DE909378C - Photoelectron or secondary electron emitting surface - Google Patents

Photoelectron or secondary electron emitting surface

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DE909378C DEE5368A DEE0005368A DE909378C DE 909378 C DE909378 C DE 909378C DE E5368 A DEE5368 A DE E5368A DE E0005368 A DEE0005368 A DE E0005368A DE 909378 C DE909378 C DE 909378C
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Elektroden, welche Elektronen emittieren, wenn sie dem Licht ausgesetzt werden.The invention relates to electrodes which emit electrons when exposed to light get abandoned.

Solche Elektroden können als fotoempfindliche Kathoden in fotoelektrischen Zellen und Fernsehaufnahmeröhren oder als Mosaikschirme in Fernsehaufnahmeröhren verwendet werden, und es ist bisher bekannt, solche Elektroden dadurch herzustellen, daß auf einen geeigneten Träger eine Legierung aufgetragen wird, welche aus Caesium oder anderen Alkalimetallen und Antimon oder Wismut besteht. Im Falle von Elektroden, die aus Antimon und Caesium gebildet sind, ist der Rotbereich der Elektrode gering, bei Elektroden, die aus Wismut und Caesium bestehen, ist dagegen die Empfindlichkeit gering.Such electrodes can be used as photosensitive cathodes in photoelectric cells and television pickup tubes or used as mosaic screens in television pick-up tubes, and it has heretofore been known to manufacture such electrodes by that an alloy is applied to a suitable support, which consists of cesium or other alkali metals and antimony or bismuth. In the case of electrodes made of antimony and cesium are formed, the red area of the electrode is low, in the case of electrodes made of bismuth and cesium, on the other hand, the sensitivity is low.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Elektrode, die Elektronen emittiert, wenn sie dem Licht ausgesetzt wird, mit der Maßgabe, eine gute Empfindlichkeit mit einem wünschenswerten Spektralbereich zu verbinden.The purpose of the invention is to provide an improved electrode that emits electrons, when exposed to light, provided that it has good sensitivity with one to combine desirable spectral range.

Gemäß der Erfindung ist eine Elektrode vorgesehen, die Elektronen emittiert, wenn sie dem Licht ausgesetzt wird, deren emittierendes Material aus Wismut, Gold, Sauerstoff und einem Alkalimetall besteht.According to the invention, an electrode is provided which emits electrons when they Light is exposed, the emitting material of which is bismuth, gold, oxygen and an alkali metal consists.

Gemäß einer vorzugsweisen Form der Erfindung ist eine Elektrode vorgesehen, welche Elektronen emittiert, wenn sie dem Licht ausgesetzt wird, und deren emittierendes Material aus Wismut, Gold, Sauerstoff und Caesium besteht, wobei das Wismut im wesentlichen unter dem Gold liegt.According to a preferred form of the invention, an electrode is provided which electrons emitted when exposed to light, and its emitting material is bismuth, Gold, oxygen and cesium, with the bismuth being essentially below the gold.

Elektroden gemäß der Erfindung verbinden eineElectrodes according to the invention connect a

gute Empfindlichkeit mit einem wünschenswerten Farbenverlauf, derart, daß sie für die Verwendung als Fotokathoden oder Mosaikschirme in Fernsehaufnahmeröhren höchst geeignet sind.good sensitivity with a desirable color gradient such that it is suitable for use are most suitable as photocathodes or mosaic screens in television pick-up tubes.

Zur Herstellung einer Elektrode nach der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem Wismut und Gold auf eine tragende Oberfläche durch Verdampfung einer Legierung aus Wismut und ίο Gold aufgebracht werden und wobei das auf die erwähnte tragende Oberfläche aufgebrachte Wismut und Gold Sauerstoff und einem Alkalimetalldampf ausgesetzt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß, obgleich nur ein Verdampfungsvorgang enthalten ist, es eine Elektrode schafft, in welcher das Wismut im wesentlichen unter dem Gold liegt, was sich als wünschenswert herausgestellt hat.For the production of an electrode according to the invention, a method is provided in which bismuth and gold on a supporting surface by evaporation of an alloy of bismuth and ίο gold be applied and with that on the mentioned supporting surface applied bismuth and gold oxygen and an alkali metal vapor get abandoned. This method has the advantage that, although only one evaporation process is included, it creates an electrode in which the bismuth is substantially below the Gold lies in what has been found to be desirable.

Damit die Erfindung klar verstanden und richtig so ausgeführt werden kann, wird diese nun eingehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In order for the invention to be clearly understood and properly practiced, it will now be described in detail with reference to the drawings, for example.

Fig. ι zeigt ein Beispiel der Erfindung, welches eine Fotokathode zur Verwendung in einer Fernsehaufnahmeröhre darstellt, undFig. Ι shows an example of the invention, which represents a photocathode for use in a television pickup tube, and

Fig. 2 zeigt ein anderes Beispiel der Erfindung in der Anwendung auf einen Mosaikschirm zur Verwendung in einer Fernsehaufnahmeröhre.Fig. 2 shows another example of the invention applied to a mosaic screen for Use in a television pickup tube.

Die Fotokathode, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht aus einem transparenten Isolierträger 1 aus Glas oder einem anderen geeigneten Material, der eine dünne Schicht aus Wismut 2 auf einer Oberfläche desselben besitzt und eine dünne Schicht Gold 3 auf dem Wismut. Der kombinierte Wismut- und Goldüberzug 2, 3 wird durch Sauerstoff und Caesium, wie durch die gestrichelte Linie 4 angedeutet, sensibilisiert. Eine Elektrode dieser Konstruktion kann z. B. auf folgende Weise hergestellt werden: Die Wismutschicht 2 wird zuerst durch Verdampfung einer Wismutperle im Vakuum auf den Träger 1 aufgebracht, bis die Lichtdurchlässigkeit des Trägers 1 auf ungefähr 50% herabgesetzt ist. Der Träger 1 bleibt transparent, wie oben erwähnt. Danach wird die Goldschicht 3 durch +5 Verdampfung einer Goldperle oben auf die Wismutschicht aufgebracht, und diese Verdampfung wird so lange fortgesetzt, bis die Lichtdurchlässigkeit der Gold- und Wismutschichten auf ungefähr 400/o abgefallen ist. Die kombinierte GoId- und Wismutoberfläche wird dann Sauerstoff ausgesetzt, und zwar, falls gewünscht, durch Aussetzung einer Entladung in Sauerstoff. Wenn die Oxydation erfolgt, wird die Lichtdurchlässigkeit der Schichten 2 und 3 zunehmen, und die Oxydation wird fortgesetzt, bis die Lichtdurchlässigkeit konstant wird, was eingetreten ist, wenn die Lichtdurchlässigkeit in der Größenordnung von 50% liegt. Es wird angenommen, daß der Sauerstoff nur das Wismut angreift. Danach werden die Schichten 2 und 3 einem Caesiumdampf ausgesetzt, während sie auf eine Temperatur von ungefähr 150'0 C erhitzt werden. Die Caesiumbehandlung wird in bekannter Weise durchgeführt, während die fotoelektrische Empfindlichkeit der Schichten 2 und 3 beobachtet wird, und wird unterbrochen, wenn die Empfindlichkeit den Maximalwert überschreitet. Danach wird eine weitere Erhitzung durchgeführt mit dem Ziel, überschüssiges Caesium von den Schichten 2 und 3 zu entfernen.The photocathode, as shown in Fig. 1, consists of a transparent insulating substrate 1 made of glass or other suitable material having a thin layer of bismuth 2 on one surface thereof and a thin layer of gold 3 on the bismuth. The combined bismuth and gold coating 2, 3 is sensitized by oxygen and cesium, as indicated by the dashed line 4. An electrode of this construction can e.g. B. be produced in the following way: the bismuth layer 2 is first applied to the carrier 1 by evaporation of a bismuth bead in a vacuum until the light transmittance of the carrier 1 is reduced to approximately 50%. The carrier 1 remains transparent, as mentioned above. Thereafter, the gold layer 3 is applied by +5 evaporation of a gold bead up on the bismuth layer, and this evaporation is continued, until the light transmittance of the gold and bismuth layers to about 40 0 o-energized /. The combined gold and bismuth surface is then exposed to oxygen, if desired by exposure to a discharge in oxygen. As the oxidation occurs, the light transmittance of layers 2 and 3 will increase and the oxidation will continue until the light transmittance becomes constant, which has occurred when the light transmittance is of the order of 50%. It is believed that the oxygen only attacks the bismuth. Thereafter, the layers are exposed to a Caesiumdampf 2 and 3, while they are heated to a temperature of about 150 'C 0. The cesium treatment is carried out in a known manner while the photoelectric sensitivity of layers 2 and 3 is being observed, and is interrupted when the sensitivity exceeds the maximum value. Thereafter, further heating is carried out with the aim of removing excess cesium from layers 2 and 3.

An Stelle der Herstellung der Elektrode durch Verdampfung von Wismut und Gold von getrennten Perlen, wie oben beschrieben, können mit Vorteil Wismut und Gold aus einer Zusammensetzung verdampft werden, welche eine Verbindung enthält, die aus zwei Teilen Wismut und einem Teil Gold besteht. In diesem Falle, wenn die Perle erwärmt wird, verdampft das Wismut zuerst auf Grund seiner niedrigeren Verdampfungstemperatur, gefolgt von dem Gold, so daß das Wismut im wesentlichen als Schicht 2 unter die Goldsehicht 3 zu liegen kommt. Das Gewicht der Perle wird vorher bestimmt, um die erforderlichen Stärken der Schichten 2 und 3 auf dem transparenten Träger zu erhalten, wenn die gesamte Perle verdampft worden ist. Veränderungen in der Lichtdurchlässigkeit werden wiederum als Indikator für die Stärke während des ersten ,Schritts zur Bestimmung des erforderlichen Gewichts der Perle verwendet.Instead of making the electrode by evaporating bismuth and gold from separate ones Beads, as described above, can advantageously be made from bismuth and gold from one composition which contains a compound consisting of two parts bismuth and one Part is made of gold. In this case, when the bead is heated, the bismuth evaporates first Because of its lower evaporation temperature, followed by the gold, so that the bismuth in the comes to lie essentially as layer 2 under the gold layer 3. The weight of the pearl is beforehand determined to the required thicknesses of layers 2 and 3 on the transparent support obtained when all of the bead has been vaporized. Changes in light transmission are in turn used as an indicator of strength during the first, determining step required weight of the pearl is used.

Elektroden, so wie sie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurden, zeigten eine Empfindlichkeit, die 50 μ A/L übersteigt, wenn sie als Fotokathoden verwendet werden, und ihr Rotverlauf ist derart, daß sie sich als außerordentlich geeignet zur Verwendung in Fernsehaufnahmeröhren zeigen. Eine weitere Verbesserung der Empfindlichkeit kann in manchen Fällen durch eine oberflächliche Oxydierung der Elektrode erhalten werden, nachdem sie dem Caesium ausgesetzt worden ist.Electrodes as described with reference to Fig. 1 showed a sensitivity exceeding 50 µA / L when used as photocathodes, and their red gradient is such that they are extremely suitable for use in television pick-up tubes . A further improvement in sensitivity can in some cases be obtained by superficial oxidation of the electrode after it has been exposed to cesium.

Fig. 2 zeigt einen Teil eines Mosaikschirmes zur Verwendung in einer Fernsehaufnahmeröhre, der aus einem transparenten Träger 5 besteht, auf welchem fotoelektrisch empfindliche Mosaikelemente angeordnet sind. Drei solche Elemente sind dargestellt, und jedes besteht aus Wismut 6 und Gold 7, sensibilisiert mit Sauerstoff und Caesium, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Das Wismut 6 liegt im wesentlichen wieder unter dem . Gold. Um solch einen Mosaikschirm 2 herzustellen, wird ein Metallnetz 8, nur ein Teil davon ist gezeigt, so befestigt, daß eine seiner Oberflächen in enger Berührung mit der Oberfläche des Trägers 5 ist, auf welchem die Mosaikelemente hergestellt werden sollen. Die feinen Drähtchen des Netzes sind im wesentlichen von dreieckigem Querschnitt, und das Netz wird auf den Träger 5 so aufgebracht, daß die Basis der feinen Drähtchen gegen den Träger liegt. Danach werden das Wismut und Gold nach einer der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Methoden aufgebracht. Das Netz begrenzt das verdampfende Metall, da es sich auf den Träger 5 in der bekannten Weise in diskreten Flächen niederschlägt. Danach wird das Netz 8 entfernt, und die Aktivierung der Mosaikelemente mit Sauerstoff und Caesium ist durchgeführt.Fig. 2 shows part of a mosaic screen for use in a television pickup tube which consists of a transparent carrier 5 on which photoelectrically sensitive mosaic elements are arranged. Three such elements are shown and each consists of bismuth 6 and gold 7, sensitized with oxygen and cesium, as described with reference to FIG. 1. The bismuth 6 is again essentially below the . Gold. To make such a mosaic screen 2, a metal net 8, only part of which is shown, is attached so that one of its surfaces is in close contact with the surface of the support 5 is on which the mosaic elements are to be made. The fine wires of the network are essentially triangular in cross-section, and the mesh is applied to the support 5 in such a way that that the base of the fine wires lies against the carrier. After that, the bismuth and gold applied by one of the methods described with reference to FIG. The network limits the evaporation Metal, as it is on the carrier 5 in the known manner in discrete areas precipitates. Then the network 8 is removed, and the activation of the mosaic elements with Oxygen and cesium is carried out.

Ein Vorteil, der sich aus der Erfindung ergibt, ist der, daß Wismut und Gold auf den Träger auf-One advantage that arises from the invention is that bismuth and gold are deposited on the carrier.

gebracht und danach der Luft ausgesetzt werden können, ohne daß dadurch die Eigenschaften der endgültig hergestellten Elektrode wesentlich beeinflußt werden, z. B. können bei der Herstellung einer fotoelektrischen Zelle Wismut und Gold, um eine Fotokathode in Übereinstimmung mit der Erfindung herzustellen, auf einer Wand der Röhre vorgesehen werden, welche in diesem Falle den Träger ι darstellt, bevor andere Elektroden in derbrought and then exposed to the air without affecting the properties of the finally produced electrode can be significantly influenced, e.g. B. can be used in the manufacture of a photoelectric cell bismuth and gold to make a photocathode in accordance with the invention produce, be provided on a wall of the tube, which in this case the Carrier ι represents before other electrodes in the

ίο Röhre befestigt werden. Dadurch wird die Herstellung von Fotozellen beträchtlich vereinfacht. In einem solchen Falle, obgleich festgestellt wurde, daß der Zutritt von Luft, welcher unumgänglich auftritt, wenn die anderen Elektroden in der Röhre befestigt werden, keine bemerkenswerte schädliche Wirkung hat, wird es doch als vorteilhaft angesehen, das aufgebrachte Wismut und Gold reinem Sauerstoff auszusetzen, bevor sie der Luft ausgesetzt werden, da man annimmt, daß der Sauerstoff eine schützende Oxydschicht bildet, was die Neigung des aufgebrachten Metalls verringert, Schwefel aus der Atmosphäre aufzunehmen. Nachdem die Röhre vollkommen von Luft entleert worden ist, wird die Röhre auf eine Temperatur in der Größenordnung von 3000 C erhitzt und dann erneut Sauerstoff ausgesetzt. Die Caesiumbehandlung und weitere Oxydation werden dann, falls gewünscht, in der normalen Weise durchgeführt, z. B. wie oben mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben. In der gleichen Weise können, falls ein Mosaikschirm für eine Fernsehaufnahmeröhre gefordert wird, Wismut und Gold auf den Träger 5 aufgebracht werden, um die Mosaikelemente herzustellen (Fig. 2), bevor der Träger in der Aufnahmeröhre montiert wird.ίο tube to be attached. This considerably simplifies the production of photocells. In such a case, although it has been found that the ingress of air, which inevitably occurs when the other electrodes are mounted in the tube, has no noticeable deleterious effect, it is considered advantageous to expose the deposited bismuth and gold to pure oxygen before exposure to air, as the oxygen is believed to form a protective layer of oxide which reduces the tendency of the deposited metal to pick up sulfur from the atmosphere. After the tube has been completely emptied of air, the tube is heated to a temperature in the order of magnitude of 300 ° C. and then exposed to oxygen again. The cesium treatment and further oxidation are then carried out, if desired, in the normal manner, e.g. B. as described above with reference to FIG. In the same way, if a mosaic screen for a television pickup tube is required, bismuth and gold can be applied to the support 5 to make the mosaic elements (Fig. 2) before the support is mounted in the pickup tube.

Die Erfindung ist oben beschrieben worden mit Bezug auf die Herstellung von teilweise lichtdurchlässigen Elektroden, bei denen das Licht durch die Elektrode zu ihrer Elektronen emittierenden Oberfläche gelangen kann. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch zur Herstellung von Elektroden angewendet werden kann, bei denen das Licht direkt auf die Elektronen emittierende Oberfläche der Elektrode geworfen wird. In diesem Falle können dickere Metallschichten verwendet werden.The invention has been described above with reference to the manufacture of partially translucent Electrodes in which the light passes through the electrode to its electron-emitting surface can get. It goes without saying, however, that the invention can also be used for the manufacture of electrodes can be applied in which the light hits the electron-emitting surface directly the electrode is thrown. In this case, thicker metal layers can be used will.

Außerdem können die Elektroden in Übereinstimmung mit der Erfindung durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem sie dem Sauerstoff und Caesium ausgesetzt werden, nachdem nur Wismut aufgebracht worden ist. In diesem Falle wird das Gold nach der Einwirkung des Sauerstoffs und Caesiums aufgebracht.In addition, the electrodes in accordance with the invention can be made by a method by exposing them to oxygen and cesium after only bismuth has been applied. In this case, the gold after the action of the oxygen and Cesiums applied.

Obgleich die Vorteile der Erfindung im wesentlichen nur dann vorhanden sind, wen;i die Elektrode als Fotokathode oder als Mosaikschirm verwendet wird, sind Elektroden, wie sie oben beschrieben werden, auch geeignet, um mit Vorteil als Sekundärelektronen emittierende Elektroden verwendet zu werden.Although the advantages of the invention are essentially only present when; i the electrode used as a photocathode or as a mosaic screen are electrodes as described above are also suitable to be used advantageously as secondary electron-emitting electrodes to be used.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Fotoelektronen oder Sekundärelektronen emittierende Oberfläche für eine fotoempfindliche Kathode oder Sekundärelektrode in einer fotoelektrischen Zelle oder Fernsehaufnahmeröhre oder für einen Mosaikschirm in einer Fersehaufnahmeröhre, dadurch gekennzeichnet, daß das emittierende Material Wismut, Gold, Sauerstoff und ein Alkalimetall umfaßt.1. Photoelectron or secondary electron emitting surface for a photosensitive Cathode or secondary electrode in a photoelectric cell or television pickup tube or for a mosaic screen in a TV receiver tube, characterized in that that the emissive material comprises bismuth, gold, oxygen and an alkali metal. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wismut im wesentlichen unter dem Gold angeordnet ist.2. Electrode according to claim 1, characterized in that that the bismuth is arranged essentially under the gold. 3. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wismut und Gold auf eine Trägeroberfläche durch Verdampfung einer Legierung aus Wismut und Gold gebracht werden, und daß das Wismut und Gold, welche sich auf der besagten Trägeroberfläche befinden, Sauerstoff und einem Alkalimetall ausgesetzt werden, um die genannte Elektrode herzustellen. 3. A method for producing an electrode according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that bismuth and gold are brought onto a support surface by evaporation of an alloy of bismuth and gold and that the bismuth and gold which are on said support surface exposed to oxygen and an alkali metal to make said electrode. 4. Verfahren nach Anspruch 3, unter Einschluß der Luftaussetzung, nachdem das Wismut und Gold auf die genannte Trägeroberfläche aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß Wismut und Gold vor und nach besagter Luftaussetzung und vor der Caesiumaussetzung dem Sauerstoff ausgesetzt werden.4. The method of claim 3 including exposure to air after the bismuth and gold are applied to said carrier surface, characterized in that that bismuth and gold before and after said exposure to air and before exposure to cesium exposed to oxygen. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings O 5919 4.34O 5919 4.34
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