DE1037610B - Elektronenvervielfacher mit einer zwischen Kathode und Leuchtschirm angeordneten Vielzahl von Dynoden, bei denen die Traeger der Sekundaer-elektronen-Emissionsschichten gitterartige Gebilde sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenvervielfacher.

Es ist bekannt, Elektronenvervielfacher mit einer Vielzahl von Dynoden, die in einem Kolben zwischen einer Kathode und einem Leuchtschirm angeordnet sind und je eine dünne Schicht von Sekundärelektronen emittierendem Material tragen, zu versehen. Bei diesen bekannten Elektronenvervielfachern sind z. B. Metallfolien, Geflechte oder Gitter verwendet worden, die mit Metallüberzügen versehen sind. Diese Vorrichtungen unterliegen gewissen Einschränkungen, z. B. hinsichtlich der Art der Oberfläche, in der die Vervielfachung stattfindet, sowie hinsichtlich der mechanischen und elektronenoptischen Anordnung der einzelnen Vervielfachungsflächen. Es hat sich ergeben, daß die üblicherweise verwendeten Materialien zum Emittieren von Sekundärelektronen nicht recht geeignet waren und daß bei Verwendung von Gittern als Träger des emittierenden Materials die Gitterausführung zur Erzielung einer guten Leistung nicht zweckdienlich war.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und schafft einen Elektronenvervielfacher für die Verstärkung von Elektronenbildern, der mit guter Leistung arbeitet und keinen wesentlichen Wiedergabeverlust in der räumlichen Verteilung des ursprünglichen Elektronenbildes aufweist. Dieser Vervielfacher weist gleichfalls zwischen einer ebenen Kathode und einem ebenen Leuchtschirm und parallel zu diesen eine Vielzahl von ebenen Dynoden auf, bei denen die Träger der die Sekundärelektronen emittierenden Schichten gitterartige, aus Metall bestehende Gebilde sind, und die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß jeder gitterförmige Träger aus einem einzigen Metallstück besteht, das mit einer Vielzahl von in Durchlaufrichtung des Vervielfachers sich verjüngenden, zellenförmigen öffnungen ausgestattet ist, und daß die dem Leuchtschirm zugewandte Seite des Gittergebildes eine dünne ununterbrochene Schicht eines kristallinen Nichtleitermaterials trägt, welches bei Beaufschlagen durch Elektronen sowohl Sekundärelektronen auslöst, als auch eine erhöhte Leitfähigkeit annimmt.

Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel für die Ausführung eines derartigen Elektronenvervielfachers und des Trägers für die Sekundärelektronen emittierenden Schichten. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Sekundärelektronenvervielfachers,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil einer sekundäremissionsfähigen Elektrode, wie sie in dem in Fig. 1 gezeigten Vervielfacher vorgesehen, ist, und

Fig. 3 eine Vorderansicht der in Fig. 2 gezeigten Elektrode.

Der Elektronenvervielfacher nach Fig. 1 weist einen Elektronenvervielfacher mit einer
zwischen Kathode und Leuchtschirm
angeordneten Vielzahl von Dynoden,
bei denen die Träger der Sekundärelektronen-Emissionsschichten
gitterartige Gebilde sind

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Juni 1954

Ernest Joachim Sternglass, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

Kolben 9 mit einem zylindrischen Teil 10 und an den Enden befindliche Stirnplatten 13 und 14 auf. In der Nähe oder an der Stirnplatte 13 ist eine ebene Kathode bzw. eine elektronenemissionsfähige Fläche 15 und am anderen Ende des Kolbens 9 in der Nähe oder an der Stirnplatte 14 eine Anode bzw. ein Schirm 16 angeordnet. Zwischen der Kathode 15 und dem Schirm 16 ist eine Vielzahl von Sekundärelektronen emittierenden Elektroden oder Dynoden 17, 18 und 19 in Abstand voneinander vorgesehen. Die ebene elektronenemissionsfähige Fläche 15 kann z. B. eine Glühkathode oder eine Photokathode sein.

Die Photokathode 15 kann aus einem Material, beispielsweise aus Cäsium-Antimon, bestehen, das beim Auftreffen von Licht Elektronen emittiert. Die Stirnplatte 13 des Kolbens 9 besteht aus transparentem Werkstoff, beispielsweise aus Glas, um den Durchlaß von Licht zu ermöglichen. Die Photokathode 15 kann auf einer geeigneten transparenten Leitfläche angeordnet oder auf der Innenfläche der Stirnplatte 13 aufgebracht sein. In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, vor dem Aufbringen des Photokathodenmaterials die Stirnplatte 13 mit einer leitenden Schicht 21 zu versehen, so daß eine Elektrode für die photoemittierende Fläche vorhanden ist.

Die Schirmelektrode 16 ist am entgegengesetzten Ende des Kolbens 9 in der Nähe der Stirnplatte 14 angeordnet. Der Schirm 16 kann aus einem elektronen-

809 599/488

empfindlichen Material bestehen, z. B. aus geeignetem Phosphor, das hei Elektronenbeaufschlagung ein entsprechendes Signal liefert. Der Leuchtschirm 16 kann auf einer geeigneten transparenten leitenden Stützfläche angeordnet oder auf der Stirnplatte 14 aufgebracht sein. Wenn der Leuchtschirm 16 auf die Stirnplatte 14 aufgebracht ist wie bei der dargestellten Ausführungsform, ist es zweckmäßig, vor dem Aufbringen des Leuchtschirmes 16 auf die Stirnplatte 14 eine transparente leitende Schicht 20 aufzubringen, die als Elektrode dient. Der Leuchtschirm 16 kann jedoch, wenn gewünscht, auch unmittelbar auf die Stirnplatte

14 aufgebracht werden und eine dünne elektronendurchlässige leitende Schicht, beispielsweise aus Aluminium, auf die freie Leuchtschirmfläche aufgebracht werden, die als Spannungselektrode dient. Durch die Aluminiumunterschicht wird außerdem auch die Lichtausbeute des Leuchtschirmes verbessert.

Zwischen der Kathode 15 und dem Bildschirm 16 ist eine Vielzahl von sekundäremissionsfähigen Elektroden oder Dynoden 17, 18 und 19 angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung ist zur Lieferung des erforderlichen Potentials für die Elektroden eine Batterie 22 vorgesehen, deren negative Klemme über eine Leitungsader 24 mit der leitenden Schicht 21 verbunden ist, so daß an der Kathode 15 ein Potential liegt, und deren positive Klemme über eine Leitungsader 25 mit der leitenden Schicht 20 verbunden ist, so daß am Bildschirm 16 ein Potential liegt. Quer zu den Leitungsadern 24 und 25 ist eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Widerständen 31, 32, 33 und 34 von gleichem Wert geschaltet, so daß sie zur Batterie 22 geshuntet sind. Von der ersten Dynode 17 führt eine Leitungsader 39 zu einem Punkt zwischen den Widerständen 31 und 32, während die zweite Dynode 18 mit einem Punkt zwischen den Widerständen 32 und 33 verbunden ist und die dritte Dynode 19 mit einem Punkt zwischen den Widerständen 33 und 34. Das freie Ende des Widerstandes 31 ist mit der Leitungsader 24 verbunden, während das freie Ende des Widerstandes 34 mit der Leitungsader 25 verbunden ist. Infolge dieser Anordnung liegt an den auf die Kathode

15 folgenden Elektroden 17, 18, 19 und 16 ein gegenüber der Kathode 15 jeweils um einen konstanten Betrag höher werdendes positives Potential, so daß die Elektronen von Elektrode zu Elektrode beschleunigt werden.

Auf die Fläche der Kathode 15 kann durch geeig nete Mittel 28, 29 ein Lichtbild projiziert werden.

Einzelheiten der Ausbildung der in Fig. 1 gezeigten Dynoden 17, 18 und 19 ergeben sich aus Fig. 2 und 3, in denen ein Teil einer Dynode in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Die gezeigte Dynode weist mindestens eine sekundäremissionsfähige Schicht 40 auf, die aus einem kristallinen Nichtleitermaterial, beispielsweise aus einem Alkalihalogenid (z. B. KGl oder NaCl) besteht, das einen Fluß von Sekundärelektronen innerhalb des Materials für eine lange Strecke vor der Absorption zuläßt. Es wurde ferner festgestellt, daß, je höher die Ordnungszahl ist, desto höher die Emission ist. Ein Erdalkalimetalloxyd ist ebenfalls ein geeignetes sekundäremissionsfähiges Material Die Sekundäremissionsschicht40 ist ein dünner ebener Belag von im wesentlichen der gleichen Fläche wie die der Photokathode 15 und parallel zu ihr angeordnet. Die Dicke der Sekundäremissionsschicht ist von der Größenordnung bis zu einigen hundert Ängströmeinheiten oder 10—⁷ bis 10—* cm.

Die Sekundäremissionsschicht 40 kann auf eine noch dünnere Schicht 41 eines Materials mit einer hohen Ordnungszahl, wie Gold oder Uran, aufgebracht wer den. Die Dicke dieser Schwermetallschicht beträgt 100 Angström oder weniger. Die Aufgabe dieser Schwermetallschicht 41 besteht darin, die Ablenkung der einfallenden Elektronen zu unterstützen, so daß die in die Sekundärschicht 40 eintretenden Elektronen mit einem Winkel zur Laufbahn der einfallenden Elektronen eintreten, die zur Oberfläche der Schicht 40 senkrecht ist, wodurch die Sekundäremission der

ίο sekundäremissionsfähigen Schicht auf derjenigen Seite, die der, auf welcher die Primärelektronen einfallen, entgegengesetzt ist, gefördert wird. Die Schwermetallschicht 41 ist ihrerseits auf einem feinmaschigen Gitter 42 aufgebracht. Das Gitter 42 wird bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung aus einer dünnen Lage leitenden Materials, beispielsweise Kupfer oder Nickel, hergestellt und kann dann, wenn gewünscht, mit einem indifferenten Metall, wie Gold oder Platin, metallisiert oder überzogen werden, um eine größere Widerstandsfähigkeit des Gitters 42 gegen Oxydation und Korrosion zu gewährleisten. Die Löcher oder öffnungen 43 im Gitter 42 können aus einer Lage geeigneten Materials so herausgeätzt werden, daß sich ein Schirm mit einer großen offenen Fläche von etwa 70 bis 9O°/o ergibt. Bei der dargestellten Ausführungsform verjüngen sich die Seiten44 der öffnungen 43 in Richtung zur Kathode 15. Das Gitter 42 kann auch als zellen- oder honigwabenförmiges Gebilde betrachtet werden, bei welchem die Seiten 44 der Zellen oder Öffnungen 43 sich in Richtung zur Quelle der einfallenden Elektronen verjüngen. Durch die Ausbildung des Gitters 42 in der beschriebenen Weise werden viele der einfallenden Elektronen, die bei den Gittern üblicher Art verlorengehen würden, durch die schrägen oder sich verjüngenden Seiten 44 der öffnungen 43 im Gitter 42 abgelenkt, so daß sie Sekundärelektronen in der Sekundäremissionsschicht 40 hervorrufen. Durch die vorgesehene Verjüngung kann dem Gitter 42 eine hohe mechanische Festigkeit dadurch verliehen werden, daß die Wände 44 der öffnungen in der Nähe der Schwermetallschicht 41 verhältnismäßig dick und an der entgegengesetzten Seite des Gitters 42 verhältnismäßig dünn gehalten werden, wodurch eine große offene Übertragungsschirmfläche aufrechterhalten bleibt. Bei der dargestellten besonderen Vorrichtung ist es für das Erzielen der gewünschten Auflösungen in einem Bildverstärker zweckmäßig, annähernd 500 öffnungen je Zoll des Schirmes vorzusehen. Weniger öffnungen je Längeneinheit können vorgesehen werden, wenn keine Abbildung gewünscht wird.

Die Dynoden 17, 18 und 19 können mit Hilfe geeigneter, an sich bekannter Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Film aus einem organischen Stoff, z. B. aus Zaponlack, auf das Gittergebilde dadurch aufgebracht werden, daß dieses mit Wasser benetzt und auf die Wasserschicht der organische Stoff in einem Lösungsmittel aufgetragen wird. Nach dem Ausbreiten der organischen Lösung auf der Wasserschicht verdampft das Lösungsmittel und läßt einen organischen Film zurück. Hierauf wird das Wasser entfernt, so daß sich der Film auf dem Gitter auflagern kann. Der organische Film wird getrocknet und die Schwermetallschicht, wenn eine solche vorgesehen ist, auf die freie Fläche des organischen Films aufgedampft. Sodann wird die Sekundäremissionsschicht auf den organischen Film oder, falls eine solche vorgesehen ist, auf die Schwermetallschicht aufgedampft. Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, die Schwermetallschicht zusammen mit einem

5 6

Alkalihalogenid von niedrigerer Ordnungszahl zu ver- viele Male größer ist als die Zahl der auftreffenden

wenden, während sie bei einem Alkalihalogenid von Primärelektronen. Beispielsweise wurde festgestellt,

hoher Ordnungszahl weggelassen werden kann. Durch daß bei einer Schicht aus K Cl von etwa 300 Ängström-

Alkalimaterial von höherer Ordnungszahl werden die einheiten, die auf einer Schicht aus Gold von einfallenden Elektronen ausreichend gestreut, während 5 40 Ängströmeinheiten aufgebracht war, und bei einer

bei niedrigeren Ordnungszahlen eine Schwermetall- einfallenden Energie von 2 bis 4 kV für jedes auf die

schicht erforderlich ist. Der organische Film kann Schicht 40 auftretende Primärelektron zwischen vier

dann weggebrannt werden, so daß die Schwermetall- bis sieben Sekundärelektronen ausgelöst wurden. Es

schicht sich auf dem Gitter befindet und die Sekundär- wird daher in dem von der Photokathode 15 durch die emissionsschicht auf der Schwermetallschicht. Das io erste Dynode 17 bewirkten Primärstrom eine Elek-

vorangehend beschriebene Verfahren ist eines der tronenvervielfachung erzielt. Die aus der ersten

vielen möglichen Verfahren für das Aufbringen der Dynode 17 ausgelösten Sekundärelektronen werden zur

Schichten auf das Gitter. Das durch Herausätzen aus zweiten Dynode 18 beschleunigt, an welcher sich der

einer Folie hergestellte Gitter 42 ist einem Gitter- gleiche Vorgang wiederholt. Die Sekundäremission

geflecht vorzuziehen, da bei dem ersteren eine ebene 15 von der Austrittsseite der Sekundäremissionsschicht

Fläche für das Aufbringen der dünnen Schicht aus 40 der zweiten Dynode 18 ist viele Male größer als die

sekundäremissionsfähigem Material zur Verfugung Zahl der auf sie auftreffenden Elektronen. In gleicher

steht. Weise werden die aus der zweiten Dynode 18 aus-

Ein anderes Herstellungsverfahren besteht darin, gelösten Sekundärelektronen zur dritten Dynode 19

die kristalline Schicht 40 in einen bleibenden Film aus 20 beschleunigt, an welcher wiederum der Elektronen-

einem geeigneten Material, beispielsweise aus Si O strom verstärkt wird und eine weitere Vervielfachung

von einer Dicke von einigen zehn Angstrom, einzu- eintritt. Die aus der dritten Dynode 19 ausgelösten

lagern, das vorher mit Hilfe eines dem vorangehend Elektronen werden zum Leuchtschirm 16 beschleunigt,

für den organischen Film beschriebenen Verfahren an welcher ein dem auf die Photokathode 15 proji-

ähnlichen Verfahrens aufgebracht worden ist. Es ist 25 zierten Lichtbild entsprechendes verstärktes Lichtbild

ferner möglich, wenn die Spannung zwischen den erzielt wird.

Dynodengebilden ausreichend hoch ist, eine selbst- Durch die Verwendung des vorangehend beschrietragende dünne Metallfolie statt des Stützgitters und benen Gittergebildes und infolge der großen Zahl von der sekundäremissionsfähigen Schicht zu verwenden. öffnungen je Flächeneinheit wird die Streuung des Die Dynoden können auch mit verschiedenen Winkeln 30 zwischen der Photokathode 15 und dem Bildschirm 16 zur Einfallsrichtung der Elektronen angeordnet fließenden Elektronenbildes auf einen geringen Bewerden und gleichzeitig die sekundäremissionsfähige trag beschränkt, so daß praktisch keine Einzelheiten Schicht dünner gehalten werden, so daß ein ein- des projizierten ursprünglichen Lichtbildes verlorenfallendes Elektron größere Einfallwinkel mit der gehen. Es wurde ferner festgestellt, daß ein geringer Dynode bildet und Sekundärelektronen dicht an der 35 Abstand von etwa 1 cm zwischen den Dynoden 17, 18 Seite der kristallinen Schicht auslöst. und 19 ebenfalls dazu beiträgt, daß auf dem Bild-Wenn eine höhere mechanische Festigkeit in der schirm 16 ohne elektromagnetische Fokussierung ein Dynode gewünscht wird, kann ein zweites mit dem zufriedenstellendes Bild erreicht wird. Es wurde festersten Gitter koinzidierendes Gitter auf der entgegen- gestellt, daß durch eine Steuerung der Beschleunigesetzten Seite der sekundäremissionsfähigen Schicht 4° gungsspannungen zwischen den Dynodenstufen 17, 18 aufgebracht werden. Eine solche Doppelgitteranord- und 19 in der Weise, daß die einfallenden Elektroden nung hat den weiteren Vorteil, daß die unerwünschte die sekundäremissionsfähige Schicht nicht völlig Emission von Elektronen mit großen Winkeln zur durchdringen können, auf dem Schirm 16 ein aussenkrechten Fläche vermindert wird. Es kann in gezeichnetes Bild erzielt wird.

manchen Fällen auch wünschenswert sein, das sekun- 45 Obwohl bereits seit langem erkannt wurde, daß die däremissionsfähige Material auf die Seiten des Sekundärelektronenausbeute aus verschiedenen einzweiten Stützgitters aufzudampfen, um das Verhält- fachen nichtleitenden Stoffen, wie aus einem Alkalinis der Sekundäremission zu den einfallenden Elek- halogenid, beispielsweise Kaliumchlorid und Calciumtronen innerhalb des Dynodengebildes weiter zu er- chorid, hoch ist, standen bisher bestimmte praktische höhen. 50 Hindernisse der tatsächlichen Verwendung solcher Im Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung Stoffe in Elektronenvervielfachern im Wege. Es ist wird durch die Bildwiedergaberöhre 28 mit Hilfe des bekannt, daß selbst eine sehr dünne Schicht von der optischen Systems 29 ein Bild auf die Fläche der Größenordnung von 10 bis 100 Atomen, die auf einer Photokathode 15 projiziert. Die Photokathode 15 er- Schwermetallunterlage aufgebracht ist, sich bei Elekzeugt entsprechend dem auf sie projizierten Lichtbild 55 tronenbeaufschlagung auflädt, wenn sie als einfache, ein diesem entsprechendes Elektronenbild. Unter dem auf ihrer Stirnseite sekundäremissionsfähige Schicht Einfluß des an die erste Dynode 17 angelegten verwendet wird. Dies hat zur Folge, daß die Sekun-Potentials wird das von der Photokathode 15 emittierte därelektronenausbeute in kritischem Maße von dem Elektronenbild mit einer ausreichenden Geschwindig- Strahlstrom und der Dicke der Schicht abhängt. Die keit zur Eintrittsseite der Dynode 17 beschleunigt, so 60 sich hierdurch ergebende Unstabilität hat es bisher daß die einfallenden Elektronen bei ihrem Durchtritt unmöglich gemacht, eine arbeitsfähige Vorrichtung durch die Sekundäremissionschicht 40 im wesentlichen bei Verwendung eines Alkalihalogenide als sekundärauf Null reduziert werden. Wie bereits erwähnt, emissionsfähigen Stoff in Elektronenvervielfachern zu werden im wesentlichen alle einfallenden Elektronen, bauen.

die das Gitter 42 beaufschlagen und nicht unmittelbar 65 Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Schwierig-

durch die Gitteröffnung 43 hindurchtreten, durch die keiten beseitigt werden können und ein zufrieden-

sich verjüngenden Wände 44 in die Sekundär- stellendes übertragungsfähiges Dynodengebilde für

emissionsschicht abgelenkt. Es wurde festgestellt, daß einen Sekundärelektronenvervielfacher gebaut werden

die Zahl der an der Austrittsseite der Sekundär- kann. Wenn der Elektronenstrahl die Alkalihalogenid-

emissionsschicht 40 austretenden Sekundärelektronen 70 schicht völlig durchdringt oder, genauer gesagt, wenn

er sie in der Weise durchdringt, daß langsame Elektronen erzeugt werden, die einen Strom durch den Körper der dünnen isolierenden Alkalihalogenidschicht führen können, kann eine Aufladung und !Instabilität vermieden werden. Sowohl das metallische Stützgitter als auch die Verwendung von Elektronen von hoher Energie zielen auf die gewünschte Wirkung ab in der AVeise, daß das Gitter dazu dient, den Leitungsweg für die Auffüllung mit Elektronen zu verkürzen, während die Elektronen von hoher Energie dazu dienen, den elektrischen Widerstand durch Erzeugung von Leitungselektronen durch die ganze isolierende Schicht zu verringern. Hierbei ist auch zu erwähnen, daß es erforderlich ist, ein kristallines Material zu verwenden, das so rein und einfach wie möglich ist, in welchem die Sekundärelektronen verhältnismäßig große Strecken zurücklegen können und daher aus viel größeren Tiefen austreten können als bei Metallen, bei einer komplexen cäsiumhaltigen oder aktivierten Metallschicht oder Nichtleitern amorpher Art, wie Glas. Das Vorhandensein eines Vakuums zwischen aufeinanderfolgenden Verstärkungsstufen ermöglicht die Beschleunigung der langsamen Sekundärelektronen, welche aus der emissionsfähigen Seite der vorangehenden Dynode austreten. Ferner ist wichtig, daß eine ausgezeichnete Isolierung zwischen den Stufen besteht, so daß ein starker Ableitungsstrom vermieden wird, der jeden Zeichenstrom verdeckt und in extremen Fällen sogar die Schicht infolge starker Erwärmung zerstören kann.

Bei der Verwendung eines Alkalihalogenide und eines Gitterstützgebildes sind keine besonderen Aktivierungsmaßnahmen erforderlich, noch findet eine Beeinträchtigung in Berührung mit der Luft statt wie bei den zusammengesetzten Flächen, beispielsweise aus Cäsium-Silber, das gegenwärtig für Dynodenflächen verwendet wird. Die Alkalihalogenide sowie das Gold oder die anderen Metalle haben ferner einen hohen Schmelzpunkt und eine hohe Austrittsarbeit und sind daher mit den meisten Nachteilen der bisher verwendeten zusammengesetzten sekundäremissionsfähigen Stoffe nicht behaftet. Es wurde festgestellt, daß diese Merkmale besonders wichtig beim Betrieb mit niedrigem Signalpegel sind, da zwischen den Stufen eine stark verringerte thermische und photoelektrische Emission sowie ein stark verringerter Ableitungsstrom erzielt wird. Der schwache Ableitungsstrom zwischen den Stufen ist durch das Fehlen von Cäsium- oder ähnlichen Dämpfen bedingt, die bei der »Herstellung« der sekundäremissionsfähigen Dynode frei werden, sowie durch die stark verringerte Empfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen, welche die Verwendung eines reinen kristallinen Nichtleiters mit sich bringt. Eine Vorrichtung, die den vorangehend beschriebenen Aufbau aufweist, ergibt ein überlegenes und praktisch verwendbares Dynodengebilde.

Die beschriebene sekundäremissionsfähige Fläche ist ferner für die Lösung der Probleme der Verstärkung von schwachen Elektronenbildern, wie in Infrarot- und Röntgenbildröhren, wegen des zu erwartenden geringen Bildschärfeverlustes geeignet, was durch die ungewöhnliche Dicke der vervielfachenden Flächen und das Fehlen schneller Streuelektronen bedingt ist. Da die hierbei auftretenden Stromdichten außerordentlich niedrig sind, d. h. etwa 10-⁹ Amp./cm² oder weniger, und eine mögliche Zerstörung der kristallinen Flächen als Folge der Beaufschlagung nur eine Funktion der auftretenden Gesamtladung ist, ist die Lebensdauer einer solchen Vervielfachungsfläche groß im Vergleich zu den Mindestanforderungen. In der beschriebenen Weise läßt sich daher eine empfindliche Elektronenvervielfacherdynode erzielen, die die Verwendung kräftiger metallischer Stützen für eine außerordentlich dünne sekundäremissionsfähige Fläche, den Verzicht auf die Aktivierung in der fertigen Röhre und das Entgasen bei Temperaturen von der normalerweise in Vakuumröhren verwendeten Höhe gestattet.

Obwohl gezeigt worden ist, daß die Verwendung

einer Schwermetallschicht 41 in dem in Fig. 2 und 3 gezeigten Gebilde möglich ist, wurde festgestellt, daß durch Erhöhung der Dicke der sekundäremissionsfähigen Schicht 40 die Dynode im wesentlichen mit dem gleichen Wirkungsgrad arbeitet.

Bei einem praktisch ausgeführten Modell, bei dem nur ein zu 50% offenes Maschengitter verwendet wurde, wurde eine Ausbeute von mehr als drei Sekundärelektronen aus der Dynode bei einem einfallenden Elektron erzielt. Die bei dieser Vorrichtung verwendeten einfallenden Energien waren von der Größenordnung von 1500 Volt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronenvervielfacher mit einem Kolben, in dem zwischen einer ebenen Kathode und einem ebenen Leuchtschirm und parallel zu diesem eine Vielzahl von ebenen Dynoden angeordnet ist, bei denen die Träger der die Sekundärelektronen emittierenden Schichten gitterartige, aus Metall bestehende Gebilde sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gitterförmige Träger aus einem einzigen Metallstück besteht, das mit einer Vielzahl von in Durchlaufrichtung des Vervielfachers sich verjüngenden, zellenförmigen Öffnungen ausgestattet ist, und daß die dem Leuchtschirm zugewandte Seite des Gittergebildes eine dünne ununterbrochene Schicht eines kristallinen Nichtleitermaterials trägt, welches bei Beaufschlagen durch Elektronen sowohl Sekundärelektronen auslöst, als auch eine erhöhte Leitfähigkeit annimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht aus kristallinem Nichtleitermaterial und der dem Leuchtschirm zugewandten Seite des Gittergebildes und in inniger Berührung mit dieser Schicht und der erwähnten Seite eine ununterbrochene Schicht eines leitenden Materials angeordnet ist, das eine höhere Ordnungszahl als das Nichtleitermaterial hat, wobei die leitende Schicht die beaufschlagenden einfallenden Elektronen in die Nichtleiterschicht streut.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus kristallinem Nichtleitermaterial aus einem Alkalihalogenid besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden

So Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht aus kristallinem Nichtleitermaterial nicht mehr als einige hundert Ängströmeinheiten beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 693 296, 706 872, 302, 884 509;

britische Patentschrift Nr. 504 927.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen