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Sekundäre Elektronenverstärker.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verstärkung eines veränderlichen Stromes, mittels einer Elektronenröhre, in der eine Kathode, eine zur Abnahme des Nutzstromes dienende Anode und mehrere sekundäremittierende Prallelektroden vorgesehen sind, die derart steigende Potentiale aufweisen, dass an ihnen eine Vervielfachung eintritt, wobei die Beschleunigung und Führung der Elektronen lediglich durch das Feld zwischen den Prallelektroden erfolgt und besteht darin, dass die Prallelektroden durch quer zur durch äussere Felder unbeeinflussten Entladungsrichtung verlaufende, mit einer leicht Sekundärelektronen abgebenden Oberfläche versehene, elektronendurchlässige Metallflächen gebildet werden.
In denZeichnungen sindAusführungsbeispiele dargestellt. Es ist Fig. 1 und 2 je eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ; Fig. 3,4 und 5 je ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform ; Fig. 6 ein Querschnitt durch eine weitere Röhre gemäss der Erfindung und Fig. 7 ein Schnitt durch eine Photozelle, die mit einer Anordnung gemäss der Erfindung kombiniert ist.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung gemäss der Erfindung, die eine Mehrzahl von hintereinanderliegenden Prallanoden 1, 101, 111 und 121 enthält. Jede dieser Anoden ist mit einem Punkt verbunden, dessen Potential höher ist, als das der vorhergehenden Anode. An Stelle des Ausgangswiderstandes ist hier ein Messinstrument. M zwischen Anode 3 und Batterie 11 vorgesehen.
Die Wirkungsweise einer Einrichtung dieser Art ist folgende : Die von der Kathode 2 emittierten Primärelektronen fallen auf die Prallanode 1 auf. Die dadurch freigemachten Sekundärelektronen werden auf der Vorder-oder Rückseite des Gitters oder Metallplättehens 1 durch die auf höher positiver Spannung liegende zweite Prallanode j ! M beschleunigt, so dass sie auf diese Anode auftreffen. Dort schlagen sie wieder die mehrfache Zahl von Tertiärelektronen los, die wiederum rückwärts abgesaugt auf eine weitere Prallanode 111 geworfen werden, um schliesslich als mehrfach verstärkter Elektronenstrom von der letzten als Auffangelektrode ausgebildeten Anode 3 zur Arbeitsleistung aufgenommen zu werden.
Theoretisch lässt sich so eine beliebig hohe Verstärkung erzielen. Die Verstärkung der von irgendwelchen Steuerwirkungen ausgehenden Primärstromschwankungen erfolgt dabei völlig linear.
Ein besonderer Vorteil eines derartigen Verstärkers ist der niedrig liegende Störpegel, der eine ausserordentlich hohe Verstärkung sehr kleiner Spannungsschwankungen gestattet.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Es ist günstig, bei mehreren hintereinanderliegenden, gitterförmigen Prallanoden 101 und 111 die freigewordenen Sekundärelektronen auf der nach der Kathode zu gelegenen Seite durch eine Auffangelektrode 1 abzusaugen. Auf diese Weise wird zum Teil ein zweifacher Elektronendurchgang durch die Gitter erreicht, wodurch die Sekundär- emission stark erhöht wird. Des weiteren erwies es sich als günstig, zur Herabsetzung der Austrittsarbeit die Prallanoden zu erhitzen.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die Prallanoden ringförmig ausgebildet sind, um den Lichtzutritt zur Kathode nicht zu versperren. Eine ähnliche Anordnung zeigt Fig. 4, bei der die Anoden seitlich als Streifen ausgebildet sind.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführung, bei der ein Satz von Prallanoden in Form von schmalen Streifen in der Mitte über einer länglichen Kathode liegt.
Es hat sich ferner als für die Verstärkung günstig erwiesen, die Elektronenquelle, z. B. die Photokathode einer Photozelle oder eine im Primärelektronenstrahl liegende Blende, wie an sich bekannt, auf der ersten Prallanode 1 elektronenoptisch abzubilden bzw. den gesamten von der Quelle ausgehenden Elektronenstrom auf die erste Prallanode zu konzentrieren. Da ferner die dort entstehenden Sekundärelektronen nach verschiedenen Richtungen austreten, empfiehlt es sich, wie an sich bekannt, auch die erste Prallanode auf der zweiten, diese auf der nächsten usw. elektronenoptisch abzubilden.
Dies kann im Falle von hintereinander angeordneten Gittern als Prallanoden in einfachster Weise elektrostatisch (Fig. 6) oder mittels des Magnetfeldes einer umgebenden Spule geschehen.
Die Elektronenlinse hat nach Fig. 6 die Form eines Zylinders 7 mit angesetzten Ringen, wodurch gleichzeitig eine besonders für Fernseh- und Tonfilmzwecke bei Photozellen ausserordentlich wichtige Unempfindlichkeit gegen äussere Störungen in einfachster Weise erreicht wird. Verbindet man diesen Zylinder z. B. mit dem Abschinnmantel des zum Verstärker führenden Kabels, so erübrigt sich jede äussere Abschirmung der Photozelle, wie Metallkästen, Metallgitter usw., was häufig der Lichtausnutzung zu gute kommt.
Für GrossoberflÅachenphotozellen hat sich die in Fig. 7 dargestellte Form eines die Kathode 2 enthaltenden runden Glaskörpers 7 mit angesetztem Hals 8, welcher das Elektrodensystem 1, 101, 111, 121 sowie die Auffanganode 3 enthält, bewährt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verstärkung eines veränderlichen Stromes, mittels einer Elektronenröhre, in der eine Kathode, eine zur Abnahme des Nutzstromes dienende Anode und mehrere sekundäremittierende Prallelektroden vorgesehen sind, die derart steigende Potentiale aufweisen, dass an ihnen eine Vervielfachung eintritt, wobei die Beschleunigung und Führung der Elektronen lediglich durch das Feld zwischen den Prallelektroden erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallelektroden durch quer zur durch äussere Felder unbeeinflussten Entladungsrichtung verlaufende, mit einer leicht Sekundärelektronen abgebenden Oberfläche versehene, elektronendurchlässige Metallflächen gebildet werden.
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Secondary electron amplifier.
The invention relates to a device for amplifying a variable current by means of an electron tube, in which a cathode, an anode serving to take the useful current and several secondary emitting impact electrodes are provided, which have rising potentials in such a way that a multiplication occurs at them, with the acceleration and the electrons are only guided through the field between the impact electrodes and consist in the fact that the impact electrodes are formed by electron-permeable metal surfaces that run transversely to the direction of discharge unaffected by external fields and that have a surface that easily emits secondary electrons.
Exemplary embodiments are shown in the drawings. 1 and 2 are each a schematic view of an embodiment of the subject matter of the invention; 3, 4 and 5 each show a section through a further embodiment; 6 shows a cross section through a further tube according to the invention and FIG. 7 shows a section through a photocell which is combined with an arrangement according to the invention.
1 shows an arrangement according to the invention which contains a plurality of impact anodes 1, 101, 111 and 121 lying one behind the other. Each of these anodes is connected to a point whose potential is higher than that of the previous anode. Instead of the initial resistance, there is a measuring instrument here. M between anode 3 and battery 11 is provided.
The mode of operation of a device of this type is as follows: The primary electrons emitted by the cathode 2 strike the impact anode 1. The secondary electrons freed as a result are released on the front or back of the grid or metal plate 1 by the second impact anode j! Which is at a higher positive voltage. M accelerated so that they hit this anode. There they hit the multiple number of tertiary electrons, which in turn are sucked backwards and thrown onto a further impact anode 111, in order to finally be picked up as a multiple amplified electron stream by the last anode 3 designed as a collecting electrode for work.
Theoretically, any gain can be achieved in this way. The amplification of the primary current fluctuations resulting from any control effects is completely linear.
A particular advantage of such an amplifier is the low interference level, which allows extremely high amplification of very small voltage fluctuations.
Another embodiment is shown in FIG. In the case of a plurality of lattice-shaped impact anodes 101 and 111 lying one behind the other, it is advantageous to suck off the released secondary electrons on the side facing the cathode by a collecting electrode 1. In this way, a double passage of electrons through the grids is achieved, which greatly increases the secondary emission. In addition, it has proven to be beneficial to heat the impact anodes to reduce the work function.
Fig. 3 shows an arrangement in which the impact anodes are annular in order not to block the access of light to the cathode. A similar arrangement is shown in FIG. 4, in which the anodes are formed laterally as strips.
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Fig. 5 shows an embodiment in which a set of impingement anodes in the form of narrow strips lies in the middle over an elongated cathode.
It has also proven to be beneficial for the gain to use the electron source, e.g. B. the photocathode of a photocell or a diaphragm located in the primary electron beam, as is known per se, to be electronically mapped onto the first impact anode 1 or to concentrate the entire electron flow emanating from the source onto the first impact anode. Since the secondary electrons produced there also emerge in different directions, it is advisable, as is known per se, to also image the first impact anode on the second, this on the next, and so on.
In the case of grids arranged one behind the other as impact anodes, this can be done in the simplest way electrostatically (FIG. 6) or by means of the magnetic field of a surrounding coil.
The electron lens has the shape of a cylinder 7 with attached rings according to FIG. 6, whereby at the same time an extremely important insensitivity to external disturbances is achieved in the case of photocells, which is particularly important for television and sound film purposes. If you connect this cylinder z. B. with the cut-off jacket of the cable leading to the amplifier, then any external shielding of the photocell, such as metal boxes, metal grids, etc., is unnecessary, which is often beneficial for the use of light.
For large surface photocells, the shape shown in FIG. 7 of a round glass body 7 containing the cathode 2 with an attached neck 8 which contains the electrode system 1, 101, 111, 121 and the collecting anode 3 has proven itself.
PATENT CLAIMS:
1. Device for amplifying a variable current, by means of an electron tube, in which a cathode, an anode serving to take the useful current and several secondary emitting impact electrodes are provided, which have rising potentials in such a way that they are multiplied, with acceleration and guidance of the electrons occurs only through the field between the impact electrodes, characterized in that the impact electrodes are formed by electron-permeable metal surfaces running transversely to the direction of discharge unaffected by external fields and provided with a surface that easily emits secondary electrons.