DE899694C - Verfahren zur Herstellung von photoelektrisch wirksamen Kathoden bzw. Kathoden fuer Vervielfacherroehren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von photoelektrisch wirksamen Kathoden bzw. Kathoden für Vervielfacherröhren Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kathoden für Photozellen bzw. Vervielfacherrflhren, die wie normale Glühkathoden manipulierbar sind. Die Schwierigkeiten bei ,der Herstellung von P'hotakathod,ensind allgemein bekannt. Im allgemeinen werden sie ,durch Aufdampfen von photoelektrischen Elementen bzw. Alkali-oder Erdalkalimetallen im fertigen Rohr auf besonders präparierten Oberflächen hergestellt. Es sind auch Verfahren bekannt, durch Elektrolyse derartige Schichten zu erzeugen. Werden die Bedingungen, unter denen jedes einzelne Rohr mit der photoaktiven Schicht beladen wird, nicht allerstrengstens erfüllt, so zeigen die Rohre .bei einer größeren Herstellungsserie starke Unterschiede, die sich äußerst störend :bemerkbar machen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Nachteile vermieden.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf ein Trägermetall iah Vakuum das photoaktive Material aufgedampft und, wenn dieses in ,genügender Stärke aufgetragen ist, ein weiteres Metall (Deckmetall) aufgedampft, das zweckmäßig mit dem .photoaktiven Material bei späterer Erhitzung (Tempern.) Mischkristalle bildet. Nachdem dieses Metall aufgedampft ist, kann die Photokathode aus dem Vakuum herausgenommen werden und .mit den normalen Mitteln, wie Pressen, Stanzen, Biegen, Schneiden, zu dem gewünschten Kathodenkörper verarbeitet werden. Die so hergestellte Kathode wird dann wie eine normale Elektrode in das Rohr eingebaut, das Roh! ausgebeizt und gepumpt und schließlich die Kathode beispielsweise durch Hochfrequenz auf eine solche Temperatur gebracht, .daß das .photoelektrische Material an !die Oberfläche diffundiert oder mit dem zuletzt aufgedampften Material Mischkristalle bildet.
• Eine weitere Ausführungsform ,des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht .darin, daß beim Aufdampfen .des photoelektrischen Materials gleichzeitig Idas Deckmnetall aufgedampft und, wenn genügend photoelektrisches Material aufgedampft ist, nur mehr mit dem Deckmetall weiter aufgedampft wird. Zweckmäßig ist ferner, beim Aufdampfen des photoelektrischen Materialsund/oder Deckmetalls einen definierten kleinen Dampfdruck von 02 bestehen zu lassen, damit ein Teil des photoelektrischen Materials und/oder Deckmetalls oxydiert wird. Zur Beschleunigung .dieses Vorganges kann auch gleichzeitig eine elektrische Entladung, beispielsweise Glimmentladung, verwendet werden.
• Um ein Diffundieren der photoelektrischen Schicht nur nach einer bestimmten Seite durchzuführen, dann man das Trägermetall mit einer Schicht eines solchen Metalls versehen, das eine Diffusion nach edieser Richtung unmöglich macht.
• Endlich kann auch das Trägermetall mit Rippen versehen oder gewellt oder sonstwie geformt oder oberflächenbehandelt werden, damit die Wärmeableitung vergrößert wird. Statt Aufdampfen kann man das eine und/oder Idas andere Metall durch kathodische Zerstäubung auftragen.
• Abb. i a und i !b zeigen eine Vorrichtung, in der das Verfahren durchgeführt werden kann. i ist ein Glasgefäß, das über den Schliff 2 mit einer Hochvakuumpumpe verbunden ist. Eine kleine, innen hohle Trommel 3 ist in einem Gestell q. und 5 leicht drehbar gelagert. Die Stirnfläche 6 (der Trommel ist abschraubbar. Die Trommel wird dadurch gedreht, das sich auf ihrer Achse ein kleiner, aber kräftiger Magnet? befindet, ,der durch magnetischen Kraftschluß von einem außerhalb des Glaskörpers befindlichen Magneten 8, ;der über eine Schnurschei!be g von einem kleinen Motor angetrieben, gedreht wird. Bei io wild das Verdampfergefäß für das photoelektrische Material, bei- i i das Verdampfergefäß für das Deckmetall angeschlossen.
• Der Vorgang ist nun folgender: Auf ,die Trommel 3 wird .beispielsweise als Trägermetall ein Silberblech geschoben, bei io ei heizbares Gefäß beispielsweise mit Cäsium und bei.. i i beispielsweise ein von außen geheizter Silberdraht zwecks Verdampfen des Silbers angebracht. Nun werden in die Trommel einige Kubikzentimeter flüssige Luft .gegeben, .das Gefäß i an die Pumpe ,gelegt und evakuiert. Ist das Vakuum ,genügend groß, so wird,die Trommel in schnelle Drehungen versetzt, etwa 3ooo, T/m, und ,das Gefäß i o, in dem sich Cäsium .beerdet, aufgeheizt. Das verdampfende Cäsium kondensiert sofort an ,der Trommel, die ja stark gekühlt ist. Durch die schnelle Rotation der Trommel kondensiert der Cäsiumdampfsehr ,gleichmäßig auf ,der Oberfläche. Befindet sich nun genügend Cäsium auf dem Silberblech, so wird, da; Cäsiumgefäß abgestellt und mit dem Silberaufdamp fen begonnen. Es genügt im allgemeinen, wenn ein( nur wenige Mikron starke Schicht Silber auf gedampft :wird, um .das Cäsium zu schützen. Is ,dies erreicht, so wird auch dieser Prozeß unter brocken, die Trommel stillgelegt, Idas Vakuun abgeschaltet und der mit Cäsium beladener Silberstreifen von der Trommel entfernt. Es kann zweckmäßig sein, das Silberblech, um bei langem Lieger zu verhindern, daß die dünne Silberschicht oxydiert; mit einem Lack zu überziehen (oder ;durch Tauchen aufzubringen) ; dann ist die Kathode beliebig lang haltbar. Sie kann dann, wenn es nötig ist., zu Iden eigentlichen Kathoden durch Stanzen, Pressen, Ziehen, Schneiden verarbeitet werden. Zweckmäßig ist es, beim Verarbeiten neue Schnittflächen ebenfalls mit Lack zu überziehen. Auch die nun konfektionierte Kathode läßt sich beliebig lang aufbewahren. Sie wird nun, wenn nötig, in Photozellen eingebaut, die Photozelle evakuiert, aus-geheizt (bei dieser Gelegenheit kann man !den Lady abbrennen, oder aber man kann ihn knapp vor dem Einbau chemisch ablösen), und idie Kathode durch innere Heizkörper (gesonderte Heizfäden) oder äußere Heizquellen (beispielsweise Hochfrequenz) so 'hoch erhitzt, daß das Cäsium an die Oberfläche .der Kathode diffundiert und gegebenenfalls Mischkristalle *mit dem Deckmaterial bildet. Ist idies geschehen, so ist die Kathode aktiviert, die Photozelle oder .das Vervielfacherrohr muß nur noch formiert iwerden.
• Besonders zweckmäßig ist es, gleichzeitig Cs-.und Ag-Dampf auf die schnell laufende Trommel 3 dampfen zu lassen. Insbesondere zweckmäßig ist dieses Verfahren, wenn ,der Silberdampfdruck wesentlich größer als der Cs-Dampfdruck ist. Dadurch wird jedes Molekül (bDW. kleinere Molekülgruppen) Cs von !Silber umgeben und die Diffusion bzw. Mischkristallbildung erleichtert. Es ist selbstverständlich möglich, noch statt eines photoelektrischen Materials mehrere gleichzeitig oder zeitlich getrennt aufzudampfen, das gleiche gilt auch für das Deckmetall. Es können auch solche Elemente bzw. chemische Verbindungen aufgedampft werden., die eine Diffusionsbeschleunigung hervorrufen.
• Abb. 2 a und 2b zeigen .den vergrößerten Schnitt durch eine nach dem Verfahren hergestellteKathode, und zwar vor und nach der Erhitzung im eigentlichen Röhr.
• 12, ist das Trägermetall, beispielsweise Silber, 13 die aufgedampfte Schicht des photoelektrischen Materials, beispielsweise Cäsium, und 1q. das Deckmetall, beispielsweise wieder Silber. Nach dem Tempern im Rohr bildet sich eine homogene Masse Mischkristalle 15. Um zu verhindern, daß die Rückseite oder Kathode ebenfalls aktiviert wird, ist es zweckmäßig, wie schon erwähnt, eine die Diffusion verhindernde Schicht auf ,das Trägermetall aufzutragen, wie Abb. 3 a und 3 b zeigen.
• 12 ist wieder das Trägermetall, auf das elektrolytisch oder ebenfalls durch Aufdampfen oder kathodisches Aufstäuben eine die Diffusion verhindernde Schicht 16 aufgetragen ist, beispielsweise Schwermetall Pt o@d. dgl. Zur besseren Haftung des photoelektrischen Materials wird zweckmäßig auf diese Schicht eine Schicht r7 des Trägermetalls od. dgl. aufgetragen, dann die Photoschicht 13 und zuletzt wieder das Deckmetall 1q.. Nach dem Tempern bildet sich nun aus 17, 13 und 1q. eine gleichmäßig-, Schicht 15 beispielsweise aus Mischkristallen.
• Um ein Verziehen .der Kathode beim Temperprozeß zu vermeiden, ,kann der Querschnitt des Trägermetalls kräftig ausgeführt werden. Beispielsweise kann er mit Rippen, Rillen usw. versehen werden, die die Steifigkeit der Konstruktion erhöhen und außerdem d.ie Wärmeableitung vergräßern. Statt Blech, Platten od. dgl. als Trägerkörper können selbstverständlich auch Drähte oder Bänder verwendet wenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Herstellung von, photoelektrisch wirksamen Kathoden bzw. Kathoden für Vervielfacherröhren durch Aufdampfen von elektronenemittierenden Mitteln mit einer großen Affinität zu Sauerstoff auf eine Trägerschicht, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vom Verwendungsgefäß unabhängigen Gefäß das Aufdampfen der elektronenemittierenden Mittel und einer Schutzschicht aus einem nicht oder nur schwach elektronenemittierenden Mittel (Deckmetall) erfolgt, worauf .die Kathode nach den gewöhnlichen werkstättenmäßigen Methoden verformt, in das eigentliche Verwendungsgefäß eingebaut und .dort durch Tempern, beispielsweise durch Hochfrequenzheizung, das elektronenemittierende Mittel durch Diffusion oder Mischkristallbildung zur Kathodenoberfläche gebracht wird. a. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, @daß das Aufdampfen von elektronenemittierenden Mitteln gleichzeitig mit dem Aufdamprden des Deckmetalls erfolgt, und zwar so lange, bis genügend elektronenemittierende Mittel aufgebracht sind, worauf dann nur Deckmetall aufgedampft wind. 3. Verfahren nach Anspruch z und a, dadurch gel#:ennzeichnet, @daß das Aufdampfen unter einem definierten Dampfdruck eines aktiven Gases bzw. 02 erfolgt. q.. Verfahren nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufdampfen nach den Ansprüchen r bis 3 gleichzeitig ein die Diffusion bzw. Mischkristallbiddung beschleunigendes Mittel aufgedampft wird. 5. Verfahren nach Anspruch z bis q,, ,dadurch gekennzeichnet, d:aß vor <dem Aufdampfen der elektronenemittierenden Mittel auf das Trägermetall eine Schicht eines Metalls, das die Diffusion verhindert bzw. mit dem elektronenemittierenden Mittel 'keine Mischkristalle !bildet, aufgebracht wird. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine in einem Vakuumgefäß angeordnete Trommel (3), die von innen stark gekühlt wird, mit dem Trägermetall versehen ist und in Drehung versetzt wird und durch ein mit dem Vakuumgefäß in Verbindung stehendes Aufdampfgefäß mit elektronenemittierenden Mitteln bzw. mit Deckmetall bzw. mit die Diffusion bzw. Mischkristallbildung fördernden Mitteln versehen wird.