Elektronenvervielfacher. Es sind Elektronenvervielfache:r bekannt geworden, deren El'ektrodensystein nicht aus mehreren voneinander getrennten Elektroden besteht, ,die elektrisch. so ;geschaltet sind, dass zwischen ihnen ein Feld entsteht, in welchem die aus .den Elektroden austretenden Sekun därelektronen jeweils zur nächsten Elektrode hingelenkt werden.
Vielmehr besteht bei diesen Elektronenvervielfachern das gesamte Elektrodensystem gewissermassen aus einer einzigen Elektrode,
längs der dao Potential sich kontinuierlich ändert. Es entsteht so längs der Oberfläche dieses Elektro@d@en- systems ein im wesentlichen und in erster Annäherung parallel zu ihr verlaufendes elektrisches Feld. Eins an irgendeiner Stelle aus der Elektrode herausfliegendes Elektron wird also unter dem Einfluss dieses Feldes, etwa,
parallel zur Elektrodenoberfläehe in einem gewissen von der Austrittsenergie und der Austrittsrichtung des Elektrons; abhän- gigen Abstand von ihr entlang fliegen.
Da ein solches vor dem Ende .der Elektrode nicht iuehr auf sie auftreffendes Elektron natur gemäss auch nicht mehr in der Lage ist, weitere Sekun:därelektro#nen aus der Ober fläche herauszuschlagen, sind solche Elektro- densysteme nur dann für die Verstärkung geeignet, wenn e, gelingt, die parallel zur Oberfläche fliegenden Elektronen:
von, Zeit zu Zeit aus ihrer Richtung abzulenken und wieder auf die Oberfläche des Elektrod'en- systemsg aufprallen zu lassen.
Bei den bekannten Elektrödensystemen dieser Art verwendete man gestreckte Elek- trodensysteme, die beispielsweise aus einem schmalen Streifen eines isolierenden Stoffes bestanden, auf dem Halbleiterschichten niedergeschlagen warnen,. welche ihrerseits wieder mit einer sekundäremittierenden Oberfläche versehen wurden.
Die Halbleitem- ,schicht wurde an -eine .geeignete hohe Span nung gelegt, so @dass sich entlang ihrer mit einem sekundäremittierenden Stoff über- zobenen Oberfläche das oben näher geschil- derte elektrische Feld ausbildete. Um die einmal an .irgendeiner Stelle, beispielsweise durch auftreffende Lieht- oder Elektronen strahlen,
aus, der Elektrode herausgeholten Elektronen nicht parallel in einigem Abstand zur Oberfläche bis ans Ende der Elektrode fliegen, sondern sie in bestimmten Abstän den wieder auf die Oberfläche aufprallen und dort Sekundärelektronen erzeugen zu lassen, verwendete man bei diesen bekannten Anordnungen Magnetfelder. Diese Magnet felder waren quer zur Längserstreckung der Elektrode gerichtet und bewirkten auf diese Weise,
dass ein aus der Elektrode austreten des Elektron in eine halbkreisförmige Bahn gezwungen wurde, die es in einigem Abstand von seinem Ursprungsort wieder auf die Oberfläche des Elektrodensystems zurück führte, wo es Sekundärelektronen auslöste, deren Bahnverlauf ähnlich war.
Hierzu sind aber verhältnismässig .starke Magnetfelder vom ziemlicher räumlicher Ausdehnung, insbesondere grosser Längs erstreckung erforderlich. Sie verlangen zu ihrer Herstellung verhältni5mäss.ig grosse Lei stungen und machen den damit ausgerüsteten Elektronenvervielfache-r gross, schwer und umständlich. Gemäss der Erfindung wird ein Elektro,- nenvervielfacher mit einem Elektroden system,
das mit einer sekundäremittierenden Oberfläche und als Potentiometer geschalte tem Widerstand versehen; ist, dadurch wesent lich vereinfacht, @dass das Elektrodensystem so gekrümmt ist, dass die austretenden Elek tronen nach Durchlaufen einer gewissen Wegstrecke infolge ihrer Trägheit wieder auf seine emittierende Oberfläche auftreffen.
Dies geschieht am besten, indem man das Elektrodensystem so aufwickelt, dass die emittierende Oberfläche überall konkav in Richtung der Bewegung der Elektronen ge krümmt ist. Die einfachsten Formen erhält man dabei, wenn man das Elektrodensyetem zu einer engen Wendel oder zu einer Spirale - auch räumliche Spiralen sind, möglich - derart aufwickelt. dass seine emittierende Seite der Wendelachse bezw. dem Mittel punkt der Spirale zugekehrt ist.
Die von irgendeinem Punkt der Oberfläche ausgehen den Elektronen beschreiben entsprechend dem längs der Elektrodenoberflä,che, also z. B. in WendIelform verlaufenden Feld ebenfalls gewendelte Bahnen.
Infolge ihrer Trägheit werden sie jedoch nicht streng dem Feld folgen können, vielmehr wird ihr Bahnradius unter der. Mti:rkun-; der Zentrifugalkraft.. sieh allmählich. vergrössern und in einigem Ab stand von ihrem Ursprungsort werden sie (beispielsweise nach einigen Umläufen) wie der auf die Elektrodenoberfläahe aufprallen.
Dies wird unter verhältnismässig flachem @,#inkel geschehen, da, sowohl die Elektrod'en- oberfläehe als auch die Elektronenbahn nach derselben Richtu@rrg konkav sind, und d@itrch diesen flachen Auftreffwinkel wird eine gute Ausnützung der auftreffenden Elektro nen erzielt.
Es ist ja. bekannt. dass der Ver vielfachungsfaktor, also die Zahl von Elek tronen, welche ein einzelnes Elektron beim Aufprallen auf die vervielfachende Elektrode im Durchschnitt. auslöst, mit spitzer werden dem Auftreffwink e1 ansteigt. Durch Anlegen bestimmter Spannungen an (las als Potentio- meter geschaltete El-ektrodensystem kann man den Abstand der einzelnen Auftreff- punkte der
Elektronen voneinander regeln und kann damit erreichen, dass man ohne Zu hilfenahme eines Magnetfeldes ein beliebig häufiges Auftreffen der Elektronen auf die, emittierende Oberfläche erhält.
Der Abstand der einzelnen Auftreff- punkte voneinander kann auch noch auf an dere Meise geregelt werden. Es ist bekannt, gegenüber dem als Potentio-meter geschalte ten Elektrodensystem eine Absau gelektrode mit stark positivem Potential anzuordnen, die von den Elektronen selbst nicht getroffen wird, sondern lediglich unmittelbar an der Oberfläche der vervielfachenden Elektrode eln starkes Feld erzeugt,
so dass die austre tenden Elektronen rasch abgesaugt und Raumladungen verhindert werden. Bei dem erfindungsgemässen Ve@rvielfacher ist die An- Wendung einer solchen Absaugelektro,de grundsätzlich gleiohfalls möglich.
Man kann diese Elektrode aber auch dazu benutzen, die Entfernung der Auftreffpunkte der Elektro nen auf der vervielfachenden Elektrode von einander zu verringere. Es ist dazu nur er forderlich, auch diese Absaugelektrode in Form einer einen hohen Widerstand aufwei senden Platte; als;
Potentiometer zu schalten und die angelegte Spannung so zu bemessen, dass ein Punkt eines bestimmten Potentials gegenüber dem Punkt gleichen Potentials auf der vervielfachenden Elektrode um ein :ge- ringes Mass: in Richtung der Elektroden- bewegung nach vorn verschoben ist.
Dadurch bekommen die Feldlinien eine Neigung gegen die Oberfläche der vervielfachenden Elek trode, so dass die im Feld fliegenden Elek tronen um so rascher wieder auf die verviel- fa.chend@e Oberfläche zurückgeführt werden, je grösser diese Neigung ist.
Das Mass der Neigung ist durch die Verschiebung der Punkte gleichen Potentials auf den beiden Elektroden gegeben: je weiter ein Punkt eines bestimmten Potentials auf der Abeaug- elektrode im Vergleich zu dem Punkt.
des gleichen Potentials auf der vervielfachenden Elektrode nach dem Elektrodenende zu ver schoben ist, um so stärker ist die Neigung der Feldlinien gegen die Oberfläche der vervielfachenden Elektrode, um so geringer ist aber auch die Wirkung der Absaugelek- trode hinsichtlich ihrer ursprünglichen Auf gabe, das heisst um so mehr besteht die Ge fahr, d@ass der Erfolg der Anordnung dieser Elektrode durch die entstehenden Raum ladungen wieder aufgehoben wird.
Der Ab stand der Absaugelektrode von der sekundär emittierenden Elektrode kann über die .ganze Länge der Elektroden gleich bleiben. Die Absaugelektrode wird dann also in der glei chen Weise gekrümmt ausgeführt wie die vervielfachende, das heisst vorzugsweise zu sammen mit dieser zu einer Wendel oder einer Spirale aufgewickelt.
Ebenso aber kann der Abstand der beiden Elektroden von einander nach dem Ende zu zunehmen, so d'ass der für die Elektronenbahnen verfügbare Querschnitt mit wachsender Elektronenzahl grösser wird.
Etwas verwickeltere, aber ganz beliebige Formen des terfindun@gägemässlen Verviel- fachers erhält man, wenn man das gesamte Innere eines, als Potentiometer geschalteten Rohres aktiviert. Dieses Rohr lässt sich dann ganz beliebig zusammenknäulen und als Ver- vielfacher verwenden.
Ein an einer Stelle im Innern des Rohres fliegendes Elektron wird an einem Biegung des Rohres auf die Innen fläche des Rohres aufprallen und dort. Se- kundäreilektronen auslösen. Auf ihrem Wei terweg werden diese an einer bestimmten Stelle abermals der Biegung des Rohres nicht ganz folgen und ihrerseits auf die sekundär- emittierende Rohrinnenfläche auftreffen.
Dabei werden die Stellen, an denen Blektro,- nen auf die Rohrwandung auftreffen, stets in Richtung der Elektronenbewegung konkav gekrümmt sein, weil die Annäherung dem Elektronen,an die Wandung eine Folge ihrer Trägheit ist, dae heisst die Bahnradien der Elektronen sich vergrössern und sie daher in die äussere Begrenzung des ihnen - gebotenen gekrümmten Raumes gelangen.
Auch bei dieser Anardnung kann das Rohr über seine ganze Länge gleichen Durchmesser aufwei sen., .oder tes kann so !geformt sein, da.ss es gegen das Ende zu weiter wind, so dass also der den Elektronen verfügbare Querschnitt zunimmt. Bei,der zuletzt genannten Ausfüh rung nimmt mit dem :grösser werdenden Um fang des Rohres und bei .gleichbleibender Wand- oder Schichtsfärke der Spannun;
gs- abfall je Längeneinheit ab. Vrickelt man ein solches Rohr zu einer Spirale auf, so erhält man eine Anordnung, bei der die einzelne Vervielfacherstufen (das heisst die Abstände der Auftreffpunkte voneinander) infolge ,des grösser werdenden grümmungsradius des Rohres immer grösser werden und trotzdem je Stufe etwa die gleiche Spannung aus genutzt wird.
Das Vervielfachergehäuste kann sich genau der Form des E'lektrodensystems an passen oder aber das gesamte Elektroden- system in -einer einfachen Gestalt, beispiels- weise in Kugel- oder Zylinderform, um schliessen. Weist das :System die Form einer innen aktivierten Röhre auf, so kann man diese Röhre aus Gla@,s oder Kunststoff her stellen und selbst als Gehäuse verwenden, das innen völlig metaIlisie:
rt und dann in be kannter Weise sekundäremittierend gemacht, wird.
In der Zeichnung sind Ausführungs- formen ,des Elektro.nenvervielfachers .gemäss der Erfindung als Beispiel schematisch d ar- gestellt.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Elek- tronenvervielfacher, der aus einer einzigen Windung einer Spirale besteht; auch die Schaltung ist schematisch angedeutet.
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Ver- vielfacher längs der Linie II-II der F'ig. 1.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Win dung eines gewendelten Vervielfachers, bei dem das Elektrodensystem mit einer Absau- elektrode versehen ist, Fig. 4 endlich ein Draufsicht auf einen Teil eines beliebig gekrümmten, als Pbtentio- meter gesehalteten und auf der Innenseite aktivierten Rohres.
In der Fig. 1 stellt 1 die Hülle des Ver- vielfachers, beispielsweise eine Glasröhre, dar, 2 .die Photokathode, auf die der Lieht strahl 3 auffällt, 4 das mit der sekundär- emittierend'en Schicht versehene Elektroden system und 5 die Anode.
Als Stromquelle dient die Batterie 6, die über :ein Potentio- mieter 7 an den Elektronenvervielfacher ange schlossen ist. 8 ist ein Transformator, an dem der verstärkte Vervielfacherstrom ab genommen wird. Die Vervielfacherelektrode 4 liegt zwischen den Punkten 9 und 10 des Potentiometers 7.
Zwischen ihrem Anfan-s- punkt 11 und ihrem Endpunkt 12 entsteht also ein Po:tenhalbwefä!lle, so dass sich im Innern der Röhre ein im wesentlichen parallel zur Mittellinie der Röhre verlaufen des Kraftfeld ausbildet. Die aus der Photo kathode 2 austretenden Eleh-tronen 13 treffen die Elektrode 4 erstmalig in Punkt 14 und lösen dort Sekundärelektronen aus, die sich in Richtung des Feldes, also in Richtung der Mittellinie: der Röhre, in Bewegung setzen.
Infolge ihrer Trägheit vermögen sie jedoch die Krümmung dieser Mittellinie nieht auf die Dauer mitzumachen, geraten wieder weiter nach aussen und treffen die Elektrode 4 zum zweitenmal in Punkt 15. Dort lösen sie neue Elektroden aus; die die Elektrode 4 wieder in Punkt 16 treffen und so fort, bis am Ende der Elektrode 4 vom Punkt 1.7 ans die letzten Sekundärelektronen zur Sammel- anode 5 überspringen und von dort dem Transformator 8 zufliessen.
In Fig. 2 stellt ebenfalls 1 die Verviel- faeherröhre, 4 die vervielfachende Elektrode dar. Der Aufbau der Elektrode ist schema tisch eingezeichnet. Sie besteht aus einer n.-ichtleitenden Grundschicht 18, aus einer darauf aufgebrachten Widerstandssehieht 19 und der auf diese Aide irstandmchicht auf gebrachten ,sekundä,reinittierenden Schicht 20.
Durch Wahl der Spannung zwischen den Punkten 11 und, 12 der Elektrode 4 (siehe Fig. 1) hart man den Abstand der Auftreff- punkte :der Elektronen auf :der Elektrode 4 und damit Verstärkungsgrad und Belastung der Elektrode in der Hand.
In F'ig. 3 bedeutet 21 wieder das Elektro- nenvervielfacherg,efäss, beispielsweise ein ge- wendeltes Glasrohr, in das die verviel fachende Elektrode 22 und die ihr gegen- überliegende Absa.ugelektrode 23 eingebaut ist. Es ist nicht ganz eine Windung einer Wendel dargestellt, die mehrere derartige Windungen aufweisen kann.
Die Schaltun; ist der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Die Elektrode 22, wie auch die Absaug- elektrode 23 sind als Potentiometer geschal- tete. Platten ähnlich der Elektrode 4 in Fig.1. jedoch ist nur die Elektrode 22 aktiviert, das heisst geeignet, Sekundärelektronen ab zugeben.
Die an die Elektradeii angelegten Spannungen sind so gewählt. dass ein Punkt eines bestimmten Potentials auf der Absaug- elektrode 23 nicht genau radial dem Punkt des entsprechenden Potentials auf der ver- viel.fa:chenden Elektrode 22 gegenüberliegt. sondern um ein kleines Mass x verschoben.
Dieses Mass a- bleibt sich bei der dargestell- ten Anordnung über die ganze Wendel <B>u</B> c ich. Einige Aquipotentiallinien 24, 25, 26 imd 27 sind zwischen die beiden Elektroden punktiert eingezeichnet und ebenso sind senkrecht zu, diesen einige Feldlinien 28, 29, 30 und 31 gestrichelt eingezeichnet. Man sieht.,
dass! die Feldlinien jetzt nicht mehr konzenirisühe Kreise um die Achse 32 cIer Wendel darstellen, sondern gegen die Ober flächen der Elektrod''en eine gewisse .geringe Neigung haben.
Ein am Punkt 33 aus der vervielfachenden Elektrode 22 austretendes Elektron beschreibt aqso die Bahn 34, dm heisst es wird beim Lauf zwischen den beiden Elektroden durch die Feldlinien nach aussen wieder auf ,die vervielfachende Elektrode 22 getrieben, wo es in Punkt 35 auftrifft und Sekundärelektronen auslöst,,
die ihrerseits die Bahn<B>36</B> durchlaufen und im Punkt 37 wieder auf die Elektrode 22 auftreffen und so fort. Man erkennt aus: der Figur ohne weiteres, da:ss durch Vergrössern oder Ver kleinern dies Verschiebungsmasses x :die Nei gung der Feldlinien gegen die Elektroden- J, und damit der Abstand: der Punkte 33, 35, 37 usw. voneinander beliebig verändert worden kann.
In Fig. 4 ist 38 ein Rohr, .das auf seiner Innenseite aktiviert ist. Das gezeigte Rohr stück ist ein Teilstück eines beliebig zusam- mengeknäulten als Potentiometer geschalte ten und innen aktivierten Rohres,
wie es im vorstehenden. beschrieben wurde. Der Aus schnitt - stellt die Umgebung eines Wende punktes in der Führung der Mittelliniedieses zusammengeknäulten Rohras dar, um zu Zei gen, wie derVerlauf der Elektronenbahnen in der Nähe eines solchen Punktes ist. Wo das Rohr über eine grössere Länge nur in einer o Richtung ;
gekrümmt ist, verlaufen die Elek- tronenbahnen natürlich analog den in Fig. 1 dargestellten Bahnen. In der Nähe eines Wendepunktes wechselt der Auftreffpunkt .der Elektronen auf die Rohrwandungen die 5 Seite. So trifft der in Fig. 4 dargestellte, bei.
39 in das Rohr eintretende Elektronenstrahl 40 dieses zunächst an der Stelle 41 auf & r rechten Seite und löst Sekundärelektronen aus, die die Bahn 42 beschreiben.
Diese :Se- kund#ärelektronen geraten erst hinter dem Wendepunkt der Mittellinie des Rohres bei 43 wieder auf die Wandung des Rohres, diesmal@ aber auf der .linken Rohrseite ent sprechend( der entgegengesetzten Krümmung des Rohres, schlagen aber, da die gesamte Innenfläche des Rohrres aktiviert ist, auch dort Sekundärelektronen los,
die nach Durch- fliegen der Bahn 44 an iagendeiner andern Stelle auf d'er Rohrwandung landen. Was in Fig. 4 in der Ebene,dargestellt ist, gilt selbst verständlich auch für räumlich gekrümmte Rohre.
Man kann sich also beispielsweise den untern Teil des Rohres 38 in der Ebene IV-IV abgetrennt und um 90 verdreht derart wieder angesetzt denken, .dass der Querschnitt 45, durch, den die Elektronen aus, dem gezeichneten Stück wieder austreten, dem Beschauer zugekehrt ist;
auch in diesem Falle werden die Elektronen, zwar nicht im Punkt 43, aber vielleicht etwas @dashinter, auf die vom. jeweiligen grümmungsmittelpunkt weiter entfernt liegende Wandung :des Rohres auftreffen.
Electron multiplier. Electron multipliers have become known whose el'electrode system does not consist of several electrodes separated from one another. are switched in such a way that a field arises between them in which the secondary electrons emerging from the electrodes are each directed to the next electrode.
Rather, with these electron multipliers, the entire electrode system consists to a certain extent of a single electrode,
along the dao potential changes continuously. In this way, along the surface of this electric @ d @ en system, an electric field is created that is essentially parallel to it and as a first approximation. An electron that flies out of the electrode at any point is thus under the influence of this field, e.g.
parallel to the electrode surface in a certain amount of the exit energy and the exit direction of the electron; depending on the distance from her.
Since such an electron that does not strike it before the end of the electrode is naturally no longer able to knock out further secondary electrons from the surface, such electrode systems are only suitable for amplification if e, succeeds in the electrons flying parallel to the surface:
from, from time to time to deflect from their direction and to allow them to hit the surface of the electrode system again.
In the known electrode systems of this type, elongated electrode systems were used, which consisted, for example, of a narrow strip of an insulating material, on which semiconductor layers gave a warning. which in turn were provided with a secondary emitting surface.
The semiconducting layer was connected to a suitable high voltage so that the electrical field described above was formed along its surface, which was covered with a secondary emitting substance. In order to be able to shine at any point, for example through incident light or electrons,
From the electrode fetched electrons do not fly parallel at some distance from the surface to the end of the electrode, but they hit the surface again at certain intervals and generate secondary electrons there, magnetic fields were used in these known arrangements. These magnetic fields were directed transversely to the length of the electrode and in this way had the effect of
that an electron exiting the electrode was forced into a semicircular path, which led it back to the surface of the electrode system at some distance from its place of origin, where it released secondary electrons whose path was similar.
For this, however, relatively strong magnetic fields of a considerable spatial extent, in particular a large longitudinal extent, are required. For their production, they require relatively high power and make the electron multiplier equipped with them large, heavy and cumbersome. According to the invention, an electron multiplier with an electrode system is
provided with a secondary emitting surface and as a potentiometer geschalte tem resistor; is, essentially simplified by the fact that the electrode system is curved in such a way that the exiting electrons hit its emitting surface again after traveling a certain distance due to their inertia.
The best way to do this is to wind up the electrode system so that the emitting surface is curved concavely in the direction of the movement of the electrons. The simplest forms are obtained by winding the electrode system into a tight helix or a spiral - spatial spirals are also possible - in this way. that its emitting side of the helix axis BEZW. facing the center of the spiral.
The proceed from any point on the surface the electrons describe according to the length of the electrode surface, ie z. B. in a helical field also coiled paths.
Due to their inertia, however, they will not be able to follow the field strictly, rather their orbital radius will be below the. Mti: rkun-; the centrifugal force .. gradually see. enlarge and at some distance from their place of origin they will (for example after a few circulations) hit the electrode surface like the.
This will be done with a relatively flat angle, since both the electrode surface and the electron path are concave in the same direction, and this flat angle of incidence makes good use of the electrons that strike.
It is yes. known. that the multiplication factor, i.e. the number of electrons that a single electron averages when it hits the multiplying electrode. triggers, with more acute the angle of impact e1 increases. By applying certain voltages to (read the electrode system connected as a potentiometer, you can determine the distance between the individual points of contact of the
Regulate electrons from one another and can thus achieve that, without the aid of a magnetic field, the electrons can hit the emitting surface as often as desired.
The distance between the individual points of impact can also be regulated on another tit. It is known to arrange a suction electrode with a strongly positive potential opposite the electrode system switched as a potentiometer, which is not hit by the electrons themselves, but only generates a strong field directly on the surface of the multiplying electrode,
so that the emerging electrons are quickly sucked off and space charges are prevented. In the case of the multiplier according to the invention, the use of such a suction electric is basically also possible.
This electrode can also be used to reduce the distance between the points of impact of the electrons on the multiplying electrode. It is only necessary to also send this suction electrode in the form of a high resistance aufwei plate; as;
To switch the potentiometer and to measure the applied voltage in such a way that a point of a certain potential compared to the point of the same potential on the multiplying electrode is displaced by a: small amount: in the direction of the electrode movement.
As a result, the field lines are inclined towards the surface of the multiplying electrode, so that the electrons flying in the field are returned to the vervielfa.chend@e surface all the more quickly, the greater this inclination.
The degree of the inclination is given by the displacement of the points of the same potential on the two electrodes: the further a point of a certain potential on the Abeaug- electrode compared to the point.
of the same potential on the multiplying electrode is shifted to the end of the electrode, the greater the inclination of the field lines against the surface of the multiplying electrode, but the lower the effect of the suction electrode with regard to its original task, that is the more there is the danger that the success of the arrangement of this electrode is canceled out by the space charges that arise.
The distance between the suction electrode and the secondary emitting electrode can remain the same over the entire length of the electrodes. The suction electrode is then designed to be curved in the same way as the multiplying electrode, that is, preferably wound up together with it to form a helix or a spiral.
Likewise, however, the distance between the two electrodes can increase towards the end, so that the cross-section available for the electron orbits increases with an increasing number of electrons.
Somewhat more complicated, but completely arbitrary forms of the terfindun @ gägemässlen multiplier are obtained when the entire interior of a tube connected as a potentiometer is activated. This tube can then be bundled together as desired and used as a multiplier.
An electron flying at a point inside the tube will hit the inside surface of the tube at a bend in the tube and there. Trigger secondary electrons. On their way they will again not quite follow the bend of the pipe at a certain point and will in turn hit the secondary emitting pipe inner surface.
The points at which lead electrons strike the pipe wall will always be concave in the direction of the electron movement, because the approach of the electron to the wall is a result of its inertia, i.e. the orbital radii of the electrons increase and they increase therefore get into the outer limitation of the curved space offered to them.
With this arrangement, too, the tube can have the same diameter over its entire length, or it can be shaped so that it winds further towards the end, so that the cross section available to the electrons increases. In the case of the last-mentioned version, with the: increasing circumference of the pipe and with constant wall or layer thickness, the tension;
gs waste per unit of length. If you twist such a pipe into a spiral, you get an arrangement in which the individual multiplier stages (i.e. the distances between the points of impact) become larger and larger as a result of the increasing radius of curvature of the pipe, and nevertheless produce approximately the same voltage for each stage is being used.
The multiplier housing can adapt itself precisely to the shape of the electrode system or it can enclose the entire electrode system in a simple shape, for example in a spherical or cylindrical shape. If the system has the form of an internally activated tube, this tube can be made of glass, s or plastic and used as a housing that is completely metallic inside:
rt and then made secondary emitting in a known manner.
In the drawing, embodiments of the electrical power multiplier according to the invention are shown schematically as an example.
1 is a top plan view of an electron multiplier consisting of a single turn of a spiral; the circuit is also indicated schematically.
FIG. 2 is a cross section through the multiplier along the line II-II in FIG. 1.
3 is a top view of a turn of a coiled multiplier, in which the electrode system is provided with a suction electrode, FIG. 4, finally, a top view of a part of an arbitrarily curved tube, held as a potentiometer and activated on the inside .
In FIG. 1, 1 represents the shell of the multiplier, for example a glass tube, 2. The photocathode on which the light beam 3 is incident, 4 the electrode system provided with the secondary emitting layer and 5 the anode .
The battery 6, which is connected to the electron multiplier via a potentiometer 7, serves as the power source. 8 is a transformer at which the amplified multiplier current is taken from. The multiplier electrode 4 lies between points 9 and 10 of the potentiometer 7.
Between its starting point 11 and its end point 12 there is thus a potential half-wave, so that a force field is formed inside the tube that runs essentially parallel to the center line of the tube. The electrons 13 emerging from the photo cathode 2 hit the electrode 4 for the first time at point 14 and there trigger secondary electrons that set in motion in the direction of the field, i.e. in the direction of the center line: the tube.
As a result of their inertia, however, they are unable to keep up with the curvature of this center line in the long run, move further outwards again and hit electrode 4 for the second time at point 15. There they trigger new electrodes; which hit the electrode 4 again at point 16 and so on, until at the end of the electrode 4 from point 1.7 the last secondary electrons jump over to the collecting anode 5 and flow from there to the transformer 8.
In FIG. 2, 1 also represents the multiplier tube, 4 the multiplying electrode. The structure of the electrode is shown schematically. It consists of a non-conductive base layer 18, a resistance layer 19 applied to it and the secondary, re-emitting layer 20 applied to this surface.
By choosing the voltage between points 11 and 12 of the electrode 4 (see FIG. 1), the distance between the points of impact: the electrons on: the electrode 4 and thus the degree of amplification and load on the electrode in the hand.
In Fig. 3 means 21 again the electron multiplier, efäss, for example a coiled glass tube into which the multiplier electrode 22 and the suction electrode 23 opposite it are built. Not quite one turn of a helix is shown, which can have several such turns.
The circuit; is omitted for the sake of clarity. The electrode 22, as well as the suction electrode 23, are switched as potentiometers. Plates similar to electrode 4 in Fig.1. however, only the electrode 22 is activated, that is to say capable of emitting secondary electrons.
The voltages applied to the electrical equipment are chosen in this way. that a point of a certain potential on the suction electrode 23 does not lie exactly radially opposite the point of the corresponding potential on the multiplied electrode 22. but shifted by a small amount x.
This dimension a- remains in the illustrated arrangement over the entire helix <B> u </B> c i. Some equipotential lines 24, 25, 26 and 27 are drawn in dotted between the two electrodes and some field lines 28, 29, 30 and 31 are also drawn in dashed lines perpendicular to these. One sees.,
that! the field lines no longer represent concentric circles around the axis 32 of the helix, but rather have a certain slight inclination towards the surfaces of the electrodes.
An electron emerging from the multiplying electrode 22 at point 33 describes aqso the path 34, i.e. it is driven outwards again through the field lines when passing between the two electrodes, the multiplying electrode 22, where it strikes at point 35 and releases secondary electrons ,,
which in turn traverse the path <B> 36 </B> and hit the electrode 22 again at point 37, and so on. From the figure one can easily see that by increasing or decreasing this displacement x: the inclination of the field lines towards the electrode J, and thus the distance between the points 33, 35, 37 etc. have been changed as desired can.
In Fig. 4, 38 is a tube that is activated on its inside. The pipe section shown is a part of a pipe that is bundled together as a potentiometer and activated on the inside.
as in the preceding. has been described. The excerpt - represents the surroundings of a turning point in the guidance of the center line of this tangled pipe to show how the electron trajectories are in the vicinity of such a point. Where the tube over a greater length only in one direction;
is curved, the electron paths naturally run analogously to the paths shown in FIG. In the vicinity of a turning point, the point of impact of the electrons on the pipe walls changes the 5 side. So the one shown in Fig. 4 applies.
39 electron beam 40 entering the tube, this initially at point 41 on the right-hand side and triggers secondary electrons that describe path 42.
These secondary electrons only hit the wall of the tube again after the turning point of the center line of the tube at 43, but this time on the left side of the tube according to the opposite curvature of the tube, but hit, since the entire inner surface of the tube Rohrres is activated, secondary electrons also go there,
which, after flying through the path 44, land at another point on the pipe wall. What is shown in Fig. 4 in the plane, of course, also applies to spatially curved tubes.
One can therefore imagine, for example, the lower part of the tube 38 cut off in the plane IV-IV and rotated by 90 in such a way that the cross-section 45 through which the electrons emerge from the drawn piece faces the viewer ;
in this case, too, the electrons, although not in point 43, but maybe a little @ behind, are transferred to the. wall further away from the center of curvature: hit the pipe.