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Elektronenvervielfacher.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektronenvervielfacher, bei welchem die Elektronen durch ein elektrostatisches und ein zu diesem senkrecht stehendes magnetisches Gleichfeld abgelenkt werden und die einzelnen Sekundärelektronen abgebenden Elektroden, die zweckmässig als Sekundäremissionselektroden bezeichnet werden, um eine Anode kreisförmig oder annähernd kreisförmig angeordnet sind. In vorteilhafter Weise werden dabei die Sekundäremissionselektroden so angeordnet, dass sie einen Zylindermantel darstellen, wobei die Anode sich in der Zylinderachse befindet. Eine solche zylindrisch-symmetrische Anordnung der Sekundäremissionselektroden kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass man die einzelnen Elektroden nebeneinander auf der Innenseite eines zylindrischen Tragkörpers anbringt und diesen Tragkörper dann in ein Glasgefäss einsetzt, das man evakuiert.
Die Sekundäremissionselektroden können auch in Form sekundäremissionsfähiger Schichten direkt auf die Innenwand des Glasgefässe aufgebracht werden, so dass man einen besonderen Tragkörper sparen kann. Um das zylindrische Glasgefäss wird zur Erzeugung des magnetischen Feldes eine Spule gelegt, die-falls man eine Photokathode als Primärelektronenquelle benutzt-vorteilhaft für den Durchtritt des Lichtes eine Öffnung besitzt. In diese Öffnung kann eine Linse eingesetzt sein. Das magnetische Feld verläuft bei Anwendung der eben beschriebenen Magnetspule parallel zu der Zylinderachse und damit senkrecht zu dem elektrischen Feld, welches radial zur Zylinderachse verläuft.
Die einzelnen Sekundäremissionselektroden können durch Widerstandsschichten miteinander verbunden sein, um den erforderlichen Spannungsabfall zwischen den einzelnen Elektroden zu erzeugen.
Die zylindrische Anordnung der Sekundäremissionselektroden bringt verschiedene Vorteile : Zunächst wird die ganze Elektrodenanordnung auf einen kleinen Raum zusammengedrängt und bean- sprucht bei gleicher Leistung weniger Platz als die bekannten Elektronenvervielfacher mit ebener Elektrodenanordnung. Ferner ist es wesentlich leichter, ein homogenes Magnetfeld für alle Vervielfaehungs- stufen zu erzeugen, weil der Feldquerschnitt viel kleiner als bei den bekannten langgestreckten Anordnungen ist.
Die Erfindung betrifft Massnahmen, um die günstigste Ausnutzung der beschriebenen Vervielfacheranordnung auch dann sicherzustellen, wenn der Durchmesser der zentralen Beschleunigungselektrode klein ist. Dies wird bei einem Elektronenvervielfacher der bezeichneten Art dadurch erreicht, dass entweder die von einer einheitlichen Beschleunigungselektrode gleich weit entfernten Sekundäremissionselektroden voneinander verschiedene, mit zunehmendem Potential abnehmende Abstände besitzen oder die Abstände der Sekundäremissionselektroden voneinander und von der Besehleunigungselektrode jeweils gleich sind und die Beschleunigungselektrode aus mehreren Teilen besteht, deren Potential in demselben Sinne wie das der ihnen gegenüberliegenden Sekundäremissionselektroden zunimmt.
An Hand der Figuren soll die Erfindung näher beschrieben werden.
In Fig. 1 sind mit 1 bis 8 die auf einer zur Beschleunigungselektrode koaxialen Zylinderfläche angeordneten Elektroden bezeichnet. Die Besehleunigungselektrode ist in die Teilanoden 1'7'auf- geteilt, welche von einem Haltekörper 9, der aus Metall oder aus Isolierstoff bestehen kann, getragen werden. Falls man hiefür ein Metall verwendet, müssen die Teilanoden 1'-7', welche z. B. aus Drähten bestehen, vom Haltekörper 9 elektrisch isoliert sein. Es ist weiterhin Wert auf einen stabilen Aufbau zu
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usw., d. h. also, die einzelnen Teilanoden besitzen das Potential der nächstfolgenden Sekundäremissionselektrode.
Um den in der Zeichnung angedeuteten Glaszylinder muss man sich jetzt noch die Magnetspule gelegt denken, und es ist dann leicht einzusehen, dass unter dem Einfluss des elektrischen und des magnetischen Feldes die Elektronen die mit Pfeilen bezeichnete Bahn nehmen müssen. Die letzte Elektrode 8, an welche der Ausgangskreis angeschlossen zu denken ist, wird vorteilhaft in der gestrichelt gezeichneten Form ausgeführt. 10 stellt einen Schirm dar, der das Potential Null besitzt und verhindern soll, dass die hohe Spannung der Teilanode 7'statt der niedrigeren Spannung der Teilanode J'auf die von der Primärkathode 1 ausgehenden Elektronen beschleunigend einwirkt.
Wenn man dem Haltekörper 9 einen verhältnismässig grösseren Durchmesser gibt als in Fig. 1, muss man im Haltekörper 9 ein Loch für den Durchtritt des Lichtes zur Photokathode 1 vorsehen. Wenn man dann den metallischen Haltekörper 9 der Beschleunigungselektrode auf Erdpotential bringt, so kann man sicher sein, dass die Spannungen der einzelnen Teilanoden sich nicht nachteilig beeinflussen. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, statt der gezeichneten sieben Teilanoden weniger zu benutzen, die man rings um den Haltekörper 9 richtig verteilt und an solche Spannungen legt, dass die Elektronen wieder die vorgeschrieben Bahn einschlagen.
Der Spannungsteiler, von dem die Spannungen für die einzelnen Sekundäremissionselektroden abgenommen werden, kann mit in den Glaszylinder aufgenommen werden, indem man zwischen den einzelnen Sekundäremissionselektroden eine Widerstandsschieht anordnet ; die Sekundäremissionselektroden können auch in Form einer weiteren Schicht auf die Widerstandsschichten aufgetragen werden.
In Fig. 2 ist im Gegensatz zu der Fig. 1 der Abstand der Elektroden 11-19 auf dem Umfang des Zylinders verschieden gross, u. zw. nimmt er mit zunehmender Spannung der Sekundäremissionselektroden ab. Die Elektrode 11 ist wieder als Photokathode und die Elektrode 19 als Ausgangselektrode gedacht, während mit 12 bis 18 die Sekundäremissionselektroden bezeichnet sind. Diese Abstandsabnahme ist dadurch bedingt, dass die Beschleunigungselektrode in diesem Fall aus einem einheitlichen äquipotentiellen Körper 20 besteht und somit der Spannungsunterschied zwischen der Beschleunigungselektrode und den einzelnen Elektroden 11 bis 19 umso kleiner ist, je höher das Potential dieser Elektroden ist. Dadurch wird ein kürzerer Laufweg erzielt.
Durch die schrittweise Verkürzung der Elektrodenabstände kann man erreichen, dass die Elektronen trotz der Abnahme der beschleunigenden Feldstärke von einer Elektrode zur nächsten gelangen. Die Beschleunigungselektrode 20 verbindet man vorteilhaft mit der Ausgangselektrode 19. Bringt man bei der Anordnung nach Fig. 2 eine Widerstandsschicht zwischen den einzelnen auf der Zylindermantelfläche angeordneten Elektroden an, so muss, da zwischen je zwei benachbarten Elektroden überall derselbe Spannungsuntersehied herrschen soll, diese Schicht zwischen den näher beisammen liegenden Elektroden dünner werden ; selbstverständlich kann man auch verschiedene Widerstandsstoffe verwenden und dann gegebenenfalls die gleiche Dicke beibehalten.
Rings um den Zylinder der Fig. 2 herum muss man sich nun noch eine Zylinderspule denken, die zur Erzeugung des nötigen magnetischen Feldes dient. Dieses Feld muss parallel zur Beschleunigungselektrode 20 verlaufen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektronenvervielfacher mit mehreren aufeinanderfolgenden Vervielfacherstufen (Reihenvervielfacher), bei dem die Elektronen durch ein elektrisches und ein dazu senkrechtes magnetisches Feld von einer Sekundäremissionselektrode zur nächsten gelenkt werden und die Sekundäremissionselektroden rings um eine Beschleunigungselektrode angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die von einer einheitlichen Beschleunigungselektrode gleich weit entfernten Sekundäremissionselektroden voneinander verschiedene, mit zunehmendem Potential abnehmende Abstände besitzen oder die Abstände der Sekundäremissionselektroden voneinander und von der Beschleunigungselektrode jeweils gleich sind und die Beschleunigungselektrode aus mehreren Teilen besteht,
deren Potential in demselben Sinne wie das der ihnen gegenüberliegenden Sekundäremissionselektroden zunimmt.