DE1614170C - Photoleitfahiges Loschungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein photoleitfähiges Löschungsmaterial, das wenigstens eines der Elemente der Gruppella des Periodensystems bzw. Tl, Ti, Al oder Zr in Cadmiumsulfid in einer Menge von 1 Gewichtsprozent oder weniger enthält.

Cadmiumsulfid ist als photoleitfähiges Material, bekannt.

Bei diesem ist auch bekannt, daß die Photoleitfähigkeit durch Infrarotstrahlen gelöscht wird.

Gemäß der Erfindung werden ein oder mehrere neue Elemente zu dem aus Cadmiumsulfid bestehenden Grundmaterial als Fremdkörper zugegeben. Die Menge dieser Fremdkörper beträgt nicht mehr als 1 Gewichtsprozent des als Grundsubstanz vorhandenen Cadmiumsulfids.

Im Vergleich zu dem herkömmlichen Löschungsmaterial, z. B. unter Verwendung von Cu und Ga als Fremdkörper, ergibt das Löschungsmaterial gemäß der Erfindung eine beträchtliche Löschungswirkung bei Bestrahlung mit einem löschenden Strahl, wodurch ein photoelektrischer Strom in einem großen Spannungsbereich geregelt wird bzw. ein Infrarotstrahl mit großer Empfindlichkeit festgestellt werden kann.

Die Konzentration dieser Fremdkörper gemäß der Erfindung beträgt bis zu etwa l°/o, um eine Herab-Setzung des Widerstands des Materials zu verhindern. In den meisten Fällen wendet man zweckmäßigerweise etwa 10~⁴ Molprozent an; dieser Wert kann jedoch je nach den angewandten Bedingungen schwanken. Bei Kristallen ergeben selbst Konzentrationen über ΙΟ"³ Molprozent einen großen Widerstand und damit eine starke Infrarotlöschung.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. In den Zeichnungen bedeutet

F i g. 1 eine graphische Darstellung einer Löschung der Photoleitfähigkeit bei verschiedenem photoelektrischem Strom, wobei der photoelektrische Strom auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen sind;

F i g. 2 bis 6 geben die Ergebnisse von Versuchen wieder, aus denen sich die Vorteile der Löschungsmaterialien gemäß der Erfindung gegenüber dem herkömmlichen Material ergeben, wobei die prozentuale Löschung auf der Ordinate und der photoelektrische Strom auf der Abszisse aufgetragen sind.

Bei Bestrahlung von Cadmiumsulfid, mit Strahlen im sichtbaren Bereich wird der photoelektrische Strom durch Bestrahlung mit einem Strahl geeigneter Wellenlänge, z. B. einem Infrarotstrahl, verringert, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist. Dies bezeichnet man als Infrarotlöschung. Der Grad dieser Löschung kann gemäß folgender Gleichung in Prozent angegeben werden:

sulfid auf dem Vorhandensein von Cadmiumfehlstellen in dem Sulfid beruht. Daher ist das Vorhandensein von Fremdkörpern nicht unbedingt erforderlich. In der Praxis wird jedoch ein Akzeptor, wie Kupfer, Silber u. dgl. und ein Donator, wie Gallium, Chlor u. dgl. zugegeben, damit ein Cadmiumsulfid mit verhältnismäßig starker Löschung und entsprechender Photoleitfähigkeit erhalten wird, da ein Material mit geringer Photoleitfähigkeit auch eine geringe Löschung ergibt. Bei dieser Löschung nimmt jedoch der Wert von L.P. mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab. Daher mußte der zu regelnde photoelektrische Strom natürlich auf einen kleinen Wert beschränkt bleiben.
' Aus diesem Grund bestand ein Bedarf für ein Löschungsmaterial mit großem L.P.-Wert bei einem großen photoelektrischen Strom.

Die Erfindung schafft daher ein photoleitfähiges Löschungsmaterial, das selbst bei einem großen photoelektrischen Strom eine hervorragende Löschungswirkung aufweist.

Es wurde gefunden, daß man ein ausgezeichnetes Löschungsmaterial mit einem großen L.P.-Wert bei einem großen photoelektrischen Strom erhalten kann, wenn man zu dem Ausgangsmaterial eines oder mehrere der Elemente der Gruppe II a des Periodensystems bzw. Thallium, Titan, Aluminium oder Zircon in einer Menge von 1 Gewichtsprozent oder weniger zugibt.

Falls die Menge dieser Fremdkörper 1 Gewichtsprozent überschreitet, wird der elektrische Dunkelstrom ID groß, während der photoelektrische Strom Iß nicht so groß wird. Die Veränderung des elektrischen Stroms auf Grund der Löschung ist somit im Vergleich zu IB klein.

Falls der Wert von W im Vergleich zu IB vernachlässigbar klein ist, gilt die folgende Gleichung:

L.P.=

IB-ID

IB

rn ff

Löschungsprozent (L.P.) = · 100 ,

SS

worin IB einen photoelektrischen Strom bei Bestrahlung mit einem Strahl, IL den Wert des elektrischen Stroms auf Grund der Verminderung durch den löschenden Strahl und ID den elektrischen Dunkelstrom bedeuten.

Das Cadmiumsulfid zeigt eine Löschung durch einen Infrarotstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 0,7 und 1,8 μ. Aus diesem Grund findet es in Instrumenten zur Ermittlung von Infrarotstrahlen Anwendung, insbesondere in solchen Instrumenten, die bei gewöhnlicher Temperatur verwendet werden.

Es ist anzunehmen, daß die Löschung von CadmiumDie Größe der Löschung wird somit durch L. P. bestimmt.

Wenn jedoch der Wert von ID zu groß ist, um vernachlässigt zu werden, ist die durch Löschung verursachte Abnahme des elektrischen Stroms gleich IB — IL, während der Wert von (IB — ILjIB · 100) nicht 100 °/₀ beträgt, sondern selbst bei einer 100°/_oigen Löschung nur einem kleinen Wert entspricht.

Es ist daher notwendig, Fremdkörper in einer Menge von nicht mehr als 1 Gewichtsprozent zuzugeben. Ein größerer Fremdkörpergehalt führt zu einer Zunahme von ID, und daher erreicht die prozentuale Löschung gemäß obiger Gleichung nicht immer praktisch 100%.

Das Verfahren zur Herstellung von photoleitendem Löschungsmaterial gemäß der Erfindung ist nicht kritisch. Die Form des Endprodukts gemäß der Erfindung kann je nach dem Einzelfall schwanken und z. B. aus einem Pulver, Kristall usw. bestehen.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Pulverförmiges Cadmiumsulfid hoher Qualität 15 g

Pulverförmiges Calziumsulfid 1,5 mg

Destilliertes Wasser 22 ml

Die obigen drei Stoffe wurden unter Rühren miteinander vermischt und bei 150^r'C getrocknet. Das ge-

trocknete Gemisch wurde pulverisiert und 20 Minuten in einem Schwefelwasserstoffstrom bei 1000° C gesintert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde mit einem Bindemittel verknetet. Dann wurde es vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm getrocknet und anschließend die Löschung gemessen.

Ein ähnliches Sinterverfahren wurde mit den folgenden Stoffen ausgeführt, wobei die Löschungseigenschaften des Produkts ebenfalls gemessen wurden:

Pulverförmiges Cadmiumsulfid hoher Qualität 15 g

Pulverförmiges Caiziumsulfid .......... 750 mg

Destilliertes Wasser 20 ml

Zum Vergleich wurden die Löschungseigenschaften eines ähnlichen, jedoch mit Cu und Ga versetzten Gemisches untersucht.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 2 dargestellt, aus der sich die Löschungseigenschaften durch nach rechts abfallende Kurven ergeben.

Wie sich aus xler graphischen Darstellung ergibt, weist das Cadmiumsulfid mit einem Gehalt von 0,01 Gewichtsprozent CaS überragende Löschungseigenschaften gegenüber dem Cadmiumsulfid mit einem Zusatz von Cu und Ga auf.

Bei dem Cadmiumsulfid mit einem Gehalt von 5 Gewichtsprozent CaS war der elektrische Dunkelstrom viel zu groß. Beim Bestrahlen mit einem anregenden Strahl nahm der photoelektrische Strom nur langsam im Vergleich zum Dunkelstrom zu, und' es trat kaum eine Löschung auf.

Beispiel 2

Pulverförmiges Cadmiumsulfid hoher Qualität 15 g

Pulverförmiges Thalliumsulfid 1,5 mg

Destilliertes Wasser 20 ml

Die obigen drei Stoffe wurden durch Rühren miteinander vermischt und bei 150⁰C getrocknet. Nachdem das getrocknete Gemisch pulverisiert worden war, wurde es in einem Schwefelwasserstoffstrom 20 Minuten bei 1000⁰C gesintert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde mit einem Bindemittel (einer 3°/oigen Lösung von Äthylcellulose in Amylalkohol) verknetet, vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm getrocknet, und dann wurden die Löschungseigenschaften gemessen.

Zum Vergleich wurde ein herkömmliches Löschungsmaterial mit einem Gehalt von Cu und Ga in einer Menge von jeweils 10~⁴ Mol/Mol CdS hergestellt und auf Löschungseigenschaften untersucht.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 3 dargestellt, aus der sich die Löschungseigenschaften durch nach rechts abfallende Kurven ergeben. Ebenso wie im vorher beschriebenen Fall nimmt der Wert von L.P. mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab.

Das mit Thallium versetzte Cadmiumsulfid weist eine größere L.P. als das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid bei gleichem photochktrischem Strom auf. Bei einer Stromstärke von 100 μΑ ergibt das mit TI versetzte Cadmiumsulfid eine 43°/o'g^e Löschung, während das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid nur eine 4°/„ige Löschung ergibt. Bei gleicher Löschung, z. B. von 55%. kann man mit der erstgenannten Substanz einen photochktrischen Strom von 57 μΑ regeln, während man mit der letztgenannten Substanz lediglich einen Strom von 1 μΑ regeln kann.

Die Löschungseigenschaften des mit Tl versetzten Cadmiumsulfids sind also den Eigenschaften des mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfids weit überlegen.

B e i s ρ i e 1 3

Hochreines pulverförmiges Cadmiumsulfid.. 15 g

Pulverförmiges Titanoxid 1,5 mg

Destilliertes Wasser 20 ml

Die obigen Stoffe wurden unter Rühren miteinander vermischt und bei 150° C getrocknet. Das getrocknete Gemisch wurde pulverisiert und dann 20 Minuten bei 1000"C in einem Schwefelwasserstoffstrom gesintert. Das erhaltene Cadmiumsulfidmaterial wurde mit einem Bindemittel (einer 3%igen Lösung von Äthylcellulose in Amylalkohol) verknetet, vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im Vakuum aufgedampftem Aluminiumfilm getrocknet und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht.

Zu Vergleichszwecken wurde ein herkömmliches Löschungsmaterial mit einem Cu- und Ga-Gehalt von jeweils 10~⁴ Mol/Mol CdS gesintert und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht.

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse, sind in Fig. 4 durch nach rechts abfallende Kurven dargestellt. Aus dieser Darstellung ergibt sich, daß der Wert von L.P., ebenso wie bei den vorhergehenden Versuchen, mit zunehmendem photoelektrischem Strom abnimmt.

Das mit Titan versetzte Cadmiumsulfid weist eine größere L.P. als das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid bei gleichem photoelektrischem Strom auf. Beispielsweise weist ein mit Ti versetztes Cadmiumsulfid eine 56%ige Löschung auf, während bei einem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid nur eine 27°/_oige Löschung auftritt. Bei gleicher Löschung, z. B. von 55%, kann man mit dem mit Ti versetzten Cadmiumsulfid einen photoelektrischen Strom von 10 μΑ regeln, während bei einem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid lediglich ein Strom von 1 μΑ geregelt werden kann.

Das mit Ti versetzte Cadmiumsulfid weist somit überragende Löschungseigenschaften auf.

Beispiel 4

Hochreines pulverförmiges Cadmiumsulfid .. 15 g
Pulverförmiges Aluminiumoxid (AI₂O₃) .... 1,5 mg Destilliertes Wasser / 20 ml

Die obigen drei Stoffe wurden unter Rühren miteinander vermischt und bei 150⁼C getrocknet. Das erhaltene getrocknete Gemisch wurde pulverisiert und 20 Minuten bei 1000⁰C in einem Schwefelwasserstoffstrom gesintert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde mit einem Bindemittel verknetet (einer 3°/oigen Lösung von Äthylcellulose in Amylalkohol), vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm getrocknet und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht.

Zu Vergleichszwecken wurde ein herkömmliches, jeweils 10~⁴ Mol Cu und Ga Mol CdS enthaltendes Löschungsmaterial hergestellt und gesintert und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht.
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt, wobei sich die Löschungseigenschaften aus den nach rechts abfallenden Kurven ergeben. Wie bei den vorhergegangenen Versuchen nimmt der Wert von L.P. mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab.

Hieraus ergibt sich, daß das mit Al versetzte Cadmiumsulfid eine größere L.P. als das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid bei gleichem photoelektrischem Strom aufweist. Bei einem Strom von 10 μΑ erhält man beispielsweise bei einem mit Al versetzten Cadmiumsulfid eine 65°/oig^e Löschung, während bei einem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid nur eine 27"/_oige Löschung auftritt. Bei gleichem Löschungsbereich, z.B. von 55°/o, kann man mit dem mit Al versetzten Cadmiumsulfid einen photoelektrischen Strom von 17 μΑ regeln, während man mit dem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid lediglich einen Strom von 1 μΑ regeln kann.

Das mit Al versetzte Cadmiumsulfid weist somit überragende Löschungseigenschaften auf.

B e i s ρ i e 1 5

Hochreines pulverförmiges Cadmiumsulfid .. 15 g

Pulverförmiges Zirconsulfid 1,5 mg

Destilliertes Wasser : 20 ml

Die obigen drei Stoffe wurden unter Rühren miteinander vermischt und bei 150⁰C getrocknet. Das getrocknete Gemisch wurde pulverisiert und dann 20 Minuten bei 1000⁰C in einem Schwefelwasserstoffstrom gesintert. Das gesinterte Cadmiumsulfid wurde mit einem Bindemittel verknetet (einer 3°/_oigen Lösung von Äthylcellulose in Amylalkohol) und vollkommen auf einer Elektrode mit einer Oberfläche aus einem im Vakuum aufgedampften Aluminiumfilm getrocknet und hinsichtlich ,der Löschungseigenschaften untersucht, υ --: · · ■ .

Zu Vergleichszwecken wurde ein herkömmliches Löschungsmaterial mit einem Gehalt von jeweils ΙΟ-⁴ Mol Cu und Ga Mol CdS hergestellt und gesintert und hinsichtlich der Löschungseigenschaften untersucht.

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. 6 in Form von nach rechts abfallenden Kurven dargestellt.

Wie bei den vorherigen Beispielen nimmt der Wert· von L.P. mit zunehmendem photoelektrischem Strom ab.

Hieraus ergibt sich, daß das mit Zr versetzte Cadmiumsulfid einen größeren L.P.-Wert als das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid bei gleichem photoelektrischen Strom aufweist. Bei einem Strom von beispielsweise 10 μΑ ergibt das mit Zr versetzte Cadmiumsulfid eine 70°/_oige Löschung, während das mit Cu und Ga versetzte Cadmiumsulfid lediglich eine Löschung von 27% ergibt. Bei gleicher Löschung, z. B. von 55°/o» kann man mit dem mit Zr versetzten Cadmiumsulfid einen vorgespannten photoelektrischen Strom von 20 μΑ regeln, während man mit dem mit Cu und Ga versetzten Cadmiumsulfid lediglich einen Strom von 1 μΑ regeln kann.

Hieraus ergeben sich eindeutig die überlegenen Löschungseigenschaften des mit Zr versetzten Cadmiumsulfids.

Im folgenden ist beispielsweise die analytische Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen Materials zusammengestellt, das als Fremdkörper mindestens zwei . Elemente der Gruppe Ha des Periodensystems enthält:

Elemente	Gehalt °/o
Ca	0,01 0,005 0,01 0,022
Mg Ba andere

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Photoleitfähiges Löschungsmaterial aus Cadmiumsulfid, das 1 Gewichtsprozent oder weniger von mindestens einem der Elemente der Gruppe Ha des Periodensystems bzw. Thallium, Titan, Aluminium oder Zircon enthält.

2. Photoleitfähiges Löschungsmaterial nach Anspruch 1, das zwei oder mehrere Elemente der Gruppe Ha des Periodensystems bzw. Thallium, Aluminium oder Zircon als Fremdkörper enthält.

3. Verfahren zum Herstellen eines photoleitfähigen Löschungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man pulverförmiges Cadmiumsulfid mit wenigstens einem der in Pulverform vorliegenden Elemente der Gruppe II a des Periodensystems bzw. Thallium, Titan, Aluminium oder Zircon vermischt und das erhaltene Gemisch anschließend sintert

. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen