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Sekund relektronenverst rker.
Es sind Vervielfacher vorgeschlagen worden, bei denen die von einer Elektronenquelle, z. B. einer Photo- oder Glühkathode herrührenden Primärelektronen auf eine durchlässige Prallelektrode beschleunigt werden, die z. B. als Netz, Sieb oder Folie ausgebildet ist und eine stark sekundäremittierende Oberfläche aufweist. Die an der Prallelektrode frei gemachten Sekundärelektronen werden auf eine weitere in gleicher Weise ausgebildete Prallelektrode zu beschleunigt. Ferner sind Röhren bekannt, in denen eine einmalige Vervielfachung an einer undurchlässigen Prallplatte vorgenommen wird, während die Anode zwischen dieser Platte und der Kathode angeordnet ist.
Eine solche undurchlässige Prallplatte liefert eine höhere Vervielfachung, da keine Elektronen ungenutzt durch die Elektrode hindurchgehen können, wie es bei einem Gitter möglich ist. Anderseits ist es bei einem mehrstufigen Prallplattenvervielfacher viel schwieriger, die Elektronen sicher auf den gewünschten Bahnen zu führen. Der Prallgittervervielfacher zeichnet sich demgegenüber durch grosse Einfachheit des Aufbaues, übersichtliehen Feldverlauf und geringen Raumbedarf aus.
Ausgehend von der Erkenntnis, dass sämtliche Vorteile des Prallgittervervielfachers beibehalten werden, jedoch noch höhere Verstärkungsziffern erzielt werden können, wenn in einer Stufe des Vervielfacher eine undurchlässige Prallplatte benutzt wird, ist im Patent Nr. 158787 geschützt worden, bei einem Reihenvervielfacher mit mindestens zwei hintereinander angeordneten Prallelektroden, von denen mindestens eine elektronendurchlässig ausgebildet ist, die von der Kathode aus gesehen letzte Prallelektrode elektronenundurchlässig, die andere bzw. anderen dagegen elektronendurchlässig auszubilden, wobei die elektronendurchlässig ausgebildete Anode zwischen der Kathode und den Prallelektroden liegt.
Nach der Erfindung wird bei Vervielfachen dieser Art die das höchste Potential führende elektronendurchlässige Anode zwischen zwei Prallelektroden angeordnet. Die Anode kann insbesondere zwischen der undurchlässigen Prallplatte und der kathodenfernsten durchlässigen Prallelektrode angeordnet werden. Zwischen der Prallplatte und der Anode wird gegebenenfalls noch eine durchlässige Prallelektrode angeordnet, deren Potential zwischen dem der beiden benachbarten Elektroden liegt.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In dieser veranschaulicht Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Röhre, Fig. 2 eine Kurve, die die Abhängigkeit der Verstärkung von der Plattenspannung zeigt und Fig. 3 eine Kurve, die die Verstärkung einer Stufe in Abhängigkeit von der Maschenweite angibt.
Die Röhre enthält in der Hülle 1 eine Photokathode 2 und eine Anzahl von Zugelektroden 3, 4, 5 und 6, die als Netze oder Gitter ausgebildet sind. Es können weitere Zugelektroden an der gestrichelt gezeichneten Stelle eingefügt werden. Auf die letzte Zugelektrode 6 folgt die Anode 7, darauf eine Bremselektrode 8 und eine Platte 9. Sämtliche Elektroden liegen im Innern eines Zylinders oder Wandbelages 1fus. dessen Potential zweckmässig nahe oder gleich dem der Kathode gewählt wird. Die Zugelektroden haben ein von Elektrode zu Elektrode um je etwa'200 Volt steigendes Potential. Erfindungsgemäss wird die Anode 7 an das höchste Potential, z. B. 1800 Volt, angeschlossen, die Bremselektrode 8 erhält ein etwas geringeres Potential, z.
B. 1700 Volt, und die Platte 9 ein Potential, das zwischen dem der Zugelektrode 6 von beispielsweise 900 Volt und dem der Anode bzw. Bremselektrode liegt. Im vorliegenden Beispiel beträgt das Plattenpotential 1100 Volt. Die Höhe des Anodenpotentials hängt
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natürlich von der Stufenzahl und dem Stufenpotential ab und kann daher in weiten Grenzen je nach der Ausführung der Röhre verschieden gewählt werden. Diese Potentialverteilung hat die Wirkung, dass die Verstärkung auf einen bisher nicht erreichbaren Höchstwert gesteigert wird.
Diese Wirkung lässt sich etwa so erklären, dass auch die an dem letzten vor der Anode liegenden Gitter ausgelösten Elektronen nicht nur am Bremsgitter 8, sondern auch an der Platte 9, soweit sie diese erreichen, eine für die Auslösung von Sekundärelektronen günstige Geschwindigkeit besitzen. Die an der Platte ausgelösten Sekundärelektronen werden dann durch die zwischen der Platte 9 und dem Bremsgitter 8 liegende Spannung wiederum so beschleunigt, dass sie imstande sind, an dem Bremsgitter neue Sekundärelektronen auszulösen. Die hier freigemachten Elektronen sowie alle von den vorhergehenden Zugelektroden stammenden Elektronen werden mit Sicherheit von der Anode 7 gesammelt.
Die bei dem beispielsweise dargestellten Verstärker auftretenden Verhältnisse sind in der Kurve der Fig. 2 dargestellt. Es ist hier die Verstärkung V in Abhängigkeit von dem Potential Up der Platte 9 aufgetragen. Das Potential der Anode ist mit Ui, das des Bremsgitters mit Cg, das der letzten Zugelektrode mit U6 bezeichnet. Die Kurve zeigt, dass die Verstärkung in dem Bereich, in dem das Potential der Platte zwischen dem der Anode bzw. dem des Bremsgitters und dem der letzten Elektrode liegt, ein bedeutendes Maximum aufweist. Dieser Bereich wird zweckmässig für den Betrieb benutzt.
Das Potential der Platte liegt vorzugsweise um einen solchen Betrag über dem Potential der letzten Zug- elektrode, dass die auf die Platte treffenden Elektronen eine genügende Geschwindigkeit haben, um
Sekundärelektronen auszulösen, es ist z. B. mindestens um etwa 200 Volt höher als das der Elektrode 6.
Der Potentialsprung zwischen der Anode und der Bremselektrode kann verhältnismässig klein. z. B.
50 bis 100 Volt sein, da die Anode nicht zur Sekundäremission, sondern nur zur Sammlung der anderwärts ausgelösten Elektronen von vorzugsweise sehr kleinen Eigengeschwindigkeiten dient. Aus diesem Grund wird auch die Anode aus einem Material, wie z. B. Nickel, hergestellt, das nicht sekundär emittiert, während sämtliche andere Elektroden eine Oberfläche besitzen, die die Sekundäremission möglichst
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Elektroden, speziell der an der Elektrode 6 ausgelösten Elektronen durch die Anode hindurch bis zu den Elektroden 8 und 9 gelangen soll, ist es zweckmässig, die Anode weitmaschig auszuführen. Man benutzt z. B. ein Netz aus Nickeldraht von 0-2 2 tmn Durchmesser mit 10-25 Maschen pro Quadratzentimeter.
Die Maschenweite der Zugelektroden darf nicht zu gering sein, damit die ausgelösten Elektronen unter der Einwirkung des von der nachfolgenden Elektrode erzeugten Zugfeldes durch die Elektrode hindurchgezogen werden. Die Maschenweite darf aber anderseits auch nicht zu gross sein, da sonst von den auf die Elektrode zufliegenden Elektronen eine zu geringe Anzahl zur Auslösung sekundärer Elektronen beitragen würde. Es wird daher eine solche Masehenweite gewählt, dass einerseits möglichst viele Elektronen auf die sekundäremittierende Netzfläche auftreffen, anderseits die dadurch ausgelösten sekundären Elektronen in möglichst vollständiger Anzahl durch das Netz hindurchgezogen werden. In Fig. 3 ist die Verstärkung einer Stufe Vs als Funktion der Maschenweite m dargestellt.
Die Kurve besitzt ein Maximum, das den Wert der günstigsten Maschenweite angibt. Die Durchzugwirkung des der betreffenden Elektrode folgenden Feldes hängt von der angelegten Spannung ab. Der zwischen der Anode und der vor ihr liegenden Zugelektrode 6 vorhandene Potentialsprung bedingt es, dass diese Elektrode 6 und gegebenenfalls auch die direkt davor liegenden Zugelektroden zweckmässig eine geringere Masehenweite als die ersten Zugelektroden erhalten. Für die ersten Netze h at eine Masehen- zahl von 1000 pro Quadratzentimeter, für die Elektrode 6 eine von 3600 pro Quadratzentimeter befriedigende Resultate ergeben.
Die an der Bremselektrode 8 ausgelösten Sekundärelektronen werden nicht mehr durch das Netz hindurchgezogen, sondern nach der Anode zu abgesaugt. Man macht daher gegebenenfalls auch die Elektrode 8 engmaschiger als die ersten Elektroden. In diesem Fall liefert die der Anode zugewandte Seite der Elektrode 8 den wesentlichen Beitrag zur Verstärkung. Wählt man die Elektrode 8 weitmaschig, etwa 1000 Maschen pro Quadratzentimeter, so gelangt die Platte 9 zu verstärkter Wirkung. Die an ihr ausgelösten Sekundärelektronen werden dann ihrerseits an der der Anode abgewandten Seite der Elektrode 8 Sekundärelektronen auslösen, die durch die Elektrode 8 hindurchgezogen werden müssen und dann auf die Anode gelangen.
Die für die Elektrode 8 angewandte Maschenweite und das für eine möglichst hohe Verstärkung des gesamten Bremssystems 8 und 9 günstigste Potential der Elektrode 8 bedingen sich gegenseitig.
Die Anordnung der Platten und Bremselektroden lässt sich auch bei Röhren anwenden, die zwei Elektrodensysteme in Gegentaktschaltung enthalten, oder bei denen eine Modulation einer angelegten Wechselspannung durchgeführt wird.
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