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Dynamischer Sekundäremissionsvervielfacher.
Die Erfindung betrifft einen Vervielfacher, bei dem eine oder zwei sekundäremittierende Elektroden sowie eine Anode vorgesehen sind und bei dem längs der emittierenden Oberfläche der Elektroden ein elektrisches Feld wirksam ist.
Es sind bereits Vervielfacher bekanntgeworden, die aus einer zylindrischen Auslöseelektrode und einer im Innern derselben axial ausgespannten drahtförmigen Anode bestehen. Die zylindrische Auslöseelektrode ist als Widerstandskörper ausgebildet, längs der ein Potentialgefälle erzeugt wird.
Am positiveren Ende der Auslöseelektrode befindet sich eine Sammelanode. Die Wirkungsweise eines derartigen Vervielfachers ist folgende : Ein am negativen Ende der Auslöseelektrode etwa durch Lichtbestrahlung freigemachtes Elektron wird von der Anode angezogen und gleichzeitig durch die längs der emittierenden Oberfläche herrschende Feldkomponente in Richtung auf die Anode zu beschleunigt. Unter dem Einfluss dieser beiden Felder durchfliegt das Elektron den Zylinder und trifft auf der gegen- überliegenden Seite an einer Stelle auf die Auslöseelektrode auf, die etwas näher zur Anode liegt. Die hier ausgelösten Elektronen werden wiederum auf die gegenüberliegende Oberfläche beschleunigt. Auf die Weise beschreiben die Sekundärelektronen eine zickzackförmige Bahn im Innern des Auslösezylinders, bis sie von der Anode aufgefangen werden.
Bei derartigen Vervielfachen besteht der Nachteil, dass die Spannungsdifferenz zwischen der Anode und der sekundäremittierenden Oberfläche mit grösserer Annäherung zur Sammelelektrode immer geringer wird. Der Spannungsabfall der Kathode hat also zweierlei Aufgaben zu erfüllen : Einmal muss eine Feldverteilung erzielt werden, die die Elektronen nach einer vorgegebenen Zahl von Vervielfachungen auf die Sammelelektrode führt, und zum andern muss die Energie der auf die Kathode auftreffenden Elektronen hoch genug sein, um bei jedem Aufprall eine vermehrte Anzahl von Elektronen zu ergeben. Wählt man nun den'Spannungsabfall in der Kathode niedrig, so erhält man zwar viele Auftreffprozesse ; diese sind jedoch wegen der geringen Geschwindigkeit der Elektronen wenig ergiebig.
Bei hohem Spannungsabfall in der Kathode ist die Zahl der bei jedem Vorgang ausgelösten Elektronen gross, dagegen die Zahl der Vervielfachung gering Es ergibt sich also, dass die Leistungsfähigkeit der Röhre begrenzt ist.
Gemäss der Erfindung wird eine Erhöhung des mit einer Röhre erzielbaren Verstärkungsfaktors dadurch erzielt, dass der Spannungsabfall nur so gross gewählt wird, dass die Elektronen in Richtung auf die Sammelelektrode geführt werden und dabei eine grosse Zahl von Auslösevorgängen durchmachen. Zwischen die Auslöseelektrode und die Anode wird eine Wechselspannung angelegt, deren Periode der Laufzeit der Elektronen von einem Auslösevorgang bis zum nächsten gleich oder annähernd gleich ist und deren Amplitude genügend gross ist, um den Elektronen eine zur Auslösung eines kräftigen Sekundärelektronenstroms hinreichende Geschwindigkeit zu erteilen. Die Erfindung ist nicht an das Vorhandensein eines Spannungsabfalls in der Kathode gebunden'Es kann auch eine auf gleichmässigem Potential liegende Kathode und eine Anode mit Spannungsabfall Verwendung finden.
Eine solche Anordnung wird als Ausführungsbeispiel an Hand der Figur ausführlich beschrieben.
Die Figur zeigt eine Sekundäremissionsverstärkerröhre mit den schematisch dargestellten Schaltelementen, die für Wechselstromverstärkungerforderlichsind. Die Röhre umfasst ein evakuiertes luftdicht abgeschlossenes zylindrisches Gehäuse aus Glas oder anderem geeignetem Material mit einem radial angeordneten zylindrischen Fortsatz 2 an einem Ende, der in einem Rohr 3 und einem Quetschfuss 4 endigt. Durch den Quetschfuss 4 werden gasdicht zwei Zuleitungen 6 durchgeführt, die eine Kathode
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Polwechsel der Kathode muss immer so rechtzeitig erfolgen, dass die Elektroden mit genügender Geschwindigkeit auftreffen und doch die ausgelösten Sekundärelektronen in der Richtung zur Anode wegfliegen können.
Die Elektronen werden natürlich bei jedem Hin-und Herpendeln etwas aus der richtigen Phasenlage geraten, da die zusätzliche Geschwindigkeit bei der Annäherung an die Wände der Kathode die durchschnittliche Wegdauer etwas herabsetzen wird und nach einer gewissen Anzahl von Hin-und Herpendelungen der Oszillator diese Bewegung nicht mehr unterstützen, sondern hemmen wird. Sobald dies geschieht, werden die Elektronen die Kathode nicht treffen, sondern in einem allmählich abnehmenden Bogen innerhalb der Kathode hin-und herschwingen, bis sie von der Anode 20 aufgenommen werden. Infolge des Auftreffens dieser aus der richtigen Phasenlage geratenen Elektronen ergibt sich ein gewisser Anodenstrom.
Die"Absaugung der Elektronen"kann auch durch Veränderung des Spannungsabfalls entlang der Anode 20 geregelt werden. Eine Veränderung des Wertes des Widerstandes 20 verändert den Spannungsabfall zwischen Anode 19 und der Feder 21, und infolgedessen ändert sich der Betrag der Ablenkung während jeder Pendelung der Elektronen. Hiedurch wird die Zahl der Vervielfachungsvorgänge verändert und dadurch die Ausgangsleistung geregelt.
Hiebei ist zu erwähnen, dass, während die Anodenspannung viele hundert Volt betragen kann, die vom Oszillator 31 gelieferte Wechselspanrung nur hinreichend sein muss, um einen Sekundäremissionseffekt beim Auftreffen der Elektronen hervorzurufen und etwa die Grössenordnung von 20 Volt besitzen kann, je nach der Grösse der Anodenspannung und den charakteristischen Eigenschaften der jeweils verwendeten sekurdäremittierenden Oberfläche.
Die Drossel 34 verhindert, dass die Ausgangsleistung des Oszillators auf die Leiturg 39 über-
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strom beeinträchtigt.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Sekundäremissionsverstärker, bei dem eine Feldkomponente in der Längsrichtung der sekundäremittierenden Oberfläche wirkt und bei dem die Elektronen zwischen einander gegenüberstehenden sekuudäremittierenden Oberflächenteilen einer oder zweier Auslöseelektroden hin-und herfliegen, wobei entweder die Anode oder die Auslöseelektrode (n) ein Spannungsgefälle besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Anode und die Auslöseelektrode (n) eine Wechselspannung gelegt wird, deren Periode mit der Laufzeit der Elektronen zwischen den sekundäremittierenden Oberfläehenteilen übereinstimmt.