DE1808659A1 - Sekundaerelektronen-Kanalvervielfacher - Google Patents

Description

Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher

Die Erfindung betrifft einen Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher.

Solche Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher bestehen aus einer Vielzahl zu einem Bündel zusammengefaßter Kanalröhren, durch die die Vervielfachung der Sekundärelektronen erfolgt. Der Vervielfacher wird dadurch hergestellt, daß das üöhrenbündel senkrecht zu seiner Achse geschnitten wird. Ein so aufgebauter Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher kann in Bildverstärkerröhren od. dgl. verwendet werden. Die Vervielfachung der Sekundärelektronen im Inneren der Kanalröhren scheint sich dadurch zu ergeben, daß eine zwischen Einlaß- und Auslaßende der Kanalröhren angelegte Spannung die am Einlaßende eintretenden Elektronen auf die Innenwand der Kanalröhre auftreffen läßt, wodurch Sekundärelektronen emittiert werden. Die so emittier ten Sekundärelektronen werden beschleunigt, und zwar durch das in Axialrichtung der Kanalröhre bestehende beschleunigende elektrische Feld. Sie schlagen so selbst wieder auf die Innenwand der Kanalröhre auf, die so sekundärerzeugte Sekundärelektronen

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emittiert. Durch ein wiederholtes Ablaufen dieses Vorgangs wird die Zahl der Elektronen vervielfacht. Derartige Vervielfacher können als sogenannte Sekundärelektronen-Vervielfacherröhren verwendet werden, wenn sie eingieinzigai oder einige Kanäle aufweisen, deren Größe beträchtlich ist. Wird jedoch eine Vielzahl von Kanalrohren mit einem Durchmesser von höchstens einigen 10 Mikron in einen ebenen Sekundärelektronen-Vervielfacher gebündelt, so vervielfacht jedes Kanalelement jeden einzelnen Strahl von Primärelektronen, der zur relativen Dichte eines ebenen Bildes proportional ist. Ein derartiger Sekundärelektrone Vervielfacher kann so als Bildverstärker für die Vervielfachung von Elektronenstrahlen verwendet werden, die einzelnen Bildelementen entsprechen.

Gegenstand der Erfindung ist ein neuer und verbesserter Sekundärelektronen-Vervielfacher, der als Bildverstärker verwendet werden kann.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1a schematisch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Sekundärelektronen-Vervielfachers, Fig. 1b eine Fig. 1a entsprechende Ansicht eines herkömmlichen Sekundärelektronen-Vervielfachers, Fig. 2a schematisch eine perspektivische Ansicht des Sekundärelektronen-Vervielfachers von Fig. 1a, Fig. 2b eine End- und eine Seitenansicht der im Sekundärelektronenvervielfacher von Fig. 2a verwendeten Kanalröhren,

Fig. 2c eine Endansicht und eine Seitenansicht von in her-

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kömmlichen Vervielfachern verwendeten Kanalröhren, Fig. 3a eine schematische Ansicht zum Erläutern der Funktio der erfindungsgemäßen Sekundärelektronen-Vervielfachung,

Fig. 3b eine Vorderansicht der Kanalröhre von Fig. 3a, und Fig. 4 eine Schnittansicht einer Bildverstärkerröhre mit dem erfindungsgemäßen Sekundärelektronenvervielfacher .

Fig. 1b zeigt einen herkömmlichen Sekundärelektronen-Vervielfacher der Kanalbauart. Die Achse jeder Kanalröhre ist dabei senkrecht zu der Ebene, in der das aus den Kanalröhren gebildete Bündel geschnitten ist, d.h. zu der Ebene, in der die Primärelektronen in den Sekundärelektronen-Vervielfacher eintreten. Die Primärelektronenstrahlen, die beispielsweise zur relativen Dichte eines ebenen Bildes proportional sind, treten also in den Sekundärelektronen-Vervielfacher im wesentlichen in rechten Winkeln zur Eirilaßebene ein. Dieser Aufbau herkömmlicher Sekundärelektronen-Vervielfacher war deshalb nachteilig, weil die Primärelektronen nur schwer unter einem gewissen Einfallswinkel auf die innere üüerfläche der Kanalröhre auftreffen können. Das hat zur Folge, daia die Emission von primärerzeugten Sekundärelektronen unzureichend ist.

Fig. 1a zeigt einen erfindungsgemäßen Sekundärelektronen-Vervielfacher. Dieser ist so aufgebaut, daß die Achsen der Kanalröhren mit der bewegungsrichtung der Primärelektronen einen Winkelo£ bilden. Die ankommenden Primärelektronen können so leicht auf die unmittelbar am Einlaßende der Kanalröhren liegende Innenwand auftreffen.

Der Sekundärelektronen-Vervielfacher besteht aus einem .bündel von Kanalröhren 1, die üoliciierweise aus Grlas mit .

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hohem Bleigehalt gefertigt sind. Das Glas wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das einen niedrigen spezifischen Widerstand hat oder an seiner inneren Oberfläche mit einem dünne ι Film aus einem Metall oder einem Metalloxyd beschichtet ist. Diese Beschichtung hat einen hohen Widerstand und wirkt als Emissiofisoberflache für Sekundärelektronen. Primärelektronenstrahlen 2 treten in den Vervielfacher ein und fallen auf die Innenwand der Kanalröhre 1. Die Innenwand emittiert Sekundärelektronenstrahlen 3 aufgrund des Sekundärelektronen-Vervielfachungseffekts. Au-Auslaßende des Vervielfachers tritt ein vervielfachter Sekundärelektronenstrahl 4 aus dem Vervielfacher aus.

Fig. 2a zeigt eine perpektivische Ansicht des in Fig. 1a gezeigten Bündels aus Kanalrohren 1. Man erkennt, daß jedes Kanalrohr in einem etwa kreisförmigen Querschnitt endet. Dafür muß jede Kanalröhre einen ellyptischen, also flach-ovalen Querschnitt haben, wie das in Fig. 2b zu erkennen ist. Darin unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Kanalröhren in ihrer Form wesentlich von den herkömmlichen Kanalröhren, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie das Fig. 2c zeigt. Der erfindungsgemäße Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher zeichnet sich so auch durch die Verwendung von Kanalröhren aus, die einen flach-ovalen Querschnitt haben. Diese Kanalröhren werden zu einem Bündel zusammengefaßt, das schräg zur Achse der Kanalröhren geschnitten wird. Die Achse der Kanalröhren soll einen Winkelc( von mindestens 30 mit der Bewegungsrichtung der ankommenden Primärelektronen bilden.

Fig. 3a und 3b zeigen eine einzige Kanalröhre des Sekundärelektronen-Vervielfachers nach der Erfindung in vergrößerteTü Maßstab. Fig. 3a stellt einen bei Linie A-A¹ von Fig. 3b genommenen Schnitt dar. Die Fig. 3a läßt erkennen, wie die Sekun-

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därelektronen-Vervielfachung innerhalb der Kanalröhre vor sich geht. Ein ankommender Primärelektronenatrahl 2 tritt in die Kanalröhre 1 beim Einlaßende 11 ein und trifft auf die innere Wandoberfläche der Kanalröhre 1 auf. Während des wiederholten Auftreffens auf die Innenwandoberfläche im Innenraum der Kanalröhre 1 wird die Anzahl der emittierten Sekundärelektronen im Sekundärelektronenstrahl 3 vervielfacht, und schließlich tritt ein vervielfachter Sekundärelektronenstrahl 4 am Auslaßende 12 aus der Kanalröhre 1 aus. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform besteht die Kanalröhre 1 aus Glas, das innen eine Sekundärelektronen emittierende Beschichtung 13 aufweist, die bei spielsweise eine dünne Schicht eines hohen elektrischen Widerstandes aus Metall oder einem Metalloxyd ist. Die dünne Schicht hohen Widerstandes kann weggelassen werden, wenn die Kanalröhre 1 aus einem Glas besteht, das einen hinreichend niedrigen spezifischen Widerstand aufweist und, wie das bereits beschrieben wurde, einen genügend hohen Bleigehalt aufweist.

In Fig. 3b ist das Einlaßende 11 der Kanalröhre 1 zu erkennen, an dem die Primärelektronen eintreten. Man erkennt, daß dieses Einlaßende kreisförmigen Querschnitt hat. Das ergibt sich daraus, daß die einen flach-ovalen Querschnitt aufweisende Kanalröhre in einer Stellung geschnitten wird, in der die Bohre] achse in Kichtung der kleineren Ellypsenachse um einen Winkel gekippt ist. Auf diese Weise nähert sich der Abschnitt der Kanalröhre mit an sich flach-ovalem Querschnitt der Kreisform. Aufgrund der Kreisform jeder Kanalröhre am Einlaßende ist die Auflösung von zweidimensional verteilten einlaufenden Elektronenstrahlen, die einem Bild entsprechen, in jede Hichtung gleicl Es ist zu verstehen, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen

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Sekundärelektronen-Kanalvervielfachers Bildverstärker erhalten werden können, die frei von jedem Richtungseffekt in der Auflösung sind.

Fig. 4 zeigt einen Bildverstärker, bei dem ein erfindungsgemäßer Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher verwendet ist. Der Bildverstärker hat eine Vakuumhülle 7, in der die d'en Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher aufbauenden Kanalröhren 1 eingeschlossen sind. Auf einer Seite des Sekundärelektronen-Vervielfachers ist eine Glasplatte 51 mit einer photoleitfähigei Oberfläche 5 angeordnet, und zwar derart, daß die Oberfläche 5 der Ebene der Einlaßenden 11 der Kanalröhren 1 gegenüberliegt. Auf der anderen Seite dee Sekundärelektronen-Vervielfachers ist eine Glasplatte 61 mit einer fluoreszierenden Oberfläche 6 so angeordnet, daß diese Oberfläche der Ebene der Auslaßenden 12 der Kanalröhren 1 des Sekundärelektronen-Vervielfachers gegenüberliegt. Die Glasplatten 51 und 61 können natürlich auch weggelassen und durch die einander gegenüberliegenden Innenwände der Vakuumhülle 7 ersetzt werden. Über eine Linse 9 wird ein Bild 81 eines Gegenstandes 8 auf die photoleitfähige Oberfläche 5 geworfen, die entsprechend dem Bild 81 Photoelektronen 21 emittiert. Diese Photoelektronen 21 werden durch ein durch eine äußere Energiequelle 16 aufgebautes positives elektrisches Feld angezogen und treten an deren Einlaßende 11 in die einzelnen Kanalröhren 1 ein, 'aus denen der Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher besteht. In den Kanalröhren tritt aufgrund der oben beschriebenen Elektronenvervielfachung eine Vervielfachung ein, nach der die Elektronen den Vervielfacher am Auslaßende 12 der Kanalröhren 1 als Sekundärelektronen 41 wieder verlassen. Die Ebene der Einlaßenden 11 und der Auslaßenden 12 des Sekun-

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därelektronen-Vervielfachers weisen eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf. Zwischen diese Beschichtungen ist eine äußere Energiequelle 17 angeschlossen, deren Spannung innerhalb der Kanalröhren ein positives elektrisches Feld aufbaut. Weiter ist zwischen die Ebene der Auslaßenden 12 des Sekundärelektronen-Vervielfachers und die fluoreszierende Oberfläche 6 eine äußere Energiequelle 18 derart geschaltet, daß die fluoreszierende Oberfläche 6 positiv relativ zur Ebene der Auslaßenden 12 ist. Die aus den Auslaßenden 12 der Kanalröhren 1 austretenden Sekundärelektronen 41 werden so durch das positive Potential angezogen und fallen auf die fluoreszierende Oberfläche 6 auf. So erscheint auf dieser fluoreszierenden Oberfläche 6 ein verstärktes Bild 82, das für einen Betrachter 10 sichtbar ist. Aus der obigen Beschreibung ist klar geworden, daß durch

wir u.»

die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Wahrscheinlichkeit erhähi/, daß die einlaufenden Primärelektronen auf die innere Überfläche der Kanalröhren auftreffen. Die einlaufenden Primärelektronen werden so wirkungsvoll durch einen Sekundärelektronen-Vervielfachungseffekt vervielfacht. Da der Abschnitt der Kanalröhren am Einlaßende Kreisform hat, kann eine Vielzahl solcher Kanalrühren zu einem Bündel zusammengefaßt werden, in dem die einzelnen Kanalröhren so liegen, daß die ihrer Lage entsprechenden Bildelemente eines Elektronenstrahlbildes ohne jeden Kichtungseifekt in der Auflösung verstärkt werden.

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Claims (2)

Patentansprüche :

1. Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ein Einlaßende (11) und ein Auslaßende (12) aufweisenden Kanalröhren (1), die an der inneren Oberfläche sekundärelektronenemittierend ausgebildet sind, einen flach-ovalen Querschnitt haben und an Einlaß- und Auslaßende in Kreisform geschnitten enden.

2. Sekundärelektronen-Kanalvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalröhren (1) zu einem Bündel zusammengefaßt sind und mit der Bewegungsrichtung der Primärelektronen (2) einen Winkel (,cC) bilden.

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