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Cellule photo-électrique.
La présente invention a pour objet une cellule photo- électrique ayant un agencement moderne, c'est-à-dire une cellu- le qui comporte une électrode imperméable aux rayons actifs et revêtue d'une pellicule adsorbée de métal photo-électrique, et qui ne renferme pas d'excès de métal photo-électrique li- bre. Dans les cellules de ce genre, les rayons actifs qui provoquent l'émission électronique de l'électrode photo-élec- trique entrent par une fenêtre de la paroi de la cellule.
On a constaté qu'il se produit souvent sur la face interne de la fenêtre d'une cellule de ce genre des charges de paroi qui déterminent des irrégularités dans la courbe caractéristique de la cellule.
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Suivant l'invention, on obvie à cet inconvénient en revêtant la face interne de la fenêtre d'une pellicule mé- tallique cohérente reliée électriquement à l'une des élec- trodes et assez mince pour être sensiblement transparente aux rayons actifs.
La pellicule métallique doit être cohérente, c'est- à-dire que la fenêtre ne doit pas être revêtue de particules métalliques indépendantes simplement juxtaposées, ce qui ne permettrait pas d'obvier à la difficulté déjà exposée.
Plus la pellicule métallique appliquée sur la fe- nêtre est épaisse et plus sa résistance électrique devient faible. Toutefois, une pellicule plus épaisse entraîne une plus grande absorption de lumière. Dans le but d'obtenir une résistance plus faible, on devra donc consentir à une absorption plus grande. En pratique on peut établir d'une manière simple par des essais la valeur que la résistance de la pellicule peut encore avoir sans qu'il se produise dans la courbe caractéristique des irrégularités consistant en des sauts brusques dans l'allure qu'affecte la courbe caractéristique représentant le courant en fonction de l'in- tensité de l'éclairement. En général, on fera en sorte que l'absorption lumineuse soit inférieure à 50% et, de préfé- rence, on n'admettra que 10 ou 20% d'absorption lumineuse.
On a constaté que par exemple, les pellicules d'argent qui sont assez minces pour absorber moins de 20 % de la lumière les traversant, présentent une conductivité suffisante pour éviter les irrégularités de la courbe caractéristique.
La pellicule appliquée sur la fenêtre est faite, de préférence, en un métal ayant un point .de fusion très élevé (supérieur à 15000C), par exemple en platine, en tungstène ou en molybdène, parce qu'il est possible d'établir
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au moyen de métaux de ce genre des pellicules ayant une con- ductivité suffisante pour'une épaisseur très faible, qui se traduit par une absorption lumineuse également très faible.
Si l'une des électrodes est disposée sur la face interne de la paroi de la cellule, comme c'est souvent le cas, on relie électriquement à cette électrode la pellicule appliquée sur la fenêtre.
On a déjà constaté antérieurement la production de charges de paroi sur des parties non revêtues de la paroi des cellules photo-électriques. Dans le but d'éviter la produc- tion de ces charges de paroi, on a proposé de revêtir au moyen de l'une des électrodes une partie aussi grande que possible de la face interne de la paroi de la cellule, la fenêtre res- tant, cependant, sans revêtement.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être exécutée.
La figure unique du dessin représente une cellule photo-électrique conforme à 'l'invention. La cellule 1 est en substance sphérique et est munie d'un appendice tubulaire 2 comportant un pied 3 traversé par les fils d'alimentation 4 et 5 de l'électrode filiforme 6 qui, lors de l'emploi or- dinaire de la cellule, sert d'anode. Cette électrode est constituée par un fil de tungstène qui, avant son introduc- tion dans la cellule, est revêtu d'argent. Après que la cellu- le a été soumise à l'opération du vide, cet argent est vola- tilisé thermiquement au moyen d'un courant électrique pas- sant dans le fil de tungstène 6. L'argent volatilisé se dé- pose sur la face interne de la partie sphérique où il forme une pellicule d'argent 7.
L'écran 8 fixé au fil 5 empêche que la fenêtre 9 ne soit revêtue d'argent et l'écran 10 em-
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pêche que le dépôt d'argent ne s'étende jusqu'à l'appendice 2. La quantité d'argent volatilisé quittant le fil 6 est, par exemple, telle que la couche d'argent 7 ait une épais- seur d'environ 0,01 à 0,1 mm.
Une fois que la couche d'argent 7 est formée, on introduit dans la cellule une faible quantité de gaz rare, par exemple d'argon sous une pression de 0,1 mm, et dans cette atmosphère gazeuse on provoque entre la couche d'argent 7 comme cathode et l'électrode filiforme 6 comme anode une décharge à lueur d'une intensité telle que des particules d'argent volatilisé quittant la couche 7 se déposent sur la face interne de la fenêtre 9 où elles forment une très mince pellicule d'argent conductrice 11 qui, celà va de soi, est reliée électriquement à la couche d'argent 7. On peut continuer la volatilisation, par exemple, jusqu'à ce que la couche 11 ait une épaisseur d'environ 0,005 à 0,01 micron.
Puis, on extrait l'argon de la cellule dans laquelle on introduit une certaine quantité d'oxygène, par exemple sous une pression de 0,1 mm, pour ensuite provoquer dans cette atmosphère d'oxygène une décharge à lueur entre la couche d'argent 7 comme cathode et l'électrode 6 comme anode.
On choisit l'intensité de courant et la durée de cette décharge à lueur telles qu'une partie de la couche d'argent 7 soit oxydée et qu'il se produise ainsi sur l'argent une pellicule d'oxyde d'argent.
Après cette oxydation, on extrait l'excès d'oxygène de la cellule et on y introduit un métal photo-électrique tel que le césium ou un autre métal alcalin ou alcalino-terreux.
Le césium peut être introduit dans la cellule d'une manière bien connue par distillation ou peut, .par exemple, être li- béré à l'intérieur de la cellule par un mélange d'un composé
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de césium et d'un agent'réducteur. Il se dépose du césium sur la couche d'oxyde d'argent, la cellule étant soumise à un traitement thermique tel(chauffage à, par exemple, environ 175 C, la cellule n'étant, de préférence, pas en communica- tion ouverte avec la trompe à vide) que l'oxyde d'argent soit réduit par le césium et que la pellicule 12 produite sur la couche d'argent 7 soit constituée par un mélange de particules d'oxyde de césium, de particules d'argent et de particules de césium. Une mince couche de césium est en outre adsorbé par la dite couche mélangée.
On peut enlever l'excès de césium d'une manière connue par pompage ou au moyen d'une substance se combinant avec le césium, par exem- ple d'oxyde de plomb, ou au moyen d'un métal s'alliant au césium, tel que l'étain.
Lors de l'oxydation de la couche d'argent 7, la mince couche d'argent 11 est également convertie partiel- lement en oxyde qui, subséquemment, est réduit par le cé- sium, mais ceci ne nuit pas',à l'action de cette couche con- ductrice 11. Si l'on veut éviter l'oxydation de la couche d'argent 11, on peut aussi constituer cette couche seulement après l'oxydation de la couche d'argent 7. Dans ce but, on peut, par exemple, volatiliser dans la cellule une faible quantité d'argent après cette oxydation.
On a constaté que, grâce à la couche conductrice il appliquée sur la fenêtre,, les irrégularités dans la courbe caractéristique de la cellule sont évitées et que, lorsque la cellule est remplie d'une atmosphère gazeuse, la tension de décharge accuse, au cours du fonctionnement de la cellule, une valeur plus constante qu'en l'absence de la couche 11.
La couche conductrice 11 peut aussi être faite en métaux autres que l'argent. Ainsi, par exemple, on peut re-
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vêtir la face interne de la paroi de la partie sphérique de la cellule entièrement, ou seulement à l'endroit de la fenë- tre, d'une couche très mince de platine ou de molybdène, par exemple par volatilisation dans le vide, et seulement appli- quer ensuite la couche d'argent qui constitue la couche sous-jacente de la cathode photo-électrique. Dans ces cas, en vue d'obtenir une couche 11 suffisamment conductrice, on peut amener l'épaisseur de cette couche à être sensiblement inférieure à ce qu'elle serait dans le cas d'une couche d'argent, ce qui se traduit par une absorption moindre de la lumière et, lors de l'oxydation de la couche d'argent, il se produira une oxydation moindre ou même aucune oxydation de la couche 11.
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Photoelectric cell.
The present invention relates to a photoelectric cell having a modern arrangement, that is to say a cell which comprises an electrode impermeable to active rays and coated with an adsorbed film of photoelectric metal, and which does not contain excess free photoelectric metal. In such cells, the active rays which cause electronic emission from the photoelectric electrode enter through a window in the cell wall.
It has been observed that wall loads often occur on the inner face of the window of such a cell, which cause irregularities in the characteristic curve of the cell.
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According to the invention, this drawback is obviated by coating the internal face of the window with a coherent metallic film electrically connected to one of the electrodes and thin enough to be substantially transparent to active rays.
The metallic film must be coherent, that is to say that the window must not be coated with independent metallic particles simply juxtaposed, which would not make it possible to obviate the difficulty already explained.
The thicker the metal film applied to the window, the lower its electrical resistance becomes. However, a thicker film results in more light absorption. In order to obtain a lower resistance, one must therefore agree to a greater absorption. In practice, it is possible to establish in a simple manner by tests the value which the resistance of the film can still have without the occurrence in the characteristic curve of irregularities consisting of sudden jumps in the shape affected by the curve. characteristic representing the current as a function of the intensity of the illumination. In general, the light absorption will be made less than 50%, and preferably only 10 or 20% light absorption will be allowed.
It has been found that for example, silver films which are thin enough to absorb less than 20% of the light passing through them, have sufficient conductivity to avoid irregularities in the characteristic curve.
The film applied to the window is preferably made of a metal having a very high melting point (above 15000C), for example platinum, tungsten or molybdenum, because it is possible to establish
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by means of metals of this kind films having sufficient conductivity for a very low thickness, which results in a light absorption also very low.
If one of the electrodes is placed on the internal face of the wall of the cell, as is often the case, the film applied to the window is electrically connected to this electrode.
The production of wall charges on uncoated parts of the wall of photoelectric cells has already been observed previously. In order to avoid the production of these wall charges, it has been proposed to coat by means of one of the electrodes as large a part as possible of the internal face of the wall of the cell, the window remaining. so much, however, without coating.
The description of the accompanying drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be carried out.
The single figure of the drawing represents a photoelectric cell in accordance with the invention. The cell 1 is in substance spherical and is provided with a tubular appendage 2 comprising a foot 3 traversed by the supply wires 4 and 5 of the filiform electrode 6 which, during ordinary use of the cell, serves as an anode. This electrode is formed by a tungsten wire which, before its introduction into the cell, is coated with silver. After the cell has been subjected to the operation of vacuum, this silver is thermally volatilized by means of an electric current passing through the tungsten wire 6. The volatilized silver settles on the plate. inner face of the spherical part where it forms a silver film 7.
The screen 8 attached to the wire 5 prevents the window 9 from being coated with silver and the screen 10 em-
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The silver deposit does not extend to the appendix 2. The amount of volatilized silver leaving the wire 6 is, for example, such that the silver layer 7 has a thickness of about 0.01 to 0.1 mm.
Once the silver layer 7 is formed, a small amount of rare gas, for example argon, is introduced into the cell under a pressure of 0.1 mm, and in this gaseous atmosphere is caused between the layer of silver 7 as the cathode and the filiform electrode 6 as an anode a glow discharge of an intensity such that particles of volatilized silver leaving the layer 7 are deposited on the internal face of the window 9 where they form a very thin film of conductive silver 11 which, of course, is electrically connected to the silver layer 7. The volatilization can be continued, for example, until the layer 11 has a thickness of about 0.005 to 0.01 micron.
Then, argon is extracted from the cell into which a certain quantity of oxygen is introduced, for example under a pressure of 0.1 mm, in order then to cause in this oxygen atmosphere a glow discharge between the layer of oxygen. silver 7 as cathode and electrode 6 as anode.
The current intensity and the duration of this glow discharge are chosen such that part of the silver layer 7 is oxidized and thus a silver oxide film is produced on the silver.
After this oxidation, the excess oxygen is extracted from the cell and a photoelectric metal such as cesium or another alkali or alkaline earth metal is introduced into it.
Cesium can be introduced into the cell in a well known manner by distillation or can, for example, be released into the cell by a mixture of a compound.
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cesium and a reducing agent. Cesium is deposited on the silver oxide layer, the cell being subjected to such heat treatment (heating to, for example, about 175 C, the cell preferably not being in open communication. with the vacuum pump) that the silver oxide is reduced by the cesium and that the film 12 produced on the silver layer 7 consists of a mixture of cesium oxide particles, silver particles and of cesium particles. A thin layer of cesium is further adsorbed by said mixed layer.
The excess cesium can be removed in a known manner by pumping or by means of a substance which combines with cesium, for example lead oxide, or by means of a metal alloying with cesium. , such as tin.
During the oxidation of the silver layer 7, the thin silver layer 11 is also partially converted to an oxide which is subsequently reduced by the cesium, but this does not adversely affect the. action of this conductive layer 11. If it is desired to avoid the oxidation of the silver layer 11, this layer can also be formed only after the oxidation of the silver layer 7. For this purpose, it is possible to form this layer. can, for example, volatilize in the cell a small quantity of silver after this oxidation.
It has been found that, thanks to the conductive layer applied to the window, irregularities in the characteristic curve of the cell are avoided and that, when the cell is filled with a gaseous atmosphere, the discharge voltage increases, during operation of the cell, a more constant value than in the absence of layer 11.
The conductive layer 11 can also be made of metals other than silver. So, for example, we can re-
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clad the inner face of the wall of the spherical part of the cell entirely, or only at the location of the window, with a very thin layer of platinum or molybdenum, for example by volatilization in vacuum, and only Then apply the silver layer which constitutes the underlying layer of the photoelectric cathode. In these cases, in order to obtain a sufficiently conductive layer 11, the thickness of this layer can be made to be substantially less than what it would be in the case of a silver layer, which results in less absorption of light, and upon oxidation of the silver layer, less oxidation or even no oxidation of the layer 11 will occur.