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Sekundärelektronenverstärker.
Die Erfindung bezieht sich auf eine besondere Ausbildung einer Elektronenröhre, in der ein zeitlich schwankender Strom durch Erzeugung von Sekundärelektronen vervielfacht wird. Es sind Röhren dieser Art bekannt, bei denen mehrere an steigendem Potential liegende Netze hintereinander angeordnet sind, auf die die primären Elektronen von der einen Seite auftreffen, während die Sekundärelektronen nach der andern Seite abgesaugt werden. Gegenüber andern Anordnungen besitzt dieser Aufbau den Vorzug, dass keine besonderen Mittel zur Konzentration der Elektronen zwischen zwei Auslöseelektroden erforderlich sind. Die Elektronen laufen zum grössten Teil den vorgeschriebenen Weg von jeder Auslöseelektrode zur jeweils folgenden.
Die Erfindung verbessert derartige Verstärker dadurch, dass das Röhreninnere in mehrere Räume unterteilt ist, zwischen denen Trennwände vorgesehen sind, die die Teilräume bis auf die mit einer durchlässigen oder als Folie ausgebildeten, vorzugsweise sekundäremittierenden Elektrode abgedeckten Öffnung zum Durchtritt der Entladung vollständig gegeneinander abschliessen.
Durch diese Anordnung werden verschiedene Nachteile überwunden. Es wurde nämlich gefunden, dass die wenigen auf abweichenden Bahnen laufenden Elektronen auch bei dieser Anordnung Störungen verursachen können, die sich in einer ungleichmässigen Verstärkung und entsprechender Verzerrung des Ausgangsstromes auswirken. Solche Elektronen können z. B. auf die Röhrenwandung treffen und dort störende Aufladungen verursachen. Es können ferner auf derartigen Umwegen einzelne Elektronen die Steuerstufe umgehen u. dgl. mehr. Bei einer Röhrentype, bei der die von einer indirekt geheizten Kathode ausgehenden Elektronen durch ein Gitter gesteuert und dann vervielfacht werden, wurden ausserdem Erscheinungen beobachtet, die sich nur durch das Vorhandensein von Ionen in der Röhre erklären lassen.
Diese Ionen drangen in den Röhrenteil, in dem die Steuerung vorgenommen wird, und riefen dort beträchtliche Feldverzerrungen hervor bzw. führten zur Auslösung von Sekundärelektronen. Nach der Erfindung wird es möglich, das Zurückfliessen derartiger Ionen in den Steuerraum zu unterbinden und zugleich andere Störungen, die durch unregelmässig laufende Elektronen verursacht werden, zu vermeiden.
Da sowohl für negative als auch für positive Ladungsträger der Weg versperrt werden muss, kommt eine rein elektrische Potentialsperre nicht in Frage. Die Trennwand muss mechanisch wirken und wird vorzugsweise aus Isoliermaterial hergestellt. Sie weist lediglich eine Öffnung für den Durchtritt der Entladung auf, die mit einer durchlässigen (Netz, Sieb, Gitter) oder als Folie ausgebildeten, vorzugsweise sekundäremittierenden Elektrode abgedeckt ist. Sowohl Ionen als auch Elektronen können dann nur durch diese Elektrode, die gleichzeitig als Fangelektrode für Ionen dient, aus dem einen Raum in den andern übergehen. Alle übrigen Wege sind versperrt.
Die Erfindung hat wesentliche Vorteile bei Photozellen mit Sekundärelektronenverstärker, bei denen die Auslöseelektroden im Verstärkerteil nicht bis an die Röhrenwandung gehen und dort z. B. durch dazwischengefügte Isolierstücke (Distanzringe od. dgl.) gehaltert sind. Auslöseelektroden. die frei von der Röhrenwandung angeordnet sind, lassen sich einfach und sicher durch einzelne Stützen
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haltern. Als solche können z. B. die Zuleitungen dienen, die dann gemeinsam am Ende der Röhre in einer Quetschung befestigt werden und so auch eine Einsockelmontage ermöglichen.
Bei derartigen Verstärkeranordnungen wird die Trennwand zweckmässig als Glasring ausgebildet. Es wurde nämlich beim Betrieb derartiger Photozellen ein verhältnismässig grosser, vor allem aber inkonstanter Dunkelstrom festgestellt. Diese Erscheinung wird auf autoelektronische Entladungen zurückgeführt, deren Entstehung man sich folgendermassen erklären kann. Zwischen der Photokathode und den Auslöseelektroden des Sekundärverstärkers liegt eine relativ hohe Spannung.
Bei Verwendung einer ringförmigen Metallblende als Abschluss des die Kathode enthaltenden Teils der Zelle wird man diese auf Kathodenpotential halten. Es ist nun praktisch nicht möglich, den Metallring so anzubringen, dass er überall fest an der Glaswand anliegt. In die bestehenden Zwischenräume ragt teilweise die photo empfindliche Schicht hinein, die dazu noch einen Rand aufweist, der ausgezackt ist und Spitzen bildet. Auf diese Weise sind alle Vorbedingungen für eine autoelektronische Entladung gegeben, die durch die offene Bauweise des Elektrodensystems begünstigt wird.
Bei dieser ist es nämlich möglich, dass die Feldlinien um die Auslöseelektroden herumgreifen und durch die zwischen Auslöseelektroden und Röhrenwandung bzw. zwischen Metallring und Wandung bestehenden freien Zwischenräume hindurch an den Spitzen des Photoschichtrandes ansetzen. Hinzu kommt noch, dass die Photoschicht eine geringe Austrittsarbeit besitzt. Bei einer Feldstärke von 3. 104 Voltjcm, hervorgerufen durch die an den Auslöseelektroden liegenden Spannungen, und einer Austrittsarbeit der Photosehicht von zirka 1 Volt ist eine Stromdichte der autoelektronischen Entladung von zirka l m/em zu erwarten.
Zur Behebung auch dieser Nachteile kann ein Überzug auf der der Kathode zugewandten Seite des Tellers angebracht werden. Weiterhin wird beim Aufbringen der photoempfindliehen Schicht dafür Sorge getragen, dass diese nicht bis in den durch die tellerförmige Trennwand abgeteilten Verstärkerteil der Röhre hineinreicht.
Einige Ausführungsbeispiele sind in den Figuren gezeigt. Fig. l stellt eine Anordnung dar, bei der in dem einen Raum nur die Steuerung, in dem andern Raum dagegen die Verstärkung der Elektronen vorgenommen wird. Bei der Röhre nach Fig. 2 sind zwei Trennwände vorgesehen, die die Auslöseelektroden gruppenweise voneinander trennen.
Innerhalb der Röhre 1 der Fig. 1 ist mit 2 eine indirekt geheizte Kathode und mit. 3 das Steuergitter bezeichnet. Die als Netze ausgebildeten Auslöseelektroden 4 befinden sich in einem abgeteilten Raum, der von dem Steuerraum durch einen ringsum mit der Röhrenwand verschmolzenen Glasring 5 getrennt ist. Bei der Röhre nach Fig. 2 bezeichnet 2 eine Photokathode, auf die ein zeitlich schwankender Lichtstrom fällt. Eine Steuerung des Stroms ist also nicht mehr erforderlich. Mit 5 sind wiederum zwei Glasringe bezeichnet, die mit der Röhrenwand verschmolzen sind. Der nach der Anode zu liegende Ring weist dabei einen grösseren Innendurchmesser auf als der kathodenseitige, damit beim Bau der Röhre die jeweils weiter links gelegenen Elektroden von rechts her durch die Öffnung eingeführt werden können.
Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen möglich, insbesondere kann die Trennwand auf vielerlei andere Weise ausgebildet sein. Es ist beispielsweise möglich, an Stelle eines Glasringes einen Wulst oder eine Nut in der Röhrenwandung vorzusehen.
Die beschriebene Unterteilung lässt sieh in entsprechender Weise auch auf andere Arten von Sekundärverstärkern übertragen. Im Sinne der Erfindung liegt es schliesslich auch, in jeder Stufe eine derartige Trennwand vorzusehen, so dass jeder Teilraum nur eine Auslöseelektrode enthält.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform von Sekundärelektronenverstärkern mit Photokathode, bei der die Auslöseelektroden nicht allseitig bis zur Röhrenwand reichen. 11 stellt das Glasgefäss dar, in dessen oberem Teil sich die photoempfindliche Schicht 12 als Wandbelag befindet. 13 sind die Auslöseelektroden, die vorzugsweise elektronendurchlässig sind, also z. B. Netze, Gitter, Siebe. Ein Glasteller 14 ist erfindungsgemäss mit der Zellenwandung verschmolzen. Er wird vorzugsweise auf der der Kathode zugewandten Seite mit der Photoschicht überzogen, wodurch der Metallring überflüssig wird. Die oberste Auslöseelektrode ist gewölbt ausgebildet und ragt durch die Öffnung 15 in den Photozellenraum.
Beim Aufbringen der photoempfindlichen Schicht wird gemäss der Erfindung dafür Sorge getragen, dass diese nicht bis in den durch die tellerförmige Trennwand abgeteilten Verstärkerteil der Röhre hineinreicht. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass während des Aufbringens der Schicht die in dem Teller befindliche Öffnung 15 durch einen Pfropfen verschlossen wird.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 4. Die Trennung der beiden Teile, nämlich des Teils, der die Photokathode umschliesst, von dem, der den Sekundärelektronenverstärker enthält, wird hier dadurch erreicht, dass an der Stelle, wo der kugelförmige Teil der Röhre in den zylindrischen übergeht, die Röhrenwandung zu einem Wulst 16 eingeschnürt wird. Auch hier wird beim Aufbringen der Photosehicht die Öffnung durch einen Pfropfen verschlossen. Nach Entfernung des Pfropfens wird ein kegelförmig gestalteter, metallischer Abschirmring 18 in die Öffnung gesteckt. Dieser Metallring wird durch irgendeine bekannte Kontaktanordnung, z. B. eine Feder 17, mit dem photoelektrischen Überzug verbunden.
Auf diese Weise werden die von den auf hoher Spannung liegenden Netzen ausgehenden Feldlinien vom Rand der photoempfindlichen Schicht weitgehend abgeschirmt.