DE1219130B

DE1219130B - Sekundaerelektronenvervielfacher und Verfahren zur Herstellung des Vervielfachers

Info

Publication number: DE1219130B
Application number: DE1962B0067582
Authority: DE
Inventors: Bagdasar Deradoorian; Hayden M Smith; Robert R Thompson
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1960-04-20
Filing date: 1962-06-07
Publication date: 1966-06-16
Also published as: NL279477A; GB954248A; DE1209215B; NL138489C; NL7015540A; NL282151A; NL279474A; NL265918A; GB952148A; DE1218072B; NL279756A; GB950640A; DE1209217B; GB965044A; GB971733A; NL139627B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche KL: 21g-13/19

Nummer:

Aktenzeichen: B 67582 VIII c/21 g

Anmeldetag: 7. Juni 1962

η i 1966

Das Hauptpatent 1197179 betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Vielzahl geradlinig verlaufender, engbenachbarter paralleler Kanäle, deren Innenflächen mit einer sekundäremittierenden Widerstandsschicht belegt sind, an die zur Erzeugung eines parallel zur Kanalachse verlaufenden elektrischen Feldes eine Spannung angelegt ist, wobei die Kanäle sich etwa in der Bahnrichtung der in sie eintretenden Primärelektronen erstrecken und das Verhältnis der Länge zur Weite jedes Kanals derart groß gewählt ist, daß die mit einer Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Kanalachse in den Vervielfacher eintretenden Elektronen mindestens einmal auf die Widerstandsschicht auftreffen.

Das Kanalbündel wird an einer Seite von einer gemeinsamen Elektronenquelle, wie z. B. einer Fotokathode, gespeist und gibt die vervielfachten Teilchen an einem anderen Ende an eine Sammelelektrode, etwa in Form eines Fluoreszenzschirms, ab.

Erfindungsgemäß sind die mit einer Widerstandsschicht belegten Kanäle aus einem Stapel dünner, aus isolierendem Material bestehender und mit übereinstimmenden, engbenachbarten Löchern versehener Platten gebildet. Der Sekundärelektronenvervielfacher läßt sich dadurch besonders leicht herstellen, da es einfacher ist, verhältnismäßig dünne Platten mit engen Löchern zu versehen als dickere Materialschichten.

Das Verhältnis zwischen dem Lochdurchmesser und dem geringsten Abstand zwischen den Lochrändern soll vorzugsweise mindestens 10 :1 betragen.

Die Außenflächen der ersten und der letzten Platte des Stapels können mit je einer an eine elektrische Spannungsquelle anschließbaren leitenden Schicht versehen sein.

Es kann weiter der Stapel wenigstens eine als Steuerelektrode dienende leitende Platte enthalten, die zwischen zwei isolierenden Platten eingefügt und in der gleichen Weise mit Löchern versehen ist wie die isolierenden Platten.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen des Sekundärelektronenvervielfachers durch Herstellung einander entsprechender Anordnungen von engbenachbarten dünnen Löchern in einer Anzahl dünner Platten aus einem isolierenden Material, das mindestens eine Metallverbindung enthält, die beim Reduzieren eine sekundäremissionsf ähige Widerstandsschicht bildet, Stapeln, Ausrichten und Verbinden dieser Platten, so daß ihre Löcher miteinander ausgerichtet sind und eine Anzahl von Kanälen bilden, die durch den Stapel hindurchgehen, und reduzierende Behandlung der Kanäle.

Sekundärelektronenvervielfacher und Verfahren zur Herstellung des Vervielfachers

Zusatz zum Patent: 1197 179

ίο Anmelder:

The Bendix Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.) ,

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:
Bagdasar Deradoorian, Detroit, Mich.;
Hayden M. Smith, Whitemore Lake, Mich.;
Robert R. Thompson, Livonia, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Juni 1961 (116 044) -

Zur reduzierenden Behandlung wird der Stapel erhitzt und gleichzeitig Wasserstoff durch die Kanäle geleitet.

Im folgenden sei an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perforierte Platte in Draufsicht,

F i g. 2 einen Stapel von Platten gemäß F i g. 1 und F i g. 3 einen fertigen Vervielfacher.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, in der Zeichnung weder die Zahl noch die Abmessung der Löcher den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen.

Wie in der Zeichnung dargestellt, besteht die verbesserte Vorrichtung aus einem Stapel von kleinen rechteckigen Platten 20, deren Dicke z. B. 0,125 mm beträgt und die aus einem Glas mit der folgenden Zusammensetzung bestehen können:

SiO₂ 61,3%

PbO 32%

CO₃Ba 6,2%

BiO₃ 0,5% (1%) ·

509 780/331

219130

Jede Platte 20 ist mit einer Mehrzahl von kleinen, engbenachbarten Löchern 22 versehen. Ihr Durchmesser liegt etwa in der Größenordnung von 25 μπι und der Abstand zwischen den Rändern zweier benachbarter Löcher bei etwa 2,5 μπι.

Die Zahl der Löcher in jeder Platte kann in der Größenordnung von 10⁸ oder einer höheren Größenordnung liegen.

Die Löcher können durch Fotoätzung hergestellt werden. Dazu wird die Platte mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Material bedeckt und diese mit einer lichtdurchlässigen Maske abgedeckt, auf der die gewünschten Löcher negativ dargestellt sind, d. h., diese Maske ist mit lichtundurchlässigen Zonen bedeckt, die im Durchmesser und in der Lage den gewünschten Löchern entsprechen. Man setzt dann die Platte mit der Maske dem Licht aus, wodurch die belichteten Zonen der empfindlichen Schicht, d. h. die Zonen, die nicht durch die lichtundurchlässigen Kreise der Maske bedeckt sind, unlöslich gemacht werden. Darauf entfernt man die Maske und bringt die Platte mit der sensibilisierten Schicht in einen Entwickler, in dem die löslich gebliebenen Teile, d. h. die den gewünschten Löchern entsprechenden Kreise, entfernt werden. Schließlich läßt man auf die Platte eine geeignete Säure einwirken, die das Glas lediglich an den nicht von der Schicht bedeckten Stellen löst und so die gewünschten Löcher ätzt. Anschließend wird mit einem geeigneten Lösungsmittel der restliche Teil der aufgebrachten Schicht entfernt.

Dies hinreichend bekannte Verfahren der Fotoätzung ist nur als Beispiel beschrieben worden. Zum Herstellen der Löcher ist es auch möglich, das Glas selbst nicht lichtempfindlich zu machen, so daß es erforderlich ist, eine besondere lichtempfindliche Schicht auf die Platten aufzubringen.

Wie Fi g. 1 zeigt, sind in den Rändern jeder Platte zwei oder mehrere, vorzugsweise diagonal gegenüberliegende Ausnehmungen 24,26 vorgesehen. Die Lage dieser Ausnehmungen in bezug auf die Löcher ist bei jeder Platte genau gleich; und um dies sicherzustellen, werden die Ausnehmungen vorzugsweise gleichzeitig mit den Löchern hergestellt.

Die fertiggestellten Platten werden, wie in Fig. 2 gezeigt, gestapelt, wobei ihre gegenseitige Lage durch zwei in die Ausnehmungen 24, 26 der Platten eingreifende Führungsstifte 28, 30 sichergestellt wird. Die entsprechenden Löcher der einzelnen Platten liegen dann einander genau gegenüber und bilden so eine Serie von zueinander parallelen zylindrischen Kanälen quer durch den Stapel.

Darauf werden die einzelnen Platten des Stapels durch geeignete Mittel, z.B. durch einen Klebstoff oder durch örtliche Erhitzung auf die Schmelztemperatur des Glases, miteinander verbunden.

Darauf wird der Stapel einer reduzierenden Behandlung unterworfen, die in einer Erhitzung auf 325 bis 500° C während 8 bis 16 Stunden besteht, wobei durch die Kanäle ein Wasserstoff strom von etwa 11 pro Minute hindurchgeführt wird. Durch diese Behandlung werden bestimmte Oxidbestandteile im Glas an den Seitenwänden der von Wasserstoff durchströmten Kanäle reduziert, und zwar insbesondere die Blei- und die Wismutoxide, so daß die Kanäle in dem Stapel Innenflächen mit den gewünschten Widerstands- und Sekundäremissionseigenschaften bekommen, deren Kenngrößen durch eine Veränderung der genannten reduzierenden Behandlung beeinflußt werden können.

Schließlich werden die beiden Endflächen des Stapels mit einer leitenden Schicht 36 (z. B. Silber

5 oder Platin) durch Aufstreichen von pulverisiertem Metall oder durch Aufdampfen im Vakuum bedeckt. Dabei ist darauf zu achten, daß das aufgebrachte Metall möglichst nicht in die Kanäle eintritt. Aus diesem Grunde führt man das Aufbringen derMetallschicht beim Aufdampfen im Vakuum unter einem möglichst flachen Winkel durch. Die so hergestellten Metallschichten auf den Endflächen dienen als Elektroden, die über Leitungen38,40 (Fig. 3) mit einer geeigneten Spannungsquelle 42 verbunden sind, um so das erforderliche axiale elektrostatische Beschleunigungsfeld zu erzeugen.

Zwischen zwei Platten 20, vorzugsweise in der Nähe eines Endes des Stapels, kann eine leitende Platte32 (z.B. aus Aluminiumfolie) eingefügt wer-

ao den, die mit Löchern versehen ist, die denen in den isolierenden Platten genau entsprechen. Diese leitende Platte, die bei der fertigen Vorrichtung über eine Leitung 34 mit der festen oder veränderbaren Spannungsquelle 42 verbunden ist, dient als Steuerelektrode, die auf den Teilchenstrom in den Kanälen einwirkt und z. B. seine Unterbrechung zu einem beliebigen Zeitpunkt gestattet.

Claims

Patentansprüche: 30

1. Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Vielzahl geradlinig verlaufender, engbenachbarter, paralleler Kanäle, deren Innenflächen mit einer sekundäremittierenden Widerstandsschicht belegt sind, an die zur Erzeugung eines parallel zur Kanalachse verlaufenden elektrischen Feldes eine Spannung angelegt ist, wobei die Kanäle sich etwa in der Bahnrichtung der in sie eintretenden Primärelektronen erstrecken und das Verhältnis der Länge zur Weite jedes Kanals derart groß gewählt ist, daß die mit einer Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Kanalachse in den Vervielfacher eintretenden Elektronen mindestens einmal auf die Widerstandsschicht auftreffen, nach Patent 1197179, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Widerstandsschicht belegten Kanäle aus einem Stapel dünner, aus isolierendem Material bestehender und mit übereinstimmenden, engbenachbarten Löchern (22) versehener Platten gebildet sind.

2. Vervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom Lochdurchmesser zum geringsten Abstand zwischen den Lochrändern mindestens 10:1 beträgt.

3. Vervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der ersten und der letzten Platte des Stapels mit je einer an eine elektrische Spannungsquelle anschließbaren leitenden Schicht versehen sind.

4. Vervielfacher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel wenigstens eine als Steuerelektrode dienende leitende Platte (32) enthält, die zwischen zwei isolierenden Platten (20) eingefügt und in der gleichen Weise mit Löchern versehen ist wie die isolierenden Platten.

5. Verfahren zur Herstellung eines Sekundärelektronenvervielfachers nach einem der An-

spräche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Herstellung einander entsprechender Anordnungen von engbenachbarten dünnen Löchern in einer Anzahl dünner Platten aus einem isolierenden Material, das mindestens eine Metallverbindung enthält, die beim Reduzieren eine sekundäremissionsfähige Widerstandsschicht bildet, daß anschließend die Platten gestapelt, ausgerichtet und miteinander verbunden werden und daß danach in

den Kanälen die in dem isolierenden Material enthaltene Metallverbindung reduziert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Reduzieren der Metallverbindung der Stapel erhitzt und gleichzeitig Wasserstoff durch die Kanäle geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallverbindung Bleioxid und/oder Wismutoxid verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen