DE1190587B - Trochotron-Vielfachschaltroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/27

Nummer: 1190 587

Aktenzeichen: B 58366 VIII c/21 g

Anmeldetag: 27. Juni 1960

Auslegetag: 8. April 1965

Die Erfindung betrifft eine Trochotron-Vielfachschaltröhre, bei der die Auftreff- und Steuerelektroden längs einer Führungselektrode angeordnet sind.

Es sind Trochotronröhren bekannt, in denen die von einer Quelle ausgehenden Elektronen- oder anderen Teilchenstrahlen zu ihrer Bahn senkrechte elektrostatische und magnetische Felder durchlaufen und aus ihrer normalen Richtung nach Wahl auf eine andere Bahn gelenkt werden. Der Strahl wird auf dieser Bahn durch eine entsprechende Sammlerelektrode aufgefangen und ruft dann die gewünschte Steuerwirkung hervor. Die bekannten Vorrichtungen können mit einer Reihe von Sammlerelektroden ausgerüstet sein, die parallel zur normalen Teilchenbahn, nebeneinander angeordnet und mit verschiedenen Arbeitskreisen verbunden sind. Jede Sammlerelektrode ist dabei einer Steuerelektrode zugeordnet. In einem gewünschten Zeitpunkt kann der Strahl durch ein Potential an der Steuerelektrode aus seiner normalen Bahn in eine neue Bahn abgelenkt werden, die auf der zu der gewählten Steuerelektrode gehörigen Sammlerelektrode endet.

Es sind weiterhin Sekundärelektronenvervielfacher bekannt, bei denen der Elektronenstrahl eine Zykloidenbahn beschreibt, die sich von der sekundäremittierenden Fläche infolge eines Potentialabfalles an der Fläche abhebt.

Es war bisher nicht bekannt, Trochotronröhren mit derartigen Elektronenvervielfachern zu einer einheitlichen Röhre zu vereinigen. Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, einer Trochotronröhre einen Elektronenvervielfacher vorzuschalten, so daß der aus dem Vervielfacher austretende Elektronenstrahl in der Trochotronröhre gesteuert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Führungselektrode und die sekundäremittierende Fläche eines Elektronenvervielfachers zueinander in Flucht angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die sekundäremittierende Fläche des Elektronenvervielfachers an dem Kopplungsende mit der Führungselektrode eine Übergangszone aufweist, in der der Elektronenstrahl von der Ebene der sekundäremittierenden Fläche abgehoben wird.

Bei den bekannten Trochotronröhren führt das Anlegen des Ablenkungspotentials an die Steuerelektrode zu einer Induktion störender Potentialschwankungen an der zugeordneten Sammlerelektrode. Diese Schwankungen können das durch Auftreffen des abgelenkten Teilchenstrahles erzeugte Nutzsignal verändern oder überdecken und damit die Arbeitsweise der Vorrichtung verfälschen. Zur Trochotron-Vielfachschaltröhre

Anmelder:

The Bendix Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

John M. Saari, Seattle, Wash.;

Donald C.Damoth, Pontiac, Mich.;

William C. Wiley, Northville, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. Juni 1959 (823 497)

Vermeidung dieses Nachteiles ist jeder Sammlerelektrode eine Hilfselektrode zugeordnet, die auf einem entsprechenden Potential gehalten wird, um die Teilchen an die Sammlerelektrode heranzuziehen. Die Kopplung der Sammlerelektrode mit ihrer Hilfselektrode ist enger als die mit der zugehörigen Steuerelektrode, so daß Potentialschwankungen an der Steuerelektrode das Potential der Sammlerelektrode praktisch nicht beeinflussen.

Die geradlinige Führungselektrode dient zur Festlegung der normalen Bahn des Teilchenstrahles. Die verschiedenen Sammlerelektroden und die zugeordneten Hilfselektroden sind mit regelmäßigen Abständen parallel zur Führungselektrode angeordnet. Die entsprechenden Steuerelektroden haben von der Führangselektrode geringen Abstand und sind auf einer anderen zur Führungselektrode parallelen Geraden verteilt angeordnet. Jede Sammlerelektrode ist von der ihrer benachbarten Sammlerelektrode zugeordneten Hilfselektrode durch eine an Masse liegende Abschirmplatte getrennt. Dadurch werden die verschiedenen möglichen Bahnen der Teilchen wirksam getrennt. Die Steuerelektroden haben die Form einer Platte mit einem Randwulst. Der Randwulst wird vorzugsweise so hergestellt, daß ein Stück eines Leitungsdrahtes längs seiner Mantellinie an der Platte festgelötet wird, so daß das elektrostatische Feld in der Umgebung der Steuerelektrode verstärkt wird.

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Im folgenden wird eine Vielfachschaltröhre be- der Ebene der emittiernden Schicht 46 angeordnet

schrieben. Es zeigt und elektrisch an die Endelektrode 44 angeschlossen

F i g. 1 eine teilweise schematische Darstellung ist. Falls keinerlei Ablenkwirkung ausgeübt wird,

eines Elektronenvervielfachers mit einer verbesserten folgen die Elektronen ihrer Zykloidenbahn parallel

Ablenkvorrichtung von der Seite gesehen und 5 zur Fläche des Führungsleiters 50 in einer gewissen

F i g. 2 eine Teildarstellung einer Draufsicht. Höhe über diesem bis zu einer Sammlerelektrode

Der Elektronenvervielfacher 22 entspricht dem- oder Anode, die nicht dargestellt ist.
jenigen der in der französischen Patentschrift In dem Beispiel sind drei verschiedene Spuren ge-1156 222 oder in dem dazugehörigen ersten Zusatz- zeigt, auf welche wahlweise der Elektronenstrahl von patent 70 587 beschrieben ist. Er besitzt zwei ebene io seiner normalen Bahn aus abgelenkt werden kann. und parallele Platten 26 und 28, deren zueinander Auf jeder dieser drei Spuren befindet sich eine entgekehrte Flächen mit Schichten 28 bzw. 46 versehen sprechende Sammlerelektrode 62, die mit einem besind, die aus einem Stoff bestehen, welcher einen sonderen Arbeitskreis verbunden ist. Jede der drei ganz bestimmten Widerstand und ferner die Eigen- Sammlerelektroden 62 besitzt einen parallel zum schaft der Sekundäremission besitzt. Eine Elektrode 15 Leiter 50 mit Abstand von diesen liegenden Teil, 24, welche in der Ebene der Auflageschicht 46 an- wobei diese drei Teile sich in der gleichen Ebene geordnet ist, bildet eine Quelle für Primärelektronen. befinden, und ferner einen senkrecht zum ersten An den beiden Enden der Platte 26 sind die beiden gelegenen Teil. Diesem senkrechten Teil eng benach-Elektroden 30 und 36 angeordnet, und an den beiden bart und parallel dazu liegt jeweils eine Hilfselek-Enden der Platte 28 sind die zwei Elektroden 40 und so trode oder Anode 60. Diese drei Anoden sind an 44 angeordnet. Zwei zusätzliche Elektroden 32 und eine Spannungsquelle 61 angeschlossen, welche ein 42 sind einander gegenüber auf den beiden Platten Potential von -100 Volt liefert. Zwischen jeder zu dem Ende jeder Platte hin liegend angeordnet, Hilfselektrode 60 und der Sammlerelektrode 62 der welches von der Quelle entfernt ist. folgenden Spur befindet sich eine an Masse ange-

Ein zu der Ebene der F i g. 1 senkrechtes Magnet- as schlossene Platte 64, welche eine Abschirmwand feld wird von den beiden Polen 33 eines permanen- zwischen den benachbarten Elektronenspuren bu ten Magneten erzeugt, die untereinander durch meh- det. Die äußeren Spuren werden aus dem gleichen rere Stabmagneten 37 verbunden sind, die mit den Grunde von den an Masse angeschlossenen Wänden beiden Teilen 33 mit entgegengesetzter Polarität 52 begrenzt.
verbunden sind. 30 Jeder Spur bzw. jedem derart ausgebildeten »Tor«

Eine Spannungsquelle 31 zur Abgabe verschiede- ist eine Steuerelektrode 54, 56 zugeordnet. Diese drei ner Potentiale ist mit den Elektroden 30, 40, und 44 Elektroden sind auf einer Geraden parallel zum verbunden und überträgt auf diese bestimmte Poten- Führungsleiter und näher an diesem als die Sammlertiale, die -1200, bzw. -1500 und - 80 Volt be- elektroden 62 angeordnet. Jede Steuerelektrode betragen können. Selbstverständlich sind diese Zahlen- 35 sitzt eine kleine Platte 54, an die ein Abschnitt eines werte nur als Beispiel und zur Erläuterung angeführt zylindrischen Drahtes 56 angelötet ist, welcher einen worden. Die Elektrode 36 ist an Masse angeschlos- Wulst bildet, der zur Konzentration des elektrischen sen. Die Elektrode 32 ist an eine Quelle 34 ange- Feldes dient. Die drei Steuerelektroden sind an Imschlossen, welche ein veränderliches Potential, bei- pulsgeber58 angeschlossen, durch die sie gewöhnlich spielsweise zwischen 0 und 300 Volt, liefert. 40 auf einem Potential 0 gehalten werden, die es jedoch

Durch die so erzeugte gleichzeitige Wirkung des gestatten, ein Potential an eine bestimmte der drei

Magnetfeldes und des elektrostatischen Feldes be- Steuerelektroden zu legen, das gleich oder geringer

schreiben die von der Quelle 24 emittierten Elek- als dasjenige des Führungsleiters 50 in Höhe von

tronen eine Zykloidenbahn 70 entlang der Auflage- —80 Volt ist.

schicht 46. Die Zahl der Elektronen, welche einen 45 Falls auf eine der drei Steuerelektroden 54,56,

Bogen dieser Zykloide durchlaufen, ist jeweils größer z. B. auf die linke, ein entsprechender Impuls ge-

als die Zahl der Elektronen, welche den vorher- geben wird, wird der zykloidische Elektronenstrahl

gehenden Bogen durchlaufen haben, auf Grund der im Sinne der F i g. 1 nach oben gedruckt und durch

Fähigkeit der Schicht 46 zur Sekundäremission. Auf die entsprechende Hilfselektrode 60 so angezogen,

Grund des leichten Potentialabfalls, welcher zwi- 50 daß die zugehörige Sammler- oder Zielelektrode 62

sehen der Elektrode 42 und der Endelektrode 44 ein- beaufschlagt wird und in dem mit dieser verbun-

tritt, beispielsweise von - 70 auf - 80 Volt, hebt sich denen Arbeitskreis ein entsprechendes Signal abge-

die Zykloidenbahn fortschreitend von der Elektrode geben wird. Auf Grund der engen elektrostatischen

42 an ab, um den Raum zwischen den beiden Platten Kopplung zwischen jeder Sammlerelektrode 62 und

26 und 28 ohne weitere Berührung der Schicht 46 zu 55 der zugehörigen Hilfselektrode 60, die auf einem

durchlaufen. konstanten Potential gehalten wird, behält die Samm-

Die Elektrode 32 mit veränderlichem Potential er- lerelektrode selbst ein Potential, welches unabhängig

möglicht es, indem sie das Potentialgefälle entlang von dem an der Steuerelektrode 54, 56 auftretenden

der Platte 26 ändert, auf die Größe und die Anzahl Potentialschwankungen ist, so daß damit die ein-

der Zykloidenbögen einzuwirken, und damit auch 60 gangs geschilderten Mangel behoben sind.

auf die Ausbeute des Vervielfachers. Durch Ver- Es ist zu beachten, daß der Abstand zwischen

größerung der an der Elektrode 32 liegenden Span- einer Sammlerelektrode 62 und der zugehörigen

nung wird auch die Abmessung der Zykloide ver- Hilfselektrode 60 vorzugsweise etwas geringer als die

größert und infolgedessen die Zahl der Verviel- mittlere Höhe der Zykloiden sein muß, welche von

fachungsstufen verringert. 65 den Elektronen beschrieben werden.

Die allgemein mit 20 bezeichnete Ablenkvorrich- Die Beschaffenheit der Steuerelektroden, die mit

tung besteht zunächst aus einem geradlinigen Füh- dem durch den querangelöteten Drahtabschnitt 56

rungsleiter 50, der als Verlängerung der Platte 28 in gebildeten Randwulst versehen sind, sorgt dafür, daß

eine starke Verdichtung der elektrostatischen Feldlinien erzeugt wird, wodurch die Wirksamkeit der angelegten Lenkimpulse vergrößert wird.

Auf Grund der fortschreitenden Verringerung der Potentialdifferenz, die in dem Endabschnitt des Vervielfachers von dem Abschnitt zwischen den Elektroden 32, 42 ab bis zum Endabschnitt zwischen den Elektroden 36,44 erzielt werden kann, wird eine fortschreitende Anhebung des Elektronenstrahls erreicht, die sich dadurch vorteilhaft auswirkt, da damit eine Streuung der Elektronen vermieden und der Strahl genau abgegrenzt gehalten wird. Der Hauptzweck des Anhebens der Bahn liegt darin, eine Absorption der Elektronen durch die Leiterschiene 50 zu verhindern.

Die Elemente der Ablenkvorrichtung, besonders der Führungsleiter 50, die Steuerelektroden 54 und die Hilfselektroden 60, können vorteilhafterweise mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet werden, um das seitliche Abwandern der Elektronen zu verhindern.

Die Elektronenquelle 24 kann entweder eine Primärelektronen abgebende Kathode oder eine Fläche mit Sekundäremission sein, die selbst Primärteilchen, beispielsweise von einem Massenspektrometer abgegebene Ionen, empfängt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Trochotron-Viefachschaltröhre, bei der die Auftreff- und Steuerelektroden längs einer Führungselektrode angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselektrode (50) und die sekundäremittierende Fläche (46) eines Elektronenvervielfachers zueinander in Flucht angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die sekundäremittierende Fläche (46) des Elektronenvervielfachers an dem Kopplungsende mit der Führungselektrode (50) eine Ubergangszone (42 bis 44) aufweist, in der der Elektronenstrahl von der Ebene der sekundäremittierenden Fläche (46) abgehoben wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 706 474;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 841 743;
   französische Zusatz-Patentschrift Nr. 70 587;
   deutsche Auslegeschrift N 6766 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 1. 9. 1955).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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