DE1564097A1 - Verstaerkerschaltung fuer einen mit Dynoden arbeitenden Photomultiplikator - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing, H. Sauerland

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Hughes Aircraft Company, Centinela and Teale Street,

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Culrer Oity, California, U.S.A.

"Verstärkerschaltung für einen mit Dynoden arbeitenden

Photomultiplikator» \

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Verstärkungesteuerung und insbesondere auf eine hochempfindliche Steuerschaltung für Biotomultiplikatorröhren.

In Schaltungen zur Steuerung der Verstärkung, sei es automatischer Verstärkung, programmierter Verstärkung oder Verstärkungsregelung bzw. Normalisierung, die sieh einer Photomultiplikatorröhre bedienen, ist ein hoher Grad der Empfindlichkeit wünschenswert, wenn entsprechend einem Parameter oder einer Kombination von Parametern ein Verstärkungsgrad gesteuert werden soll. Übliche Schaltungen zur Steuerung der Verstärkung mit PhotomultiplikatorrÖhren bedienen sioh eines Spannungsteilers mit im wesentlichen gleichen Potentialdifferenzen zwisehen benachbarten Dynoden, wobei die Steuerspannung die Gesamtspannung ändert, die an dem mit den Dynoden verbundenen Spannungsteiler

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liegt, so daß der Faktor der Elektronenvervielfaohung an jeder Dynode geändert wird· Diese Art der Steuerung ist ohne Zweifel wirksam, erfordert jedooh übermäßig hohe Spannungsänderungen für einen einigermaßen vernünftigen Grad yon Verstärkungeeteuerung. So kommt es vor*, daß eine Änderung yon 400 Volt am einen Ende des Spannungsteilers notwendig ist, um eine gesamte Änderung der Verstärkung von 20 db zu erhalten· Wenn es gelänge, eine mit Photomultiplikationen arbeitende Sohaltung zur Steuerung der Verstär- § ' kung asu schaffen, die einen sehr großen linearen Bereieh der Änderung der Verstärkung in Verbindung Mit relativ kleiner Änderung der Steuerspannung liefert, so würde man Bit Photomultiplikatorröhren einen größeren Steuerbereioh beherrschen und zugleich die Spannungsquellen und den Aufbau der garnen Steuerung wesentlich vereinfachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, ein in dieser Weise verbessertes System zur Steuerung der Verstärkung für Photomultiplikatorröhren Hit einer Vielzahl von

Dynoden zu schaffen· I

ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein System

zur Steuerung der Verstärkung einer Photoaultiplikatorröh-. re zu schaffen, die sieh durch hohe Empfindlichkeit auszeichnet, also eine sehr beträchtliche Änderung im Verstär-' kungsgrad beim Ansprechen auf eine klein· Änderung in der Steuerspannung liefert·

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Weiterhin ist es eine der Erfindung zugrundeliegend· Aufgabe, ein. System zur Steuerung des Verstärkungegrade« einer Photomultiplikatorröhrβ in Bezug auf den Grad der Linearität der Verstärkung, bezogen auf die Steuerspannung, su verbessern.

Außerdem bezweokt die Erfindung, eine Schaltung sur Steuerung der Verstärkung einer Photomultiplikatorröhre von hoher Empfindlichkeit zu schaffen, die auf Steuerpule e anspricht.

Schließlich zielt die Erfindung darauf ab, eine * Schaltung sur Steuerung der Verstärkung einer Photomultiplikatorröhre hoher Empfindlichkeit zu schaffen, die mit programmierter oder auoh mit automatischer Steuerung der Verstärkung betrieben werden kann.

Die zur Steuerung der Verstärkung einer Photo-■ultiplikatorröhre dienende Schaltung nach der Erfindung hält eine konstante Gesamtspannung, die in Stufen an den einseinen Dynoden liegt, aufrecht, ändert jedoch selektiT die Spannung an benachbarten Synoden. Sie sieh daraus ergebende Defokussierung an der jeweiligen Synode lenkt die Elektronen ab und rermindert den Verstärkungsgrad an den einseinen Synodenstufen. Suroh Änderung der Potentialdifferens «wischen alternativ angeordneten Dynoden oder Gruppen von Dynoden steigt oder fällt bzw. fällt oder steigt die Spannung zwischen benachbarten Elektronenbahnen, so daß

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die Stromvervielfaohung mehr oder weniger unverändert bleibt. Da die Änderung der Verstärkung auf der Steuerung der elektrostatischen Ablenkung und nicht darauf beruht, daß der Paktor der Elektronenvervielfachung geändert wird, ist die Empfindlichkeit vielfach größer als bei bekannten Anordnungen_e Dabei ist die Erfindung anwendbar für den Pail der Gleichstromsteuerung entweder mi1j sehr hoher Empfindlichkeit oder mit vereinfachter Schaltung bei demgegenüber etwas verringerter Empfindlichkeit. Sie kann ebensogut für P den Pail der Wechselstromsteuerung oder der zeitprogrammierten Steuerung der Verstärkung angewendet werden.

Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführung«- beispiele der Erfindung. Es zeigen

Pig. 1 eine Schaltung einer Multiplikatorröhre mit Steuerung der Verstärkung an abwechselnd angeordneten Dynodenstufen,

Fig» 2 ein· Schaltung einer Photomultiplikatorröhre mit Weohseletromsteuerung der Verstärkung,

Figβ 3 eine Schaltung zur Steuerung der Verstärkung mit

hochempfindlicher Gleichstromsteuerung einer Multi— plikatorröhre,

Figo 4 eine Schaltung einer Photomultiplikatorröhre unter Anwendung automatischer Steuerung und zeitprogrammierter Steuerung der Verstärkung,

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ο 5 ein Diagramm mit typischen Verstärkungekurven, die die Ausgangsspannung einer Photomultiplikatorröhre über der Steuerspannung wiedergeben und zur Erläu-• terung der Wirkungsweise der erfindungsgemäß gestalteten Steuereehaltungen dienen, und

Jig» 6 eine Schaltung einer Anordnung, die den Zweck hat, die mit der Erfindung erreichte Verbesserung in der Steuerung des Verstärkungsgrades zu erklären.

Die Photomultiplikatorrijhre 10 nach Fig. 1 besteht aus einem evakuierten Gehäuse 11 mit nicht gezeichneter Abschirmung an der äußeren oder inneren Fläohe, die mit einer gleichfalls nicht gezeichneten Bezugspotentialquelle verbunden isto Die Röhre 10 enthält zehn Dynoden oder Dynodenverstärkeretufen 12 bis 21, eine Photokathode 24 oder eine Kathode eines anderen geeigneten Hyps und eine Anode 26. Alles dies ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Die Oberflächen der Dynoden 12 bis 21 liegen so, daß ein von der Kathode 24 emittiertes Elektron sich auf einer Bahn 28 bewegt, wobei zusätzliche Elektronen von einer zur näoheten Dynode emittiert werden, so daß eine Elektronenvervielfaohung an jeder Dynode entsteht, beispielsweise so, daß durchschnittlich an jeder Dynode 2 bis 3 Elektronen- als Antwort auf jedes auftreffende Elektron emittiert werden, das auf die Oberfläche dieser Dynode trifft. Elektronen werden von der Kathode 24 dadurch emittiert, daß diese auf Photo»

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nen oder andere geeignet« Partikel anspricht, die von einer Quelle 32 herrühren und durch eine fläche 30 des Gehäuses 11 auf die fläche der Kathode gelangen. Um die Steuerung der Verstärkung erfindungsgemäß ssu verbessern, sind abwechselnd oder alternativ angeordnete Dynoden 12, 14, 16, 18, 20 und 21 an einen Spannungsteiler 34 angeschlossen, der einen Widerstand 36 enthält, der zwischen einer positiren Potentialquelle 38 und der Dynode 21 2Λ?;, s« Die Quelle 38 liefert eine Spannung +E. Ein Wid®rgi»and 39 liegt zwischen den Dynoden 21 und 20, ein Widerstand 40 zwisohen den Dynoden 20 und 18, ein Widerstand 41 zwischen den Dynoden 18 und 16, ein Widerstand 44 «wischen den Dynoden 14 und 12 und ein Widerstand 46 zwisohen den Dynoden 12 und einer Quell· 48 negatiren Potentials, die eine Spannung -S liefert. Die Photokathode 24 ist mit der Potentialquelle 48 und die Anode 26 über einen Widerstand 50 mit der Potentialquelle 38 Terbunden. Von der Anode 26 kann ein Ausgangssignal durch eine Leitung 54 abgenommen werden·

Um Verstärkungssteuerung zu erhalten, ist eine Quelle 58, die eine zur Steuerung der Verstärkung dienende Spannung liefert, an die Potentialquelle 38 und an einen Spannungsteiler 60 angeschlossen, der einen Widerstand 64 enthält, der zwischen der Quelle 58 und der Dynode 19 liegt. Widerstände 66, 68 und 70 verbinden die Dynodenpaare 19 und 17, 17 und 15 sowie 15 und 13· Ein Widerstand 72 verbindet

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die Synode 13 tmd die Quelle 48 negativen Potentials. Hervorgehoben sei, daß die beiden ersten Dynoden 21 und 20 beide an den festen Spannungsteiler 34 angeschlossen sind, um eine elektrostatische Abschirmung zu schaffen, so daß Spannungeänderungen, die am Spannungsteiler 60 auftreten, sich nicht durch kapazitive Kopplung an der Anode 26 auswirken. Was die Größe der Spannungen +E und -E betrifft, so kann beispielsweise die erste auf Erdpotential und die zweite auf -1600 Volt liegen.

Im Betrieb wird eine konstante Dynodenspannung mittels des Spannungeteilers 34 aufrechterhalten. Dagegen wird eine veränderliche Spannung an die Leitung 63 gelegt., um die Spannungen an den Dynoden 13, 15, 17 und 19 zu ändern· Beispielsweise bewirkt ein Senken der Spannung in der Leitung 63 eine Erniedrigung der Spannungen an den Dynoden 13 und 15 um Beträge, die von der Größe der äen linken Spannungsteiler bildenden Widerstände abhängen. Dies hat eine Zunahme der Potentialdifferenz zwischen den Dynoden 12 und 13 und eine Abnahme der Potentialdifferenz zwischen den Dynoden 13 und 14 zur Folge. Diese Änderung der Spannungen defokussiert die elektrostatischen Felder und lenkt die Bahn 28 der Elektronen ab, so daß gewisse Elektronen die Anode 26 oder dieser vorangehende Dynoden verfehlen, was insgesamt eine Verminderung in der Elektronenvervielfachung zur Folge hat. Hervorgehoben sei jedoch, daß mit Rücksieht darauf,

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daß die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Synoden abwechselnd gesenkt und gesteigert wird, die Elektronenmultiplikation in ihrer Gesamtheit unverändert bleibt, während die Steuerung der Verstärkung durch das Defokussieren erfolgt»

Bei der Ausführung nach Fig« 2, bei der die Verstärkung der Röhre 10 weohselstroÄgesteuert ist, ist die Leitung 63 über einen Kondensator 76 an die Leitung angesohlossen, die den Widerstand 64, den Widerstand 66 und die Dynode 19 verbindet, sowie durch einen Kondensator 78 an einen Punkt zwischen den Widerständen 70 und 72. Die beiden Amplituden der Steuerpulse, deren Wellenform 80 in der Zeichnung angedeutet ist, und die von einer zur Weoheeletromsteuerung der Verstärkung dienenden Quelle 77 herrühren, bestimmen die relativen Spannungen der Dynoden 19, 17, 15 und 13 und damit den Gesamtverstärkungsgrad der Photomultiplikatorröhre. Da das Steuersignal als Wellenform 80 an beide Enden des Spannungsteilers 60 gelegt ist, so tritt die Spannungeänderung gleichmäßig an allen gesteuerten Dynoden auf, womit ein hoher Empfindlichkeitsgrad erzielt wird. Die Schaltung nach Figo 2 kann auf irgend ein beliebiges Wecheelstromsignal ansprechen, z.B. ein zwischen vielfach verschiedenen Werten wechselndes Signal oder eine Sinuswelle, um entweder eine feste Anzahl von Verstärkungsgraden oder kontinuierlich veränderliche Verstärkungsgrade zu erhalten. Hervorge-

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hoben sei, daß ein· .änderung in der Größe des Widerstandes 64 dazu "benutzt werden kann} die Betriebskurve naoh Pig· 5 länge der Steuerspannungeaohee au verschiedene

Die Anordnung nach Pig. 3 liefert einen relativ hohen Grad an Empfindlichkeit beim Ansprechen auf ein Gleichstrom-Steuersignal durch Einführung einer gleitenden oder schwimmenden Potentialquelle 84» die zwischen der Leitung 63 und der Dynode 13 liegt. Die Quelle 84 kann aus einer Batterie bestehen. Die Anordnung naoh Fig· 3 liefert eine größere Spannungeänderung an den Dynoden beim Ansprechen auf eine Steuerspannung als die Schaltung naoh Pig. 1, erfordert aber eine zusätzliche Potentialquelle · Wird bei'» spielsweise die Spannung in der leitung 63 erhöht, so werden die Spannungen um gleiche Beträge an jeder der Dynoden 13, 15, 17 und 19 erhöht. Der Widerstand 64 kann in der Schaltung nach Pig« 3 veränderlich gemacht werden, um die Betriebskurve entlang der Steuerspannungsaohse in Pig· 5 zu verschieben,,

In Figo 4 ist eine zeitprogrammierte Schaltung für die Steuerung der Verstärkung vorgesehen, die eine leitung 88 enthält, die die eine zeitprogrammierte Torpuls»- quelle 87 mit der Basis eines geeigneten Sohaltmittels, beispielsweise eines Transistors 89 vom pnp-Typ verbindet. Der Emitter des Transistors 89 ist an die Quelle 38 positiven Potentials und sein Kollektor an eine leitung 90 angeschlos-

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«en, die ihrerseits mit einem Punkt zwischen dem Widerstand 64- und einem Kondensator 91 verbunden ist, der »wischen dem Widerstand 64 und der Potentialquelle 38 liegt. Ua für automatische Steuerung der Verstärkung zu sorgen, ist eine Diode 92 vorgesehen, die «wischen der Leitung 90 und einer Quelle 94 liegt. Die Quelle liefert die automatische Verstärkungssteuerung. Wird ohne automatische Verstärkungssteuerung gearbeitet, dann kann die Quelle 94 eine feste Spannung an die Schaltung legen. Der seitprogrammierte Verstärkungspuls, der eine Wellenform 96 hat, liegt an der Basis des Transistors 89, um den Kondensator 91 sohnell zu entladen, wodurch die Verstärkung der Röhre 10 auf ihren niedrigsten Betrag abfällt. Zu dieser Zeit ist die Spannung an der Diode 92 so gerichtet, daß diese sperrt· In Abhängigkeit von der Größe des Widerstandes 64 und der übrigen Widerstände des Spannungsteilers 60 wird am Ende des Pulses 96 der Kondensator 91 linear durch die Widerstände 72, 70, 68, 66 und 64 geladen und entwickelt damit den gewünschten Verlauf in der Änderung der Verstärkung· Der maximale Wert der Verstärkung kann durch die Klemmwirkung der von der die automatische Verstärkungssteuerung bewirkenden Spannung begrenzt werden, die an der Diode 92 liegt, wobei die Diode am Ende der Änderung der Verstärkung oder Verstärkungskurve in Durchgangsriehtung vorgespannt wird. Die Verstärkungskurve kann im wesentlichen linear gestaltet werden, indem der Kondensator 91 nur auf einen kleinen Prozentsatz des

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cur Speisung der Dynoden dienenden Potentials 48 aufgeladen wird, bevor die Diode 92 in Durehgangsrichtung vorgespannt wird· Für Pulsbetrieb können die Kondensatoren 77 und 79, die in Figo 4 dem Spannungsteiler 60 zugeordnet sind, und die in Pig. 4 gezeichneten, mit dem Spannungsteiler 34 verbundenen Kondensatoren 81 und 83 verwendet werden, um zu erreichen, daß den Dynoden der maximal nötige Strom zugeführt wird, wenn Photonen oder Partikel in Pulsform von der Quelle 32 geliefert werden. Die Kondensatoren 77 und 79 am Spannungeteiler 60 können so ausgelegt werden, daß sie den Kondensator 91 ersetzen und damit überflüssig machen. Hervorgehoben sei jedoeh_f daß Kondensatoren, wie sie in Fig« 4 ale Kondensatoren 77, 79» 81 und 83 vorgesehen sind, auoh in den Schaltungen nach Flg. 1, 2 und 3 angewendet werden kunnen·

.Fig. 5 zeigt eine Steuerkurve 9<S_B &±q ät® Y&2?- stärkung oder Zunahme der Ausgangsspannung von einem relativ niedrigen Hiveau bis auf einen Spitzenwert 98 wiedergibt· An diesen Verlauf sohließt sieh ein Abfall der Auegangsspannung auf einen relativ niedrigen unteren Wert, wenn die Steuerspannung erhöht wird, wie dies in den Schaltungen nach Flg. 1, 2 und 4 geschehen kann. Sine Kurve 97 alt einem Spitzenwert 99 wird von der Schaltung nach Fig. 3 geliefert, in der gleiche Änderungen in der Steuerspannung an alle gesteuerten Dynoden gelegt werden, um einen hohen

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Grad der Empfindlichkeit zu erhalten. Bei höchster Verstärkung 98 ist die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Dynodenpaaren über die ganze Photomultiplikatorröhre 10 gleich groß, eine Bedingung, die der üblichen Dynodensteuerung entsprichtο

Zur Erklärung der Verstärkungssteuerungerscheinungen, die mit der Erfindung erhalten werden, ist die Schaltung nach Pig· 6 mit, der Röhre 10 derart verbunden, daß die Dynode 15 an einen beweglichen Abgriff 100 angeschlossen ist, der seinerseits längs einem Widerstand 102 vom Betrag 2R gleitete Die übrigen Dynoden, also 12, 13» 14, 16, 17 und 18 sind an einen üblichen Spannung«teiler 104 angeschlossen, der seinerseits mit Potentialquellen 38- und 48 ähnlich wie in Pig. 1 verbunden ist. Jeder der Widerstände 106, 108 und 110 des Spannungsteilers 104 hat den Widerstand R, so daß, wenn sich der Abgriff 100 in der Hit» te des Widerstandes 102 befindet, unter der Voraussetzung gleicher Potentialdifferenzen zwischen allen benachbarten Dynoden die gemessene Ausgangsspannung sich auf dem Spitzenwert 98 befindet. Wird der Abgriff 100 in Pig. 6 aufwarte bewegt, so daß die Potentialdifferens zwischen den Dynoden 15 und 16 vermindert und die Potentialdifferene zwischen den Dynoden 15 und 14 erhöht wird, so sinkt der gesamte Verstärkungsgrad der Röhre. Wird der Abgriff 100 aus seiner Mittelstellung in Pig. 6 abwärts bewegt, so daß die Poten-

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tialdifferen* zwischen den Dynoden 15 und 16 steigt und diejenige zwischen den Synoden 15 und 14- fällt, so nimmt der gesamte Verstärkungegrad der Röhre ab. Diese Änderung der Verstärkung in Abhängigkeit von der Potentialdifferenz zwischen "benachbarten Dynoden steht, wie angenommen wird, in Zusammenhang mit einer Defokussierung des die Dynoden umgebenden elektrischen Feldes, so daß die Elektronenbahn aus der Bahn 111, die sieh mehr oder weniger von Mitte zu Mitte benachbarter Dynoden erstreckt, abgelenkt wird. Es wird also auf diese Weise die Elektronenbahn, die sieh zwisohen den Mitten benachbarter Dynoden erstreckt, abgelenkt, so daß gewisse Elektronen entweder nicht auf die Anode 26 treffen oder schon dieser Anode vorgelagerte Dynoden verfehlen und die Anode ohne die volle Elektronenvervielfachungswirkung erreichen oder auf Dynoden gelangen, die näher zur Anode liegeno Mit Rücksioht auf die Symmetrie in der baulichen Anordnung der Dynoden bewirkt 3ede Änderung der relativen Potentialdifferenzen, die für benachbarte Elektronenbahnen gelten, eine Ablenkung, die die Verstärkung heruntersetzt. Die Kurve 96 zeigt, daß ein beträchtlicher Teil der Charakteristik linear ist. Schaltung und Röhre können jedoch auf beiden Seiten der Kurve 96. betrieben werden, und zwar je mit Rücksicht auf den verlangten Steuerspannungsbereich, mit dem gearbeitet werden soll. Um eine Steuerkurve 97 zu erhalten, wird die Schaltung nach Pig. 5 nicht anders betrieben, als wie in Verbindung mit Kurve 96 beschrieben worden ist.

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In der Sehaltung naoh Fig. 1 wird ein relativ hoher Grad von Verstärkungssteuerung mit einem Minimum an S«haltungβaufwand erreicht. In der Sehaltung naoh Fig. 5 wird ein hoher Grad von Smpfindliehkeit erreicht, wobei allerdings eine geeignete Potentialquelle von eohwimmendem Potential vorgesehen werden muß. Sie Schaltung naoh Fig. 2 sieht Weehseletrometeuerung und die Schaltung naoh Fig. 4 programmierte Steuerung der Verstärkung mit oder ohne automatic ehe Verstärkengesteuerung vor* Dooh sei bemerkt, daß auch die Sehaltung naeh Fig» 2 benutzt werden kann, um die Verstärkung programmiert zu steuern» Bei Verwendung einer Photomultiplikatorröhre, die sieh des tibliohen Spannungsteiler· bedient, ist eine Spannungsänderung von etwa 400 Volt notwendig, um eine Änderung in der Verstärkung von 20 db zu erhalten. Demgegenüber wurde gefunden, daß in der Sehaltung naoh Fig· 1 eine Änderung der Steuerspannung in der Höhe von 60 Volt Gleichspannung eine Änderung in der Verstärkung bewirkt, die größer als 40 db ist, sofern mit direkter Ankopplung gearbeitet wird. In der Schaltung nach Fig* 3, die zwei Leietungsquellen vorsieht, bewirken 20 Volt Änderung in der Steuerspannung eine Änderung in der Verstärkung von 40 db bei Verwendung der gleichen Photomultiplikatorröhre · Bei Verwendung der Sehaltung naoh Fig· 2, die an Wechselstrom angeschlossen ist, bewirkt eine Änderung von . 20 Volt Wechselstrom eine Änderung der Verstärkung von annähernd 100, oder 40 db. Hervorgehoben sei, daß es möglich

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ist, in der Schaltung nach Mg. 4 entweder nur mit Anschluß an Gleichstrom oder mit Anschluß an Gleichstrom in Verbindung mit einer gesonderten Leistungsquelle oder mit Anschluß an Weehselstrom zu arbeiten, ohne daß damit das Prinzip der Erfindung verlassen wird. In allen diesen fällen liefert eine typisehe Photomultiplikatorröhre, wie sie oben beschrieben worden ist, ein höheres Maß von Verstärkung und Empfindlichkeit, als mit bekannten Ausführungen bei entsprechender Spannungsänderung am Kondensator 91 erreicht werden könnte. Beispieleweise würde in der Schaltung nach Fig«, 4 unter Verwendung einer typischen Photomultiplikatorröhre eine Änderung von 60 Volt am Kondensator 91 eine programmgemäße Änderung der Verstärkung größer als 40 db hervorrufen. Wie die Höhre auf die Steuerspanntmg aneprieht, hängt naturgenäl von Art und Aufbau der Terschiedsnsa m8gli@hen Photonultiplikatorruhren IO ab. Die grfisilrag ist Ώ±@1ϊί; mit dl© Anwendung bestimmter Parameter, SpannungB^sröisa© o&ui :"■?■-* reiche im Verstärkungegrad beschränkt. Im Gegenteil sei hervorgehoben, daß die Prinzipien, auf denen die Erfindung beruht, nicht auf irgend eine spezielle Photomultiplikatorröhre allein anwendbar sind, sondern auf alle Typen von Multiplikatorröhren, bei denen eine Defokussierung bewirkt, daß Elektronen von ihren normalen Bahnen abgelenkt werden. Dabei liegt es gleichfalls im Rahmen der Erfindung, in Abhängigkeit von dem gegenseitigen Abstand der Dynode die an den Dynoden oder Dynodengruppen liegenden Spannungen entspre-

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chend zu ändern.

Zusammenfassend sei bemerkt, daß es sich beim Anmeldungsgegenstand um ein System zur Steuerung der Verstärkung von Photomultiplikatorröhren handelt, mit dem ein hoher Grad von Empfindlichkeit erreicht wird. Durch Aufreohterhaltung konstanter Teilspannungen an bestimmten Dynoden und Steuerung der Spannungen an dien übrigen Dynoden, die im allgemeinen zwischen den Dynoden konstanter Spannung liegen, wird die Elektronenbahn geändert, um dadurch eine im wesentlichen lineare Steuerung der Verstärkung zu erhalten. Dabei kann die Änderung des Verstärkungsgrades in Phase oder 180° außer Phase mit der Steuerspannung liegen, indem der Ar- * beitepunkt relativ zum Punkt maximaler Verstärkung entsprechend gewählt wird. Die Erfindung gestattet Betrieb mit Wechselstrom-, Gleichstrom- oder anderen zeitveränderlichen Steuersignalen«

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Claims (1)

1. Hughes Aircraft Company, öentinela and Teale Street,

   Quiver Oity, California, U.S.A.

   asssaaaassaaässsBBSssBsaasssaas

   Patentansprüche ι

   1Δ Verstärkerschaltung für eine Photomultiplikatorröhre mit Anode, Kathode und einer Vielzahl in ßeihe angeordneter Dynoden zwischen der Kathode und der Anode, die schrittweise die von der Kathode emittierten Elektronen vervielfachen, * sowie mit Spannungsteilung zur Erzeugung der an den Dynoden liegenden Potentialen, g e k e η η ζ e lehne t du r β h einen ersten Spannungsteiler (34) in Verbindung mit einer ersten Gruppe (12, 14, ···) der Dynoden, der diesen Dynoden konstante Potentiale erteilt, einen zweiten Spannungsteiler (60), der die Potentiale einer zweiten Gruppe (13» 15, ·««) von Dynoden "bestimmt, welche abwechselnd zu den Dynoden der ersten Gruppe (12, 14, ··.·■) angeordnet sind, und eine Steuerspannungsquelle (58, 77» 87» 94), die an den zweiten Spannungsteiler (60) angeschlossen ist und die Potentiale der Dynoden (13» 15, ..< >) der zweiten Gruppe im wesentlichen linear ändert und damit die Verstärkung zwischen der Kathode (24) und der Anode (26) im wesentlichen linear änderte

   2, Schaltung nach Anspruoh 1, d a d u r c h ge k e η η -

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   ζ ι i ihm t , d*ß die Kathode (24) ein· Photokathod· ist, der Photonen von einet Photonenquelle (32) zufließen, und daß an die Anode (26) ein Auegang (54) angeschlossen ist.

   3. Schaltung nach Ansprueh 1 oder 2,' dadurch gekennzeichnet , dafl zwisehen der Steuerspannungequelle (77) und zwei vereehiedenen Punkten des zweiten Spannungeteilers (60) Kondensatoren (76, 78) liegen, wobei die Steuerspannungequelle (77) eine Wechselspannung«quelle ist, die ein Weehselstromsignal (80) durch die Kondensatoren auf den zweiten Spannung«teiler (60) gibt (Fig»2).

   4ο Schaltung nach Ansprueh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine den zweiten Spannungeteiler (60) überbrückende Quelle (84) schwimmenden Potentials vorgesehen ist, die der von der Steuerspannungsquelle (58) gelieferten Spannung überlagert wird (Pig· 3).

   5« Schaltung nach Ansprueh 1 oder 2, dadurch ge~ kennzeichnet, daß als Steuerspannungsquelle eine Steuerpulse (96) liefernde Quelle (87) und außerdem eine automatische Verstärkungesteuerung (94) vorgesehen sind, wobei ein Kondensator (91) zwisehen dem einen Pol (38) einer Potentialquelle (+E,—B) und dem zweiten Spannungsteiler (60) angeordnet und ein Transistor (99) vorgesehen ist* der mit zwei Elektroden zwischen der Quelle (38)

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   konstanten Potential· und einem Punkt zwischen dem Kondensator (91) und demzweiten Spannungsteiler (60) liegt, und dessen Basis an die Pulsquelle (87) angeschlossen ist, und daß eine Diode (92) zwischen der automatischen Verstärkungssteuerung (94) und dem genannten Punkt zwischen dem Kondensator (91) und dem zweiten Spannungsteiler (60) liegt, so daß beim Ansprechen auf einen Steuerpuls der Transistor (89) derart leitend wird, daß er die Ladung des Kondensators (91) abfließen läßt, und daß nach Ablauf des Steuerpulses der Kondensator (91) sich so weit auflädt, daß er die Verstärkung der Röhre (1O) bis zu einem Betrage erhöht, bei dem die Diode (92) leitend wird und damit die Verstärkung der Röhre festlegt.

   6. Schaltung naoh. einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch g β k β η η s e i β h η e t , daß öi© ^i"ö©2?etSnde₈ die - ^: tie; beiden Spannungsteiler (34* 60) .bilden₉ slit lon.laiaatoren überbrückt sind*

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   L e e r s e i t e