DD292549A5 - ARRANGEMENT FOR DAMPING THE SEQUENCE ELECTRON RECYCLED OUTPUT SIGNAL - Google Patents
ARRANGEMENT FOR DAMPING THE SEQUENCE ELECTRON RECYCLED OUTPUT SIGNAL Download PDFInfo
- Publication number
- DD292549A5 DD292549A5 DD33860390A DD33860390A DD292549A5 DD 292549 A5 DD292549 A5 DD 292549A5 DD 33860390 A DD33860390 A DD 33860390A DD 33860390 A DD33860390 A DD 33860390A DD 292549 A5 DD292549 A5 DD 292549A5
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- cathode
- voltage
- switch
- sev
- operating voltage
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/30—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Daempfung des Sekundaerelektronenvervielfacher-Ausgangssignals. Angewendet wird die Erfindung bei der Oberflaecheninspektion mit Streulichtabtastern, z. B. in der Halbleiterfertigung, da der Strahlungsdetektor immer dann mit intensiven Lichtimpulsen beaufschlagt wird, wenn sich der scanierende Laserstrahl ueber die abgerundete Waferkante bewegt. Wegen der hochempfindlichen Partikeldetektion im sub-mm-Bereich wird der SEV jedesmal stark geblendet. Weitere Anwendungen ergeben sich ueberall dort, wo ein Vorgang nicht nur mit einem intensiven Lichtimpuls verbunden ist, sondern durch diesen ausgeloest wird. Dazu gehoeren alle Anregungen mit gepulsten Strahlungsquellen, wie z. B. durch Beschleuniger und Impulslichtquellen. Aber auch auf die umgekehrte Strahlungssituation ist die Erfindung anwendbar, d. h., wenn eine mit viel Strahlung verbundene Reaktion durch ein schwaches Lichtsignal ausgeloest werden soll. Das ist z. B. bei der Steuerung von Blasenkammern der Fall. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dasz die Kathode des Sekundaerelektronenvervielfachers und eine seiner Dynoden jeweils mit den Polen eines Schalters, die Ein-/Aussteuerung des Schalters mit einer Daempfungssteuerung, die Kathode des Sekundaerelektronenvervielfachers mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden ist. Fig. 1{Blendenschutz; Sekundaerelektronenvervielfacher; SEV; Daempfungssteuerung; Blendung durch intensive Lichtimpulse; Kathode; Waferkante; Strahlungsdetektor; Lichtimpuls; Dynoden}The invention relates to an arrangement for damping the secondary electron multiplier output signal. The invention is applied in the surface inspection with Streulichtabtastern, z. As in semiconductor manufacturing, since the radiation detector is always loaded with intense light pulses when the scanning laser beam moves over the rounded wafer edge. Because of the highly sensitive particle detection in the sub-mm range, the SEV is always strongly dazzled. Other applications arise everywhere where a process is not only associated with an intense light pulse, but is triggered by this. These include all suggestions with pulsed radiation sources, such. B. by accelerators and pulsed light sources. But also on the reverse radiation situation, the invention is applicable, d. h., When a reaction associated with much radiation is to be triggered by a weak light signal. This is z. As in the control of bubble chambers of the case. The arrangement is characterized in that the cathode of the secondary electron multiplier and one of its dynodes are each connected to the poles of a switch, the on / off control of the switch with a Daempfungssteuerung, the cathode of the secondary electron multiplier with the negative pole of the operating voltage. Fig. 1 {shutter protection; Sekundaerelektronenvervielfacher; SEV; Daempfungssteuerung; Glare due to intense light pulses; Cathode; Wafer edge; Radiation detector; Light pulse; dynodes}
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Aus ökonomischen Gründen wird bei der Herstellung von HL-Bauelementen in der Mikroelektronik die weitestgehende Ausnutzung des Wafers bis zum Rand verlangt.For economic reasons, in the production of HL components in microelectronics, the widest possible utilization of the wafer is demanded to the edge.
Die Oberflächeninspektion von Sl-Wafern muß dem durch eine hohe Genauigkeit der Partikelzählung über die gesamte Oberfläche bis in den Randbereich des Wafers Rechnung tragen.The surface inspection of Sl wafers must take account of this with a high accuracy of particle counting over the entire surface up to the edge region of the wafer.
Bei der Oberflächeninspektion mit Streulichtabtastern wird der Strahlungsdetektor immer dann mit intensiven Lichtimpulsen beaufschlagt, wenn sich der scanierende Laserstrahl über die abgerundete Waferkante bewegt. Wegen der hochempfindlichen Partikeldetektion im Sub^m-Bereich wird der SEV jedesmal stark geblendet. Das kann sowohl zur Lirstörung des SEV und nachfolgender elektronischer Bauelemente führen, als auch die Messung der äußerst schwachen, unmittelbar nachfolgenden Partikelsignale erschweren bzw. sogar unmöglich machen.During surface inspection with scattered light scanners, the radiation detector is subjected to intensive light pulses whenever the scanning laser beam moves over the rounded wafer edge. Because of the highly sensitive particle detection in the Sub ^ m range, the SEV is strongly blended each time. This can lead both to Lirstörung the SEV and subsequent electronic components, as well as the measurement of the extremely weak, immediately following particle signals difficult or even impossible.
Weitere Anwendungen ergeben sich überall dort, wo ein Vorgang nicht nur mit einem intensiven Lichtimpuls verbunden ist, sondern durch diesen ausgelöst wird. Dazu gehören alle Anregungen mit gepulsten Strahlungsquelle^ wie z.B. durch Beschleuniger und Impulslichtquellen. Aber auch auf die umgekehrte Strahlungssituation ist die Erfindung anwendbar, d. h„ wenn eine mit viel Strahlung verbundene Reaktion durch ein schwaches Lichtsignal ausgelöst werden soll. Das ist z.B. bei der Steuerung von Blasenkammern der Fall.Other applications arise wherever a process is not only associated with an intense light pulse, but is triggered by this. This includes all excitations with a pulsed radiation source, such as e.g. through accelerators and pulsed light sources. But also on the reverse radiation situation, the invention is applicable, d. h "when a reaction associated with much radiation is to be triggered by a weak light signal. This is e.g. in the control of bubble chambers the case.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Das Aus- und Einschalten eines SEV (mit „Ausschalten" ist hier auch eine sehr starke Reduzierung seiner Empfindlichkeit gemeint) oder allgemein die Steuerung seiner Verstärkung bzw. seiner Empfindlichkeit in mehr oder weniger starkem Maße werden im Stand der Technik auf sehr vielfältige Weise verwirklicht. Seit den ersten Anfängen 1939 können im wesentlichen drei Hauptverfahren unterschieden werden (ohne Steuerung mit gekreuzten elektrischen oder magnetischen Feldern):The switching off and on of an SEV (by "switching off" is here also meant a very great reduction of its sensitivity) or in general the control of its amplification or its sensitivity to a greater or lesser degree are realized in the state of the art in a very diverse manner. Since the first beginnings of 1939, essentially three main processes can be distinguished (without control with crossed electric or magnetic fields):
1. Steuerung der SEV-Betriebsspannung Ue-1. Control of the SEV operating voltage Ue
2. Erzeugung einer Gegenspannung zwischen einer Steuerelektrode, die nicht mit einer Dynode identisch ist, und der Photokathode.2. Generation of a reverse voltage between a control electrode, which is not identical to a dynode, and the photocathode.
3. Kurzschluß von Dynoden bzw. Steuerung der Potentialdifferenz zwischen ihnen; Erhöhung des Widerstandes von Spannungsteilerelementen auf Unendlich. N 3. Short circuit of dynodes or control of the potential difference between them; Increasing the resistance of voltage divider elements to infinity. N
Ein hinsichtlich der Dämpfung und Umschaltzeit wirksames Ausschalten des SEV nach 1., erfordert eine sehr starke Änderung der Betriebsspannung des SEV (DE 1564097:U = 400V, 10 x). In einem anderen Beispiel verringert sich die Verstärkung eines üblichen SEV, wenn man seine Betriebsspannung von Ue = -1200V auf Ue = -600V reduziert nur um einen Faktor 4 x 102. Dieses Verfahren scheitert an bekannten technischen Grenzen, da die erforderlichen leistungsstarken, niederohmigen SEV-Stromversorgungsgeräte große Betriebsspannungsminderung nicht schnell genug zu schalten vermögen (Farinelli, Malvano, 1958). Darüber hinaus werden während der Zeit mit niedriger Betriebsspannung der Linearitätsbereich des SEV und seine obere Grenzfrequenz verringert (EP 0155377). Hinzu kommt die stark schwankende Sockeltemperatur des wärmeempfindlichen SEV infolge der starken Schwankungen des Spannungsteilerstromes.An effective switching off of the SEV with respect to damping and switching time after 1. requires a very strong change of the operating voltage of the SEV (DE 1564097: U = 400 V, 10 x). In another example, the gain of a conventional SEV decreases when its operating voltage is reduced from Ue = -1200V to Ue = -600V only by a factor of 4 x 10 2 . This method fails due to known technical limitations, since the required high-performance, low-impedance SEV power supplies are not able to switch high operating voltage reduction fast enough (Farinelli, Malvano, 1958). In addition, during the time of low operating voltage, the linearity range of the SEV and its upper limit frequency are lowered (EP 0155377). In addition, the strongly fluctuating base temperature of the heat-sensitive SEV due to the strong fluctuations of the voltage divider current.
Das Verfahren nach 2. kann auch nicht sämtliche Mängel des Standes der Technik beseitigen. Entweder sind außer der Stromversorgung für den SEV zusätzliche Spannungsquellen zur Erzeugung steiler und mitunter auch intensiver (bis 110V) Gegenspannungsimpulse notwendig (Farinelli, Malvano, 1958; US 2951941; EP 0155377) öderes werden z.B. Störimpulse am SEV-Ausgang erzeugt und/oder das Widereinschalten verläuft langsam (Hinweis in Roose, 1965; Keller, Nefkens, 1964). In 2-Gitter-Steuersystemen mit einem Vorbeschleunigungsgitter Si (positiv gegenüber Kathode) und einem Steuergitter S2 (negativ gegenüber Kathode) entstehen störende Restimpulse durch Elektronengruppen, die ursprünglich gesperrt waren und nach dreimaligem Durchlaufen von S1 beim erneuten Anlauf gegen S2 in eine Öffnungszeit fallen (Pohl, 1968). Schließlich verfugen nicht alle für die Oberflächeninspektion mehr oder weniger geeigneten SEV über eine Steuerelektrode (Hamamatsu, 1988), was nicht nur durch komplizierten Aufbau und größere Herstellungskosten bedingt ist.The method according to 2. can not eliminate all the deficiencies of the prior art. Either additional power sources are necessary for the generation of steeper and occasionally also more intense (up to 110V) countervoltage pulses (Farinelli, Malvano, 1958, US 2951941, EP 0155377) or, for example, interference pulses are generated at the SEV output and / or the reset is activated runs slowly (note in Roose, 1965, Keller, Nefkens, 1964). In 2-grid control systems with a pre-acceleration grid Si (positive with respect to the cathode) and a control grid S 2 (negative with respect to the cathode), disturbing residual pulses are produced by groups of electrons which were originally blocked and after passing through S 1 three times during a restart against S 2 into one Opening time fall (Pohl, 1968). Finally, not all SEVs that are more or less suitable for surface inspection have a control electrode (Hamamatsu, 1988), which is not only due to complicated construction and higher manufacturing costs.
Das Verfahren nach 3. erspart zwar (im Fall des Kurzschlußprinzips) die zusätzliche leistungsstarke Spannungsquelle, weist aber immer nocht erhebliche Mängel auf:Although the method according to 3 saves (in the case of the short-circuit principle) the additional powerful voltage source, it still has considerable shortcomings:
- kleiner Dämpfungsfaktor des SEV-Ausgangssignais (Roose, 1965: < 90 x)- small attenuation factor of the SEV output signal (Roose, 1965: <90 x)
- langsames Wiedereinschalten (Roose, 1965: => 3μβ; Keller, Nfifkens, 1964: =< 30μβ)- slow reconnection (Roose, 1965: => 3μβ; Keller, Nfifkens, 1964: = <30μβ)
- Störimpulse am S£V-Ausgang (Roose, 1965; Keller, Nefkens, 1964)- glitches at the S V output (Roose, 1965, Keller, Nefkens, 1964)
Weil im allgemeinen und auch bei der Oberflächeninspektion der SEV durch Einstellung unterschiedlicher Betriebsspannungen Ub unterschiedliche Meßbereiche (Empfindlichkeitsbereiche) haben muß, entfallen alle Spannungsteileranordnungen, bei denen dia nicht kurzgeschlossenen, aktiven Dynoden z.B. mittels Zener-Dioden auf stabilisierten, festen Dynodenpotentialen liegen. Das hat im Stand der Technik (bis auf DE 2353573, Unteranspruch 10) weitere Nachteile zur Folge:Since in general and also in the surface inspection of the SEV by setting different operating voltages Ub must have different measuring ranges (sensitivity ranges), eliminating all voltage divider arrangements in which the non-shorted, active dynodes e.g. Zener diodes on stabilized, fixed dynode potentials. This has in the prior art (except for DE 2353573, dependent claim 10) further disadvantages:
- Reduzierung des Linearitätsbereiches des SEV- Reduction of the linearity range of the SEV
- Schwankung der SEV-Temperatur- Variation of the SEV temperature
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es sollen mit wenig schaltungstechnischem Aufwand eine möglichst optimale Waferqusnutzung oder äquivalente gute Gebrauchseigenschaften des jeweiligen Gerätes (je nach Anwendungsfall) gewährleistet sein.It should be guaranteed with little circuit complexity optimal Waferqusnutzung or equivalent good performance characteristics of each device (depending on the application).
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Es bestand die Aufgabe, eine Anordnung zur Dämpfung des Sekundärelektronenvervielfacher(SEV)-Ausgangssignals zu schaffen, die eine hohe Dämpfung bei kurzen Umschaltzeiten, breitestmöglichem Linearitätsbereich, ohne Störimpulse, ohne konstruktive Zusätze wie Steuerelektroden und bei möglichst geringer Leistung der Stromversorgung realisiert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Anordnung zur Dämpfung des Sekundärelektronenvervielfacher(SEV)-Ausgangssignals, bei der ein SEV mit einem Spannungsteiler, einem Anodenwiderstand und einer Betriebsspannung beschaltet ist, dadurch gelöst, daß die Kathode des SEV und eine seiner kathodrnnahen Dynoden jeweils mit den Polen eines Schalters, die EinVAussteuerung des Schalters mit einer Dämpfungssteuerung die Kr'.hode des SEV mit dom negativen Pol der Betriebsspannung verbunden ist. Vorteilhaft ist das Verwenden kathodennaher Dynoden. Im Dämpfungsfall schließt der sonst offene Schalter und die Dynode wird mit dem Kathodenpotential verbunden. Dadurch wird sowohl die Anzahl der primären Photoelektroden verringert, die von der Kathode zur ersten Dynode überführt werden, als auch die Sekundärelektronenvervielfachung reduziert. Von Vorteil ist ein Einsetzen von Zener-Dioden im Spannungsteiler für die Dynoden zwischen der Kathode und der mit dem Schalter verbundenen Dynode. Dadurch werden die Umschaltzeiten (im Vergleich zu ohmschen Widerständen) verkürzt.The object was to provide an arrangement for damping the secondary electron multiplier (SEV) output signal, which realizes a high attenuation with short switching times, widest possible linearity range, without glitches, without constructive additives such as control electrodes and the lowest possible power of the power supply. According to the invention the object is achieved in an arrangement for damping the secondary electron multiplier (SEV) output signal in which a SEV is connected to a voltage divider, an anode resistor and an operating voltage, characterized in that the cathode of the SEV and one of its near-cathode dynodes with the poles a switch, the EinVAussteuerung the switch with a damping control the Kr'.hode the SEV is connected to dom negative pole of the operating voltage. It is advantageous to use cathode-near dynodes. In the case of damping, the otherwise open switch closes and the dynode is connected to the cathode potential. This reduces both the number of primary photoelectrodes transferred from the cathode to the first dynode and reduces the secondary electron multiplication. It is advantageous to insert Zener diodes in the voltage divider for the dynodes between the cathode and the dynode connected to the switch. This shortens the switching times (compared to ohmic resistances).
Die Realisierung der Anordnung zur Dämpfung des SEV-Ausgangsslgnals, bei der ein SEV mit einem Spannungsteiler, einem Anodenwiderstand und einer Betriebsspannung beschaltet Ist, kann weiterhin dadurch gelöst werden, daß die Kathode des SEV und eine seiner kathodennahen Dynoden jeweils mit den Polen eines Schalters, die Kathode des SEV über eine Spannungsquelle mit dem negativen Pol der Betriebsspannung die Spannungsquelle mit einem parallel liegenden Schalter die EirWAussteuerung beider Schalter mit einer Dämpfungssteuerung verbunden ist. Da sich nach dem ersten Realisierungsvorschlag der Strom durch den Spannungsteiler und damit die Spannungsdifferenz zwischen den nicht kurzgeschlossenen anodennahen Dynoden erhöht, was negativ auf die Dämpfung wirkt, wird ein Äquivalent der Spannung die am geöffneten Schalter anliegt, beim Schließen des selbigen zwischen Kathode und negativem Betriebsspannungspol geschaltet, z. B. indem der sonst geschlossene zweite Schalter öffnet und den kurzgeschlossenen Bauelementen gleichende freigibt.The realization of the arrangement for damping the SEV output signal, in which an SEV is connected to a voltage divider, an anode resistor and an operating voltage, can be further solved by connecting the cathode of the SEV and one of its cathode-near dynodes to the poles of a switch, the cathode of the SEV is connected via a voltage source to the negative pole of the operating voltage, the voltage source to a parallel switch, the EirWAussteuerung both switches with a damping control. Since, according to the first implementation proposal, the current through the voltage divider and thus the voltage difference between the non-shorted anode-near dynodes increases, which has a negative effect on the attenuation, an equivalent of the voltage applied to the open switch, when closing the selbigen between the cathode and negative operating voltage pole switched, z. B. by the otherwise closed second switch opens and releases the shorted components same.
Die Konstanz des Spannungsteilerstromes muß auch während der Schaltflanken gewährleistet sein, um kurze Umschaltzeiten zu erreichen und Störimpulse zu unterbinden. Das erfordert einen zeitgleichen Verlauf der Einschallflanke der Kompensationsspannung und der Ausschaltflanke der Spannung zwischen Dynode und Kathode (Kurzschluß) beim Zuschalten der Dämpfung und analog beim Rückschalten. Mit Transistoren als Schalter ist dies relativ aufwendig oder sogar unmöglich. Vorteilhaft ist der Ersatz der üblicherweise im Spannungsteiler verwendeten Widerstände und der zur Kompensation verwendbaren Widerstände durch Zener-Diuden gemäß dieser zweiten Lösungsvariante, weil dadurch steile, lineare Schaltflanken verwirklicht werden, ohne daß der asymptotisch langsame Einschaltverlauf des Schalttransistors mit aufwanderhöhenden schaltungstechnishen Mitteln verkürzt zu werden braucht. Ursache für diese vorteilhafte Wirkung der Zener-Diode ist die Tatsache, daß der maximale SEV-Spannungstag'lerstrom schlagartig und schon bei sehr kleinem Widerstand des Schalttransistors erreicht wird, nämlich dann, wenn der Spannungsabfall über dem Transistor der Z-Spannung der Zener-Diode entspricht. Demgegenüber wird der maximale Spannungsteilerstrom bei ohmischen Spannungsteilerwiderständen erst dann und allmählich angenommen wird, wenn der Widerstand des Schalttransistors sehr viel größer ist als die Summe der kurzgeschlossenen Spannungsteilerwiderstände, wobei diese im allgemeinen einige lOkOhm bis einige lOOkOhm betragen. Die Realisierung der Anordnung zur Dämpfung des SEV-Ausgangssignals, bei der ein SEV mit einem Spannungsteiler, einem Anodenwiderstand und einer Betriebsspannung beschaltet ist, kann weiterhin dadurch gelöst werden, daß die Kathode des SEV und mindestens eine seiner Dynoden jeweils mit den Polen eines Schalters, die Kathode des SEV über eine Spannungsquelle mit dem negativen Pol der Betriebsspannung, eine weitere Dynode des SEV über einen weiteren Schalter mit dem negativen Pol der Betriebsspannung und die Ein-/Aussteuerung beider Schalter mit einer Dämpfungssteuerung verbunden ist. Dadurch liegen alle Dynoden zwischen Kathode und der mit dem negativen Pol der Betriebsspannung beschalteten Dynode auf negativerem Potential als die Kathode, was zu einer weiteren Dämpfungserhöhung führt. Die Realisierung der Anordnung zur Dämpfung des SEV-Ausgangssignals, bei der ein SEV mit einem Spannungsteiler, einem Anodenwiderstand und einer Betriebsspannung beschaltet ist, kann weiterhin dadurch gelöst werden, daß die Kathode des SEV und mindestens eine seiner Dynoden jeweils mit den Polen eines Schalters, die Kathode des SEV über zwei in Reihe liegenden Spannungsquellan mit dem negativen Pol der Betriebsspannung, eine weitere Dynode des SEV über einen zweiten Schalter mit dem negativen Pol der kathodennäheren Spannungsquelle, die andere Spannungsquelle mit einem dritten parallel liegenden Schalter und die Ein-/Aussteuerung der drei Schalter mit ein6r Dämpfungssteuerung verbunden ist. Diese Realisierung zeigt eine mögliche Kombination der wesentlichen Merkmale aus Variante 2 und 3.The constancy of the voltage divider current must be ensured even during the switching edges, in order to achieve short switching times and to prevent glitches. This requires a simultaneous course of the cut-in edge of the compensation voltage and the Ausschaltflanke the voltage between the dynode and cathode (short circuit) when switching on the damping and analogue when switching back. With transistors as switches, this is relatively expensive or even impossible. Advantageous is the replacement of the resistors commonly used in the voltage divider and the resistors used by Zener diodes according to this second solution variant, because this steep, linear switching edges are realized without the asymptotically slow turn-on of the switching transistor needs to be shortened with aufwanderhöhen circuit means , The reason for this advantageous effect of the Zener diode is the fact that the maximum SEV voltage Tag'lerstrom is reached suddenly and even at very low resistance of the switching transistor, namely, when the voltage drop across the transistor of the Z voltage of the Zener diode equivalent. In contrast, the maximum voltage divider current in ohmic Spannungssteilerwiderständen is only then and gradually adopted when the resistance of the switching transistor is much greater than the sum of the short-circuited voltage divider resistors, which are generally some lOkOhm to several lOOkOhm. The realization of the arrangement for damping the SEV output signal, in which a SEV is connected to a voltage divider, an anode resistor and an operating voltage, can be further solved by connecting the cathode of the SEV and at least one of its dynodes to the poles of a switch, the cathode of the SEV is connected via a voltage source to the negative pole of the operating voltage, another dynode of the SEV via another switch with the negative pole of the operating voltage and the on / off control of both switches with a damping control. As a result, all dynodes between the cathode and the dynode connected to the negative pole of the operating voltage are at a more negative potential than the cathode, which leads to a further increase in attenuation. The realization of the arrangement for damping the SEV output signal, in which a SEV is connected to a voltage divider, an anode resistor and an operating voltage, can be further solved by connecting the cathode of the SEV and at least one of its dynodes to the poles of a switch, the cathode of the SEV via two series voltage source with the negative pole of the operating voltage, another dynode of the SEV via a second switch with the negative pole of the cathode nearer voltage source, the other voltage source with a third parallel switch and the on / off control of three switches is connected to a 6r damping control. This realization shows a possible combination of the essential features of variants 2 and 3.
Ausführungsbeispieleembodiments
Fig. 1: SEV-Blendschutz ohne Gegenspannung und ohne Stromkompensation, Fig. 2: SEV-BS ohne Gegenspannung und mit Stromkompensation, Fig. 3: SEV-BS mit Gegenspannung und ohne Stromkompensation Fig. 4: SEV-BS mit Gegenspannung und mit StromkompensationFig. 2: SEV-BS without reverse voltage and with current compensation, Fig. 3: SEV-BS with reverse voltage and without current compensation Fig. 4: SEV-BS with reverse voltage and with current compensation
Fig.5: SEV-BS mit Gegenspannung und ohne Stromkompensation bei rein ohmschem Spannungsteiler, Fig. 6: SEV-BS mit Gegenspannung und mit betriebsspannungsunabhängiger Stromkompensation bei rein ohmschem Spannungsteiler.Fig. 5: SEV-BS with reverse voltage and without current compensation with pure ohmic voltage divider, Fig. 6: SEV-BS with reverse voltage and with operating voltage independent current compensation with pure ohmic voltage divider.
Die Fig. 1-3 zeigen einen Sekundärelektronenvervielfacher 1 (SEV) in üblicher Ausführung mit Photokathode K und Anode A, zwischen denen z. B. 11 Dynodenstufen D1-D1I angeordnet sind. Mit Hilfe eines Spannungsteilers 2 wird die Betriebsspannung so an die Dynoden des Sekundärvervielfachers 1 gelegt, daß zwischen Kathode und Anode stufenweise zunehmende Spannungen wirksam werden. In Fig. 1 und Fig. 2 werden die notwendigen Spannungen an den kathodennahen Dynodenstufen D1-D3 an Stelle von sonst üblichen ohmschen Widerständen durch Zener-Dioden 5, 6,7 erzeugt. Schalttransistor 3 wird über Hochfrequenzübertrager 4 von der Dämpfungssteuerung angesteuert. Der Hochfrequenzübertrager 4 gewährleistet die galvanische Entkopplung zur Hochspannungsseite des Spannungsteilers 2 und ermöglicht die Realisierung beliebiger langer Abschalt- und Einschaltzeiten des Blendschutzes. Im Normalbetrieb (ungedämpft) ist der Schalttransistor 3 gesperrt, im Dämpfungsfall durchgesteuert. Im Dämpfungsfall liegen die Dynoden 1,2 und 3 etwa auf Kathodenpotential, wodurch sich die Empfindlichkeit des SEV verringert. Dadurch, daß sich jedoch die Spannung über den restlichen Widerständen des Spannungsteilers 2 erhöht, wird diese Dämpfung durch höhere Sekundärelektronenvervielfachung teilweise kompensiert. Legt man an die Kathode in Fig. 1 z. B. eine negativeFigs. 1-3 show a secondary electron multiplier 1 (SEV) in the conventional design with photocathode K and anode A, between which z. B. 11 dynode stages D 1 -D 1 I are arranged. With the aid of a voltage divider 2, the operating voltage is applied to the dynodes of the secondary multiplier 1, that between the cathode and anode gradually increasing voltages are effective. In FIGS. 1 and 2, the necessary voltages are generated at the cathode-near dynode stages D 1 -D 3 instead of otherwise conventional ohmic resistances by zener diodes 5, 6, 7. Switching transistor 3 is driven by high-frequency transformer 4 of the damping control. The high-frequency transformer 4 ensures the galvanic decoupling to the high voltage side of the voltage divider 2 and allows the realization of any long turn-off and turn-on of the anti-glare. In normal operation (undamped), the switching transistor 3 is locked, controlled by in the case of damping. In the case of damping, the dynodes 1, 2 and 3 are approximately at cathode potential, which reduces the sensitivity of the SEV. The fact that, however, the voltage increases over the remaining resistors of the voltage divider 2, this attenuation is partially compensated by higher secondary electron multiplication. If one puts on the cathode in Fig. 1 z. B. a negative
Hochspannung U = -1200V, befindet sich die Anode auf Massepotenial und haben die Zener-Dioden 5,6,7 eine Spannung Uz = 100V, so wird bei Kurzschluß Kathode-Dynode 3 der Anodenstrom eines Blendenirrmulses, der durch den Anodenwiderstand fließt, um einen Dämpfungsfaktor 106x reduziert, wobei die Umschaltzeiten des Blendschutzes kleiner 1 με sind. Dämpfungsfaktoren von > 109x sind bei der Oberflächeninspektion notwendig, damit der gedämpfte Blendenimpuls die Partikeldetektion an der unteren Nachweisgrenze nicht beeinträchtigt. Umschaltzeiten von < 1 με sind für einen Randausschluß 1 mm erforderlich.High voltage U = -1200V, the anode is at Massepotenial and have the Zener diodes 5,6,7 a voltage U z = 100V, so when shorted cathode dynode 3, the anode current of a dazzle, which flows through the anode resistance to a damping factor 10 6 x reduced, the switching times of the anti-glare are less than 1 με. Dampening factors of> 10 9 x are necessary for the surface inspection, so that the damped iris impulse does not affect the particle detection at the lower detection limit. Switchover times of <1 με are required for an edge exclusion of 1 mm.
Im Kurzschlußfall erhöht sich der Strom durch den Spannungsteiler 2 von I = 2mA auf I = 2,7 mA und damit auf die Spannung überjedemder9DynodenwiderständevonU = 100V auf U = 133V und die Gesamtspannung über allen Widerständen von U = 900V auf U = 1200V. Das bedingt eine Erhöhung der Sekundärvervielfachung dieser kurzschlußfreien Dynodenstufen um einen Faktor 8x. Dieser Faktor kann kompensiert werden, wenn nach Fig. 2 der Blondschutz in Stromkompensation arbeitel J. h.In the event of a short circuit, the current through the voltage divider 2 increases from I = 2mA to I = 2.7mA and thus to the voltage across each of the 9 dynode resistors from U = 100V to U = 133V and the total voltage across all resistors from U = 900V to U = 1200V. This requires an increase in the secondary multiplication of these short-circuit-free dynode stages by a factor of 8x. This factor can be compensated if, according to FIG. 2, the blond protection works in current compensation J. h.
der Spannungsteilerstrom auch im Kurzschlußfall unverändert I = 2mA beträgt. Durch die Stromkompensation wird außerdem erreicht, daß der Linearitätsbereich dqs ungedämpften und gedämpften SEV bis zu hohen Anodenströmen gleich ist. In Fig.2 liegt die Kathode K (im Kurzschlußfa.1, d. h. „gedämpft") auf höherem Potential als der negative Pol der Betriebsspannungsquelle, weil zu den Zener-LModen 5,6,7 zwischen Kathode und Dynode 3 parametergleiche Zener-Dioden 8, 9,10 zwischen Kathode und negativen Pol der Betriebsspannungsquelle eingesetzt wurden. Die Ansteuerung desthe voltage divider current is unchanged even in the case of a short circuit I = 2 mA. By the current compensation is also achieved that the linearity range dqs unattenuated and attenuated SEV is equal to high anode currents. In Figure 2, the cathode K (in Kurzschlußfa. 1 , ie "attenuated") is at a higher potential than the negative pole of the operating voltage source, because to the Zener LModen 5,6,7 between the cathode and dynode 3 Zener diodes 8 identical , 9,10 between the cathode and the negative pole of the operating voltage source were used
Dioden 5,6,7 wird die überbrückte Spannung (durch Aufheben des Kurzschlusses über Zener-Dioden 8,9,10) zwischen Kathode und negativer Betriebsspannung geschaltet. Die Spannung über den restlichen Widerständen des Spannungsteilers 2 bleibt konstant. In Fig.3 sind die Z-Dioden 8,9,10 durch einen ohmschen Widerstand 14 und Schalttransistor 3/ Hochfrequenzübertrager 4 symbolisch durch Schalter 21 ersetzt. Schalttransistor 11 und Hochfrequenzsübertrager 12 entfallen. Zwischen negativer Betriebsspannung und Dynode 1 befindet sich ein Schalter 22, derzeitgleich mit Schalter 21 arbeitet. Damit wird im Dämpfungsfall Dynode 1 und 2 negativer als die Kathode, was in Kombination mit dem Kurzschluß Kathode — Dynode 3 einen sehr hohen Dämpfungswert ergibt. Zwischen Kathode und Zener-Diode 5 ist zusätzlich eine Diode 13 in Reihe geschaltet (Vermeidung von Kurzschluß zwischen Kathode und negativer Betriebsspannung bei geschlossenem Schalter 22). Wird in Fig.3 eine Betriebsspannung von U = -1600V benutzt und beträgt der ohmsche Widerstand 14 = 4 x 5OkQ und die Z-Spannung der Zener-Dioden 5,6,7 jeweils 100V, so wird bei gleichzeitigem Kurzschluß zwischen negativem Pol der Betriebsspannung und Dynode 1 mittels Schalter 22 und zwischen Kathode und Dynode 1 eine Gegenspannung von U = 220V zwischen Kathode- Dynode 1 erzeugt. Die Dynoden 2 und 3 haben'gleiches Potential wie die Kathode. Der Strom durch den Spannungsteiler 2 vergrößert sich im Kurzschlußfall von I = 2 mA auf I = 3,1 mA, was zu einer Erhöhung der Sekundärvervielfachung der kurzschlußfreien Dynodenstufen um einen Faktor 25 x führt.Diodes 5, 6, 7, the bridged voltage is switched (by removing the short circuit via Zener diodes 8, 9, 10) between the cathode and the negative operating voltage. The voltage across the remaining resistors of the voltage divider 2 remains constant. In Figure 3, the Zener diodes 8,9,10 are replaced symbolically by switch 21 by a resistor 14 and switching transistor 3 / high-frequency transformer. Switching transistor 11 and high-frequency transformer 12 omitted. Between negative operating voltage and dynode 1 is a switch 22, at the same time works with switch 21. Thus, in the case of attenuation, dynodes 1 and 2 become more negative than the cathode, which in combination with the short-circuit cathode dynode 3 results in a very high attenuation value. Between the cathode and zener diode 5, a diode 13 is additionally connected in series (avoidance of a short circuit between the cathode and the negative operating voltage when the switch 22 is closed). If an operating voltage of U = -1600 V is used in FIG. 3 and the ohmic resistance is 14 = 4 × 5OKQ and the Z voltage of the Zener diodes 5, 6, 7 is 100 V in each case, the operating voltage between negative pole of the operating voltage is simultaneously short-circuited and dynode 1 by means of switch 22 and between cathode and dynode 1 generates a counter-voltage of U = 220V between the cathode dynode 1. The dynodes 2 and 3 have the same potential as the cathode. The current through the voltage divider 2 increases in the event of a short circuit of I = 2 mA to I = 3.1 mA, which leads to an increase of the secondary multiplication of the short-circuit-free dynode stages by a factor of 25 x.
Fig. 4 zeigt analog Fig. 2 die Kompensation der Spannungserhöhung an den Spannungsteilerwiderständen. Dabei werden die Zener-Dioden 16-20 durch Schalter 23 invers zugeschaltet.FIG. 4 shows, analogously to FIG. 2, the compensation of the voltage increase at the voltage divider resistors. In this case, the zener diodes 16-20 are switched inversely by switch 23.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine Variante, bei der die Zener-Dioden 5,6,7 und 16-20 durch ohmsche Widerstände 14,15 und 24,25,26 ersetzt werden.FIGS. 5 and 6 show a variant in which the zener diodes 5, 6, 7 and 16-20 are replaced by ohmic resistors 14, 15 and 24, 25, 26.
Wird in Fig. 5 eine negative Spannung U = -1600V benutzt, liegt die Anode auf Massopotential, sind die ohmschen Widerstände 24,25,26 je 5OK und beträgt der ohmsche Widerstand 14 4 x 5OK, wird bei gleichzeitigem Kurzschluß zwischen Minuspol und Dynode 1 mittels Schalter 22 sowie zwischen Kathode und Dynode 3 mittels Schalter 21 eine Gegenspannung von U = 96V zwischen Kathode-Dynode 1 und eine Gegenspannung von U = 48 V zwischen Kathode-Dynode 2 erzeugt; Dynode 3 hat gleiches Potential wie die Kathode. Der Strom im Spannungsteiler vergrößert sich im Kurzschlußfall von I = 2mAaufl = 3,3mA, was zu einer Erhöhung der Sekundärvervielfachung der kurzschlußfreien Dynodenstufen D3-Dn um einen Faktor 41 χ führt. Dieser Faktor kann kompensiert werden, wenn nach Fig. 6 zur Stromkomponsation ein sonst kurzgeschlossener ohmscher Widerstand 15 = 321 ΚΩ freigegeben wird. Die Anordnung nach Fig. 6 hat den Vorteil, daß die Stromkompensation unabhängig von der jeweils gewählten Betriebsspannung des Sekundärelektronenvervielfachers erhalten bleibt.If a negative voltage U = -1600V is used in FIG. 5, the anode is at ground potential, the ohmic resistors 24, 25, 26 are each 5OK, and the ohmic resistor 14 is 4 × 5OK, becomes short-circuit between negative pole and dynode 1 by means of switch 22 and between the cathode and dynode 3 by means of switch 21 generates a counter-voltage of U = 96V between the cathode dynode 1 and a reverse voltage of U = 48 V between the cathode dynode 2; Dynode 3 has the same potential as the cathode. The current in the voltage divider increases in the event of a short circuit of I = 2mAlmp = 3.3mA, which leads to an increase in the secondary multiplication of the short-circuit-free dynode stages D 3 -D n by a factor of 41 χ. This factor can be compensated if, according to FIG. 6, an otherwise short-circuited ohmic resistance 15 = 321 Ω is released for current compilation. The arrangement according to FIG. 6 has the advantage that the current compensation is maintained independently of the respectively selected operating voltage of the secondary electron multiplier.
Claims (4)
verbunden ist.operating voltage
connected is.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33860390A DD292549A5 (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | ARRANGEMENT FOR DAMPING THE SEQUENCE ELECTRON RECYCLED OUTPUT SIGNAL |
DE19914105376 DE4105376A1 (en) | 1990-03-12 | 1991-02-21 | Attenuation arrangement for sec. electron multiplier - has dynode elements coupled by transistor switch and transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33860390A DD292549A5 (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | ARRANGEMENT FOR DAMPING THE SEQUENCE ELECTRON RECYCLED OUTPUT SIGNAL |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD292549A5 true DD292549A5 (en) | 1991-08-01 |
Family
ID=5617001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD33860390A DD292549A5 (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | ARRANGEMENT FOR DAMPING THE SEQUENCE ELECTRON RECYCLED OUTPUT SIGNAL |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD292549A5 (en) |
DE (1) | DE4105376A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AUPR455801A0 (en) * | 2001-04-24 | 2001-05-24 | Varian Australia Pty Ltd | Voltage divider circuit for an electron multiplier |
DE102007004598B4 (en) | 2007-01-30 | 2022-12-29 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Protective circuit for photomultiplier tubes |
DE102009060309A1 (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | Carl Zeiss Microlmaging GmbH, 07745 | Operating circuit and control method for a photomultiplier |
DE102011104379B4 (en) * | 2011-06-18 | 2021-11-25 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Scanning confocal microscope and use, control method and programmable control unit for such a microscope |
JP6272028B2 (en) | 2013-12-27 | 2018-01-31 | アジレント・テクノロジーズ・インクAgilent Technologies, Inc. | Secondary electron multiplier for mass spectrometer |
DE102014010185A1 (en) | 2014-07-09 | 2016-01-14 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Method for operating a laser scanning microscope |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3543095A (en) * | 1968-11-05 | 1970-11-24 | Us Navy | Photocathode protection circuit |
US3821546A (en) * | 1972-11-28 | 1974-06-28 | Nasa | Photomultiplier circuit including means for rapidly reducing the sensitivity thereof |
DE2353573C2 (en) * | 1973-10-25 | 1975-10-09 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V., 3400 Goettingen | Circuit arrangement for secondary electron multiplier |
US4367404A (en) * | 1980-07-03 | 1983-01-04 | Beckman Instruments, Inc. | Reduction of hysteresis in photomultiplier detectors |
-
1990
- 1990-03-12 DD DD33860390A patent/DD292549A5/en unknown
-
1991
- 1991-02-21 DE DE19914105376 patent/DE4105376A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4105376A1 (en) | 1991-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69014688T2 (en) | Self-oscillating converter with light load stabilizer. | |
DE2228194C2 (en) | Voltage regulating circuit | |
EP0361342B1 (en) | Optical receiver with a widened dynamic range | |
DE2809439A1 (en) | SWITCHING DEVICE FOR CONTROLLING THE BASE CURRENT OF A POWER TRANSISTOR OPERATED AS A SWITCHING TRANSISTOR | |
EP2744110B1 (en) | Control circuit and method for controlling a high-performance semiconductor switch | |
DE2460940C2 (en) | Circuit arrangement for return blanking and for protecting a picture tube of a television receiver against burn-in damage on the luminescent screen by dark control | |
DE2810872A1 (en) | FEEDING ARRANGEMENT FOR A TUBE WITH A MICROCHANNEL PLATE | |
DE3237141C1 (en) | Control device for a switching transistor | |
DE3101848C2 (en) | ||
DD292549A5 (en) | ARRANGEMENT FOR DAMPING THE SEQUENCE ELECTRON RECYCLED OUTPUT SIGNAL | |
DE2137567C3 (en) | Electronic amplifier circuit for supplying a load with a voltage which can assume exceptionally high values | |
EP3317967B1 (en) | Circuit assembly for driving a transistor | |
DE2727079A1 (en) | POWER SUPPLY FOR WAVE TUBES | |
DE3851283T2 (en) | Switching device for high-frequency signals. | |
DE2056797B2 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SWITCHING A CAPACITIVE LOAD BETWEEN TWO POTENTIALS | |
DE1564097A1 (en) | Amplifier circuit for a photomultiplier working with dynodes | |
DE3611297C2 (en) | ||
EP1071210A2 (en) | Cicuit arrangement | |
DE2753915B2 (en) | Circuit arrangement with a high-voltage power transistor | |
EP3352375A1 (en) | Control device for actuating a bipolar switchable power semiconductor device, semiconductor module, and method | |
DE3546208A1 (en) | MONOLITHICALLY INTEGRATED CONTROL CIRCUIT HIGH EFFICIENCY FOR SWITCHING TRANSISTORS | |
DE3531021C2 (en) | Electrical switch | |
DE3536447C2 (en) | Short-circuit and overload-proof transistor output stage | |
DE2621541A1 (en) | FAST SEMI-CONDUCTOR POWER SWITCHING DEVICE | |
DE1277920B (en) | Electronic switching device with at least one four-zone transistor |