DE1037601B - Secondary electron multiplier - Google Patents

Secondary electron multiplier

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DE1037601B DEB42192A DEB0042192A DE1037601B DE 1037601 B DE1037601 B DE 1037601B DE B42192 A DEB42192 A DE B42192A DE B0042192 A DEB0042192 A DE B0042192A DE 1037601 B DE1037601 B DE 1037601B
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    • H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces

Description

DEUTSCHESGERMAN

BIBLIOTHEKLIBRARY

DES DEUTSCHEN PATEHTAMTESOF THE GERMAN PATEHT OFFICE

Die Erfindung betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher mit zwei gegenüberliegend angeordneten, vorzugsweise parallel ausgerichteten Widerstandsflächen, entlang denen jeweils ein solcher Spannungsabfall erzeugt wird, daß einander gegenüberliegende Punkte der zwei Widerstandsflächen unterschiedliche Potentiale aufweisen, um eine senkrecht zu den Flächen verlaufende elektrische Feldkomponente zu erzeugen, wobei mindestens eine der Oberflächen zur Sekundäremission geeignet ist, so daß unter dem gemeinsamen Einfluß des elektrischen Feldes und eines senkrecht zum elektrischen Feld ausgerichteten magnetischen Feldes die Sekundärelektronen entlang der Emissionsfläche beschleunigt werden können.The invention relates to a secondary electron multiplier with two oppositely arranged, preferably parallel resistance surfaces, along each of which such a voltage drop is generated that opposite points of the two resistance surfaces are different Have potentials to generate an electric field component perpendicular to the surfaces, wherein at least one of the surfaces is suitable for secondary emission, so that under the common Influence of the electric field and a magnetic field perpendicular to the electric field Field the secondary electrons can be accelerated along the emission surface.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Sekundärelektronenvervielfachers der vorgenannten Art, dessen Beschleunigerfeld durch Anlegen zuvor festgelegter Potentiale in weiten Grenzen geregelt werden kann, um auf die Elektronenflugbahnen regelnd einwirken zu können. Durch eine Regelung der Elektronenflugbahnen kann dann auch der Verstärkungsfaktor des Elektronenvervielfachers verändert werden. Eine solche Regelungsmöglichkeit war mit den bisher bekannten Sekundärelektronenvervielfachern nicht möglich.The present invention aims to provide a secondary electron multiplier of the foregoing Type, whose accelerator field is regulated within wide limits by applying previously defined potentials can be in order to have a regulating effect on the electron trajectories. By a scheme of the electron trajectories, the amplification factor of the electron multiplier can then also be changed will. One such control option was with the previously known secondary electron multipliers not possible.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Sekundärelektronenvervielfacher der vorgenannten Art mindestens auf einer der Widerstandsflächen an zuvor festgelegten Stellen ein oder mehrere leitende Elemente, beispielsweise Streifen, anzuordnen, an die bestimmte elektrische Spannungen angelegt werden. Über die Widerstandsflächen können dabei mehrere Elemente oder Streifen verteilt sein, welche dann vorzugsweise parallel zur Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet werden.In order to achieve the aforementioned object, it is proposed according to the invention for a secondary electron multiplier of the aforementioned type at least on one of the resistance surfaces at previously specified Make one or more conductive elements, such as strips, to be arranged on the particular one electrical voltages are applied. Several elements can be placed over the resistance surfaces or strips, which are then preferably aligned parallel to the direction of the magnetic field will.

Die Erzeugung der Elemente oder Streifen erfolgt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Niederschlagen von Metall beispielsweise Silber auf den die Widerstandsfläche bildenden Überzug.The elements or strips are produced according to a further feature of the invention Deposition of metal, for example silver, on the coating forming the resistance surface.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigtFurther details and features of the invention emerge from the description and the drawings. It shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung, in der der Laufweg der Elektronen eingezeichnet ist,1 shows a plan view of an electrode arrangement in which the path of the electrons is drawn is,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit einer etwas anders gestalteten Elektronenbahn,FIG. 2 shows a view similar to FIG. 1 with a somewhat different electron path,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, aus welcher die Potenitialverteilung längs der Vorrichtung zu entnehmen ist.3 shows a graphic representation from which the potential distribution along the device can be seen is.

Der in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Vervielfacher besteht aus zwei planparallelen Elektroden 16 und 18 aus Isoliermaterial, wie beispielsweise Glas, SekundärelektronenvervielfacherThe multiplier according to the invention shown in FIG. 1 consists of two plane-parallel electrodes 16 and 18 made of insulating material such as glass, secondary electron multiplier

Anmelder:Applicant:

Bendix Aviation Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Bendix Aviation Corporation,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41Representative: Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Oktober 1955Claimed priority:
V. St. v. America October 21, 1955

Kunstharz od. dgl., deren Abstand beispielsweise 3 mm betragen kann.Synthetic resin or the like, the distance between which can be, for example, 3 mm.

Die sich gegenüberliegenden Flächen sind mit Schichten 20 und 22 überzogen, die aus einer Substanz mit bestimmtem Widerstand bestehen und geeignet sind, eine Sekundäremission zu ermöglichen. Sie bestehen beispielsweise aus Zinnoxyd oder einer Substanz auf Kohlebasis.The opposing surfaces are coated with layers 20 and 22 made of a substance exist with a certain resistance and are suitable to enable secondary emission. You insist for example from tin oxide or a substance based on coal.

Auf dem Überzug 20 sind mehrere Plättchen 24, 26, 28, 30, 32, 34 angeordnet, die beispielsweise durch einen Silberniederschlag auf dem Überzug erhalten worden sind. Diese Plättchen verlaufen senkrecht zur Länge der Platten 16 und 18.A plurality of small plates 24, 26, 28, 30, 32, 34 are arranged on the coating 20, for example through a silver deposit has been obtained on the coating. These plates run perpendicular to the Length of plates 16 and 18.

Auf dem Überzug 22 sind gleichfalls ähnliche Plättchen 36, 38, 40, 42 angebracht, welche den Plättchen 24, 30, 32, 34 gegenüberliegen.Similar platelets are also on the coating 22 36, 38, 40, 42 attached, which the plates 24, 30, 32, 34 are opposite.

Eine Sekundäremissionselektrode 12 liegt in Verlängerung des Überzugs 22 und dient zur Aussendung von Sekundärelektronen bei Aufprall von Primärteilchen, beispielsweise von Ionen. Die Ionenquelle ist beispielsweise ein Laufzeit-Massenspektrometer. Jedoch kann die Elektrode 12 natürlich auch eine Primärelektronen aussendende Kathode sein.A secondary emission electrode 12 is in extension of the coating 22 and serves to emit secondary electrons in the event of a collision with primary particles, for example of ions. The ion source is, for example, a time-of-flight mass spectrometer. However the electrode 12 can of course also be a cathode which emits primary electrons.

Mit 44 ist eine Kollektorelektrode oder Anode bezeichnet. Die verschiedenen Elektroden der Anordnung sind so angeschlossen, daß die nachfolgenden Potentiale entstehen, wobei die angegebenen Werte nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen:With 44 a collector electrode or anode is designated. The various electrodes of the arrangement are connected in such a way that the following potentials arise, with the specified values serve only to explain the present invention:

809 599/479809 599/479

Claims (6)

3 43 4 Elektrode 12 — 800 V genden Zykloidenbogen nicht konstant ist. Diese Am-Electrode 12 - 800 V low cycloidal arc is not constant. This am- Anode 44 OV plitude ist in der Tat eine Funktion der Intensität desAnode 44 OV plitude is in fact a function of the intensity of the Elektrodenplättchen 24 — 100 V elektrostatischen Feldes und der diesem mitgeteiltenElectrode plate 24 - 100 V electrostatic field and the communicated to this „ 26 + 100 V Veränderungen. Dieses ist in Fig. 1 übertrieben wie-“26 + 100 V changes. This is exaggerated in FIG. 28 — 25 V 5 dergegeben. Man bemerkt ebenfalls, daß in dem letz-28 - 25 V 5 given. It is also noted that in the last „ 30 + 25 V ten Bereich der Bahn, beginnend mit dem Abschnitt“ 30 + 25 V th area of the track, starting with the section „ 32 OV der Elektrodenplättchen 32 und 40, eine Überlagerung“ 32 OV of the electrode plates 32 and 40, an overlay „ 34 OV auftritt und so die Elektronen wegen der in diesem“ 34 OV occurs and so do the electrons because of in this „ 36 — 600 V Bereich herrschenden Potentialwerte nicht auf die"36 - 600 V range do not affect the potential values 38 - 100 V ίο Oberfläche 22 auftreffen. Die Elektronen beschreiben38 - 100 V ίο hit surface 22 . Describe the electrons „ 40 — 125 V aber doch sich allmählich erhebende zykloide Bahnen“ 40 - 125 V but gradually rising cycloid orbits „ 42 — 125 V und folgen der allgemeinen Richtung eines gleichen“ 42 - 125 V and follow the general direction of an equal Potentials. In diesem letzten Bereich der Bahn erfolgtPotential. In this last area of the web takes place Diese beiden letzten Elemente 32 und 34 können demzufolge keine Vervielfachung der Elektronenzahl parallel über einen vorgeschalteten gemeinsamen Kon- 15 an dieser Stelle; dieses Beispiel zeigt also schon, wie densator aus einer Impulsquelle versorgt werden. Da- es auf Grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Zwidurch kann das ständig an den Elementen herrschende schenelektroden leicht ermöglicht wird, den Verstär-Potential, z. B. Null Volt von einer negativen Impuls- kungsfaktor quer zur Vorrichtung zu steuern.
spannung, hier —130 V, in einem bestimmten Moment Mittels einer Impulsquelle kann man nun an die periodisch oder nicht periodisch überlagert werden. 20 beiden Elektrodenplättchen 32 und 34 einen negativen In dem Bereich zwischen den Platten 16 und 18 Impuls von —130 V anlegen, wodurch das in dem Bekann ein senkrechtes, d.h. parallel zu den Elektroden- reich 30-32 herrschende Feld sofort abnimmt. Dadurch plättchen 26 usw. verlaufendes magnetisches Feld er- erhält das Feld in dem Bereich 32-34 einen schwach richtet werden, dessen Intensität 300 Gauß betragen negativen Wert, der also dem der ursprünglichen Feikann. 25 der entgegengesetzt ist. Die neue Feldrichtung in Die Potentialverteilung unter der Wirkung des an diesen beiden Bereichen wird durch die gestrichelte den verschiedenen Elektroden der Vorrichtung stan- Linie 30, 40, 42 in Fig. 3 dargestellt. Unter diesen dig herrschenden Potentiale längs des Überzugs 20 ist Bedingungen werden die Elektronen sofort in Richdurch die geknickte ausgezogene gezeichnete Kurve A tung auf den Überzug 20 abgelenkt und dort absorin Fig. 3 wiedergegeben. Die gleiche Potentialver- 30 biert, wie es Fig. 2 zeigt.These last two elements 32 and 34 can consequently not multiply the number of electrons in parallel via an upstream common connector at this point; this example already shows how capacitors are supplied from a pulse source. Because the intermediate electrodes that are constantly present on the elements can easily be used to increase the amplification potential, e.g. B. to control zero volts from a negative pulse factor across the device.
voltage, here -130 V, at a certain moment By means of a pulse source one can now superimpose on the periodic or non-periodic. 20 apply a negative impulse of -130 V to both electrode plates 32 and 34 in the area between plates 16 and 18, whereby the field which is perpendicular, ie parallel to electrode area 30-32 , immediately decreases. As a result, the magnetic field running through platelets 26 etc. gives the field in the area 32-34 a weakly directed, the intensity of which is 300 Gauss, a negative value, which can therefore be that of the original Fei. 25 which is opposite. The new field direction in the potential distribution under the effect of the on these two areas is shown by the dashed line 30, 40, 42 of the various electrodes of the device in FIG. Under these conditions prevailing potentials along the coating 20 , the electrons are immediately deflected in the direction by the bent, unbroken drawn curve A onto the coating 20 and are reproduced there in FIG. The same potential verbs, as FIG. 2 shows. teilung längs des Überzugs 22 wird durch die geknickte Man erreicht so mittels eines sehr einfachen unddivision along the cover 22 is achieved by the kinked one so by means of a very simple and ausgezogene gezeichnete Kurve B dargestellt. Man be- wirksamen Umschalters eine beliebige UnterbrechungSolid drawn curve B is shown. Activate any interruption switch merkt, daß zwischen den Punkten, an welchen das und ein Abfangen der Elektronenbahn quer zu dernotices that between the points at which this and an interception of the electron orbit across the Potential auftritt, die Spannungsfälle auf Grund der Vorrichtung, sei es nach Belieben oder sei es unterPotential occurs, the voltage drops due to the device, be it at will or be it under gleichen Widerstände der Überzüge geradlinig sind. 35 der Wirkung anderer über einen zwischengelegtenequal resistances of the coatings are straight. 35 the effect of others through an intermediary Die Intensität des elektrostatischen Beschleuni- Impulsgeber wirkender Vorgänge,
gerfeldes in irgendeinem rechtwinklich durch die Fig. 1 Verständlicherweise können die verschiedensten gezeigte Vorrichtung gelegtem Schnitt wird durch Abwandlungen des hier gezeigten und beschriebenen den Abstand (parallel zur Ordinatenachse) zwischen Ausführungsbeispieles getroffen werden, ohne daß das den entsprechenden Punkten der beiden Kurven A 40 Wesen der Erfindung verletzt wird. So können die und B gegeben. Man sieht also, daß das Feld einen Zusatzelektroden oder die leitenden Elemente wie 24 starken konstanten Wert vom rechten Ende der beiden usw., auch anders als durch Metallisierung hergestellt Elektroden bis zu Abszisse des Elektrodenplättchens werden; sie können beispielsweise durch Metallfäden 26 beibehält. Darauf nimmt das Feld schnell bis zum gebildet werden, die aufgezogen oder in dem Überzug rechten Ende des Elektrodenplättchens 28 und sehr 45 eingeschweißt sind. Die Ausdehnung dieser Elemente viel langsamer bis zum rechten Ende des Elektroden- in ihrer transversalen Richtung, d. h. parallel zum plättchens 30 ab, woraufhin es bis zum Elektroden- magnetischen Feld, kann derart schräg oder in Längsplättchen 32 konstant bleibt, obgleich sich der Poten- richtung verlaufen, daß eine transversale Abweichung tialwert jeder der beiden Flächen verringert. der wandernden Elektronen wie in dem hier gezeigten Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: 50 Ausführungsbeispiel in Längsrichtung hervorgerufen Durch das Auftreffen von Primärteilchen, die von wird. Die so abgelenkten Elektronen können wiederum der nicht dargestellten Quelle ausgesandt werden, gibt durch eine seitlich angebrachte Hilfsanode wiedergedie Elektrode 12 Sekundärelektronen ab, welche von wonnen werden. Die erfindungsgemäßen Elektroden dem magnetischen und elektrischen Beschleunigerfeld oder leitenden Elemente müssen nicht geradlinig sein, eingefangen werden. Diese Sekundärelektronen be- 55 sondern können auch eine gebogene Form annehmen, schreiben eine zykloide Laufbahn, um dann auf die um so eine besondere Verteilung des elektrischen FeI-Oberfläche des Überzugs 22 aufzutreffen. Eine neue des hervorzurufen, was für gewisse Zwecke von VorVerstärkung an dieser Stelle und den weiteren läßt teil sein kann,
die Sekundärelektronen jedesmal in einem zykloidenThe intensity of the electrostatic acceleration pulse generator acting processes,
Gerfeldes in any right angle through Fig. 1 Understandably, the most varied shown device cut is made by modifications of the here shown and described the distance (parallel to the ordinate axis) between the exemplary embodiment, without the corresponding points of the two curves A 40 being the essence of the Invention is infringed. So the and B can be given. It can thus be seen that the field is an additional electrode or the conductive elements such as 24 strong constant value from the right end of the two etc., also other than electrodes made by metallization, up to the abscissa of the electrode plate; they can be retained by metal threads 26, for example. The field then increases rapidly until they are drawn up or welded into the coating on the right-hand end of the electrode plate 28 and very 45. The expansion of these elements much more slowly to the right end of the electrode in their transverse direction, ie parallel to the plate 30 , whereupon it extends down to the electrode magnetic field, can remain so inclined or in the longitudinal plate 32 , although the Poten- direction remains constant run that a transverse deviation decreases the tialwert each of the two surfaces. of the migrating electrons as in the one shown here The operation of the device is as follows: 50 Embodiment in the longitudinal direction caused by the impact of primary particles, which is caused by. The electrons deflected in this way can in turn be emitted to the source (not shown), and through an auxiliary anode attached to the side, the electrode 12 emits secondary electrons which are obtained from. The electrodes according to the invention, the magnetic and electrical accelerator field or conductive elements do not have to be straight to be captured. These secondary electrons but can also assume a curved shape, write a cycloid track, in order to then strike the special distribution of the electrical FeI surface of the coating 22 . To evoke a new one, which for certain purposes can be part of the pre-reinforcement at this point and the rest of the way,
the secondary electrons each time in a cycloid Bogen weiterwandern. Der Laufweg der Sekundär- 60 Patentansprücheelektronen ist in Fig. 1 wiedergegeben, wo er bis zuWalk on Bogen. The path of the secondary electrons is shown in Fig. 1, where it is up to dem linken Ende der Vorrichtung oder dem letzten 1. Sekundärelektronenvervielfacher mit zwei ge-the left end of the device or the last 1st secondary electron multiplier with two Elektronenfluß stark vervielfacht auf die Anode 44 genüberliegend angeordneten, vorzugsweise par-Electron flow greatly multiplied on the anode 44 arranged opposite, preferably par- auftrifft. Diese Anode kann an eine übliche Auswerte- allel ausgerichteten Widerstandsflächen, entlanghits. This anode can run along a customary evaluation allele aligned resistance surfaces vorrichtung angeschlossen sein, beispielsweise an ein 65 denen jeweils ein solcher Spannungsabfall erzeugtbe connected to a device, for example to a 65 each of which generates such a voltage drop Kathodenstrahloszilloskop, um so die Intensität des wird, daß einander gegenüberliegende Punkte derCathode ray oscilloscope, so as to adjust the intensity of the will that opposing points of the hervorgerufenen Signals anzuzeigen und zu messen. zwei Widerstandsflächen unterschiedliche Poten-display and measure the generated signal. two resistance surfaces have different potential Es ist zu bemerken, daß wegen der Ungleichförmig- tiale aufweisen, um eine senkrecht zu den FlächenIt should be noted that because of the irregular tials, one perpendicular to the surfaces keit des elektrostatischen Beschleunigerfeldes längs verlaufende elektrische Feldkomponente zu erzeu-ability of the electrostatic accelerator field to generate longitudinal electrical field components der Vorrichtung die Amplitude der aufeinanderfol- 70 gen, wobei mindestens eine der Oberflächen zurof the device the amplitude of the successive 70 gen, with at least one of the surfaces for Sekundäremission geeignet ist, so daß unter dem gemeinsamen Einfluß des elektrischen Feldes und eines senkrecht zum elektrischen Feld ausgerichteten magnetischen Feldes die Sekundärelektronen entlang der Emissionsfläche beschleunigt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer der Widerstandsflächen (20, 22) an zuvor festgelegten Stellen· ein oder mehrere leitende Elemente, beispielsweise Streifen, angeordnet sind, an die bestimmte elektrische Spannungen angelegt werden,Secondary emission is suitable, so that under the joint influence of the electric field and a magnetic field aligned perpendicular to the electric field, the secondary electrons can be accelerated along the emission surface, characterized in that at least one of the resistance surfaces (20, 22) at previously determined locations one or more conductive elements, for example strips, are arranged to which certain electrical voltages are applied, 2. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Widerstandsfläche («) mehrere Elemente oder Streifen verteilt sind.2. secondary electron multiplier according to claim 1, characterized in that over the Resistance area («) several elements or strips are distributed. 3. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente oder Streifen parallel zur Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet sind.3. secondary electron multiplier according to claim 1 or 2, characterized in that the Elements or strips are aligned parallel to the direction of the magnetic field. 4. Sekundärelektronenvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente oder Streifen durch Niederschlagen, z. B. Versprühen, von Metall, wie beispielsweise Silber, auf den die Widerstandsfläche bildenden Überzug erzeugt werden.4. secondary electron multiplier according to claims 1 to 3, characterized in that the elements or strips by deposition, e.g. B. spraying, of metal, such as Silver, on the coating forming the resistance surface. 5. Sekundärelektronenvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente (24-36, 30-38, 32-40, 34-42) auf den gegenüberliegenden Flächen (20, 22) einander gegenüberliegend angeordnet sind.5. secondary electron multiplier according to claims 1 to 4, characterized in that the conductive elements (24-36, 30-38, 32-40, 34-42) on the opposite surfaces (20, 22) are arranged opposite one another. 6. Sekundärelektronenvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens eines der Elemente (32, 34) eine pulsierende Spannung angelegt ist.6. secondary electron multiplier according to claims 1 to 5, characterized in that a pulsating voltage is applied to at least one of the elements (32, 34). In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizer Patentschriften Nr. 188161, 231986, 985.Considered publications:
Swiss patents nos. 188161, 231986, 985. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © «09 599/475 8.5&© «09 599/475 8.5 &
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