DE1614206B2 - Photovervielfacher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Photovervielfacher, dessen Ausgangsstufe aus drei Elektroden, der vorletzten Prallelektrode, der letzten Prallelektrode und der Anode, für die Emission, die Fokussierung, die Vervielfachung und das Auffangen eines Elektronenstromes besteht und bei der die Anode zwischen der vorletzten und der letzten Prallelektrode unmittelbar vor der letzten Prallelektrode angeordnet ist.

Bei einem Photovervielfacher wird beim Auftreffen eines Photostromes auf eine Photokathode ein Elektronenstrom ausgelöst. Dieser Elektronenstrom wird durch wiederholte Sekundäremission mehrerer als Prallelektroden bezeichneter Elektroden vervielfacht, wobei jede Prallelektrode den Elektronenstrom auf die nächste Prallelektrode fokussiert. In die Ausgangsstufe des Photovervielfachers werden die von der vorletzten Prallelektrode herrührenden Elektronen auf die letzte Prallelektrode fokussiert, die ebenso wie die vorhergehenden Prallelektroden Sekundärelektronen emittiert. Die von der letzten Prallelektrode herrührenden Elektronen werden auf eine Anode fokussiert und von ihr aufgefangen. Das Ausgangssignal kann dann an der Anode abgenommen werden.

Es sind Photovervielfacher der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 22 85 126), bei denen die Anode ein zwischen der vorletzten und der letzten Prallelektrode, unmittelbar vor der letzten Prallelektrode angeordnetes Gitter ist, um so ein starkes elektrisches Feld und eine möglichst große wirksame Fläche zu erhalten. Solche Vervielfacher haben jedoch bestimmte Nachteile, die sich insbesondere bei großen Strömen mit schnellen Schwankungen bemerkbar machen. Ein Teil der von der vorletzten Prallelektrode stammenden Elektronen wird nämlich unmittelbar von dem als An-5 ode dienenden Gitter abgefangen, ohne daß sie einer Vervielfachung durch die letzte Prallelektrode unterworfen worden sind. Weiter fliegt ein Teil der von der letzten Prallelektrode herrührenden Elektronen, die vom Gitter, das ein höheres Potential als diese Prallelektrode hat, angezogen werden, durch das Gitter hindurch, wodurch das Ausgangssignal verzerrt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der bekannten Photovervielfacher zu vermeiden und einen Vervielfacher zu schaffen, der auch bei großen Strömen eine hohe Ansprechgeschwindigkeit und eine gute Linearität aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anode eine einzige Öffnung aufweist, deren Querschnitt klein in bezug auf die Fläche der vorletzten Prallelektrode ist und die Emissionsfläche der letzten Prallelektrode zu der Öffnung hin gerichtet, erhaben ausgebildet ist.

Vorzugsweise hat die Anode überall den gleichen Abstand von der Emissionsfläche der letzten Prellelektrode, die die Form eines Flächenwinkels aufweisen kann.

Die Anode kann aus zwei Teilen bestehen, nämlich einem sich parallel und gerade gegenüber einer Fläche des genannten Flächenwihkels erstreckenden Stab 17a und einem Teil 176 mit einer sich parallel zu und gerade gegenüber der anderen Fläche des Flächenwinkels erstreckenden ebenen Fläche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß im Vergleich zu einem üblichen Vervielfacher mit einer flachen Emissionsfläche der letzten Prallelektrode, die Zahl der von der letzten Prallelektrode stammenden Elektronen, die durch die Öffnung in der Anode wieder fortfliegen, verringert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Sekundärelektronen die Emissionsfläche der letzten Prallelektrode nahezu senkrecht verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen röhrenförmigen Photovervielfacher. Die Röhre hat die Form eines Rotationszylinders, dessen Achse senkrecht auf der Zeichenebene steht. Die Elektroden in der Röhre haben die Form zylindrischer Flächen, deren Erzeugenden parallel zur Zylinderachse verlaufen. Die Photokathode 10 besteht aus einer lichtundurchlässigen Silberfolie, die mit einer Cäsium-Antimon-Legierung überzogen ist. Wenn auf die Photokathode 10 ein schematisch durch Pfeile 1 dargestellter Photonenstrom auftrifft, emittiert sie Elektronen. Die Elektrode 2 hat ein positives Potential von einigen hundert Volt in bezug auf die Kathode 10, um die von dieser emittierten Elektronen in Richtung zur ersten Prallelektrode 11 abzulenken, die ein positives Potential in bezug auf die Kathode 10 hat. Der Aufprall dieser Primärelektronen auf die Prallelektrode 11 bewirkt die Emission sogenannter Sekundärelektronen, deren Zahl üblicherweise das Drei- bis Fünffache der Primärelektronenzahl beträgt. Diese Sekundärelektronen werden ihrerseits von der Prallelektrode 12 angezogen, aus der sie Sekundärelektronen auslösen. Dieser Vorgang wiederholt sich bei den Prallelektroden 13, 14 und 15. Die Prallelektroden bestehen aus Folien aus einer Silbermagnesiumle-

gierung. Im Raum zwischen den Prallelektroden sind Metallstäbe 21, 22 und 23 angebracht. Diese dienen zur Verbesserung der Elektronenbahnen durch elektrostatische Wirkung, wodurch sich eine bessere Verteilung der Wirkung auf die Prallelektroden ergibt. Die Stäbe verkürzen weiter die Laufzeit der Elektronen und verringern die Einwirkung der Raumladung die die Elektronenausbeute beschränkt. Die Stäbe 21 und 22 haben die gleichen Potentiale wie die Prallelektroden 14 bzw. 15. Der Stab 23 hat ein zwischen den Potentialen der Prallelektroden 15 und 16 liegendes Potential. Die letzte Prallelektrode 16 zeigt eine Emissionsfläche, die die Form eines Flächenwinkels hat. Die Anode besteht aus zwei Teilen: einem Stab 17a, der sich parallel zu den Erzeugenden der Prallelektroden einer Fläche des erwähnten Flächenwinkels gegenüber erstreckt, und einem Teil 17£> mit einer ebenen Fläche, die gegenüber und parallel zu der anderen Fläche des Flächenwinkels liegt. Der Raum zwischen den zwei Anodenteilen (die das gleiche Potential in der Größenordnung von 3 kV in bezug auf die Kathode haben) bildet eine Öffnung 18, deren Längsrichtung parallel zu den Erzeugenden der Prallelektroden verläuft. Ein von der Prallelektrode 15 emittiertes Sekundärelektron geht durch die Öffnung 18 hindurch, trifft auf die Prallelektrode 16 und löst mehrere Elektronen aus, die von der Anode 17 aufgefangen werden. Die Potentiale der verschiedenen Teile sind derart eingestellt, daß sich eine Fokussierung in der Ebene der Öffnung 18 ergibt.

Die Bezugsziffern 34 und 35 bezeichnen Leiter, die als Getterträger dienen. Die Bezugsziffern 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 und 47 bezeichnen Stäbe, die das Gebilde in einem Glaszylinder abstützen. Diese Stäbe dienen zugleich als Leitungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Photovervielfacher, dessen Ausgangsstufe aus drei Elektroden, der vorletzten Prallelektrode, der letzten Prallelektrode und der Anode, für die Emission, die Fokussierung, die Vervielfachung und das Auffangen eines Elektronenstromes besteht und bei der die Anode zwischen der vorletzten und der letzten Prallelektrode unmittelbar vor der letzien Prallelektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (17) eine einzige Öffnung (18) aufweist, deren Querschnitt klein in bezug auf die Fläche der vorletzten Prallelektrode (15) ist und die Emissionsfläche der letzten Prallelektrode (16) zu der Öffnung (18) hin gerichtet, erhaben ausgebildet ist.

2. Photo vervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (17) nahezu überall den gleichen Abstand von der Emissionsfläche der letzten Prallelektrode (16) aufweist.

3. Photovervielfacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsfläche der letzten Prallelektrode (16) die Form eines Flächenwinkels aufweist.

4. Photovervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (17) aus zwei Teilen (l7a und 176) besteht, nämlich einem sich parallel zu und gerade gegenüber einjr Fläche des genannten Flächenwinkels erstreckenden Stabes (17.-?) und einem Teil (176) mit einer sich parallel zu und gerade gegenüber der anderen Fläche des Flächenwinkels erstreckenden ebenen Fläche.