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Elektrodenanordnung für Vervielfacher.
Die Erfindung betrifft Sekundärelektronenverstärker und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung derjenigen dieser sogenannten Vervielfacher, die mit einer Auslösung von Sekundärelektronen an Netzen, Sieben, Gittern oder Folien arbeiten.
Es ist z. B. eine Gruppe von statischen und dynamischen Vervielfachen bekannt, bei denen die Elektronen zum Aufprall an einer Anzahl räumlich hintereinander liegender Netze gebracht werden, die an von Netz zu Netz steigenden Potentialen liegen. Bei derartigen Vervielfachen besteht der Nachteil, dass von den in der Ebene eines Netzes ankommenden Elektronen stets nur ein Bruchteil zur Auslösung von Sekundärelektronen durch Aufprall herangezogen wird, während der Rest der Elektronen durch die Lücken des Netzes hindurchfliegt, ohne an der Vervielfachung teilzunehmen.
Diesen Nachteil haben sämtliche bisher bekannten mit Netzen arbeitenden Anordnungen, einerlei welche räumliche Lage die Elektroden im übrigen haben.
Ein weiterer Nachteil der mit durchbrochenen Elektroden arbeitenden Vervielfacher ist der, dass von den auftreffenden Elektronen nur ein Teil den für die Auslösung von Sekundärelektronen günstigsten Auftreffwinkel haben. Ein grosser Teil der Elektronen trifft auf die Drähte des Netzes senkrecht auf, und es ist daher vorgeschlagen worden, den Netzdrähten ein dreieckiges Profil zu geben.
Die Herstellung derartiger Netze stösst aber auf Schwierigkeiten, da Spezialdrähte erforderlich sind.
Es sind auch Elektronenröhren bekannt, die zwischen Glühfaden und Anode ein zylindrisches Jalousiegitter besitzen. Bei diesen Röhren kommt es aber nicht zu einer mehrfachen Auslösung von Sekundärelektronen, bei der der Verstärkungsfaktor pro Stufe wegen der eintretenden Multiplikation
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faktors lässt bei einer Mehrstufenröhre eine Herabsetzung der Stufenzahl und damit der erforderlichen Spannungen zu.
Gemäss der Erfindung wird mindestens eine Auslöse-oder Prallelektrode aus einer Anzahl stab-, band-oder streifenförmiger Elemente so zusammengesetzt, dass sie eine jalousieartige Anordnung bildet. Es ist zweckmässig, nicht nur eine, z. B. die erste, sondern sämtliche Auslöseelektroden derartig auszubilden. Die einzelnen Abschnitte jeder Elektrode liegen so, dass jede einzelne Elektrode oder auch zwei oder mehr hintereinander liegende Elektroden zusammen in der Hauptbewegungsrichtung der Elektronen gesehen, keine Lücken aufweisen. In einer andern schräg dazu liegenden Richtung jedoch sind die Elektroden möglichst gut durchlässig. Am einfachsten wird dies erreicht, wenn jede Elektrode aus Stegen besteht, die schräg zur Haupteinfallsrichtung der Elektronen liegen.
Mehrere solcher Elektroden sind parallel oder auch schräg zueinander angeordnet.
Da die Ergiebigkeit an Sekundärelektronen von dem Auftreffwinkel der Primärelektronen abhängt, und da das vor den Elektroden sich ausbildende Feld die Flugrichtung der Elektronen verschieden beeinflusst, ist es unter Umständen zweckmässig, die Elektroden nicht aus ebenen Stegen, sondern aus gewölbten oder gebogenen, eventuell auch aus gewellten Streifen zusammenzusetzen.
Man kann auf diese Weise erreichen, dass die Elektronen über die ganze Fläche der Elektrode hinweg im wesentlichen mit demselben Auftreffwinkel aufprallen.
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Für die gegenseitige Lage der Elektroden ist es zweckmässig, wenn die Stege aufeinanderfolgender Elektroden entgegengesetzte Neigung haben, und wenn die Abstände zwischen den Stegen überall gleich gross sind, so dass die an einem Steg ausgelösten Elektronen sämtlich auf einen Steg der nächsten Elektrode treffen. Es kann jedoch auch eine Verteilung der an einem Steg ausgelösten Elektronen auf mehrere Stege in höheren Stufen zweckmässig sein, um die Belastung der einzelnen Stege herabzusetzen. Die Stege aufeinanderfolgender Stufen können auch gekreuzt zueinander liegen.
Bei Anwendung der Elektrode in einem dynamischen Vervielfacher werden die Sekundärelektronen abwechselnd auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Stege ausgelöst. Die Elektrode kann auch zur Trennung des Vervielfachungsraumes vom Sammelraum der Röhre dienen.
Soll gleichzeitig eine Flächenvergrösserung mit steigender Stufenzahl vorhanden sein, so führt man die Elektroden rotationssymmetrisch aus, wobei beispielsweise die einzelnen Elektroden je aus einer Anzahl aneinander gereihter konischer Ringe bestehen, die zusammen eine zylindrische Elektrode bilden.
Werden die Elektroden in Röhren benutzt, bei denen es auf die räumliche Verteilung der Emission über einen grösseren Querschnitt ankommt, also z. B. in Bildwandlern, Fernsehröhren u. dgl., so macht man zweckmässig die Stege der Elektroden so schmal, dass sie der zeilenmässigen Aufteilung des optischen Bildes entsprechen. Wird nun dafür gesorgt, dass die von einem Steg ausgehenden Sekundärelektronen mit Sicherheit auf nur einen Steg der nächsten Elektrode treffen, so wird die Emissionsverteilung zum mindesten quer zu den Stegen unverzerrt erhalten, und es findet keine Verschleierung des Bildes infolge der mehrfachen Verstärkung statt.
Um auch längs der Zeile keine Verwischung zu erhalten, benutzt man Stege, die in Längsrichtung gewellt sind und die Elektronen auch längs der Zeile in Gruppen zusammenfassen, die im wesentlichen unabhängig voneinander vervielfacht werden. Die Elektroden wirken dann wie ein elektronenoptisches Linsenraster und es ist keine weitere Sammel-oder Abbildungsvorrichtung erforderlich.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Elektrodenanordnung mit zwei Gittern 1 und 2 und einer flächenhaften Elektrode. 3. Jedes Gitter enthält eine Anzahl Stege 11-14 und 21-24, von denen in der Figur nur vier dargestellt sind. Die Stege liegen schräg zu der durch den Pfeil 4 angegebenen Hauptbewegungsrichtung der Elektronen, u. zw. haben die Stege 11-14 die entgegengesetzte Neigung wie die Stege 21 Z-24. Die Stege bestehen beispielsweise aus dünnen Silberblech oder einer hochemitierendenLegierung und haben beispielsweise eine Breite von 12 bis l mm und eine Dicke von wenigen Zehntelmillimetern. Die Elektrode kann z.
B. aus über einen Rahmen gespannten Bändern aufgebaut sein oder die Stege sind aus einem Stück Blech durch Stanzen hergestellt. Die Zahl der Stege, der Abstand der Elektroden und die Stärke des Materials können in weiten Grenzen geändert werden.
Es ist angenommen, dass die Elektrode 3 das höchste Potentialführt, die Elektrode 2 ein niedrigeres und die Elektrode 1 ein noch niedrigeres. Vor der Elektrode 1 befindet sich beispielsweise eine nicht dargestellte Photokathode. Die Äquipotentiallinien sind in der Figur zwischen den Stegen angedeutet, und es ist eine solche Potentialverteilung angenommen, bei der der Durchgriff einer nachfolgenden Stufe auf die vorhergehende verhältnismässig gross ist. Die Bahnen der Elektronen sind für den Steg 12 durch Linien angedeutet. Die Elektronen kommen zunächst in Richtung des Pfeiles 4 an und treffen auf die obere Seite des Streifens 12 auf. Die an der Elektrode freigemachten Sekundärelektronen wandern unter dem Einfluss des Saugfeldes der Elektrode 2 nach unten und treffen auf den Streifen 21.
Die hier ausgelösten Sekundärelektronen werden von der Platte 3 abgesaugt.
Es ist ersichtlich, dass bei einer solchen Anordnung sämtliche Primärelektronen zum Aufprall auf der Elektrode 1 kommen und dass auch sämtliche Elektronen schräg auf die Elektrode auftreffen.
Um den Auftreffwinkel an sämtlichen Stellen der Elektrode gleichzumachen, kann eine Ausführungsform nach Fig. 2 gewählt werden. Die Stege sind hier etwas gewölbt, u. zw. so, dass der Auftreffwinkel der Elektronen an sämtlichen Stellen gleich gross ist. Bei dieser Anordnung ist ferner nur das erste Netz so ausgebildet, dass es in Richtung des Pfeiles 4 völlig lückenfrei ist. Bei dem zweiten Netz 5 genügt es, wenn die einzelnen Lamellen oder Stege sämtliche von dem ersten Netz kommenden, bereits zu Gruppen zusammengefassten Elektronen auffangen. Dasselbe gilt für das Netz 6. Die Ausgangselektrode ist wiederum als Platte 7 ausgebildet.
In Fig. 3 ist eine Anordnung gezeigt, bei der das erste Netz Lücken in Pfeilrichtung 4 aufweist.
Das zweite Netz liegt so, dass es diese Lücken gerade ausfüllt. Die Anordnung hat den Vorteil, dass der Durchgriff von Netz zu Netz grösser ist und der Neigungswinkel der Stege steiler gewählt werden kann. Es ist unter Umständen zweckmässig, die Stege der letzten Stufen etwas weniger steil zu stellen und ihnen dafür etwas grössere Ausdehnung zu geben, damit sie der höheren Beanspruchung gewachsen sind.
Fig. 4 zeigt eine Photozelle, die mit einem Verstärker nach der Erfindung zusammengebaut ist. Die erste Elektrode liegt zu der Photokathode hier so, dass die Haupteinfallrichtung (Pfeil 4) der Primärelektronen schräg zur Ebene des ersten Netzes ist. Bei einer solchen Anordnung lassen sich die Stege etwas schmaler ausführen, als wenn die Elektronen senkrecht auf das erste Netz treffen würden.