JPS59114745A - Photoelectric screen and manufacture thereof - Google Patents

Photoelectric screen and manufacture thereof

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Publication number
JPS59114745A
JPS59114745A JP57224392A JP22439282A JPS59114745A JP S59114745 A JPS59114745 A JP S59114745A JP 57224392 A JP57224392 A JP 57224392A JP 22439282 A JP22439282 A JP 22439282A JP S59114745 A JPS59114745 A JP S59114745A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silver
layer
cesium
photocathode
natrium
Prior art date
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Pending
Application number
JP57224392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiki Iigami
飯上 芳樹
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Publication of JPS59114745A publication Critical patent/JPS59114745A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/12Manufacture of electrodes or electrode systems of photo-emissive cathodes; of secondary-emission electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve sensibility in the red range by forming a photoelectric screen with a silver layer prepared on a transparent substrate, a silver oxide layer prepared on the surface thereof, a natrium layer, cesium layer and the silver layer further prepared on the surface thereof. CONSTITUTION:After heating and cooling a photoelectric tube 1, silver is vacuum evaporated on the inside wall of a face plate 3 to become a photoelectric screen 4 from silver grains 7 prepared on anode 5, oxygen gas introduced into the tube 1 is discharged in order to oxidize a silver thin film. Next, after exhausting and heating, natrium is emitted from a natrium container 9 in order to be adsorbed on a silver layer, further cesium is emitted from a cesium container 10 to be adsorbed on a natrium layer. A photoelectric screen 4 is formed by further vacuum evaporating silver again. Accordingly, by making silver, natrium and cesium to be major constituents, the long-waved and big photosensibility can be obtained while minimizing deterioration of photosensibility.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、赤領域および赤外領域において大きな感度を
有し、かつ感度の劣化が少ない光電面およびその光電面
の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a photocathode that has high sensitivity in the red and infrared regions and little deterioration in sensitivity, and a method for manufacturing the photocathode.

従来、最も赤外線領域において光感度を有する光電面は
銀と酸素とセシウムで形成されたものである。このよう
な光電面についてはアルフレンド・シンマーによって書
かれた「フォトエミシイブマテリアルズ」 (ジョンワ
イリー アンド ケンス インク 1968)に集成さ
れている。前記著書134ページから140ページよれ
ば銀の薄膜の最適な厚さは100オングストロームない
し200オングストロームである。これらは実験的に較
正された厚さと光透過度の関係を用いて再現性よく得ら
れる。銀層は0.1トールの酸素中で高周波電界を加え
て酸化する。銀を蒸着する前の透過度に近づいたとき電
界を加えるのを止める。
Conventionally, a photocathode having the highest photosensitivity in the infrared region has been formed of silver, oxygen, and cesium. Such photocathode is summarized in "Photoemissive Materials" written by Alfreund Schimmer (John Wiley and Kens Inc. 1968). According to pages 134 to 140 of the aforementioned book, the optimal thickness of the silver thin film is 100 angstroms to 200 angstroms. These can be obtained reproducibly using an experimentally calibrated relationship between thickness and optical transmittance. The silver layer is oxidized in 0.1 Torr oxygen by applying a high frequency electric field. When the transmittance approaches the level before depositing silver, stop applying the electric field.

さらに透過率が50パーセントになるまで銀を蒸着する
。セシウムによる処理は経験的に開発されたもので、例
えば光電面を摂氏150度から200度に加熱し、セシ
ウムを導入し、光電流と熱電子流を観測し、熱電子流が
ピークを過ぎて零になるまで続ける。加熱は光電流が一
定になるまで続ける。さらに・室温の状態で光電面に銀
を蒸着する。
Further, silver is deposited until the transmittance reaches 50%. Treatment with cesium was developed empirically; for example, the photocathode was heated to 150 to 200 degrees Celsius, cesium was introduced, the photocurrent and thermionic current were observed, and the photocurrent and thermionic current were observed until the thermionic current passed its peak. Continue until it reaches zero. Heating continues until the photocurrent becomes constant. Furthermore, silver is deposited on the photocathode at room temperature.

このような方法で形成された光電面は第2図の曲線Aに
示すように波長が1.2ミクロンまで光感度を有する。
The photocathode formed by this method has photosensitivity up to a wavelength of 1.2 microns, as shown by curve A in FIG.

、このグラフは両対数方眼紙の横軸を波長、縦軸を単位
入射エネルギー当りの光電流出力として示したものであ
る。
, this graph shows the horizontal axis of log-log graph paper as the wavelength and the vertical axis as the photocurrent output per unit incident energy.

しかしながら前述の光電面は使用に伴って第3図Cに示
すように光電感度が劣化する。このためこのような光電
面を有する光電管または光電子増倍管を分光分析器のよ
うな計測装置に用いると測定のたびに利得を較正しなけ
ればならない。
However, as the photocathode described above is used, its photoelectric sensitivity deteriorates as shown in FIG. 3C. Therefore, when a phototube or photomultiplier tube having such a photocathode is used in a measuring device such as a spectrometer, the gain must be calibrated every time a measurement is made.

本発明の目的は1.2ミクロンという長波長にまで感度
を有し、かつ感度の劣化が少ない光電面およびその製造
方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a photocathode that is sensitive to wavelengths as long as 1.2 microns and exhibits little deterioration in sensitivity, and a method for manufacturing the same.

前記目的を達成するために本件発明者は銀およびナトリ
ウムおよびセシウムをその主成分とする一光電面を開発
し、その光電面が前記目的に合致することを確認した。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention developed a photocathode whose main components are silver, sodium, and cesium, and confirmed that the photocathode met the above object.

この光電面はガラスめような透明な基板の上に銀層を形
成し、銀層の表面は酸化して酸化銀とされ、その上にナ
トリウム層、さらにその上にセシウム層、さらにその上
に銀層を形成したものである。このようにして形成され
た光電面は1.2ミクロンまで光感度を有し、その光電
面は高い安定性をもつ。
This photocathode consists of a silver layer formed on a glass-like transparent substrate, the surface of the silver layer being oxidized to silver oxide, a sodium layer on top of that, a cesium layer on top of that, and a cesium layer on top of that. A silver layer is formed. The photocathode thus formed has a photosensitivity down to 1.2 microns, and the photocathode has high stability.

以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and the like.

次に具体的に実施例を示し、これによって一層詳細に説
明する。
Next, specific examples will be shown to provide a more detailed explanation.

第1図は本発明による光電面を適用した光電管の製造過
程における光電管の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a phototube in the process of manufacturing a phototube to which a photocathode according to the present invention is applied.

光電管1は有底円筒状の気密容器2を有する。気密容器
2はガラス壁から形成されている。
The phototube 1 has a cylindrical airtight container 2 with a bottom. The airtight container 2 is formed from a glass wall.

気密容器2の第1の底面3の内壁に光電面4を形成する
、光電面4に対向して板状の陽極5を設けである。気密
容器2の側壁の内壁で第1の底面(以下フェースプレー
トという)3から陽極5に至る部分にクロムからなる薄
層6を形成しであるこのクロム層6は光電面4に電流を
供給するための導線であると共にフェースプレート3を
通して入射する光以外の光を遮蔽する。陽極5の光電面
4と対向する面一にニクロム線に固定した銀層7が取付
けである。この銀層7を取付けたニクロム線の一端は導
入線12に、他端は陽極5に接続されている。第2の底
面(以下ステムという)8と、陽極5との間にナトリウ
ム容器9とセシウム容器10を設置しである。ステム8
には環状に導線11゜12.13,14,15.16お
よび17が植設してあり、中心に排気管18を設けてお
く。光電面4はクロム層6を経て導入線11に電気的に
接続されている。陽極5は導入線17に電気的に接続さ
れている。ナトリウム容器9であるタンタル箔の円筒の
中にはクロム酸ナトリウム、ジルコニウムおよびタング
ステンが含まれている。ナトリウム容器9の一端は導入
線13に、他端は導入線14に接続されているセシウム
容器10である。
A photocathode 4 is formed on the inner wall of the first bottom surface 3 of the airtight container 2, and a plate-shaped anode 5 is provided opposite to the photocathode 4. A thin layer 6 made of chromium is formed on the inner wall of the side wall of the airtight container 2 from the first bottom surface (hereinafter referred to as face plate) 3 to the anode 5, and this chromium layer 6 supplies current to the photocathode 4. It serves as a conductive wire for the purpose of the present invention, and also blocks light other than the light that enters through the face plate 3. A silver layer 7 fixed to a nichrome wire is attached to the anode 5 flush with the photocathode 4 . One end of the nichrome wire to which this silver layer 7 is attached is connected to the lead-in wire 12, and the other end is connected to the anode 5. A sodium container 9 and a cesium container 10 are installed between the second bottom surface (hereinafter referred to as stem) 8 and the anode 5. stem 8
Conductive wires 11, 12, 13, 14, 15, 16 and 17 are installed in a ring shape, and an exhaust pipe 18 is provided in the center. The photocathode 4 is electrically connected to the lead-in line 11 via the chromium layer 6. The anode 5 is electrically connected to the lead-in line 17. The sodium container 9, a cylinder of tantalum foil, contains sodium chromate, zirconium, and tungsten. A cesium container 10 is connected to an inlet line 13 at one end of the sodium container 9 and to an inlet line 14 at the other end.

タンタル箔の円筒の中にクロム酸セシウム、ジルコニウ
ムおよびタングステンが含まれている。セシウム容器1
0の一端は導入線15に、他端は導入線16に接続され
ている。
The tantalum foil cylinder contains cesium chromate, zirconium, and tungsten. Cesium container 1
0 is connected to the lead-in line 15 and the other end to the lead-in line 16.

排気管18を介して、嶽密容器内から排気し、その中を
10−6トールの真空度に保つ。光電面4を形成する工
程中の光電面の光感度は光電面4に対して陽極5に50
ないし150ポルトの電圧を印加しておき、導入線17
から送出する電流を検知して求める。
The inside of the container is evacuated through the exhaust pipe 18 and maintained at a vacuum level of 10 −6 Torr. The photosensitivity of the photocathode during the process of forming the photocathode 4 is 50% for the anode 5 with respect to the photocathode 4.
Apply a voltage of 150 to 150 port, and connect the lead-in wire 17.
Determine by detecting the current sent out from the

次に第1図を参照して光電面を形成するための工程を説
明する。
Next, the steps for forming the photocathode will be explained with reference to FIG.

(1) 管1内の浄化のため管1を高温に加熱する。例
えば、この温度は300度、時間は約1時間である。
(1) Heat the tube 1 to a high temperature to purify the inside of the tube 1. For example, the temperature is 300 degrees and the time is about 1 hour.

(2) 管1を室温まで冷却後銀層7からフェースプレ
ート3の内壁に銀を蒸着する。この蒸着は銀の薄膜が赤
紫色を呈するまで続ける。
(2) After cooling the tube 1 to room temperature, silver is deposited from the silver layer 7 onto the inner wall of the face plate 3. This vapor deposition continues until the thin silver film takes on a reddish-purple color.

(3) 管l内へ純粋の酸素を導入し、酸素ガスを高周
波電界で放電させることにより、銀薄膜を酸化する。
(3) Pure oxygen is introduced into the tube l and the oxygen gas is discharged in a high frequency electric field to oxidize the silver thin film.

酸素ガス圧は約1トールである。高周波電界は図示して
ない高周波電圧発生器の出力端を一つを陽極5に接続し
、他の出力端をフェースプレート3−の外壁に近づけた
電極に接続することによって行う。
The oxygen gas pressure is approximately 1 Torr. The high frequency electric field is generated by connecting one output end of a high frequency voltage generator (not shown) to the anode 5 and the other output end to an electrode close to the outer wall of the face plate 3-.

(4) 酸素を排気する。(4) Exhaust oxygen.

(5) 管1を摂氏200度に加熱する。この温度は1
50度から250度の範囲であればよい。
(5) Heat tube 1 to 200 degrees Celsius. This temperature is 1
It may be within the range of 50 degrees to 250 degrees.

(6) 導入線13と導入線14との間に電圧を加える
ことにより、ナトリウム容器9を加熱してナトリウム容
器9からナトリウムを放出させる。
(6) By applying a voltage between the lead-in wire 13 and the lead-in wire 14, the sodium container 9 is heated and sodium is released from the sodium container 9.

ナトリウムは銀層に吸着する。ナトリウムの供給は銀層
が赤色になるまで続ける。このとき光電面4が形成され
て僅かな光電流を観測することができるd (7) 次に管1を摂氏100度に加熱する。この温度
は70度から150度の間であればよい。
Sodium is adsorbed to the silver layer. The supply of sodium continues until the silver layer turns red. At this time, a photocathode 4 is formed and a slight photocurrent can be observed (7) Next, the tube 1 is heated to 100 degrees Celsius. This temperature may be between 70 degrees and 150 degrees.

(8) 次にセシウム容器10からセシウムを放出させ
る。セシウムは光電面4に吸着する。セシウムの供給は
光電面4が灰色になるまで続ける。
(8) Next, release cesium from the cesium container 10. Cesium is adsorbed to the photocathode 4. Cesium supply continues until the photocathode 4 turns gray.

(9) 管1を摂氏190度に加熱する。この温度は1
70度から200度の間であればよい。この温度で加熱
する時間は15分である。
(9) Heat tube 1 to 190 degrees Celsius. This temperature is 1
It may be between 70 degrees and 200 degrees. The heating time at this temperature is 15 minutes.

(10)  管1を室温に冷却する。(10) Cool tube 1 to room temperature.

(11)  再び光電面に銀を蒸着する。この銀の蒸着
は光電感度を観測しながら行い、最大値を経過した直後
に中止する。
(11) Deposit silver on the photocathode again. This silver deposition is performed while observing the photoelectric sensitivity, and is stopped immediately after the maximum value is reached.

(12)  その後、光電管1を排気装置から封じて切
り取る。
(12) After that, the phototube 1 is sealed from the exhaust device and cut out.

以上のようにして透明な基板の上に形成した銀層と、そ
の銀層の表面に形成した酸化銀層の上に形成したナトリ
ウム層とナトリウム層の上に形成したセシウム層とセシ
ウム層の上に形成した銀層からなる光電面が形成される
The silver layer formed on the transparent substrate as described above, the sodium layer formed on the silver oxide layer formed on the surface of the silver layer, the cesium layer formed on the sodium layer, and the cesium layer formed on the surface of the silver layer. A photocathode is formed from the silver layer formed on the photocathode.

以上のような製造方法で作られた光電面は第3図Bに示
すような感度の経時変化を示す。従来の光電面と同じ条
件で比較したものである。
The photocathode manufactured by the manufacturing method described above exhibits a change in sensitivity over time as shown in FIG. 3B. This is a comparison under the same conditions as a conventional photocathode.

すなわち光電面4と陽極5の間に250ボルトを印加し
、0.1ルーメンの白色電球の発光光を入射させ、陽極
5より出力電流を経過時間と共にプロットしたものであ
る。なお前記出力電流の初期値を1として正規化して示
しである。
That is, 250 volts is applied between the photocathode 4 and the anode 5, light emitted from a 0.1 lumen white light bulb is incident, and the output current from the anode 5 is plotted over time. Note that the initial value of the output current is normalized and shown as 1.

以上のように本発明方法によれば、銀層を酸化しナトリ
ウムとセシウムを付与することによって長波長で光感度
を有すると共に光感度の劣化が極めて少ない新規な光電
面が提供できる。
As described above, according to the method of the present invention, by oxidizing the silver layer and adding sodium and cesium, it is possible to provide a novel photocathode that has photosensitivity at long wavelengths and exhibits extremely little deterioration in photosensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による光電面を適用した光電管の光電面
製造方法の実施例を説明するための光電面製造過程にお
ける光電管の断面図、第2図は銀と酸素とセシウムで形
成された光電面の分光感度特性を示す図、第3図は従来
の光電面の感度経時変化(C)と本発明による光電面の
感度経時変化(B)を比較して示したグラフである。 1・・・光電管       2・・・容器3・・・第
1の底面(フェースプレート)4・・・光電面    
   5・・・陽極6・・・クロム薄層     7・
・・銀層8・・・第2の底面(ステム) 9・・・ナトリウム容器   10・・・セシウム容器
11.12.13,14,15,16.17・・・導入
線 18・・・排気管 特許出願人  浜松テレビ 株式会社 代理人 弁理士  井 ノ ロ  壽
FIG. 1 is a cross-sectional view of a phototube in the photocathode manufacturing process for explaining an embodiment of the method for manufacturing a photocathode of a phototube to which the photocathode of the present invention is applied, and FIG. FIG. 3, a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of the surface, is a graph comparing the sensitivity change over time of a conventional photocathode (C) and the sensitivity change over time (B) of the photocathode according to the present invention. 1... Phototube 2... Container 3... First bottom surface (face plate) 4... Photocathode
5...Anode 6...Chromium thin layer 7.
...Silver layer 8...Second bottom surface (stem) 9...Sodium container 10...Cesium container 11.12.13,14,15,16.17...Introduction line 18...Exhaust Administrative patent applicant Hamamatsu Television Co., Ltd. Agent Patent attorney Hisashi Inoro

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11銀と酸化銀とナトリウムとセシウムからなる光電
面。 、(2)透明な基板の上に形成した銀層と銀層の表面に
形成した酸化銀層と酸化m層の上に形成したナトリウム
層と、ナトリウム層の上に形成したセシウム層とセシウ
ム層の上に形成した銀層からなる光電面。 (3)基板の表面に銀を蒸着し、約1トールの酸素雰囲
気中で放電することによって前記銀層を酸化し、基板お
よび銀層を摂氏150度ないし250度に加熱し、前記
銀層にナトリウムを光感度が最高になるまで蒸着し、次
にセシウムを光感度が最高になるまで蒸着し、その後基
板およびその上に形成された感光層を摂氏170度ない
し200度に加熱し、室温にまで冷却し、その後感光装
置に光感度が最高になるまで銀を蒸着することを特徴と
する銀と酸化銀とナトリウムとセシウムとからなる光電
面の製造方法。
[Claims] (A photocathode made of 11 silver, silver oxide, sodium, and cesium. (2) A silver layer formed on a transparent substrate, and a silver oxide layer and an oxide m layer formed on the surface of the silver layer. A photocathode consisting of a sodium layer formed on the substrate, a cesium layer formed on the sodium layer, and a silver layer formed on the cesium layer. (3) Silver is deposited on the surface of the substrate, and oxygen The silver layer is oxidized by discharging in an atmosphere, the substrate and the silver layer are heated to 150 to 250 degrees Celsius, sodium is evaporated onto the silver layer until the highest photosensitivity is achieved, and then cesium is oxidized by photo-coating. The substrate and the photosensitive layer formed thereon are heated to 170 to 200 degrees Celsius, cooled to room temperature, and then silver is deposited on the photosensitive device until the sensitivity is maximized. A method for producing a photocathode made of silver, silver oxide, sodium, and cesium, characterized by vapor deposition.
JP57224392A 1982-12-21 1982-12-21 Photoelectric screen and manufacture thereof Pending JPS59114745A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220215A (en) * 1985-07-19 1987-01-28 Hamamatsu Photonics Kk Photoelectric surface and its manufacture

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220215A (en) * 1985-07-19 1987-01-28 Hamamatsu Photonics Kk Photoelectric surface and its manufacture

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