PL25110B1 - Sposób wyrobu elektrody fotoelektrycznej. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wyrobu elektrody fotoelektrycznej, Przy wyrobie elektrod w znany sposób metal fotoelektryczny jest umieszczany na warstwie tlenku, otrzymanej np. przez utle¬ nienie powierzchni metalowej. Znany jest sposób, wedlug którego na utlenionej po¬ wierzchni warstwy srebra osadzany jest metal fotoelektryczny, np. cez, po czym elektroda zostaje poddana obróbce ciepl¬ nej.Po osadzeniu cezu tworzy sie wskutek ogrzania na powierzchni srebra warstwa mieszaniny tlenku cezu i srebra, pokryta cienka warstwa cezu. W warstwie miesza¬ niny znajduja sie dwa atomy srebra na jed¬ na czasteczke tlenku cezu. Jezeli lampa wyladowcza z elektroda fotoelektryczna zostaje rozzarzona przy obecnosci nadmia¬ ru cezu w szczelnie zamknietej bance, to cez przenika w warstwe mieszaniny. Po¬ wstaje wówczas mieszanina, skladajaca sie z czasteczek tlenku metalu fotoelektrycz- nego, czasteczek tego metalu oraz czaste¬ czek metalu nosnego.Dla zwiekszenia czulosci tego rodzaju elek¬ trod fotoelektrycznyeh po wytworzeniu elektrody w wyzej opisany sposób osadza¬ ne byly na elektrodzie przez odparowanie srebro, zloto lub inny metal, wskutek cze¬ go elektroda ta byla powlekana cienka war¬ stwa tego metalu. Dzieki ponownemu ogrza¬ niu metal ten przenikal do warstwy mie¬ szaniny elektrody fotoelektrycznej, przeni-kaly Wiec do tej elektrody jeszcze dodat- koyfo czasteczki ohcegQ metalu, Spowyzszjjjr s£x)Wd zwiekszania czulosci jest niedogodny, poniewaz elektroda foto¬ elektryczna, po osadzeniu na utlenionej po¬ wierzchni nosnika metalu- fotoelektryczne- go i ewentualnie po przeniknieciu nadmiaru cezu do warstwy mieszaniny, musi byc je* szcze raz nagrzewana- Okolicznosc ta C2y- ni wytwarzanie skomplikowanym, a ponad¬ to powstaje niebezpieczenstwo zatracenia przez elektrode wlasciwosci fotoelektrycz- nych, zwlaszcza dla tego, ze dla otrzyma¬ nia nalezytego przenikniecia obcego metalu do warstwy mieszaniny ogrzewanie odbywa sie z Teguly do temperatury wyzszej od temperatury, przy której metal fotoelek- tryczny przenika do1 warstwy mieszaniny.Sposób wytwarzania elektrody fotoelek- trycznej wedlug wynalazku niniejszego czy¬ ni zbednym powtórne nagrzewanie elek¬ trody.Wedlug wynalazku tlenek metalu, pod¬ legajacy redukcji, przed poddaniem go dzialaniu metalu fotoelektrycznego zostaje zmieszany z czasteczkami metalu obcego lub powleczony tymi czasteczkami. Zby¬ teczne jest zatem powtórne nagrzewanie wykonanej juz elektrody. Poza tym reduk¬ cja tlenku metalu nosnego przy obecnosci czasteczek metalu obcego odbywa sie la¬ twiej, anizeli redukcja czystego tlenku.Zwiekszenie zawartosci czasteczek metalu niefotoelektrycznego zwieksza czulosc elek¬ trody oraz przenikanie metalu fotoelek¬ trycznego do warstwy mieszaniny.Czasteczki metalu, wprowadzone dodat¬ kowo do tlenku metalu nosnego, ttioga byc czasteczkami tego metalu albo tez innego metalu.Mieszanina tlenku metalu nosnego i cza¬ steczek metalowych moze byc otrzymana np. przez czesciowe zredukowanie tlenku metalu nosnego przed redukcja metalem fotoelektrycznym, przy tym ilosc tlenku metalu powinna byc wieksza od ilosci po¬ trzebnej do redukcji za pomoca metalu fo- ioelektrycznego.Czesciowa redukcje tlenku metalu no¬ snego korzystnie jest wykonac za pomoca wodoru przy powolnym nagrzewaniu ko¬ mórki do temperatury 150°C. Produkt re¬ dukcji, woda, musi byc oczywiscie usunie¬ ta z lampy. Przez okreslenie ilosci zwiaza¬ nego wodoru mozna okreslic bezposrednio ilosc zredukowanego tlenku metalu. Ilosc wodoru moze byc tak dobrana, by elektro¬ da fotoelektryczna uzyskiwala swa naj¬ wieksza czulosc bez obawy spiekania sie elektrody. Wedlug wynalazku elektroda posiada najwieksza czulosc po zredukowa¬ niu 10 — 20% tlenku srebra. W kazdym razie nie nalezy redukowac wiecej jak 50% tlenku srebra, poniewaz przy dalszej re¬ dukcji zachodzi niebezpieczenstwo zmia¬ ny struktury tlenku.Czesciowa redukcje tlenku metalu moz¬ na wywolac takze za pomoca intensywne¬ go naswietlania. Wydzielajacy sie tlen jest w tym przypadku usuwany przez wypom¬ powanie lub tez np. za pomoca wapnia lub baru, umieszczonego w tym celu w odpo¬ wiednim miejscu. Za pomoca regulowania intensywnosci i czasu naswietlania mozna regulowac ilosc zredukowanego tlenku me¬ talu, a tym samym i ilosc uwolnionego me¬ talu. Naswietlanie moze byc wykonane np. za pomoca wysokopreznej lampy rteciowej.Reakcja przebiega szybciej, gdy scianka lampy rteciowej, jak równiez scianka lam¬ py wyladowczej, w której wytwarzana jest elektroda fotoelektryczna, sa wykonane z kwarcu, ze wzgledu na zwiekszenie dziala¬ nia promieni pozafiolkowych.Warstwe nosna mozna takze wykonac, poslugujac sie stopem metalu latwo utle¬ niajacego sie z metalem trudniej utleniaja¬ cym sie, np. stopem srebra i zlota. Stop ten moze byc rozpylany katodowo w atmosfe¬ rze zawierajacej tlen, przy czym ewentual- — 2 —nie anode stanowi warstwa metalowa, sta¬ nowiaca podloze elektrody fotoelektrycz- nej\ Urzadzenie moze byc przy tym wyko¬ nane w ten sposób, aleby mieszanina tlen¬ ku metalu latwo utleniajacego sie (np. cza¬ steczek tlenku srebra) i trudniej utleniaja¬ cego sie (np, czasteczek zlota) osiadala tylko na okreslonej powierzchni/ Za pomo¬ ca regulowania stosunku skladników stopu mozna regulowac takze i stosunek tych cza¬ steczek tlenku wzgledem zmieszanych z ni¬ mi czasteczek metalu.Aczkolwiek najlepsze wyniki zostaja o- siagniete, gdy czasteczki metalu sa zmie¬ szane z tlenkiem, to jednakze te czasteczki moga byc umieszczone takze i w postaci cienkiej warstwy na tlenku, co moze byc wykonane przez odparowanie i skroplenie metalu. Jezeli warstwa tlenku, powleczo¬ na czasteczkami metalu, zostaje poddana dzialaniu metalu fotoelektrycznego, to me¬ tal ten przenika poprzez wspomniana cien¬ ka warstwe metalu i redukuje tlenek meta¬ lu. Zachodzi przy tym takze zmieszanie tlenku materialu fotoelektrycznego z cza¬ steczkami tej warstwy metalowej. Metal fotoelektryczny przenika tym latwiej przez te warstwe, im silniejsze jest adsorbcyjne dzialanie glebiej lezacego tlenku metalu na metal fotoelektryczny.Na rysunku przedstawiona jest komórka fotoelektryczna wedlug wynalazku.Scianka komórki, po usunieciu z niej powietrza, zostaje na stronie wewnetrznej pokryta prawie calkowicie warstwa srebra 1 przez wyparowanie w prózni srebra, u- mieszczonego na drucie grzejnym 2. Za¬ slona 3 zapobiega osadzaniu sie odparowa¬ nego srebra w tej czesci komórki, w której znajduje sie slupek 4. Zasloniete zostaje równiez w znany sposób okienko 5. Po u- tworzeniu warstwy srebrnej 1 doprowa¬ dzony zostaje tlen, np. pod cisnieniem 0,1 — 0,2 mm. Miedzy drutem 2 jako ano¬ da i warstwa 1 jako katoda nastepuje wy¬ ladowanie elektryczne, wskutek czego war¬ stwa srebrna utlenia sie na powierzchni. To utlenianie nalezy kontynuowac dopóty, do¬ póki kazde 100 cm2 powierzchni srebra nie zwiaze sie z 12 mikrogramczasteczkami tle¬ nu w zwiazek Ag20. Ilosc zwiazanego tle¬ nu okresla sie za pomoca mierzenia spadku cisnienia tlenu. Po zakonczeniu utleniania nadmiar tlenu zostaje wypompowany, ko¬ mórka zas zostaje napelniona wodorem, który redWkuje czesc tlenku srebra na sre¬ bro. Redukcje te mozna przyspieszyc przez powolne ogrzanie do temperatury lSO^C.Ilosc wodoru jest taka, ze z kazdych 24 mi- krogramczasteczek Ag20 redukuja sie czte¬ ry mikrogramczasteczki. Powstajaca przy redukcji woda jest .calkowicie usuwana za pomoca pompowania, przy czym komórka zostaje podgrzana do temperatury okolo 150°C. Wskutek tej redukcji tworzy sie za-* tern mieszanina czasteczek srebra z cza¬ steczkami tlenku srebra.Nastepnie do komórki zostaje wprowa¬ dzony cez. Cez ten moze byc zwolniony w znany sposób ze zwiazku cezu, umieszczo¬ nego w komórce lub bocznym zbiorniku.Nastepnie komórka zostaje zamknieta, ewentualnie po napelnieniu jej gazem szla¬ chetnym np. argonem, ksenonem lub kryp¬ tonem pod cisnieniem kilku setnych czesci milimetra. Szczelnie zamknieta komórka zostaje podgrzana do temperatury okolo 175°C, co powoduje redukcje tlenku srebra przez cez, dzieki czemu powstaje warstwa 6, utworzona z mieszaniny czasteczek sre¬ bra i czasteczek tlenku cezu, wskutek cze¬ go do mieszaniny tej przenikaja takze wol¬ ne czasteczki cezu. Ponadto warstwa mie¬ szaniny adsorbuje cez. Nagrzewanie ko¬ mórki trwa az do osiagniecia duzej czulo¬ sci fotoelektrycznej. Nadmiar cezu zosta¬ je usuniety w znany sposób.Srednia czulosc fotokomórek wykona¬ nych w ten sposób wynosi 45 mikroamp/Ium (barwa temperatury 2600°K), podczas gdy — 3 —komórki wytworzone hez uprzedniej reduk¬ cji wodorem posiadaja sreclnia czulosc o- kolo 30 mikroamp/lum.Dzieki dodatkowym czasteczkom srebra w warstwie mieszaniny, wskutek czego tak¬ ze wieksza ilosc cezu moze przeniknac w te warstwe, maksimum spektralnej czulosci fotokomórki przesuwa sie w kierunku wiek¬ szych dlugosci fal. Maksimum to przekra¬ cza w niektórych przypadkach 8000 A, a nawet dochodzi ono czasami do 8500 A.Ponadto okazalo sie, ze dlugofalowa granica (granica czerwona) przesuwa sie ku wiekszym dlugosciom fal az do dlugosci 1,7 mikr.Jezeli nie jest pozadane stosowanie re¬ dukcji za pomoca wodoru, wówczas mozi^a wykonac komórke w sposób nastepujacy.Podczas tworzenia warstwy srebra 1 tylko czesc srebra zostaje wyparowana z drutu 2. Po napelnieniu banki tlenem war¬ stwa srebra zostaje utleniona za jfomoca elektrycznego wyladowania w ten sposób, ze kazde 100 cm2 powierzchni warstwy sre¬ bra zostaje zwiazane z 10 mikrogramcza- steczkami tlenu, tworzac Ag20. Po wypom¬ powaniu nadmiaru tlenu zostaje odparowa¬ na z drutu 2 nieznaczna ilosc srebra, która osiada na tlenku srebra. Odparowana zo¬ staje ilosc srebra, odpowiadajaca 8 — 10 mikrogramatomom srebra na 100 cm2 pp- wierzchni warstwy srebra. Sposób ten po¬ zwala takze mieszac tlenek srebra z inny¬ mi metalami, rip. zlotem, niklem, wolfra¬ mem. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wyrobu elektrody fotoelek- trycznej, wedlug którego tlenek metalu no¬ snego jest redukowany metalem fotoelek- trycznym, znamienny tym, ze podlegajacy redukcji tlenek metalu przed poddaniem go dzialaniu metalu fotoelektrycznegO' zo¬ staje zmieszany z czasteczkami metalu lub powleczony tymi czasteczkami.
2. 2. Sposób wedlug zastrz, 1, znamien¬ ny tym, ze tlenek metalu nosnego przed zredukowaniem go metalem fotoelektrycz- nym zostaje czesciowo zredukowany w in¬ ny sposób, np. wodorem.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, przy czym tlenkiem metalu nosnego jest tlenek srebra, znamienny tym, ze zostaje zredukowane mniej niz 50% tlenku srebra, najkorzyst¬ niej 10 — 20%.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze tlenek metalu nosnego zostaje cze¬ sciowo zredukowany przez intensywne na¬ swietlanie, wywiazujacy sie zas tlen zosta¬ je usuniety z komórki przez pompowanie lub tez dzieki umieszczeniu wapnia liib ba¬ ru w obrebie naczynia komórki.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w atmosferze zawierajacej tlen roz¬ pylony zostaje katodowo stop metalu latwo utleniajacego sie z metalem trudniej utle¬ niajacym sie (np. stop srebra i zlota), przy czym mieszanina czasteczek tlenku latwo utleniajacego sie metalu z czasteczkami me¬ talu utleniajacego trudniej zostaje osadzo¬ na w okreslonych miejscach naczynia ko¬ mórki. N. V. Philips' G 1 o e i 1 a mpenf abriekcn. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 25110. tsm S' *<- \*J Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL