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In neuerer Zeit haben die Elektronenvervielfacher (Multiplier) nach Weiss, die sogenannten Netzverstärker, grosse praktische Bedeutung erreicht. Man wünscht bei diesen im allgemeinen eine möglichst grosse Photokathode zu haben. Dementsprechend muss auch das erste Verstärkungsnetz grossflächig sein, weil die Elektroneneinstrahlung relativ ungerichtet ist. Bei den bisher bekannt gewordenen Ausführungsformen haben die weiteren Verstärkungsnetze und auch die Kollektorelektrode die gleiche Flächenausdehnung wie das erste Verstärknngsnetz. Hierin besteht ein Nachteil, sobald man einen solchen Elektronenvervielfacher an ein Verstärkerrohr anschliessen muss.
Die grossflächigen Kollektornetze haben eine schädliche, viel zu grosse Betriebskapazität gegen ihre Umgebung und der Kopplungswiderstand, der im Eingang des VerstärkelTohres liegt, muss dementsprechend klein gemacht werden, so dass die Spannungsanpassung des Rohres schlecht wird.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass die Kollektorelektrode in der Richtung senkrecht zum Kathodenstrahlbündel eine wesentlich kleinere Ausdehnung erhält als das erste Verstärkungsnetz. Dies wird dadurch ermöglicht, dass eine Anordnung der Konzentrationselektroden vorgesehen wird, durch welche der Querschnitt des Kathodenstrahlbündels sich beim Durchfallen des Netzverstärkers immer mehr zusammenzieht. Durch Verkleinerung der Abmessungen der Kollektorelektrode wird ihre Kapazität so weit herabgesetzt, dass man auch den Kopplungswiderstand, der am Ausgang der Kollektorelektrode angeschlossen wird, entsprechend vergrössern kann, so dass die nutzbar abgegebene Spannung erheblich, u. zw. ohne Mehraufwand an Anodenspannung od. dgl. ge- steigert wird.
Die erfindungsgemässe Herabsetzung der Kapazität der Kollektorelektrode setzt ein im Sinne der Elektronenbewegung sich verjüngendes Kathodenstrahlbündel voraus. Ein solches kann dadurch erzielt werden, dass in bekannter Weise in jeder Stufe eines mehrstufigen Elektronenvervielfachers mit Verstärkernetzen eine Konzentrationselektrode vorgesehen ist, deren Potential für alle Stufen praktisch das gleiche ist. Da die Spannung der aufeinanderfolgenden Verstärkungsnetze im Sinne der Elektronenbewegung zunimmt, steigt auch die Spannungsdifferenz zwischen den Kollektorelektroden und den Spannungsnetzen umsomehr an, je mehr sich das Elektron der Kollektorelektrode nähert.
Es ist bereits ein Elektronenvervielfacher bekannt geworden, bei welchem alle Verstärkungsnetze von einer gemeinsamen Konzentrationselektrode umgeben waren. Dabei war jedoch nicht erkannt worden, dass mit einer solchen Anordnung eine Kontraktion des Kathodenstrahlbündels erreicht werden kann und demgemäss wiesen auch bei der bekannt gewordenen Einrichtung die sämtlichen Verstärkungsnetze einschliesslich der Kollektorelektrode gleich grosse Abmessungen in der Richtung senkrecht zum Kathodenstrahlbündel auf.
In Fig. 1 ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Darin bedeutet 1 die Photokathode, welche zur Erzielung der erforderlichen Empfindlichkeit im allgemeinen möglichst gross ausgebildet wird. Dies bedingt, dass auch das erste Verstbrkungsnetz 2 A grossflächig ausgebildet ist.
Die Konzentrationselektroden 3 sind mit der Kathode 1 und untereinander elektrisch leitend verbunden, während die Verstärkungsnetze 2 den positiven Spannungen angeschlossen sind, so zwar, dass, wie üblich, das erste Verstärkungsnetz 2A eine geringere, 2 B eine höhere und 2 Ceine noch höhere positive Spannung aufweisen. Daher wird die Spannungsdifferenz gegenüber den Konzentrationselektroden
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im Sinne der Elektronenbewegung ständig grösser, so dass ein zunehmender Querdruck auf den Elek- tronenstrahl ausgeübt wird, durch welchen sich sein Querschnitt in der Flugrichtung verjüngt.
Die Elektroden D, G, E, F bilden zusammen das Kollektorsystem. Die eigentliche Kollektor- elektrode ist die netzförmige Elektrode G, deren Abmessungen in der Richtung senkrecht zum Kai thodenstrahlbündel wesentlich kleiner ist, als die Abmessungen des ersten Verstärkungsnetzes 2 A.
An Stelle getrennter gestaffelter Zylinder als Konzentrationselektroden kann auch ein zusammen- hängender Metalltrichter 3 (Fig. 2) treten, der mit der Kathode verbunden ist und in dessen Inneren sich die Verstärkungsnetze 2 befinden. Die Trichterform schafft besonders günstige Verhältnisse, doch ist es an sich auch möglich, die zusammenhängende Konzentrationselektrode der Fig. 3 zylindrisch auszugestalten.
Eine Überschlagsrechnung zeigt, dass die erreichbare Kontraktion des Bündeldurchmessers in erster Näherung nur von der Länge des Systems, nicht aber von den angelegten Spannungen abhän- gig ist.
Man kann also stets erreichen, dass ein beliebiger Eintrittsquerschnitt auf einen vorgeschobenen
Austrittsquerschnitt kontrahiert wird. Somit ist also auch stets die Anwendung eines räumlich kleinen und sehr kapazitätsarmen Kolektorsystems zur Abnahme der verstärkten Ströme durchführbar, wie gross auch immer die Photokathode 1 ausgeführt werden muss.
Ein kapazitätsarmes Kollektorsystem, wie es bei der erfindungsgemässen Röhre vorteilhaft ver- wendet werden kann, möge an Hand der Fig. 2 beschrieben werden.
Das Kollektorsystem ist zylindrisch aufgebaut und besteht aus einem einen halbzylindrischen
Mantel bildenden Verstärkungsnetz 8 und einem ebenfalls einen halbzylindrischen Mantel bildenden
Reflektor 9 aus Blech, welcher mit einem leicht Sekundärelektronen abgebenden Stoff überzogen ist.
Weiters enthält es einen Verstärkungsstift 10 und ein weitmaschiges Kollektorgitter 11. Das Kollektor- gitter 11 ist gesondert durch die Wand des Entladungsgefässes seitlich herausgeführt. Die Spannung- stufen in dem Netzverstärker sind in Fig. 1 mit A bis G, in Fig. 2 mit A bis H bezeichnet. Die Höhe und die Verteilung der Spannungen hängt von der Grösse der Durchgriff des Systems ab und wird im einzelnen optimal eingestellt.
Die Wirkungsweise des Kollektorsystemes ist folgende : Die vom letzten Verstärkungsnetz 2 kom- menden Elektronen fallen auf das Verstärkungsnetz 8 (von der Spannung desselben angezogen und durch die Kontraktionselektrode oder Elektroden nach innen gedrückt). Sie werden durch die Maschen des- selben unter der Einwirkung der positiven Potentiale des Verstärkungsstiftes 10, des Kollektorgitters
11 und der Reflektorelektrode 9 hindurch gesaugt. Nur ein geringer Bruchteil bleibt auf dem Kollektor- gitter hängen, da dieses sehr dünndrahtig und mit grosser Steigung ausgeführt ist. Die meisten Elek- tronen fallen auf den Reflektor 9.
Dadurch, dass das Kollektorgitter 11 einen konzentrischen Zylinder zu dem aus Reflektor 9 und Verstärkungsnetz 8 gebildeten Zylinder bildet, baut sich an der Ober- fläche des Verstärkungsnetzes 8 eine zentral gerichtete Feldkraft für alle Elektronen auf und es er- reichen daher alle den Reflektor auf Bahnen, welche nahe in der Mittelachse des Systemes vorbei- führen. Alle Elektronen, die auf die aktivierte Innenseite von 9 auftreffen, lösen dort eine grosse Zahl von Sekundärelektronen aus, von denen ein Teil vom Kollektorgitter 11 abgesaugt wird. Eine grosse
Anzahl der Sekundärelektronen erreichen den Verstärkungsstift 10, trotzdem er geringeres Potential als der Reflektor 9 aufweist, da sie eine grosse Anfangsgeschwindigkeit haben.
Auch der Verstärkungs- stift 10 ist mit einem leicht Sekundärelektronen abgebenden Stoff überzogen und es findet daher an ihm abermals Auslösen von Sekundärelektronen statt, welche nunmehr vollzählig vom Kollektor- gitter 11 abgefangen werden.'
Die Länge L des Systemes (Fig. 2) ist abhängig von der Grösse der Eintrittsfläche (z. B. bol).
Die Praxis hat diese Überlegung innerhalb der zu verlangenden Genauigkeitsgrenzen bestätigt, wobei sich ergibt, dass eine Durchmesserkontraktion auf die Hälfte bei einer Fallhöhe von etwa 50 mm zu erzielen ist. So könnte z. B. ein Eintrittsnetz von 40 mm Durchmesser mit einem Zylinderkollektor 8 von 20 mm projizierten Durchmesser verlustlos kombiniert werden. Hiebei war in der Tat die Voraus- setzung, dass der Kontraktionszylinder 3 die Querschnittsverjüngung mitmacht, dass also trichterförmig oder gestaffelt mit abnehmendem Durchmesser ausgeführt wird, konstruktiv notwendig. Bei zylindrischen Kontraktionsnetzen findet wegen des zunehmenden V m zwar auch eine Kontraktion statt, erfolgt aber wesentlich langsamer, erfordert also eine grössere Systemlänge.
Röhren der erfindunggemässen Art zeichnen sich dadurch aus, dass eine grosse Unabhängigkeit des Ausfallsstromes von der Einfallsrichtung auf das erste Netz 21 und damit also auch von der Belichtungsrichtung der Oberfläche der Photokathode 1 besteht. Die Kleinheit des Kollektorsystemes 8-11 erlaubt dabei in jedem Fall die Verwendung grosser Anpassungswiderstände 6 und ergibt damit eine unter gegebenen Umständen optimale, nutzbare Spannungsamplitude am Gitter des Leistungsverstärkers 7.
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