kathoden. Wenn die erfindungsgemäße Photokathode durchsichtig ausgebildet wird, weist sie noch den Vorteil auf, selbst bei extrem dünnen Schichten eine hohe Leitfähigkeit zu haben. Ferner ist die Herstellung dieser Photokathode sehr vorteilhaft, da das Herstellungsverfahren sehr einfach und billig ist und gute Ergebnisse zeigt. In Abb. i ist ein Bildwandler dargestellt; bei dem die erfindungsgemäße Photokathode verwendet ist. Dieser besteht aus einem evakuierten zylindrischen Gefäß T mit einem durchsichtigen Fenster W an einem Ende und einem halbdurchlässigen Leuchtschirm S an dem anderen Ende.
  • Die innere Oberfläche dieses Glas- oder Pyrexfensters W kann den Träger für die durchscheinende Photokathode bilden. Es kann aber auch ein getrennter durchsichtiger Kathodenträger .innerhalb des Gefäßes in der Nähe des Fensters angeordnet werden. In jedem Falle wird der durchsichtige Kathodenträger mit einem leitenden Rahmen versehen, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem ringförmigen Metallstreifen. i besteht, der aus Silber oder einem anderen Metall hergestellt ist und an der Zuleitung id endet. Die Elektronenlinse des Bildwandlers besteht aus einer Reihe ringförmiger Elektroden 2; 3, q. und einer zylindrischen Anode 5, die sämtlich koaxial mit den Endflächen W und S der Röhre angeordnet sind. Ein umgekehrt auf die Kathode des Bildwandlers geworfenes Lichtbild erzeugt ein Elektronenbild an der inneren aktivierten Oberfläche, und die das Bild ergebenden Elektronen durchlaufen dieElektroden 2 bis 5 undbilden auf dem Leuchtschirm S ein gegenüber dem Elektronenbild umgekehrtes optisches Bild.
  • In diesen Bildwandlern kann einer der Fokussierungsringe, in diesem Falle der Ring q, der in der Nähe des Elektronenüberkreuzüngspunktes liegt, eine kleinere zentrale Öffnung haben als die anderen Fokussierungsringe, ohne in irgendeiner Weise den Durchgang der Bildelektronen zu beeinflussen. Die Seitenfläche dieser Scheibe q. kann daher bequem zur Befestigung eines Schirmes 4.b dienen, welcher wiederum einen Träger für einen Heizfaden 6 bildet, der zwischen seinen Windungen eine oder mehrere Pillen 7 der Antimon-Silber-Legierung trägt; die für die Bildung der Unterlageschicht =o (Abb. 2) der emissionsfähigen Oberfläche io, iz verwendet wird, welche erfindungsgemäß auf die innere Oberfläche des Glasfensters W aufgebracht wird. Das Gefäß kann mit einem rohrförmigen Ansatz 8 versehen sein, der eine Anzahl Pillen 9 aus Cäsium enthält, die zur Aktivierung des Antimon-Silber-Films io dienen.
  • Wo, wie im vorliegenden Falle, die Elektroden für den Cäsiumdampf auf seinem Weg zur aktivierenden Oberfläche ein schattenbildendes Hindernis ergeben, ist es vorzuziehen, eine Öffnung 4f in dem Linsenelement vorzusehen, welches dem rohrförmigen Ansatz am nächsten liegt, so daß - der Dampf die zu aktivierende Oberfläche auf einem Wege erreichen kann, der iin wesentlichen hindernisfrei ist.
  • Die erfindungsgemäße Photokathode wird auf die sie tragende Oberfläche, in diesem Falle die innere Wand des Fensters W; aufgebracht, nachdem die Röhre T fertig aufgebaut und evakuiert ist. Dazu wird ein Heizstrom durch den Faden 6 hindurchgeschickt, um die Antimon-Silber-Legierung zu verdampfen, welche sich in Form eines dünnen Films io auf der inneren Oberfläche des Fensters W niederschlägt. Für den Fall der Verwendung einer durchsichtigen Kathode ist es zur Erzielung günstigstes Ergebnisse vorteilhaft, die Verdampfung der Legierung dann einzustellen, wenn der Film auf dem Fenster nur etwa 3o bis 53 °/o des auf die äußere Oberfläche des Fensters auffallenden Lichtes hindürchläßt. Diese Durchlässigkeit wird durch die 'danach erfolgende Aktivierung nicht wesentlich geändert.
  • Filme größerer Dicke, als oben beschrieben, sind weniger vorteilhaft, weil weniger Licht die molekulare dünne emissionsfähige Schicht erreicht; wogegen dünnere Filme einen höheren Widerstand haben und das Nachströmen von 'Elektronen, das für einen Dauerbetrieb der Kathode notwendig ist, hindern. Hierauf wird, ohne diesen Film zu oxydieren oder das Vakuum zu verändern, etwas mehr Cäsium oder anderes Alkalimetall, als zur Aktivierung der Antimon-Silber-Schicht nötig ist, in die Röhre hineingelassen, wonach diese bei etwa i60° C gebacken wird, bis die Lichtempfindlichkeit auf etwa 15 Mikroampere je Lumen bei der Prüfung mit einer Wolframfaden-Lichtquelle gestiegen ist.
  • Die Abb.3 zeigt eine Anzahl Kurven der spektralen Empfindlichkeit verschiedener Photokathoden. Kurve A stellt die. spektrale Empfindlichkeit für eine allgemein gebräuchliche undurchsichtige und Kurve B die für eine durchsichtige, mit Cäsium aktivierte Silberoxydkathode dar. Es ist daraus ersichtlich, daß die Empfindlichkeit solcher Kathoden in dem blauen Gebiet des sichtbaren Spektrums sehr niedrig ist und ihr Maximum in der Nähe des infraroten Gebietes bei 7500 Ä hat, wo das menschliche Auge unempfindlich ist. Kurve C zeigt die spektrale Empfindlichkeit einer durchsichtigen Cäsium-Silberoxyd-Kathode, auf welche ein zusätzlicher Silberfilm aufgebracht wurde, nachdem sie aktiviert worden war. Aus ihr ist ersichtlich, daß, obgleich das Empfindlichkeitsmaximum in das sichtbare Gebiet hineinverschoben wurde, sie doch noch eine beträchtliche Empfindlichkeit im Ultraroten zeigt, was einen Mangel an Kontrast der mit solchen Kathoden wiedergegebenen Bilder ergibt.
  • kurve D zeigt die spektrale Empfindlichkeit einer erfindungsgemäßen durchsichtigen Photokathode, bestehend aus einer Legierung von i3 Gewichtsteilen Antimon mit 87 Gewichtsteilen Silber, die mit Cäsium in der oben beschriebenen Weise behandelt wurde. Diese Kathode hat ihre maximale Empfindlichkeit in dem blaugrünen Gebiet des Spektrums und hat im infraroten Gebiet eine wesentlich kleinere Empfindlichkeit als irgendeine der Kathoden gemäß den Kurven A, B und C. Hieraus ergibt sieh eine weit bessere Bildwiedergabe des auf die Kathode projizierten Gegenstandes.
  • Die Kurve E stellt die spektrale Empfindlichkeit einer erfindungsgemäßen durchsichtigen Photokathode dar, die aus einer Legierung von 15 Gewichtsteilen Antimon und 85 Gewichtsteilen Silber besteht und die mit Cäsium in der oben beschriebenen Weise behandelt wurde. Aus ihr ist ersichtlich, daß die maximale Empfindlichkeit im blauen Gebiet, d. h. bei etwa 4200 Ä, liegt und in Richtung auf den langwelligeren Teil des Spektrums rasch abfällt, so daß im infraroten Gebiet, so wie es bei der entsprechenden Kurve des menschlichen Auges der Fall ist, keine Empfindlichkeit vorhanden ist.
  • Wie bereits weiter oben beschrieben, erfordert die Herstellung der erfindungsgemäßen Photokathode keine Oxydation der Unterlage oder der lichtempfindlichen Schicht. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Hinzufügung und sofortige Entfernung einer Spur Sauerstoff (etwa io'E mm Hg) nach der Aktivierung der Antimon-Silber-Schicht durch Cäsium geeignet ist, das Maximum der Kurve der spektralen Empfindlichkeit von dem durch die Kurve E gegebenen zu dem durch die Kurve F dargestellten zu verschieben. Diese Oxydation darf nicht mit der üblichen Oxydation der mit Cäsium aktivierten Silberkathoden verwechselt werden, bei welchen eine größere Menge Sauerstoff verwendet wird, um die Unterlage aus Silber zu oxydieren. In diesem Falle wird dem Silber später der Sauerstoff durch das nachfolgend aufgebrachte Cäsium entzogen, wodurch sich eine Kathode ergibt, die die durch die Kurven A und B engegebene spektrale Empfindlichkeit hat. Im Gegensatz dazu verhindert bei der erfindungsgemäßen Kathode die Gegenwart des Antimons wahrscheinlich eine solche Reaktion und läßt eine gänzlich verschiedene spektrale Empfindlichkeit entstehen.
  • Es wurde festgestellt, daß die Anwendung einer Legierung mit mehr als 15 Gewichtsteilen Antimon eine starke Erhöhung des Widerstandes der Kathodenunterlage ergibt, so daß bei der Aktivierung die gewünschte Empfindlichkeit nicht erreicht wird. Ferner wird es schwieriger, die Röhre zu evakuieren, da das Antimon dazu neigt, während des Backens das Alkalimetall aufzunehmen. Daher sollte zur Erzielung bester Ergebnisse und zwecks einfacher Herstellung eine Legierung verwendet werden, die nicht mehr als 17 Gewichtsteile Antimon und 83 Gewichtsteile Silber enthält. Die Verwendung von weniger als 13 Gewichtsteilen Antimon ergibt eine Kathode, deren spektrale Empfindlichkeit sich der Kurve C nähert und für Fälle, in denen außerordentliche Bildkontraste verlangt werden, nicht geeignet ist.
  • Obgleich das Ausführungsbeispiel eine durchsichtige Photokathode besitzt, ist es klar, daß die Erfindung ebensogut auf eine undurchsichtige Photokathode wie auch auf sog. Mosaikelektroden angewendet werden kann. Im Falle einer undurchsichtigen Kathode kann die Antimonschicht beliebig dick gemacht werden, ohne die den erfindungsgemäßen Kathoden eigentümliche spektrale Empfindlichkeit wesentlich zu ändern. Da ferner bei einer Mosaikelektrode keine dauernde Emission erforderlich ist, kann hierbei der Film so dünn gemacht werden, daß er einen äußerst hohen Widerstand besitzt. Er kann sogar nur aus einer Vielheit voneinander getrennter Moleküle der Legierung bestehen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Herstellen einer Photokathode aus .einer Legierung von Antimon, Silber und einem Alkalimetall, gemäß welchem auf eine Unterlage zuerst eine Legierung von Antimon und Silber und anschließend ein Alkalimetall aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antimon-Silber-Legierung 13 bis 17, vorzugsweise 15 Gewichtsteile Antimon und als Rest Silber enthält.
DER2924D 1940-03-28 1941-03-28 Legierungsphotokathode Expired DE879745C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US879745XA 1940-03-28 1940-03-28

Publications (1)

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DE879745C true DE879745C (de) 1953-06-15

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ID=22208365

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DER2924D Expired DE879745C (de) 1940-03-28 1941-03-28 Legierungsphotokathode

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