DE1204752B - Verfahren zur Herstellung einer Dynode und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Dynode und Vorrichtung zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
Int. α.:
HOIj
DEUTSCHES
PATENTAMT
Nummer: 1204752
Aktenzeichen: N19753 VIII c/21 g
Anmeldetag: 17. März 1961
Auslegetag: 11. November 1965
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung einer von mechanischen Spannungen freien Dynode, die aus einer einen Rahmen
überspannenden, elektronendurchlässigen Unterlage besteht, auf die die Sekundäremissionsschicht
niedergeschlagen ist.
Derartige Dynoden, d. h. sekundär emittierende Flächen, werden z.B. in Elektronenvervielfachern,
Photoelektronenvervielfachern oder mit Elektronenvervielfachung arbeitenden Bildröhren verwendet.
Es hat sich gezeigt, daß bei solchen Dynoden bei und nach der Herstellung mechanische Spannungen
auftreten, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Unterlage führen können. Diese mechanischen
Spannungen treten insbesondere unter thermischen Einflüssen auf, indem sich die Sekundäremissionsschicht
beim Abkühlen der Dynode gegenüber der Unterlage zusammenzieht. Diese thermischen Einflüsse
können sowohl bereits bei einem bei Zimmertemperatur erfolgenden Aufdampfvorgang der Sekundäremissionsschicht
auf die Unterlage als auch bei Temperaturbehandlungsvorgängen, wie Temperungs- oder Ausheizvorgängen, einer Röhre auftreten,
in die eine oder mehrere Dynoden der genannten Gattung bereits eingebaut sind. Die Natur
des genannten Kontraktionseffektes ist noch nicht geklärt. Vermutlich spielen Umlagerungen von Molekülen
innerhalb der auf die Unterlage aufgedampften Sekundäremissionsschicht eine Rolle.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Dynoden der genannten Gattung herzustellen, die
so frei von mechanischen Spannungen sind, daß keine Gefahr einer Beschädigung oder eines Reißens
mehr besteht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Dynode mit Elektronen bestrahlt
wird. Selbstverständlich müssen dabei Elektronenenergie und Elektronendichte so gewählt werden,
wie es Material, Dicke und Kontraktionseigenschaften der Sekundäremissionsschicht sowie weitere
Parameter, wie beispielsweise Art und Dicke dei Unterlage, verlangen. Im allgemeinen kann man am
Aussehen der Sekundäremissionsschicht feststellen, ob in dieser noch Spannungen vorhanden sind oder
nicht. In der Praxis ist es daher relativ einfach, die erforderlichen Elektronenenergie- und Elektronendichtewerte
festzulegen. Wahrscheinlich führt auch eine mäßige Überdosierung dieser Werte zu keinem
Schaden an der Dynode.
Wenn die Dynode beispielsweise nach einer Wärmebehandlung der Abkühlung unterworfen wird,
hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dem Ent-
Verfahren zur Herstellung einer Dynode und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder:
National Research Development Corporation,
London
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
William Leslie Wilcock,
East Molesey, Surrey (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 17. März 1960 (9459)
stehen der mechanischen Spannungen durch Vor-
s5 nähme der Elektronenbestrahlung bereits während
der Abkühlung der Dynode zu begegnen. Vorzugsweise wird dabei die Elektronenbestrahlung in Abhängigkeit
von den erkennbaren mechanischen Spannungsverhältnissen der Dynode gesteuert, so daß
entstehende mechanische Spannungen bereits im Moment ihrer Entstehung wieder beseitigt werden
können.
Besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung des beschriebenen Verfahrens bei einer Dynode herausgestellt,
deren Unterlage aus Aluminiumoxyd und deren Sekundäremissionsschicht aus Kaliumchlorid
besteht. Bei derartigen Dynoden tritt besonders häufig ein Reißen der empfindlichen Unterlage odei
eine Ablösung von dem Rahmen auf.
Insbesondere zur Anwendung des Verfahrens an bereits in Röhren eingebauten Dynoden hat sich die
Anordnung einer Kathode an mindestens einer Seite der betreffenden Dynode bewährt, wobei mit der
Kathode die Elektronenbestrahlung ausgeführt wird. Dabei wird eine ringförmige Ausbildung der Kathode
bevorzugt, die eine gleichmäßige Elektronenbestrahlung ermöglicht und außerdem den Vorteil bietet,
daß der Betrieb der Dynodenröhre nach der Herstellung der von mechanischen Spannungen freien
Dynode infolge des freien Durchgangsquerschnitts der ringförmigen Kathode, durch den die im Betrieb
der Dynodenröhre beschleunigten Elektronen hin-
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durchtreten können, nicht gestört wird. Als zweckmäßig hat sich die Ausbildung der ringförmigen
Kathode in Gestalt eines aufgeschnittenen Ringes mit hinreichend großem Durchmesser erwiesen.
Das beschriebene Verfahren wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung in Anwendung
bei einer Bildverstärkerröhre näher erläutert.
Die Zeichnung veranschaulicht im Längsschnitt eine Bildverstärkerröhre während der Herstellung
von von mechanischen Spannungen freien Dynoden, die bereits in der Röhre angeordnet sind und von in
die Röhre eingebauten Kathoden bestrahlt werden.
An den entgegengesetzten Enden einer zylindrischen Bildverstärkerröhre 1 sind eine Photokathode
2 und ein Fluoreszenzschirm 3 angeordnet. Dynoden 4 sind in Abständen über die Längsachse
der Röhre verteilt und in ringförmige Metallplatten 5 eingebaut, welche an der Wand der Röhre befestigt
sind und über in die Röhrenwand eingeschmolzene Platinbänder in elektronischer Verbindung mit der ao
Außenseite der Röhre stehen. Aus Gründen dei Einfachheit sind in der Zeichnung nur zwei Dynoden
dargestellt, und die Dicke der Dynoden ist stark übertrieben. Die Dynoden umfassen ringförmige
Rahmen 6 aus Glas, über die für Elektronen durchlässige Unterlagen 7 aus Aluminiumoxyd für jeweils
eine niedergeschlagene Kaliumchloridschicht 8 gespannt sind.
Bei der Benutzung der Bildröhre wird ein optisches Bild auf die Photokathode 2 fokussiert, und das so
erzeugte Elektronenbild wird seinerseits auf dei ersten Dynode mittels einer hier nicht gezeigten,
außerhalb der Röhre angeordneten Elektronenlinse fokussiert. Aus der Kaliumchloridschicht 8 der
Dynode werden Sekundärelektronen freigesetzt, und diese Elektronen werden ihrerseits auf der nächsten
Dynode sowie auf den nachfolgenden Dynoden entlang der Röhrenlängsachse fokussiert, bis das endgültige
verstärkte Bild auf dem Fluoreszenzschirm 3 erzeugt wird. Die Bewegung der Elektronen entlang
der Bildröhre wird durch das Aufbringen eines Potentialgradienten entlang der Röhrenachse über
die Dynoden selbst sowie über hier nicht gezeigte, zwischen den Dynoden angeordnete Hilfselektroden
geregelt.
Bei ihrer Herstellung wird die Bildverstärkerröhre über den Rohrstutzen 9 evakuiert und bei einer
Temperatur von etwa 3000C ausgeheizt, um sämtliche
in den Wänden und sonstigen Bestandteilen der Röhre eingeschlossene Luft auszutreiben. Dann
wird der Rohrstutzen 9 verschlossen, woraufhin sich die Röhre abkühlen kann.
Im Verlauf dieser Abkühlung schrumpft jede Kaliumchloridschicht 8. Das hat zur Folge, daß in
den Sekundäremissionsschichten und den Unterlagen 7 aus Aluminiumoxyd Spannungen entstehen,
die dazu führen können, daß die Unterlagen von den Glasrahmen 6 abreißen. Aus diesem Grunde sind als
geteilte Ringe ausgebildete Kathoden 10 auf beiden Seiten jeder Dynode angeordnet; diese ringförmigen
Kathoden haben einen solchen Durchmesser, daß eine Störung der Elektronenbahn zwischen der
Photokathode 2 und dem Fluoreszenzschirm 3 durch die für Elektronen durchlässigen Dynoden 4 hin-'
durch vermieden wird. Die ringförmigen Kathoden 10 sind Glühkathoden, z. B. aus Wolframdraht, und
sie sind mit der Außenseite der Röhre durch Platinbänder verbunden, die in die Wandungen der Röhre
eingeschmolzen sind und nach außen führende Leitungen bilden. In der Zeichnung sind die Ringkathoden
als schleifenförmige Wolframdrähte dargestellt. Um die Spannungen in der Sekundäremissionsschicht
8 zu beseitigen, wird zwischen den Kathoden 10 und den Dynoden 4 mit Hilfe der aus
der Zeichnung ersichtlichen Schaltung eine variable Spannung angelegt, und die Kathoden 10 werden mit
Hilfe eines hindurchgeleiteten Wechselstromes erhitzt, um die Kaliumchloridschichten 8 mit Elektronen
zu bestrahlen. Da die Unterlagen 7 für Elektronen durchlässig sind, wird jede Schicht 8 auf beiden
Seiten bestrahlt.
Die Bestrahlung wird vorzugsweise während des Abkühlens der Schicht durchgeführt, doch kann sie
erforderlichenfalls auch durchgeführt werden, nachdem sich die Schicht abgekühlt hat, vorausgesetzt
natürlich, daß die Unterlage nicht bereits gerissen ist. Beispielsweise wurden die Spannungen in einer
abgekühlten Kaliumchloridschicht mit einer Dicke von 500A, die auf eine Erhitzung auf 3000C
zurückzuführen waren, durch eine Bestrahlung beseitigt, bei der mit einer Spannung von 5 kV und
einer Stromdichte von etwa 1,55 ~8 A/cm2 gearbeitet
wurde und die Dauer der Bestrahlung 1 Stunde betrug.
Die Energie der Bestrahlung wird durch Variieren der zwischen den Dynoden 4 und den geteilten Ringkathoden
10 angelegten Spannung gesteuert, während die Steuerung der Dichte dadurch erfolgt, daß
ein variabler Widerstand R so eingestellt wird, daß die Energie der Elektronenbestrahlung ausreicht, um
die Sekundäremissionsschichten 8 zu durchdringen, und daß die Dichte genügt, um die Spannungen in
den Sekundäremissionsschichten im Augenblick ihrer Entstehung zu beseitigen. Gemäß der Zeichnung
wird der variable Widerstand!? durch einen Motor M gesteuert, so daß man den Motor bei der
Durchführung der Bestrahlung während des Abkühlens einschalten kann, um den Widerstand mit
einer Geschwindigkeit zu betätigen, bei welcher die Bestrahlungsdichte entsprechend der Abkühlungsgeschwindigkeit der Röhre in geeigneter Weise variiert
wird. In Fällen, in denen der variable Widerstand nicht automatisch gesteuert wird, macht es
keine Schwierigkeiten, einen stärkeren Strom einzustellen, wenn die Sekundäremissionsschicht Anzeichen
für das Vorhandensein von Spannungen erkennen läßt.
Die Elektronenbestrahlung der Dynoden zur Herstellung von solchen Dynoden, die von mechanischen
Spannungen frei sind, kann natürlich auch anders vorgenommen werden. Beispielsweise kann man in
Fällen, in denen Dynoden in Röhren angeordnet sind, die bereits eine Elektronenquelle enthält, diese
Elektronenquelle selbst zum Erzeugen der Bestrahlungselektronen benutzen. Ferner ist bei der beschriebenen
Anordnung eine Bestrahlung der Sekundäremissionsschicht von beiden Seiten vorgesehen,
doch sei bemerkt, daß dies zwar zweckmäßig ist, da sich hierbei die benötigte Bestrahlungsenergie verringert, doch daß es hierbei nicht unbedingt
erforderlich ist.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung einer von mechanischen Spannungen freien Dynode, die aus einer
einen Rahmen überspannenden, elektronen-
durchlässigen Unterlage besteht, auf der die Sekundäremissionsschicht niedergeschlagen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dynode mit Elektronen bestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Dynode einer Abkühlung unterworfen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektronenbestrahlung während der Abkühlung der Dynode
vorgenommen wird.
3. Verfaliren nach Anspruch 2, dadurch ge- ίο
kennzeichnet, daß die Elektronenbestrahlung in Abhängigkeit von den mechanischen Spannungsverhältnissen der Dynode gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dynode verwendet
wird, deren Unterlage aus Aluminiumoxyd und deren Sekundäremissionsschicht aus
Kaliumchlorid besteht.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in einem
Sekundärelektronenvervielfacher, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite einer
Dynode eine Kathode angeordnet ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ringförmig ausgebildet
ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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