DE1598871C3

DE1598871C3 - Detection device for ions

Info

Publication number: DE1598871C3
Application number: DE19661598871
Authority: DE
Inventors: Helmut Wilhelm Werner Eindhoven Werner (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-01-04
Filing date: 1966-12-31
Publication date: 1977-08-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachweisvorrichtung für Ionen, die durch Ionisierung eines Gases in einer Umhüllung entstanden sind, bestehend aus einem Kollektor, der bei Auftreffen der Ionen Sekundärelektronen emittiert, aus einem in der Umhüllung angebrachten Fenster und aus einem auf dem Fenster angeordneten Szintillator, auf den die Sekundärelektronen fallen.The invention relates to a detection device for ions by ionizing a gas in a Enclosure was created, consisting of a collector, which, when the ions strike, secondary electrons emitted from a window mounted in the envelope and from one on the window arranged scintillator on which the secondary electrons fall.

Aus »Rev. of Sc. Instr.«, Vol. 31 (1960),S. 264-267, ist eine Nachweisvorrichtung für Ionen bekannt mit einem Kollektor aus Aluminium, der bei Auftreffen von Ionen Sekundärelektronen emittiert, die mit einem organischen Szintillator aus Kunststoff nachgewiesen werden.From »Rev. of Sc. Instr. ", Vol. 31 (1960), p. 264-267, is a detection device for ions is known with a collector made of aluminum, which when ions strike Secondary electrons are emitted, which can be detected using an organic plastic scintillator.

Es ist auch bekannt, für den Szintillator einen Einkristall aus mit Thallium aktiviertem Cäsium-Jodid zu verwenden. Letzterer hat z. B. eine Stärke von 2 mm und einen Durchmesser von 10 mm und wird auf einem Glasfenster festgeklemmt. Eine Stärke von 2 mm ist optimal für Teilchen mit einer Energie von mehr als 1 MeV. Für niedrigere Energien ist eine geringe Stärke erforderlich, die durch Schleifen des Einkristalls erzielt werden kann. Dies hat aber den Nachteil, daß sich der Einkristall bei einer Stärke in der Größenordnung von 100 μ aufrollt, wodurch nur ein schlechter optischer Kontakt hergestellt wird.It is also known to use a single crystal of cesium iodide activated with thallium for the scintillator to use. The latter has z. B. a thickness of 2 mm and a diameter of 10 mm and is on a Stuck glass window. A thickness of 2 mm is optimal for particles with an energy greater than 1 MeV. For lower energies, a low strength is required, which is achieved by grinding the single crystal can be. However, this has the disadvantage that the single crystal with a thickness of the order of magnitude of 100 μ rolls up, making only a poor visual Contact is made.

Weiterhin ist aus »Journal de Physique«, Band 23, Nr. 1 (1962), S. 63 und 64, ein Szintillator bekannt, der aus einer aufgedampften ununterbrochenen Schicht von mit Thallium aktiviertem Cäsium-Jodid besteht. Es handelt sich dabei um den Nachweis von sehr energiereichen Teilchen, wodurch an das Vakuum in der Vorrichtung keine sehr hohen Anforderungen gestellt werden.Furthermore, from "Journal de Physique", Volume 23, No. 1 (1962), pp. 63 and 64, a scintillator is known which consists of a vapor-deposited uninterrupted layer of cesium iodide activated with thallium. It This involves the detection of very high-energy particles, which leads to the vacuum in the Device no very high requirements are made.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung mit einem ausheizbaren Szintillator für den optimalen Nachweis von niederenergetischen Sekundärelektronen zu schaffen.The object of the present invention is therefore to provide a device with a scintillator that can be baked out for the to create optimal detection of low-energy secondary electrons.

Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Szintillator aus einer nicht zusammenhängende: aufgedampften Schicht von mit Thallium aktivierter Cäsium-Jodid besteht, daß die Schichtdicke zwischen und 50 μπι liegt und daß das Volumen der einzelner nicht zusammenhängenden Gebiete zwischen 10~³ un-10-² mm³ liegt.This is done according to the invention characterized in that the scintillator made of a non-contiguous: is vapor-deposited layer of activated with thallium cesium iodide, that the layer thickness between 50 μπι, and in that the volume of the individual non-contiguous areas between 10 ^-3 un-10- ² mm ³ .

Dabei können die Gebiete eine quadratische Fläch aufweisen. Zweckmäßigerweise beträgt bei eine Schichtdicke von 5 μπι die Seitenlänge der Quadrat 1 mm, wobei die Quadrate durch Zwischenräume mi einer Breite von 50 μηι getrennt sein können.The areas can have a square area. Appropriately, is at a Layer thickness of 5 μπι the side length of the square 1 mm, the squares being able to be separated by spaces with a width of 50 μm.

Dadurch, daß das Cäsium-Jodid aufgedampft ist, laß sich die erforderliche Stärke der Schicht bei de Herstellung auf einfache Weise erzielen. Da da Volumen der einzelnen Teile zwischen 10~³ unc 10~² mm³ liegt, wird die Haftung am Fenster auch nach der Ausheizung beibehalten.Because the cesium iodide is vapor-deposited, the required thickness of the layer can be achieved in a simple manner during manufacture. Since the volume of the individual parts is between 10 ~ ³ and 10 ~ ² mm ³ , the adhesion to the window is retained even after heating.

Die optimale Stärke der Cäsium-Jodid-Schicht lieg· zwischen 1 μ und 50 μ. Dieser Stärkebereich ist für der Nachweis von Elektronen mit Energien zwischen 12 unc 400 keV optimal.The optimal thickness of the cesium iodide layer is between 1 μ and 50 μ. This strength range is for the detection of electrons with energies between 12 unc 400 keV optimal.

Die Erfindung wird für ein Ausführungsbeispie nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below for an Ausführungsbeispie with reference to the drawing indicates

Fig. 1 einen Teil einer Nachweisvorrichtung gemäC der Erfindung, und1 shows part of a detection device according to FIG of the invention, and

F i g. 2 schematisch eine Draufsicht auf den Szintillator.
F i g. 1 zeigt nur denjenigen Teil der Nachweisvorrichtung, der für die Erfindung wesentlich ist. Die Ionisierungsvorrichtung und der Teil, in dem die Ionen abgetrennt werden, sind daher weggelassen.F i g. 2 schematically shows a plan view of the scintillator.
F i g. 1 shows only that part of the detection device which is essential for the invention. The ionization device and the part where the ions are separated are therefore omitted.

In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Ionenbündel des Bestandteiles eines Gases, das analysiert wird. Dieses Bündel ist im allgemeinen bandförmig und seine Größtabmessung liegt senkrecht zur Zeichenebene, während es durch einen engen Spalt in einen ersten Schirm 2 einfällt. Hinter diesem Schirm 2 ist ein zweiter Schirm 3 angeordnet, der gleichfalls mit einem Spalt versehen ist.In Fig. 1, 1 denotes an ion beam of the constituent part of a gas that is being analyzed. This bundle is generally ribbon-shaped and its maximum dimension is perpendicular to the plane of the drawing while it is through a narrow gap falls into a first screen 2. Behind this screen 2 is a second screen 3 arranged, which is also provided with a gap.

Der Schirm 3 weist ein derartiges Potential auf, daß im Raum zwischen den beiden Schirmen die Ionen noch etwas beschleunigt werden. Die Ionen treffen schließlich auf den Kollektor 4 auf und verlieren dort ihre Ladung. Zu diesem Zweck ist der Kollektor 4 mit einem Potential verbunden, das etwa gleich dem des Schirmes 3 ist.The screen 3 has such a potential that the ions are still in the space between the two screens to be accelerated somewhat. The ions finally hit the collector 4 and lose their charge there. For this purpose, the collector 4 is connected to a potential approximately equal to that of the screen 3 is.

Wenn die Ionen auf den z. B. aus rostfreiem Stahl bestehenden Kollektor 4 auftreffen, lösen sie aus diesem Kollektor 4 Elektronen 10 aus, deren Anfangsenergie verhältnismäßig gering, nämlich in der Größenordnung von einigen Volt, ist. Die ausgelösten Elektronen werden mit Hilfe einer Anzahl mit Durchlaßöffnungen versehener, vorzugsweise ansteigende positive Potentiale aufweisender Elektroden 5, 6 und 7 beschleunigt.When the ions on the z. B. encounter existing stainless steel collector 4, solve it from this Collector 4 electrons 10 from whose initial energy is relatively low, namely in the order of magnitude of a few volts, is. The released electrons are with the help of a number with passage openings provided electrodes 5, 6 and 7, preferably having increasing positive potentials.

Sie treffen dann auf einen Szintillator 8 auf, der auf einem Glasfenster 9 in einer Umhüllung 11 der Nachweisvorrichtung vorhanden ist. Dabei kann die Umhüllung aus mit einem Leiter überzogenem Glas oder aus geerdetem Metall bestehen. Die durch das Glasfenster 9 hindurchtretende Strahlung wird gemessen, nachdem sie in einem schematisch dargestellten Photomultiplikator 12 verstärkt worden ist. Der Szintillator 8 besteht aus mit Thallium aktiviertem Cäsium-Jodid mit einer Stärke von 5 μ und ist mit einerYou then hit a scintillator 8 on a glass window 9 in an envelope 11 of the Detection device is available. The envelope can be made of glass coated with a conductor or made of grounded metal. The radiation passing through the glass window 9 is measured, after it has been amplified in a schematically illustrated photomultiplier 12. the Scintillator 8 consists of thallium activated cesium iodide with a strength of 5 μ and is with a

300 A starken Aluminiumschicht 13 überzogen. Die mit Thallium aktivierte Cäsium-Jodid-Schicht ist durch Aufdampfen angebracht. In der Umhüllung herrscht ein Druck von 10~⁹ Torr; sie wird bei der Herstellung auf300 A thick aluminum layer 13 coated. The cesium iodide layer activated with thallium is applied by vapor deposition. The pressure in the envelope is 10 ~ ⁹ Torr; they will be manufactured on

25O⁰C ausgeheizt. Cäsium-Jodid mit einer Stärke von 5 μ eignet sich zum Nachweis von Elektronen mit einer Energie in der Größenordnung von 25 keV.250 ⁰ C baked out. Cesium iodide with a strength of 5 μ is suitable for the detection of electrons with an energy in the order of magnitude of 25 keV.

Fig.2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf den Szintillator 8. Dieser weist eine runde Oberfläche mit einem Durchmesser von 15 mm auf und besteht außerhalb des Randgebietes aus einzelnen Quadraten, deren Seiten eine Länge von etwa 1 mm besitzen. Da der Szintillator 8. eine Stärke von 5 μ hat, weisen die Quadrate ein Volumen von etwa 5.10-³ mm³ auf. Die Quadrate sind durch Zwischenräume mit einer Breite von etwa 50 μ voneinander getrennt Diese Bauart wird dadurch erhalten, daß das Glasfenster beim Aufdampfen des Cäsium-jodids mit einer entsprechenden Maske überzogen wird.FIG. 2 schematically shows a top view of the scintillator 8. This has a round surface with a diameter of 15 mm and, outside the edge area, consists of individual squares, the sides of which have a length of approximately 1 mm. 8. Since the scintillator has a thickness of 5 μ, the squares have a volume of about 5.10- ³ mm ^3. The squares are separated from one another by spaces with a width of about 50 μ. This design is obtained by covering the glass window with an appropriate mask when the cesium iodide is vapor-deposited.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Detection device for ions that have arisen by ionization of a gas in an envelope, consisting of a collector which emits secondary electrons when the ions strike, a window made in the envelope and a scintillator arranged on the window onto which the secondary electrons fall, characterized in that the scintillator is composed of a non-coherent vapor-deposited layer of activated with thallium cesium iodide, that the layer thickness of between 1 and 50 μπι and that the volume of the single, non-contiguous regions between 10- ³ and 10 ~ ² mm ³ lies.

2. Detection device according to claim 1, characterized in that the areas are square Have area.

3. Detection device according to claim 2, characterized in that at a layer thickness of 5 μπι the side length of the squares is 1 mm.

4. Detection device according to claim 3, characterized in that the squares are separated by spaces are separated with a width of 50 μίτι.