DE682470C

DE682470C - Verfahren zur Herstellung gegeneinander isolierter Flaechenstuecke eines leitenden Stoffes durch Aufdampfen auf eine isolierende Flaeche bei Mosaikelektroden

Info

Publication number: DE682470C
Application number: DEF80861D
Authority: DE
Inventors: Russell H Varian
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1935-03-13
Filing date: 1936-03-12
Publication date: 1940-02-27
Also published as: US2075377A; FR803418A; NL43986C; GB471359A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
27. FEBRUAR 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT)

Λ! 662470

KLASSE 21 g GRUPPE

F 80861 VIII el21g

Fernseh Akt.-Ges. in Berlin-Zehlendorf *)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. März 1936 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 28. September 1939

ist in Anspruch genommen

Es ist bekannt, zur Herstellung von Photozellenmosaiks Silber durch ein feinmaschiges Gitter auf eine isolierende Oberfläche, Glimmer, aufzudampfen. Das auf diese Weise aufgebrachte Silber bildet ein Muster, das dem Gitter entspricht. Das Silber wird oxydiert, dann wird Caesiumdampf in die Röhre eingelassen, der sich auf dem Silber niederschlägt, und darauf wird das Caesium aktiviert. Die so hergestellten Photozellenmosaiks haben jedoch die Nachteile, daß eine ■ monomolekulare Schicht von Alkalimetall auf der Glknmeroberfläche zwischen^ den Photoelementen leicht eine Leitung verursacht, daß bei Verwendung in einer Bildzerlegeröhre leicht Interferenzmuster entstehen, wie sie bei der Durchsicht durch zwei Gitter auftreten, und daß die Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilchen und die Teilchen selbst verhältnismäßig groß sind, da es praktisch nicht möglich ist, ein Gitter mit genügend feinen Maschen herzustellen, um die gewünschte Teilchenzahl zu erhalten.

Es ist ferner bekannt, zur Herstellung einer Mosaikelektrode Silber in zusammenhängender Schicht auf eine isolierende Unterlage aufzubringen und alsdann zu erhitzen, so daß es in zahllose kleine Kügelchen zerfällt. Dabei besteht aber der Nachteil, daß das Silber in der Regel zunächst aufgedampft werden muß, während die Erhitzung an Luft geschieht, so daß die Platte zweimal ins Vakuum eingebaut werden muß.

Bei dem im folgenden beschriebenen "Verfahren wird der leitende Stoff ebenfalls auf eine isolierende Fläche aufgedampft. Gemäß der Erfindung wird aber die isolierende Fläche derart mit überhängenden oder unterschnittenen Stellen versehen und der leitende Stoff von einer punktförmigen Stelle aus mit gradliniger Ausbreitung auf die Isolierfläche verdampft, daß die von den überhängenden Teilen beschatteten Stellen der isolierenden Unterlage frei von aufgedampftem, leitendem Stoff bleiben. Um das Mosaik photoempfind--Hch zu machen, wird dann z. B. ein Alkalimetall auf die leitenden Flächenteilchen kondensiert. Das leitende Material ist zweckmäßig Silber. Es ist vorteilhaft, die Silberfläche zu oxydieren, bevor der photoelektrische Stoff aufgebracht wird.

Des weiteren wird nach der Erfindung eine besonders gute Empfindlichkeit dadurch erhalten, daß die Oxydation durch Sauerstoff-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Russell H. Varian in Fort Wayne, Indiana, V. St. A,

ionen vor sich geht, die die Oberfläche durch Diffusion erreichen; es werden also die Ionen nicht mit hoher Geschwindigkeit auf die Silberschicht geleitet.

Bisher war es bei der Herstellung von photoelektrischen Kathoden allgemein üblich, das Alkalimetall z. B." durch eine Glimmerentladung innerhalb der Röhre zu sensibilisieren und während des Sensibilisationsprozesses die Emission der Kathode zu überwachen. Bei einer Photokathode mit einer großen Anzahl voneinander getrennter emittierender Teilchen stellt die Überwachung und Messung der Emission einiger oder aller ns Teilchen eine Erschwerung des Verfahrens dar. Erfindungsgemäß liegt die Fläche des Photozellenmosaiks in der gleichen Ebene wie eine sie umgebende glatte Oberfläche, auf der eine zusammenhängende photoelektrische zo Schicht aufgebracht wird. Es ist relativ leicht, die Emission dieser zusammenhängenden Oberfläche zu überwachen, und es wurde gefunden, daß die Emission dieser zusammenhängenden Fläche ein Maximum hat, wenn die Emission der photoelektrischen Teilchen ebenfalls den maximalen Wert erreicht. Dies ist ein einfaches Mittel zur Feststellung der Sensibilität der Photozellenelemente.

Eine aufgerauhte Oberfläche mit überhängenden Zacken kann auf die verschiedenste Art und Weise hergestellt werden. Man kann ein verhältnismäßig weiches Material, wie z. B. Glimmer, entweder tief einritzen oder irgendwie aufrauhen, um eine solche Oberfläche herzustellen, oder man kann auf einer verhältnismäßig glatten Isolierfläche fein verteiltes, isolierendes Pulver aufbringen, welches so feinkörnig ist, daß es anhaftende Wirkung besitzt. Fein verteiltes und gepulvertes Quarz oder andere widerstandsfähige, harte Materialien, die sich nicht mit dem Caesium verbinden, eignen sich gut zur Herstellung von rauhen Oberflächen mit überhängenden Zacken. Das zu verdampfende Silber- oder Alkalimetall wird vorzugsweise von einer punktförmigen Quelle auf eine solche ausgezackte Oberfläche kondensiert.

Die Fig. 1 bis 4 erläutern verschiedene Vorgänge bei der erfindungsgemäßen Her-' 50 stellung der Kathode.

Fig. ι stellt eine Ansicht einer Photokathode dar;

Fig. 2 und 3 erläutern die Anfertigung eines Photozellenmosaiks für eine Bildzerlegeröhre;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine photoelektrische Kathode in größerem Maßstab.

In Fig. ι wird eine Glimmerscheibe 1 mit einer Schablone abgedeckt, die hier nicht dargestellt ist und eine quadratische Öffnung besitzt. Ouarzpulver wird mit einer Spritzpistole auf die Oberfläche geblasen, bis ein quadratischer Ausschnitt der Platte mit Pulver bedeckt ist, wie es durch die Linie 2 in Fig. ι angedeutet ist. Dann wird, wie Fig. 2 zeigt, diese Glimmerscheibe auf einer leitenden Kathodenplatte4 von etwas größerem Durchmesser als die Glimmerscheibe durch die Klemmen 5 an den Kanten befestigt. Die Kathodenplatte mit der Glimmerscheibe, auf der sich das Quarzpulver befindet, ist an Stützen 6 in Verbindung mit einer Klammer 7 an den Ouetschfußo. befestigt. Eine Zuleitung 10 führt durch den Fuß hindurch und steht in Verbindung mit einer der beiden Stützen. Es ist zweckmäßig, diesen Fuß möglichst am Ende eines Vorbehandlungskolbens 11 vorzusehen. An dem gegenüberliegenden Ende dieses Kolbens wird ein Ansatz 12, in dem ⁸<> ein Stab 15 eingeschmolzen ist, der eine Silberkammer 14 trägt, ausgebildet. Die Kammer' ist hohl und hat eine Blende 16, die nach der Kathode zu gerichtet ist. In dieser Kammer befindet sich an der Stelle 17 eine 8g kleine Menge von reinem Silber. Der Kolben wird ausgepumpt und die Silberkammer auf eine genügend hohe Temperatur gebracht, um das Silber verdampfen zu lassen. Eine Wirbelstromspule 19, die den Kolben von außen umgibt, dient zur Heizung. Das zu verdampfende Metall iritt in das Innere des Kolbens und wird auf der gepulverten Fläche 2 und auf der glatten Glimmerfläche niedergeschlagen. Falls es notwendig ist, wird ein Spannungsabfall · zwischen der Silberkammer und der Kathode erzeugt, um die Metallatome auf ihrem Weg durch die Kammer zu beschleunigen. Da die Silberatome sich von der Öffnung 16 nach der Kathode zu in gerader Richtung ausbreiten, treffen sie auf die Kathodenfläche fast senkrecht auf. Natürlich wird nach dem Rande zu der Auftreffwinkel etwas von 90° abweichen. Das ist aber unbedeutend, solange die Abweichung gering ist.

Wie Fig. 4 zeigt, wird das Silber nur auf jenen Stellen der pulvrigen Schicht kondensiert werden, auf denen die ankommenden Silberstrahlen nahezu senkrecht auftreffen. Es entstehen dann zahlreiche kleine, vonein- no ander isolierte leitende Silberflächen. • Es ist klar, daß auf jeden Teil der Glimmerfläche, der nicht mit Isolationspulver bedeckt ist, das Silber sich in einer zusammenhängenden, leitenden Schicht niederschlagen wird, die die Mosaikschicht umgibt. Da die Klemmen 5 auf den leitenden Teil der Kathode angebracht sind, wird die zusammenhängende Silberschicht mit ihnen leitend verbunden. Die Leitung 10 steht so direkt mit der zusammenhängenden Silberschicht in Verbindung.

Es wurden Versuche ausgeführt, um den Unterschied zwischen Silberbelägen festzustellen, die auf glatter Fläche und solchen, die auf pulvriger Fläche hergestellt wurden. Man fand, daß unter gleichen Bedingungen und bei gleicher Schichtdicke die glatte Silberfläche einen Widerstand von 3 Ohm für eine bestimmte Länge hatte, während die Silberschicht, die auf einer Pulverschicht ίο haftete, für die gleiche Länge einen Widerstand hatte, der größer als S X io⁸ Ohm war; d. h. also, daß die einzelnen Elemente der photoelektrischen Kathode vollkommen voneinander getrennt sind und keinen Stromfluß zulassen.

Die Größe und der Abstand der leitenden Elemente voneinander kann dadurch verändert werden, daß man Größe, Gestalt und Art der Unterlage variiert. Werden kleine Pulverkörner auf eine feste, relativ glatte Oberfläche aufgebracht, so werden die Photoelemente sehr klein und liegen dicht aneinander. Werden die Pulverkörner jedoch sehr groß gemacht und liegen lose auf, so werden dieTeilchen und der Abstand zwischen ihnen relativ groß sein. Es ist daher möglich, ein Photozellenmosaik herzustellen, bei dem die einzelnen Elemente praktisch jede gewünschte Ausdehnung haben können. Die Mosaiks, die nach dem obengenannten Verfahren hergestellt werden, halten sich in ihrer Durchschnittsgröße noch unterhalb der Größe der kleinsten Photoelemente, die für eine Abtastfläche wünschenswert sind. Die so hergestellten Photoelemente ordnen sich nicht in einer Reihe an und bilden keine Muster. Es läßt sich nicht beweisen, daß die Elemente eine einheitliche Durchschnittsgröße haben. Es wurde jedoch beim Gebrauch einer +0 Kathode in einer Fernsehbildzerlegeröhre durch den Detailreichtum am Empfangsbild festgestellt, daß die einzelnen Elemente nicht zusammenlaufen und Strombahnen oder zusammenhängende Massen ergeben, die durch ihre Größe eine Verwaschung des Bildes hervorrufen würden.

Die nach dem angegebenen Verfahren in dem Hilfskolben 11 hergestellte Photozellenkathode wird von dem Kolben selbst getrennt, wie die punktierte Linie 20 in Fig. 2 zeigt. Die Silberkathode wird in eine Fernsehzerlegeröhre 21 (Fig. 3), eingebaut und der Kolben mit dem Kathodenteil über einen Glasring 22 zusammengeschmolzen. Der andere Teil der Zerlegeröhre enthält eine Anodenanordnung 24.

Eine weitere Vorbehandlung der Kathode innerhalb der Röhre zeigt Fig. 3. Die Röhrenhülle 21 ist mit einer Pumpe durch einen Abstellhahn 25 verbunden. Das Verbindungsstüclc20 führt zu einem Kolben27, der Alkalimetall, ζ. B. Caesium 29, enthält und durch eine Gasflamme 30 oder ähnliches erhitzt wird. Die Röhre wird gründlich ausgeheizt und ausgepumpt und Sauerstoff durch den Hahn 25 in. das Innere gelassen. In der Nähe der Kathode wird in der Sauerstoffatmosphäre eine elektrodenlose Ringentladung mit Hilfe einer Wirbelstromspule 19 erzeugt. Diese Ringentladung wird so lange unterhalten, wie Sauers'toffionen aus der Entladungszone in die Silberfläche diffundieren. Diese Sauerstoffionen oxydieren das Silber. Es ist selbstverständlich, daß das Silber auch direkt durch Erhitzen oder durch Hochfrequenz, die der Kathodenplatte, die sich hinter der Glimmerscheibe befindet, zugeleitet wird, oxydiert werden kann. Es wurde jedoch festgestellt, daß in jedem Fall die elektrodenlose Entladung die beste Oberfläche gibt.

Der Kolben 27 wird dann geheizt, um Caesiumdampf in den Kolben 21 einzuführen. Das Caesium verbindet sich mit dem Silberoxyd und bildet auf den Einzelteilchen und auf der zusammenhängenden Silberfläche eine photoelektrische Fläche.

Es ist nicht notwendig, daß der Caesiumdampf, der auf die Oberfläche gerichtet ist, von einer punktförmigen Quelle ausgeht, da derselbe sich mit dem Silberoxyd verbindet, ohne besonders gerichtet zu sein, und sich nicht zwischen -den Metallteilchen noch an den Wänden niederschlägt.

Während der Aufbringung des Caesiums oder während einer späteren Aktivierung kann die Empfindlichkeit durch Belichten der Kathode stetig überwacht werden. Die direkte Verbindung 10 mit der zusammenhängenden Kathodenfläche kann für die Messung der Emission benutzt werden, wobei die Anode zum Auffangen der Elektronen dient. Wenn der Punkt der maximalen Empfindlichkeit erreicht ist, wird das Auspumprohr 26 abgeschmolzen und die fertige Röhre von der Pumpanordnung abgenommen. Die unter diesen Bedingungen hergestellte Röhre kann als Fernsehbildzerlegeröhre benutzt werden.

Claims

Patentansprüche: ^uo

i. Verfahren zur Herstellung gegeneinander isolierter Flächenstücke eines leitenden Stoffes durch Aufdampfen auf eine isolierende Fläche bei Mosaikelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Fläche derart mit überhängenden oder unterschnittenen Isolierteilchen versehen wird und der leitende Stoff auf die so· behandelte Isolierfläche von einer iao punktförmigen Stelle aus mit geradliniger Ausbreitung derart aufgedampft wird,

daß die von den überhängenden Teilen beschatteten Stellen der isolierenden Unterlage frei von aufgedampftem leitendem Stoff bleiben.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Isolierträgerfläche eine Schicht von eng aneinanderliegenden isolierenden Teilchen aufgebracht wird, auf deren Oberseite ίο dann das leitende Material aufgedampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Teilchen aus unregelmäßig geformten Körnern bestehen, deren Größe entsprechend der geforderten Größe der leitenden Flächenteilchen gewählt ist.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Überwachung der photoelektrischen Empfindlichkeit während der Formierung beim Aufdampfen des leitenden Materials ein Teil desselben in Form einer zusammenhängenden Fläche in der Umgebung der gegeneinander isolierten kleinen Flächenstücke bzw. der Mosaikelektrode niedergeschlagen wird.
5. Verfahren zur Herstellung eines Photozellenmosaiks für Bildzerlegeröhren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Isolierträgerschicht Silber aufgedampft und durch eine elektrodenlose Ringentladung oxydiert wird, worauf ein photoempfindliches Material auf das Silberoxyd niedergeschlagen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Silber durch diffundierenden Sauerstoff oxydiert wird.
7. Photozellenmosaikkathode, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode auf einer leitenden Schicht eine homogene isolierende Schicht, darauf eine Schicht fein gemahlener Isolierkörner, auf der Oberseite der Körner eine unterteilte Silberschicht und auf dem Silber eine photoempfindliche Schicht enthält.
8. Photozellenmosaikkathode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht der Isolierkörner nur einen Teil der homogenen isolierenden Schicht bedeckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen