DE644326C - Photoelektrische Vorrichtung mit den aeusseren lichtelektrischen Effekt aufweisendemMetall - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Vorrichtung, d.h. eine Vorrichtung, mit denen Hilfe bestimmte elektrische Erscheinungen durch. Bestrahlung von Stoffen, die den äußeren lichtelektrischen Effekt aufweisen, beeinflußt werden können.

Eine ein Metall mit äußerem lichtelektrischem Effekt aufweisende Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine aus einem Alkali- oder Erdalkalimetall bestehende, der Belichtung auszusetzende und strahlendurchlässige Elektrode, die .durch eine in der Hauptsache aus einem oder mehreren isolierenden Stoffen bestehende, weniger als 1 mm dicke Schicht von einer anderen ,aus elektrisch leitendem Stoff bestehende Elektrode derart getrennt ist, daß durch die Belichtung der Alkali- oder Erdalkalielektrode von dieser ausgehende und durch die Trennschicht zur anderen Elektrode fließende Dauerelektronenströme erzeugt werden.

Bei Bestrahlung der photoelektrischen Elektrode zeigt sich, daß beim Anschluß eines z. B. ein Galvanometer !enthaltenden Stromkreises an die Elektroden zwischen diesen Elektroden ein Strom fließt und ein Potentialunterschied erregt wird. Es zeigt sich, daß die Größe des erregten Stromes und der Spannung von der Intensität des Lichts abhängig ist, mit dem die photo elektrische Elektrode bestrahlt wird.

Die Trennschicht zwischen den beiden Elektroden kann auf verschiedene Weise gebildet werden. Die Herstellung der Vorrichtung kann in vielen Fällen dadurch vereinfacht werden, daß man für die Trennschicht eine chemische Verbindung des Metalls benutzt, aus dem eine der Elektroden besteht.

Die Empfindlichkeit der Vorrichtung kann dadurch gesteigert werden, daß man das Alkali- oder Erdalkalimetall wenigstens teilweise an der Trennschicht adsorbieren läßt. Dabei ist es nicht notwendig, daß die ganze Trennschicht aus einem den photoelektrischen Stoff gut adsorbierenden Stoff besteht. Es ist ebenfalls möglich, diese Schicht lediglich an der mit der photoelektrischen Elektrode in Berührung kommenden Oberfläche aus einem solchen Stoff herzustellen.

Es ist vorteilhaft, die photoelektrische Elek-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Jan Hendrik de Boer und Willem Christiaan van Geel in Eindhoven, Niederlande,

trode aus einer monomolekularen Schicht eines Alkali- oder Erdalkalimetalls herzustellen.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der photoelektrischen

richtung; gemäß der Erfindung veranschlüf^' lih

licht.

Die Fig. ι und 2 stellen die Vorrichtung in zwei verschiedenen Ansichten dar. Die dargestellte Vorrichtung weist eine Hülle ι auf, die aus Glas, Quarz oder ahn liebem Stoff besteht und an die ein Fuß 2 angeschmolzen ist. Auf diesem Fuß sind die Elektroden der Röhre angeordnet. Eine dieser Elektroden wird durch ein Zirkoniumplättchen 3 gebildet, das mittels eines Stützdrahts 4 an dem Röhrenfuß befestigt ist. Dieser Stützdraht ist mit einem Stromzuführungsdraht 5 verbunden.

Auf der Elektrode 3 befindet sich eine dünne, aus isolierendem Stoff bestehende Schicht 6. Diese Schicht kann auf einfache Weise durch Oxydierung der Zirkoniumscheibe 3 hergestellt werden, was vor der Anordnung der Scheibe 3 in der Hülle ι stattfinden kann. Durch diese Oxydierung wird die Scheibe 3 an ihrer Oberfläche mit einer Zirkoniumoxydschicht bedeckt, die bekanntlich elektrisch isolierend ist. Die Dicke dieser Schicht beträgt vorzugsweise ungefähr 1 ja, wenigstens aber bedeutend weniger als 1 mm. Nachdem die Elektrode 3 mit der Schicht 6 in der Hülle angeordnet ist, wird letztere entlüftet, was mit Hilfe einer an das Tellerröhrchen 7 angeschlossenen Vakuumpumpe stattfinden kann. Nach der Entlüftung wird in die Hülle eine Menge Cäsium eingebracht. Der Cäsiumdampf kann z. B. in einem mit dem Röhrchen S verbundenen Raum erzeugt werden. Es ist ebenfalls möglich, das Cäsium in der Hülle 1 selbst zu entwickeln, z. B. mit Hilfe einer Cäsiumverbindung, wie Cäsiumchromat, und eines Reduktionsmittels, wie Zirkonium, das imstande ist, Cäsium aus der Cäsiumverbindung freizumachen.

Das in die Hülle eingebrachte Cäsium schlägt sich aus der Zirkoniumschicht 6 nieder und bildet die photoelektrische Elektrode 9 der Vorrichtung. Der Strom kann dieser Elektrode mittels des federnden Stromzuführungsdrahts 10, der durch den Fuß nach außen geführt und mit dem Stromzuführungsdraht 11 verbunden ist, zugeführt werden. Die Hülle 1 kann nach der Bildung der photoelektrischen Elektrode evtl. mit einem inerten Gas oder Dampf gefüllt werden.

An die Drähte 5 und 11 kann ein Stromkreis angeschlossen werden. Bei Bestrahlung der gebildeten Cäsiumschicht 9, z. B. mit Hilfe der Lichtcjuella 12, entsteht in diesem Stromkreis ein Strom und zwischen den Elektroden 3 und 9 ein Spannungsunterschied. Durch Zwischenschaltung eines Galvanometers sind . B. bei Bestrahlung mit einem Lichtbündel einer Intensität von annähernd 0,5 Lu-² Ströme von mehreren Mikroampere 'igomesscn worden. Es zeigt sich, daß der er-

regte Strom und die Spannung von der Beleuchtungsstärke abhängig sind, so daß die Vorrichtung zum Umsetzen von Lichtschwankungen in elektrische Spannungs- oder Stromschwankungen benutzt werden kann.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten photoelektrischen Zellen mit äußerem lichtelektrischem Effekt ist es bei Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, genau so wie bei den bekannten Sperrschichtzellen, nicht durchaus erforderlich, eine besondere Spannungsquelle zwischen die Elektroden zu schalten.

Verbindet man die Drähte 5 und 11 mit einem Galvanometer und bestrahlt man die photoelektrische Elektrode 9 in der Nähe der Kontaktfeder 10, also in dem mit B bezeichneten Gebiet, so entsteht ein Elektronenstrom von der photoelektrischen Elektrode 9 durch die Zwischenschicht 6 hindurch nach der Elektrode 3 und von dort durch den Stützdraht 4, das Galvanometer und die Kontaktfeder 10 nach der photoelektrischen Elektrode 9 zurück.

Der die Elektrode 9 bildende photoelektrische Stoff kann außer aus einem Alkalimetall, wie Cäsium, vorteilhaft auch aus einem Erdalkalimetall bestehen. Gute Ergebnisse können z. B. mit Barium erzielt werden, das auf einer aus Bariumoxyd bestehenden Schicht aufgebracht werden kann. Das Bariumoxyd bildet dann die isolierende Zwischenschicht und wird auf einer die andere Elektrode ioo bildenden Metallplatte aufgebracht. Man kann dabei z. B. wie folgt vorgehen. Auf einem metallenen, z. B. aus Nickel bestehenden Plättchen, das in einer evakuierten Hülle angeordnet ist, wird Barium aus Bariumdampf niedergeschlagen, worauf zur Oxydierung des Bariums Sauerstoff zugelassen wird. Man kann das Bariumoxyd auch unmittelbar auf der Nickelplatte anbringen oder aus Verbindungen, wie Carbonaten, entwickeln. Nach Entfernung des überschüssigen Sauerstoffs wird aufs neue eine Menge Bariumdampf in die Hülle eingebracht oder darin entwickelt, ο daß sich auf dem Bariumoxyd eine die photoelektrische Elektrode bildende Schicht aus metallischem Barium absetzt. Die für die Bildung der Zwischenschicht erforderliche Oxydation des Bariums kann man auch dadurch stattfinden lassen, daß die Elektrode, auf der sich das Barium absetzt, vor dem Niederschlagen des Bariums an ihrer Oberläche oxydiert wird. Wenn diese Elektrode

nach oder während des Niederschlags des Bariums erhitzt wird, so verbindet sich das Barium mit dem Sauerstoff des an der Oberfläche der Elektrode gebildeten Oxyds.
Die Zwischenschicht 6 kann auch auf andere als die vorgenannten Weisen gebildet werden und braucht nicht immer aus einer Verbindung des Metalls, aus dem. eine der Elektroden hergestellt ist, zu bestehen. Man kann

ίο die isolierende Zwischenschicht z. B. aus CaI-ciumfLuorid herstellen, das durch Verdampfen auf einem eine der Elektroden bildenden Metallplättchen aufgebracht werden kann. Bringt man diese Calciumfluoridschicht darauf mit Cäsium in Berührung, so wird dieses Cäsium an dem Calciumiruorid in einer dünnen Schicht adsorbieren. Durch Entfernung des überschüssigen Cäsiums aus der Hülle, in der die Elektroden angeordnet sind, kann man diese adsorbierte Cäsiumschicht sogar monomolekular machen, so daß die Empfindlichkeit der Vorrichtung gesteigert wird.

Auch wenn die Zwischenschicht aus einem Stoff besteht, der das Alkali- oder Erdalkalimetall nicht oder nur in sehr geringem Maß adsorbiert, kann man den photo elektrischen Stoff dadurch an der Trennschicht adsorbieren lassen, daß man den Stoff, aus dem die Zwischenschicht im wesentlichen hergestellt ist, zunächst mit einer dünnen Schicht eines Stoffes bedeckt, an dem der photoelektrische Stoff gut adsorbiert. Zuweilen ist es auch möglich, diesen gut adsorbierenden Stoff mit einem oder mehreren anderen die Zwischenschicht bildenden Stoffen zu vermischen. In der oben beschriebenen Vorrichtung, in der die Trennschicht aus Zirkoniumoxyd besteht, würde man diese Schicht z. B. mit einer dünnen Cäsiumoxydschicht bedecken können.

Dieses Cäsiumoxyd kann z. B. dadurch gebildet werden, daß man Cäsium auf dem Zirkoniumoxyd niederschlägt und darauf Sauerstoff zuläßt. Nach Entfernung des überschüssigen Sauerstoffs kann sodann eine neue Cäsiummenge in die Hülle eingebracht werden, so daß an dem Cäsiumoxydhäutchen eine die photoelektrische Elektrode bildende Cäsiumschicht adsorbiert wird. Die Empfindlichkeit einer solchen Vorrichtung, d. h. der bei einer bestimmten Beleuchtung erregte Spannungsunterschied, ist sehr groß.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Photoelektrische Vorrichtung mit den äußeren lichtelektrischen Effekt aufweisendem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens teilweise aus einem Alkalioder Erdalkalimetall bestehende, der Belichtung auszusetzende und für die Strahlen durchlässige Elektrode von einer anderen aus elektrisch leitendem Stoff hergestellten Elektrode durch eine in der Hauptsache aus einem oder mehreren isolierenden festen Stoffen bestehende Schicht von so geringer, unter 1 mm ⁶S liegender Dicke getrennt ist, daß durch die Belichtung der Alkali- oder Erdalkalielektrode von dieser Elektrode ausgehende und durch die Trennschicht zur anderen Elektrode fließende Dauerelektronen.-ströme erzeugt werden.
2. 2. Photoelektrische Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende feste Stoff der Trennschicht aus einer chemischen Verbindung des Metalls besteht, aus dem eine der Elektroden hergestellt ist.
3. 3. Photoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkali- oder Erdalkalimetall wenigstens teilweise an der Trennschicht adsorbiert ist.

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4. 4. Photoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die photo elektrische Elektrode aus einer monomolekularen Schicht eines Alkali- oder Erdalkalimetalls besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen