DE974826C - Verfahren zur Herstellung sekundaeremittierender Schichten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung sekundäremittierender Schichten Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren zur Erzeugung von nichtleitenden oder halbleitenden Sekundäremissionsschichten anzugeben. Schichten dieser Art werden vorzugsweise in Speicherröhren, z. B. Fernsehaufnahmeröhren mit Vorabbildung verwendet, bei denen eine hohe Elektronenentladung durch aufprallende Primärelektronen erzeugt wird.
• Man hat bisher versucht, für die Herstellung von Sekundäremissionsschichten Erfahrungen aus der Photozellentechnik zu verwerten. So wurden für Sekundäremissionsverstärkerzellen Schichten verwendet, die in fast gleicher Zusammensetzung auch für Photokathoden benutzt werden. Wenn auch dieser Gedanke in einigen Fällen zum Erfolg geführt hat, so ist es doch nicht von der Hand zu weisen, daß verschiedenartige Gesetze diesen beiden elektronischen Erscheinungen zugrunde liegen und daß es möglich ist, zu besonderen Gesetzmäßigkeiten zu gelangen. In dem hier vorliegenden Fall kann diese Parallelität ohnehin nicht benutzt werden, da sowohl den Photoschichten als auch den Verstärkerschichten zur Vermeidung von Sättigungs- und Trägheitserscheinungen eine erhebliche Leitfähigkeit anhaftet. Diese ist bei Speicherschichten nicht erwünscht.
• Die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen haben nun gezeigt, daß eine Lichtempfindlichkeit der Schicht für ihre Wirkung als Sekundäremissionsschicht nicht maßgebend ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von sekundäremittierenden Schichten, mit Ausnahme von Schichten aus technischen Leuchtstoffen, besteht nun darin, daß in ein ein Ionengitter bildendes Grundmaterial aus Sulfiden oder oxydischen Metallverbindungen der Alkali-, Erdalkali- oder Erdmetalle Metallatome mit niedrigem Atomvolumen in solcher Konzentration eingelagert werden, daß gerade noch keine Ionisierung durch Wechselwirkung der eingelagerten Metalle bzw. eine hieraus resultierende metallische Leitfähigkeit zustande kommt.
• Man hat zwar bereits früher bei technischen Leuchtstoffen in ein ein Ionengitter bildendes Grundmaterial aus Sulfiden oder oxydischen Metallverbindungen der Alkali-, Erdalkali- oder Erdmetalle Metallatome mit niedrigem Atomvolumen eingelagert; diese atomaren Zusätze zu der Grundmasse werden jedoch bei technischen Leuchtstoffen nur in solcher Konzentration zugesetzt, daß eine maximale Lumineszenzerscheinung erreicht wird. Zum Beispiel betragen die Konzentrationen bei einem technischen Leuchtstoff auf der Grundlage von Zinksulfid einen Zusatz von 1o-3 bis 1o-4 g Silber pro Gramm Sulfid. Bei der Sekundäremission, auf die es bei der vorliegenden Erfindung ankommt, müssen die Konzentrationen zur Erzielung einer optimalen Sekundärelektronenausbeute mindestens eine Zehnerpotenz höher, und zwar so groß gewählt werden, daß gerade noch keine Ionisierung durch Wechselwirkung der eingelagerten Metalle zu einer metallischen Leitfähigkeit führt. Aus diesem Grunde sind technische Leuchtstoffe als Ergebnis des erfinderischen Verfahrens aus der Erfindung ausgenommen.
• Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man mit der obigen Verfahrensregel leicht zu einer dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßten hochsekundäremittierenden und zugleich nur schwach oder gar nicht leitenden Schicht gelangt, wobei Vervielfachungszahlen von sechs oder mehr unschwer zu erreichen sind. Bei dem gewählten Grundmaterial und den gewählten Konzentrationen und Atomarten des Zusatzmetalls ergeben sich auch Schichten von gänzlich anderer Zusammensetzung als die bekannten Photoschichten, da bei Photoschichten das Grundmaterial durch den zu großen Fremdmetallgehalt ionisiert wird und freie Elektronen in der Schicht auftreten, wodurch das Grundmaterial metallische Eigenschaften bekommt.
• Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht kann die genannte Metallverbindung mehrere Arten von Fremdmaterial, insbesondere solche, die eine hohe Kontaktspannung gegeneinander aufweisen, enthalten. Als Beispiel von solchen Fremdbeimengungen sei Wismut und Antimon genannt, die ferner deswegen günstig sind, weil sie derselben Gruppe des Periodischen Systems angehören und sich daher wegen ihrer in chemischer Hinsicht ähnlichen Eigenschaften gleich gut in dasselbe Grundmaterial einlagern lassen. Die Schicht kann aber auch so aufgebaut sein, daß das Grundmaterial an sich rein ist, aber ein stöchiometrischer Überschuß der metallischen Komponente der Verbindung vorbanden ist, der in Form nichtionisierter Atome in dieser enthalten ist und als solche in bezug auf die Sekundäremission besonders wirksam. macht.
• Schichten, die der Erfindung entsprechen, werden zuweilen erhalten, wenn bei der Herstellung in geringem Maße verunreinigtes Ausgangsmaterial Verwendung findet. Solche Fälle sind jedoch nicht reproduzierbar und für eine praktische Verwendung daher nicht geeignet. Es werden deswegen zwei Verfahren zur Herstellung der Schichten angegeben: Man kann einmal die beabsichtigte Menge des Fremdmetalls den reinen Ausgangsstoffen vor Herstellung der Schicht zusetzen und auf chemischem Wege zu einer Schicht mit der vorgegebenen Zusammensetzung gelangen. Die Schicht kann aber auch zuerst ohne das Fremdmetall auf einem bekannten Wege hergestellt werden, in die dann das Fremdmetall nach physikalischen Methoden eingelagert wird. Solche sind z. B. dadurch verwirklicht, daß ein Atomstrahl des betreffenden Fremdmetalls auf die Schicht gerichtet und diese gegebenenfalls gleichzeitig oder danach einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
• Die hier vorgeschlagene Schicht kann in allen Anordnungen verwendet werden, in denen eine solche hoher sekundärer Emissionsfähigkeit benötigt wird, insbesondere ist sie geeignet, als Bildwurfplatte in einem Bildwandler-Bildfänger zu dienen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung sekundäremittierender Schichten, mit Ausnahme von Schichten aus technischen Leuchtstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß in ein ein Ionengitter bildendes Grundmaterial aus Sulfiden oder oxydischen Metallverbindungen der Alkali-, Erdalkali- oder Erdmetalle Metallatome mit niedrigem Atomvolumen in solcher Konzentration eingelagert werden, daß gerade noch keine Ionisierung durch Wechselwirkung der eingelagerten Metalle bzw. eine hieraus resultierende metallische Leitfähigkeit zustande kommt.
2. 2. Schicht, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Metallverbindung mehrere Arten von Fremdmetallen, insbesondere solche, die eine hohe Kontaktspannung gegeneinander aufweisen, enthält.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Sekundärelektronen emittierender Schichten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beabsichtigte Menge des Fremdmetalls vor Herstellung der Schicht den reinen Ausgangsstoffen (Metallverbindungen) zugesetzt und auf chemischem Wege durch Reaktion mit dem Grundmaterial die gewünschte atomare Einlagerung erzielt wird. q.. Verfahren zur Herstellung Sekundärelektronen emittierender Schichten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremdmetall nach Herstellung der aus dem Grundmaterial bestehenden Schicht auf physikalischem Wege in diese eingelagert wird, z. B. dadurch, daß ein. Atomstrahl des betreffenden Fremdmetalls auf die Schicht gerichtet und diese gegebenenfalls gleichzeitig oder danach einer Wärmebehandlung unterworfen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 199 o29; britische Patentschriften Nr. 302 307, 46o o12, 479 733; »Phys. Review«, Vo1.36, 1930, S. 1641; Zeitschrift »Physik«, Bd.76, 1932, S.91 bis 105; »Fernsehen und Tonfilme, Jg. 7, 1936, S. 41 bis 44; »Journ. Phys. Radium«, Ser. 7, Bd. 7, 1936, S. 27o bis 28o; »Arch. techn. Messen«, J 39I-3 1937; »Physica«, Vol. 5, 1938, S. 17 und 29; »Philips' techn. Rdsch.«, Jg. 3, 1938, S. 8o bis 87; de Boer, »Elektronenemission und Adsorptionserscheinungene, Leipzig 1937, S. 254 bis 259.