Photo-elektrische Zelle. Photoelektrische Zellen eignen sieli zur Beeinflussung von elektrischen Strömen durch Licht, und werden oft, zum Beispiel in Anlagen zur Übermittlung von Photo graphien auf radiotelegraphischem Wege oder durch elektrische Leiter und in Fern sehvorrichtung zur Überführung von Licht schwankungen in entsprechende Strom schwankungen, verwendet. In der photo elektrischen Zelle, die den Gegenstand der Erfindung bildet, ist ein photoelektrischer Stoff enthalten, der, wenn er einer Bestrah lung ausgesetzt wird, Elektronen emittiert, wobei die Zahl der emittierten Elektronen von der Intensität der Bestrahlung abhängig ist.
Wird nun in der Zelle eine Elektrode angebracht, die durch eine Spannungsquelle mit, dem photoelektrischen Stoff verbunden wird, wobei dafür Sorge getragen wird, dass die Elektrode ein positives Potential (r <B>-</B> Liegen über dem photoelektrischen Stoff enthält, so führen die von diesem Stoff emittierten Elektronen einen die Zelle -und den mit ihr verbundenen Stromkreis durchfliessenden Strom herbei, dessen Intensität von derjeni gen der Bestrahlung des photoelektrischen Stoffes abhängig ist. Dieser Strom ist in der Recel sehr klein und muss bei den prak tischen Anwendungen meist verstärkt wer den.
Gegenstand der Erfindung ist eine photo elektrische Zelle, deren Elektronenemission und Empfindlichkeit gross sind.
Bei einer photoelektriseben Zelle nach der Erfindung ist zwischen einer Unterlage und dem elektronenemittierenden photoelek- irischen Stoffe, der zweckmässig aus einem <B>C</B> Alkalimetall, etwa Cäsium, besteht, ein Stoff enthalten, der eine chemische Verbin dung enthält. Vorteilhaft kann diese Ver bindung aus einer Verbindung eines Metal- les bestehen, das nicht in der Unterlage vor handen ist.
Zweckmässig ist die chemische Verbindung derart, dass sie den photoelek- irischen Stoff besser adsorbiert als der Stoff, aus dem die Unterlage besteht-. Vorteilhaft kann die chemische Verbindung aus einem Oxyd Moder einem Halogenid, etwa Caleium- fluorid, bestellen. Die chemische Verbindung kann auch durch Ätzen der Unterlage gebil det sein.
Die Empfindlichkeit und die Gleich mässigkeit der Wirksamkeit der Zelle kön nen in vielen Fällen dadurch wesentlich ver grössert werden, dass der Zelle eine so ge ringe Menge photoelektrischen Stoffes ein verleibt wird, dass der Dampfdruch:
dieses Stoffes kleiner ist, als dessen gewöhnlicher Dampfdruck. Dies kann in der Weise erzielt werden, dass die photoelektrische Zelle, nach dem Einbringen des photoelektrischen Stof fes und während die Zelle mit einer Va kuumpumpe in Verbindung stellt, auf eine geeignete Temperatur erhitzt wird, so dass der von der ehemischen Verbindung nicht adsorbierte aktive Stoff verdampft und aus der Zelle beseitigt werden kann. Vorzugs weise geht man dabei soweit, dass sich auf der ph#otoa,1-.tiveii Elektrode eine einatomige Schicht des photoelektrischen Stoffes be findet.
Die in der Zwischenschicht befindliche chemische Verbindung kann auch in mecha nischer Weise, zum Beispiel durch Bestrei chen oder Bespritzen, auf die Unterlage auf- (ebracht werden, zweckmässig alber erfolgt .dies durch Verdampfen der Verbindung in einem Ilochvakuum.
Die Zeichnung veranschaulicht schema tisch ein Ausführungsbeispiel des Erfin- dungsgegensfandes, durch Fig. <B>1</B> im Vertikalsehnitt; Fig. 2 ist eine Einzeldarstellung.
Die in der Figur dargestellte photoplek- trische Zelle, die eine Gasfüllung, etwa aus Neon enthalten, oder zu einem möglichst hoben Grade entlüftet sein kann, hat eine Wandung<B>1,</B> die zum Beispiel aus Glas be steht, auf der sich eine Cäsiumhaut 2 befin det. Dieser Stoff ist jedoc#h nicht unmittel bar auf die Zellenwandung aufgebracht worden, sondern auf eine Zwischenlage <B>3,</B> die aus Caleiumfluorid besteht. Die so ge bildete photoelektrische Elektrode steht mit einem Durehführungsdraht 4 in Verbin dung.
Unter Umständen ist es erwünscht, die Anordnung so zu treffen, dass die photoelek trische Schicht aus der Zwischenlage vor springt und im vorspringenden Teil die Ver bindung mit dein Durchführungsdraht her gestellt wird.
Auf einem Queisch <B>5</B> ist eine Elektrode <B>6</B> angeordnet, die, wie sich aus Fig. 2 er kennen lässt,-die Form eines nahezu geschlos senen Ringes -hat und mit zwei Durchfüli- rungsdrähten <B>7</B> und<B>8</B> verbunden ist. Diese ringförmige Elektrode wird vor ihrer Ein führung in die Zelle mit Caleiumfluorid be spritzt, das nach der Entlüftung der Zelle verdampft wird; zu diesem Zwecke wird mit Hilfe der Zuführungsdrähte<B>7</B> und<B>8</B> ein Strom durch die Elektrode geführt.
Das verdampfte Caleiumfluorid setzt sich auf der Zellenwandung ab und bildet dort die Schicht<B>3.</B> Das Cäsium kann durch Ver dampfen aus einem kleinen Seitenrohr, das zum Beispiel an der Stelle,<B>9</B> angeschlossen sein kann, in die Zelle eingeführt werden.
Nachdem das Cäsium aufgebraucht wor den ist, kann die Zelle, während sie mittelst der Röhre<B>11</B> mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht, auf eine geeignete Tem peratur, zum Beispiel auf etwa<B>300' C</B> er hitzt werden. Das nicht von der Zwiscli(-ii- schiebt adsorbierte Cäsium verdampft in folge dieser Erhitzung und wird mittelst der Vakuumpumpe aus der Zelle entfernt.
Es ist somit möglich, auf der Schicht<B>3</B> eine nur -#venio,e Atome dünne oder sogar eine ein- t' <B>en</B> atomige Schicht des photoaktiven Stoffes züi bilden, während der photoaktive Stoff, der sich ausserhalb der Zwischenschicht ab(T - ge setzt haben sollte, verdampft und beseitigt wird. Die elektrische Isolierung zwischen den Elektroden der Röhre wird infolge2es- sen wesentlich verbessert.
Der mit<B>10</B> bezeichnete Teil der Zeilon- wandung wird gegen Niederschlag gesichert was in der Weise erfolgen kann, dass dieser Teil durch einen in der Zelle angeordneten Schirm, der zum Beispiel aus Glimmer he- ste#en kann, abgedeckt wird.
Im Betrieb dieser Zelle wird der Elek trode<B>6</B> ein positives Potential gegenüber der photoelektrischen Elektrode gegeben und diese durch Licht bestrahlt, das durch (las Fenster<B>10</B> hindurch in die Zelle eintreten kann und Elektronen aus der photoc-lel#tri- sehen Schicht auslöst, wobei die Zahl der ausgelösten Elektronen von der Intensität der Belichtung abhängig ist. Der Strom durchgang durch die Zelle ist somit ein Mass der Belichtung der photoelektrisehen Elek trode und die in der Belichtung vor)i#,iidpi(#n Schwankungen haben entsprechende Äudie- rungen im Strom zur Folge.
Die rationelle Wirkungsweise, der be schriebenen Zelle dürfte unter anderem dar auf zurückzuführen sein, dass die 7,wise.hüji- lage eine rauhe Oberfläche aufweist, so dass der sich auf ihr absetzende photoelektrisclie Stoff eine grosse Oberfläche erhält.
Wird bei einer pliotoelektrischen Zelle der photoelektrische Stoff unmittelbar auf die Glaswand aufgebracht, so ist vielfach.die aufgebrachte Schicht nicht mehr zusammen hängend. Wird nun als Zwischenlage bei einer Zelle eine Verbindung gewählt, die den photoelektrischen Stoff besser adsorbiert als Glas, so kann eine sehr gut zusammen hängende photoelektrische Schicht erhalten werden. Infolgedessen kann auch der Dampfdruck des photoelektrischen Stoffes klein sein. In adsorbierter Lage kann der phatoelektrische Stoff anders gefärbt sein als in nicht adsorbierter Lage.
Cäsium auf Cal- ciumfluorid als Zwischenlage angebracht, ist zum Beispiel blau, auf Natriumbromid grün. Dies gibt die Möglichkeit, die spektrale Empfindlichkeit der Zelle durch geeignete Wahl der chemischen Verbindung als Zwi schenlage zu beeinflussen.
Photo-electric cell. Photoelectric cells are suitable sieli for influencing electrical currents through light, and are often used, for example in systems for the transmission of photographs by radiotelegraphischem way or through electrical conductors and in television devices to convert light fluctuations into corresponding current fluctuations. In the photoelectric cell which is the subject of the invention, a photoelectric substance is contained which, when exposed to irradiation, emits electrons, the number of electrons emitted depending on the intensity of the irradiation.
If an electrode is now attached to the cell, which is connected to the photoelectric substance by a voltage source, care being taken that the electrode contains a positive potential (r <B> - </B> lying above the photoelectric substance, The electrons emitted by this substance cause a current flowing through the cell and the electrical circuit connected to it, the intensity of which depends on the irradiation of the photoelectric substance.This current is very small in Recel and must be used in practical applications usually reinforced.
The invention relates to a photoelectric cell whose electron emission and sensitivity are high.
In the case of a photoelectric cell according to the invention, a substance containing a chemical compound is contained between a base and the electron-emitting photoelectrical substance, which expediently consists of a C alkali metal such as cesium. This connection can advantageously consist of a connection of a metal that is not present in the base.
The chemical compound is expedient in such a way that it adsorbs the photoelectric substance better than the substance from which the base is made. The chemical compound can advantageously order a halide, such as calcium fluoride, from an oxide moderate. The chemical compound can also be gebil det by etching the substrate.
The sensitivity and the uniformity of the effectiveness of the cell can in many cases be increased significantly by incorporating such a small amount of photoelectric substance into the cell that the vapor
this substance is smaller than its usual vapor pressure. This can be achieved in such a way that the photoelectric cell, after the introduction of the photoelectric substance and while the cell is in contact with a vacuum pump, is heated to a suitable temperature so that the active substance not adsorbed by the former compound evaporated and eliminated from the cell. It is preferable to go so far that there is a monatomic layer of the photoelectric substance on the ph # otoa, 1-.tiveii electrode.
The chemical compound in the intermediate layer can also be applied to the substrate mechanically, for example by brushing or spraying, but this is best done by evaporating the compound in an Ihole vacuum.
The drawing schematically illustrates an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, through FIG. 1 in a vertical section; Fig. 2 is a detailed illustration.
The photo-electric cell shown in the figure, which can contain a gas filling, for example made of neon, or can be vented to the highest possible degree, has a wall <B> 1 </B> which is for example made of glass which is a cesium skin 2 det. However, this substance was not applied directly to the cell wall, but rather to an intermediate layer <B> 3 </B> which consists of calcium fluoride. The photoelectric electrode thus formed is connected to a guide wire 4 in connec tion.
Under certain circumstances, it is desirable to make the arrangement so that the photoelectric layer jumps out of the intermediate layer and the connection with your lead-through wire is made in the projecting part.
On a Queisch <B> 5 </B> an electrode <B> 6 </B> is arranged, which, as can be seen from FIG. 2, -has the shape of an almost closed ring -and with two openings - connecting wires <B> 7 </B> and <B> 8 </B>. Before being introduced into the cell, this annular electrode is injected with calcium fluoride which is evaporated after the cell has been vented; For this purpose, a current is passed through the electrode with the aid of the supply wires <B> 7 </B> and <B> 8 </B>.
The evaporated calcium fluoride settles on the cell wall and forms the layer <B> 3. </B> there. The cesium can evaporate from a small side tube, which is connected, for example, at the point <B> 9 </B> can be introduced into the cell.
After the cesium has been used up, the cell, while it is connected to a vacuum pump by means of the tube 11, can be brought to a suitable temperature, for example to about 300 ° C. B> he heats up. The cesium not adsorbed by the intermediate evaporates as a result of this heating, and is removed from the cell by means of the vacuum pump.
It is thus possible to form an only - # venio, e atoms thin or even a one t <B> en </B> atomic layer of the photoactive substance on the layer, during the Photoactive substance, which should have settled outside the intermediate layer, evaporates and is eliminated. The electrical insulation between the electrodes of the tube is considerably improved as a result.
The part of the wall of the zone marked <B> 10 </B> is secured against precipitation, which can be done in such a way that this part is covered by a screen arranged in the cell, for example made of mica, is covered.
When this cell is in operation, the electrode <B> 6 </B> is given a positive potential in relation to the photoelectric electrode and this is irradiated with light that can enter the cell through (read window <B> 10 </B>) and The number of electrons released depends on the intensity of the exposure. The current passing through the cell is therefore a measure of the exposure of the photoelectric electrode and that in the exposure) i #, iidpi (#n fluctuations result in corresponding changes in the current.
The rational mode of operation of the cell described is likely to be due, among other things, to the fact that the 7, wise.hüjilage has a rough surface, so that the photoelectric substance deposited on it has a large surface.
If, in a pliotoelectric cell, the photoelectric material is applied directly to the glass wall, the applied layer is often no longer connected. If a compound is selected as the intermediate layer in a cell, which adsorbs the photoelectric substance better than glass, a photoelectric layer that is very well connected can be obtained. As a result, the vapor pressure of the photoelectric material can also be small. In the adsorbed layer, the phatoelectric substance can be colored differently than in the non-adsorbed layer.
Cesium applied as an intermediate layer on calcium fluoride is blue, for example, and green on sodium bromide. This gives the opportunity to influence the spectral sensitivity of the cell through a suitable choice of the chemical compound as an intermediate layer.