JPS5911181B2 - 光電面およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は赤外線領域における光感度を増強した光電面お
よびその光電面の製造方法に関する。

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ツド・ゾンマーに
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 サンスインク１９６８）に集成
されている。

上記の著書１３４ページから１４０ページには銀の薄膜
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。

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度に加熱してセシウ
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。

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ミクロンより長い領域では極め
て光感度が低い。

このグラフは両対数方眼紙の横軸を波長、縦軸を単位入
射エネルギあたりの光電流出力として示したものである
。

近時１．２ミクロンよりも長い波長領域に相当の光感度
を有する光電面の開発が強く要請されている。

赤外線像を可視像に変換する暗視管の光電面でより一層
長波長の光を検知できれば現在まで不可能であったその
波長領域の画像を観測できる。

また光電子増倍管の光電面でより一層長波長の光を検知
できれば一層長波長の領域での分光装置が得られる。

また同時に波長１．２ミクロン以下の領域でも上述と同
様な理由で一層高い光感度を有する光電面が要求される
。

本発明の目的は波長１．２ミクロンより長い領域で光感
度を有すると共に、１．２ミクロンより短い赤外線領域
において一層大きな光感度を有する光電面およびその製
造方法を提供することにある。

前記目的を達成するために本件発明者は銀およびカリウ
ムおよびセシウムをその主成分とする光電面を開発し、
その光電面が前記目的に合致することを確認した。

この光電面はガラスの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、その上にカ
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。

このような光電面は１．２ミクロンを越えて１．７ミク
ロンまで光感度を有する。

また１．２ミクロン付近で従来得られなかった高い光感
度を有する。

次に具体的な実施例を示し、これによって一層詳細に説
明する。

第１図に示す光電管１に１．２ミクロンより長い波長に
おいても光感度を有し、１．２ミクロンの波長において
従来得られなかった高い光感度を有する光電面を形成す
る。

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はガラス壁からなる。

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を設けてある。

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を形成してある。

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と対向する面にニクロム線に固定した
銀粒てか取付けてある。

（この銀粒７の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
にカリウム容器９とセシウム容器１０を設置してある。

ステム８には環状に導線ＩＬ１２，１３，１４，１５，
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。

銀粒７の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。

カリウム容器９であるタンタル箔の円筒の中にはクロム
酸カリウム、ジルコニウムおよびタングステンが含まれ
ている。

カリウム容器９の一端は導入線１３に、他端は導入線１
４に接続されている。

セシウム容器１０である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１０の一端は導入線１５に、他端は導入線
１６に接続されている。

排気管１８を介して、気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ボルトの電圧を印加
しておき、導入線１７から送出する電流を検知して求め
る。

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。

（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。

（２）管１を室温まで冷却後銀粒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。

（３）管１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。

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の一つを陽極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。

（４）酸素を排気する。

（５）管１を摂氏１００度に加熱する。

この温度は７０度から１３０度の範囲であればよい。

（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、カリウム容器９を加熱してカリウム容器９か
らカリウムを放出させる。

カリウムは銀層に吸着する。

カ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。

（７）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。セシウムの提供は光電
面４が灰色になるまで続ける。

（８）管１を摂氏１９０度に加熱する。

この温度は１７０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）管１を室温に冷却する。

α０）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。

αυ その後、光電管１を排気装置から封じて切り取る
。

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と酸化銀層の上に形成
したカリウム層とカ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量面が形成
される。

以上のような製造方法で作られた光電面は第２図の曲線
Ｂに示すような分光感度特性を示す。

従来の光電面と同じ条件で比較したものである。

すなわち１．２ミクロンで従来の光電面の３倍の光感度
を有する。

また微少ではあるが１．７ミクロンにおいても光感度を
もつ。

さらに絶対感度も５０％以上大きくなった。

以上のように本発明方法によれば、銀層を酸化しカリウ
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
有する新規な光電面が提供できる。

【図面の簡単な説明】

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図は従来の光電面の特性（Ａ
）と本発明による光電面の特性（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・・・銀粒、８・・・第２の底
面（ステム）、９・・・カリウム容器、１０・・・セシ
ウム容器、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７
・・・導入線、１８・・・排気管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〆銀と酸化銀と−カ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イこ形
   成した酸化銀層と酸化銀層の上に形成したカリウム層と
   、カ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上記銀層を酸化し、基板およ
   び銀層を摂氏７０度ないし１３０度に加熱し、上記銀層
   にカ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２０
   ０度に加熱し、室温にまで冷却し、その後感光層に光感
   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
   酸化銀とカリウムとセシウムからなる光電面の製造方法
   。