DE1925069A1 - Sekundaerelektronen-Vervielfacher - Google Patents

Sekundaerelektronen-Vervielfacher

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DE1925069A1 DE19691925069 DE1925069A DE1925069A1 DE 1925069 A1 DE1925069 A1 DE 1925069A1 DE 19691925069 DE19691925069 DE 19691925069 DE 1925069 A DE1925069 A DE 1925069A DE 1925069 A1 DE1925069 A1 DE 1925069A1
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secondary electron
electron multiplier
tubes
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers
    • H01J43/06Electrode arrangements
    • H01J43/18Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/24Dynodes having potential gradient along their surfaces

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

  • Sekundärelektronen-Vervielfacher.
  • Die Erfindung betrifft einen verbesserten Sekundärelektronen-Vervielfacher.
  • Unter verschiedenen Arten von Seicundärelektronen-Vervie fachern wurden die sogenannten Fest'Körpereinheiten k;lrslic als eine besondere Klasse von Sekundärelektronen-Vervielfachungskonstruktionen vorherrschend. Bei diesen bekanntgewordenen Festkörper-Sekundärelektronen-Vervielfachern wird eine sekundärelektronen emittierende Substanz mit hohem Widerstand, wie etwa Zinnoxid oder eine zweckmässige Kohlenstoffverbindung, in Form einer dünnen auf der Innenwand eines aus einem isolierenden Material, wie etwa Glas, gebildeten rohrförmigen Körpers aufgebracht. Ein in dieser Weise ausgebildeter Sekundärelektronen-Vervielfacher besitzt jedoch folgende Nachteile 1. Da die Schicht aus der Substanz mit hohem Widerstand auf der Innenwand des rohrförmigen Körpers in orm eines können Films aufgebracht ist, besitzt sie keine Widerstandsfähigkeit gegen das Aufprallen von elektrisch geladenen Teilchen und ebenso gegen andere mechanische Stösse oder Beeinflussungen. Somit weist diese Schicht nur eine geringe Stabilität hinsichtlich ihrer Eigenschaften und geringe Langlebigkeit auf.
  • 2. Bei der Herstellung einer solchen Konstruktion ist es nicht leicht, eine derartig dünne Schicht mit einheitlicher Widerstandsverteilung reproduzierbar und wirtschaftlich herzustellen, 3, Wenn an einen derartigen herkömmlichen Sekundärelektronen-Vervielfacher Hochspannung angelegt wird, kann der elektrische Strom infolge der negativen Widerstands-Temperatur-Charakteristik der dünnen Schicht mit hohem Widerstand sogar durch einen geringfügigen selbstexothermen Vorgang der Substanz mit hohem Widerstand ansteigen. Dies führt leicht zri dem sogenannten thermischen Durchbruch.
  • jomit kann der wesentlinhe Elektronen-Emissionsvorgang leicht unstetig verlaufen. Angesichts dieser Schwierigkeit muss der zulässige Bereich des Widerstandwerts der Substanz mit hohem Widerstand eng und scharf begrenzt werden.
  • ble Erfindung schafft eine Konstruktion eines Sekundärelektronen-Vervielfachers,welche aus einem Bariumtitanat-.Halbleiterkeramikmaterial mit positiver oder nicht vorhandener Widerstands-Temperatur-Charakteristik hergestellt ist. Durch diese Konstruktion können die mit den herkömmliehen Bauarten unvermeidlich verbunaenen Nachteile beseitigt werden. Ebenso wird durch die Erfindung ein Sekundärelektronen-Vervielfacher geschaffen, welcher eine bemerkenswert hohe Verstärkung in der Elektronenmultiplikation schafft.
  • Dementsprechend ist es ein Haupt ziel der Erfindung, einen verbesserten Sekundärelektronen-Vervielfacher zu schaffen, welcher eine ausserordentlinh hohe Verstärkung in der Elektronenmultiplikation besitzt Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein Sekundärelektronen-Vervielfacher geschaffen werden, welcher gegen den Aufprall von elektrisch geladenen Teilchen widerstandsfähig ist und eine hohe mechanische und chemische Festigkeit bzw. Beständigkeit besitzt und daneben zuverlässig seine Funktionseigenschaften und Charakteristiken beibehält. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, bei welcher der bei Verwendung von herkömmlichen Sekundärelektronen-Vervielfachern angetroffene thermische Durchbruch vollständig vermieden wird und die Vorrichtung von jeder Beschränkung hinsichtlich der Wahl des zu verwenden -den Widerstandswerts frei ist und leicht herstellbar ist.
  • Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein Sekundärelektronen-Vervielfacher geschaffen werden, welcher eine hohe Verstärkung und einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist und der mit guter Bearbeitbarkeit und wirtschaftlich herstellbar ist. Diese und andere Ziele werden für Fachleute aus der nachfolgenden Beschreibung er.ichtlich.
  • Der SekwmdäreleXtronen-VervlGlfaeher gemäss Erfindung ist aus einem Bariurntitanat-Halbleiterkeramikmaterial gebildet, welches eine positive oder gar keine Widerstands-Temperatur-Charakteristik bei Umgebungstemperaturen, bei welchen das Keramikmaterial verwendet wird, besitzt. Bekanntlich wird Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial durch Sintern einer Zubereitung, welche Bariumtitanat aufweist, -in das ein Element der seltenen Erden oder kein solches oder ein wenigstens fünfwertiges Element (z.B.
  • Tantal, Wolfram usw.) in einer zweckmässigen Umgebung, wie einer inerten oder reduzierXenden Atmosphäre, einverleibt ist. Es ist auch bekannt, dass durch geeignete Auswahl des Bildungs- oder Herstellungsverfahrens ein Halbleiter irgendeiner gewünschten Form und mit beliebiger Widerstands-Temperatur-Charakteristik erhalten werden kann.
  • Es wurde nunmehr gefunden, dass ein Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmat erial eine hervorragende Sekundärelektronenemissionsfähigkeit besitzt. Aufgrund dieser Feststellung wird gemäss Erfindung ein verbesserter Sekundärelektronen Vervielfacher geschaffen, welcher die bisher bekannten Bauarten von Sekundärelektronen-Vervielfachern, z.B.
  • hinsichtlich widerstandsfähiger Konstruktion, stabilivierter Betriebsfunktion und höherer Verstärkung übertrifft0 Das bedeutendste Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung eines Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterials mit positiver oder nicht vorhandener Widerstands-Temperaturw Charakteristik bei einer Umgebungstemperatur, bei welcher das Keramikmaterial für die Konstruktion eines Seh mdärelektronen-Vervielfachers verwendet wird. Dem Grunde nach wird eine derartige Vorrichtung so gebildet, dass ein geformter Gegenstand mit wenigstens einem Loch vorgesehen wird, wobei das Loch so ausgeführt ist, dass die elektrich geladenen Teilchen in das Loch eintreten, in dem Körper sicher ein Sekundärelektronen-Vervielfachungsvo rgang stattfindet und der geformte Gegenstand aus einem Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial hergestellt ist. Damit der geformte Gegenstand den Sekundärelektronen-Emissionsvorgang ausführt, wird eine Gleichspannung längs des Loches angelegt. Zu diesem Zweck werden wenigstens zwei aus einem zweckmässigen leitenden Material bestehende Elektroden an seinen Enden oder an anderen bevorzugten stellen angebracht. Wenn eine Gleichspannung zweckmässiger Grösse an die Elektroden längs des Loches angelegt wird, kommen die kommenden aufgeladenen Teilchen von der Kathodenseite und prallen nach dem Eintritt in das Loch auf die Innenwand des Lochs auf, wodurch eine Emission von Sekundärelektronen hervorgerufen wird. Die so emittierten Sekundärelektroden prallen wiederum auf der Innenwand des Raums auf und somit finden erneute Sekundärelektronen-Emissionsvorgänge statt. Während auf diese Weise immer wieder erneute Sekundärelektronenemissionsvorgänge statt;finden,wird die Elektronenzahl geometrisch progressiv vervielfacht.
  • Die Elektronen gelangen dann zur Anodenseite.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Der Körper des geformten Gegenstands, welcher wenigstens ein Loch besitzt, kann natürlich beliebige Form oder Konstruktion aufweisen. Bei der einfachsten Konstruktion besitzt der Körper gemäss Erfindung Zylinderform. Neben dem Obengesagten sind verschiedene formen und Konstruktionen des Körpers des geformten Gegenstands denkbar, wie etwa diejenigen, welche als Ausfiihrungsbeispiele gemäss Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefiigten Zeichnungen erläutert bzw.
  • gezeigt sind. Darilberhinaus sind aber auch weitere Formen oder Konstruktionen des Körpers denkbar, welche im wesentlichen die gleiche Betriebsfähigkeit wie die obigen Ausführungsbeispiele besitzen.
  • Nachfolgend wird auf die Zeichnung Bezug genommen.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform gemäss Erfindung mit einem zylindrischen Rohr, welches aus Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial gebildet ist.
  • Fi-. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von zylindrischen Rohren zu einem Bündel verbunden sind.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von dreieckigen Rohren aufgestapelt und zu einem Bündel miteinander verbunden sind.
  • Fi. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfihrungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine mehrzahl von zylindrischen Rohren miteinander verdreht sind.
  • Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von Rohren mit achtflächigem Umfang gestapelt und miteinander verbunden sind, wobei jede zweite Seite auf dem Umfang jedes einzelnen Rohrs bogenförmig ausgebildet ist.
  • i'ig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von am Umfang sechsflächigen Rohren aufgestapelt und zu einem Bündel miteinander verbunden sind.
  • Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Vielzahl von Löchern in einen aus Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial gebildeten Gegenstand gebohrt sind, wodurch eine Gruppe von Kanalen geschaffen wird, wodurch die einheitlichen gesammelten Wirkungen des Bündels von Rohren realisiert werden.
  • Fi. 8 zeigt ein schematisches Schaltbild für Betriebsversuche im Hinblick auf eine Vorrichtung entsprechend einer Ausf ffirungsform gemäss Erfindung.
  • Fig. 9 zeigt ein Diagramm der Verstärkungs-Spannungscharakteristik des Sekundärelektronen-Vervielfachers gemäss einer Ausführungsform nach der Erfindung.
  • Fig.10 zeigt ein Diagramm der Widerstands-Temperatur-Charakteristik von Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterialien in einer Asführungsform gemäss Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die einfachste Konstruktion gemäss Erfindung gezeigt. Der ganze Körper des zylindrischen Rohrs 10 besteht aus einem Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial. Die Innenwand des Lochs 13 ist nat-.lrlich auch aus Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial gebildet. Da dieses Material ein beträchtliches Sekundärelektronen-Emissionsvermögen besitzt, wie dies weiter oben beschrieben wurde, wirkt die Innenwand des Lochs, so wie sie ist, als Elektronenemissions- und -vervielfachungsfläche. Es bestehen keinerlei Beschränkungen hinsichtlich der Konstruktion oder Form dieses Rohrs. So ist dieses Rohr auch nicht auf die kreisförmige Bauart beschränkt. Es bestehen keine wesentlichen Unterschiede, ob das Rohr nun polygonale Form oder irgendeinen anderen Umriss besitzt.
  • In Fig. 1 ist ein geradliniges Rohr gezeigt. Dieses Rohr kann in vielfältiger Weise zu einem Rohr mit bogenförmiger Ausnehmung oder mit einer sonstigen Form abgewandelt werden, wobei es z.B. an einem oder mehreren Teilen eines Rohrkörpers gebogen sein kann. Die Möglichkeit einer Abwandlung des Rohrumrisses in vielfältiger Weise wird durch eine Anzahl von nachfolgenden Ausführungsbeispielen verdeutlicht. Obwohl der Aussenumfang des ganzen Rohrs mit einem beliebigen Material beschichtet sein kann, müssen die ganzen Innenwände oder wenigstens Teile der Innenwände zur Umgebung hin frei sein. In der Umgebung von beiden Enden des zylindrischen Rohrs 10 sind Elektroden 11 und 12 vorgesehen, welche durch Beschichten mit einer leitenden Silberfarbe gebildet sind. Die Lage dieser Elektroden 11 und 12 ist nicht auf die beiden Enden des Rohrs beschränkt. Sie können an einer Vielzahl von bevorzugten anderen Stellen als den Enden des Rohrs vorgesehen werden. Was lie qualität des Elektrodemmaterials anbetrifft, so braucht dieses nur von leitendem Material zu sein. Somit können anstelle der leitenden Silberfarbe Materialien, wie etwa eine nicht-elektrisch plattierte Nickelschicht, gesintertes Silber, eine Indium-Gallium-Legierung, leitende Kohlen£arbe, oder ein aufgedampfter oder aufgesprühter Aluminiumfilm verwendet werden. An die Elektroden 11 und 12 wird eine Gleichspannung von etwa 100 V pro Zentimeter längs des Rohrs angelegt. Wenn die Elektronen von der Kathodenseite in das Innere des Lochs 13 eintreten, prallen sie immer wieder erneut auf und führen zur Sekundärelektronenemission. Während sich diese Aufprallvorgänge wiederholen, wird die Zahl der Elektronen kummulativ vervielfacht, und schliesslich gelangen die Elektronen zur Anodenseite. Die Elektronen treten aus der Anode aus und werden mittels einer geeigneten und nahe bei der Anodenseite vorgesehenen Sammelelektrode gesammelt.
  • Als zusätzliches Merkmal gemäss Erfindung kann die Vorrichtung durch Aufsta k und Verbinden einer Mehrzahl von Rohren gleicher Länge geschaffen werden. Auf diese Weise werden bessere Funktionswirkungen erreichbar. Die in den Fig. 2 - 6 gezeigten Ausführungsteispiele bilden derartige Zusammenstellungen von Rohren. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel gibt den Hauptaspekt einer Ausbildung an, bei welcher eine Mehrzahl von Rohren 20 (gemäss Zeichnung drei Rohre) miteinander verbunden sind. An den beiden Enden des Rohrbündels sind Elektroden 21 und 22 vorgesehen.
  • Der ganze Körper eines zylindrischen Rohrs 20 besteht aus Bsriumtitanåt-Hnlbleiterkeramikmaterial, welches eine gleichmässige Widerstandsverteilung besitzt, sodass sowohl die Innen- als auch die Aussenflächen Sekundärelektronenemissionseigenschaften besitzen. Demgemäss können nicht nur die Innenflächen der Löcher 23 der zylindrischen Rohre 20 sondern auch der Zwischenraum 24 zwischen den jeweils benachbarten zylindrischen Rohren 20 in gleicher Weise für die Sekundärelektronenemission verwendet werden, da die Rohre Elektronenvervielfachungsfunktionen besitzen.
  • Dadurch werden im tatsachlichen Betrieb eine ausserordentlich hohe Elektronenvervielfachungempfindlichkeit und ein ausserordentlich hohes Auflösungsvermögen erhalten.
  • Pip. 3 zeigt eine Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von Rohren mit dreieckiger Form (in der Zeichnung sind drei Rohre gezeigt)pyramidenförmig aufeinandergestapelt und aneinander befestigt sind, wobei an beiden Erzen die Elektroden 31 und 32 vorgesehen sind.
  • Bei dieser Konstruktion findet die Elektronenvervielfachungsfunktion nicht nur an den Innenflächen der Löcher 33 der reieckrohre 3w sondern auch im Zwischenraum 34 zwischen den benachbarten Rohren statt. Weiterhin ist es entsprechend i. 4 auch ölich, eine Mehrzahl von Rohren 40 (in der Zeichnung sind drei Rohre gezeigt) miteinander zu verdrehen. Verglichen mit geraden Rohren ist es bei dieser Konstruktion möglich, die positive Rückkopplung von positiven Ionen von der dammelelektrodenseite zu unterdrücken, und daneben kann die wirksame Länge des Kanals, welche tatsächlich als Elektronenemissionsrohr wirkt, im Gegensatz zur sichtbaren Länge der Gesamtanordnung verlängert werden, wodurch Vorteile, wie etwa Stabilisation des Betriebs und Erhöhung der Verstärkung der Elektronenvervielfachung erreichbar sind. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform gemäss Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von am Umfang achtseitigen Rohre 50 (in der Zeichnung sind vier Rohre gezeigt) zu einem Bündel miteinander verbunden sind.
  • Bei jedem einzelnen Rohr ist jede zweite Seite am Umfang bogenförmig ausgeführt. Bei dieser Konstruktion ist ein Zwischenraum 54 in der Mitte der vier am Umfang achtseitigen Rohre 50 mit kreisförmigem Querschnitt vorhanden, welcher die gleichen Abmessungen wie das Loch 53 des achtseitigen Rohrs 50 besitzt. Da beide als Elektronenemissionsrohre verwendet werden können, ist eine derartige Ausbildung besonders für die Verwendung als ein Element eines Bildverstärkers zweckmässig, welcher grosse Gleichförmigkeit und Regelmässigkeit der Bildelemente erfordert. Die Elektroden sind bei 51 und 52 vorgesehen. Bei der in Fig.6 gezeigten Ausführungsform gemäss Erfindung ist eine Mehrzahl von Rohren 60 (in der Zeichnung sind fünf Rohre gezeigt) miteinander verbunden, welche am Umfang sechsflächig ausgebildet sind und deren Löcher 63 Kreisform besitzen.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Zwischenraum zwischen den einzelnen Rohren der Rohrgruppe erfolgreich beseitigt werden. Weiterhin können die Rohrkörper der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele selbstverständlich entsprechend der Ausführungsform gemäss Fig. 4 verdreht oder gebogen sein, falls dies für notwendig oder erforderlich gehalten wird. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Löchern 73 in eine Platte 70 aus Bariumtitanat-Halbleiterramikmaterial senkrecht zu den Elektroden 71 und 72 gebohrt, wodurch eine Funktion ausführbar ist, welche im wesentlichen mit dem Fall vergleichbar ist, in welchem eine Mehrzahl von Rohren aufgestapelt oder miteinander verbunden sind, um als in ihrer Gesamtheit bewegliche Einheit gehandhabt zu werden Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zum Betreiben einer Vorrichtung gemäss Erfindung verwendeten Schaltung.
  • Bei dieser Schaltung ist eine Energlequelle 83 zwischen die Kathode 81 und die Anode 82, welche jeweils an den Enden des zylindrischen Rohrs 80 liegen, geschaltet. Das zylindrische Rohr 80 besteht aus Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial und ist zu einem nicht vollen Bogen gebogen. Die Elektroden sind durch Beschichten mit leitender Silberfarbe gebildet. Durch die Energiequelle 83 wird eine Gleichspannung an das zylindrische Rohr 80 angelegt. Die von einem Glühfaden 85 emittierten Elektronen 86 werden durch die Elekt ronenbeschleunigungs-Energiequelle 87 beschleunigt und dann von der Katode 81 zum zylindrischen Rohr 80 und schliesslich in dieses hinein getrieben. Der Gluhfaden 85 ist an eine nur zu seiner Speisung vorgesehene Energiequelle 84 angeschlossen. Nach dem Eintreten in das Rohr werden die Elektronen dazu angeregt immer wieder aufzuprallen und Sekundärelektronen in dem Rohr zu immitieren, und ihre Anzahl wird in digenetischer Weise vervielfacht. Die vervielfachten Elektronen werden dann bei der Anode 82 ausgetrieben. Diese Elektronen werden dann vo einer Sammelelektrode 89 gesammelt, welche an dem Spalt (etwa 1 mm) D angeordnet ist,und welche an die Kollektorenergiequelle 88 angeschlossen ist und gerade gegenüber von der Anode 82 angeordnet ist. Nach ihrer sammlung wird die Anzahl dieser Elektronen mittels eines elektronischen Zählers 90 gezählt. Die in Fig. 8 in den mit .zestrichelten Linien umschlossenen Bereich angeordneten ninri«hturgen sind mit Ausnahme der Energiequelle und des Elektronenzählers im Vakuum angeordnet.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel die Verstärkungs-Spannungs-Charakteristik einer gemäss Erfindung hergestellten Vorrichtung unter Bezug auf vier, 9 erläutert. Ein zylindrisches Rohr mit- Kreisform ist unter Verwendung eines Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterials aufgebaut, welches eine Grundzusammensezung von Ba0,828 Sr0,170 Ce0,002 Ti0,830 Sn 0,170 O3 besitzt und einen spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 106 Ohm-cm bei Raumtemperatur und die in Fi. 10 gezeigte Widerstands-Temperatur-Charakteristik besitzt. Das zylindrische Hohr besitzt folgende Abmessungen: Innendurchmesser 1 mm, Aussendurchmesser 2mm, Länge 50 mm, Krümmungsradius 10 mm. An beiden Enden dieses Rohrs sind Elektroden durch Beschichtung mit leitender Silberfarbe vorgesehen. Diese vollständige und in der obigen Weise versehene Anordnung des zylindrischen rohrs wird an die in Fig.8 gezeigte Schaltung angeschlossen, und die Gesamtanordnung wird mit Ausnahme der Energiequelle und des Elektronenzählers in einem Vakuum angeordnet, dessen Vakuum etwa 10 -5 Torr beträgt. Nachdem diese Anordnung fertiggestellt wurde, wurde die Verstärkungs-Spannungs-Charakteristik festgestellt.
  • Dann wurde die Spannung der Energiequelle für die S>mmelelektrode auf 200 V eingestellt. In diesem Fall ergaben sich die durch die in Fig. 9 gezeigten Kurven angegebenen Daten. Die durshgezogene Kurve (A) gilt für den Fall, dass die Spannung der Elektronenb eschleunigungsenergiequelle auf 200 V eingestellt wurde. Dagegen gilt die unterbrochene Kurve (B) für den Fall, dass die Spannung auf 50 V eingestellt wurde. Die Ordinate gibt hier den Verstärkungswert an, während die Abszisse die Grösse der zwischen den beiden Elektroden des zylindrischen Rohrs angelegten Spannung angibt. Die Umgebungstemperatur betrug 200C.
  • Die Erfindung schafft eine ausserordentlich einfache Konstruktion eines Sekundärelekt ronen-Vervielf achers , bei welcher die Schwierigkeiten bei der bisher unumgänglich notwendigen Ausbildung der dünnen Schicht aus einer Substanz mit hohem Widerstand auf der Innenwand der Rohreinheit gänzlich vermieden werden. Weiterhin kann mit der Vorrichtung gemäss Erfindung eine Elektronenverviel-8 fachungsverstärkung von 107 - 19 mal von derjenigen mit herkömmlichen Vorrichtungen erreicht werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nahezu alle Teile der Elektronen-Vervielfachungsröhre in ihrer Gesamtheit aus Halbleiter~Keramikmaterialien mit einer sehr gleichmässigen Verteilung ihrer Bestandteile bestehen. Die Vorrichtung ist als ganzes frei von ErmUdung, Erschöpfung oder Zerstirung, selbst bei fortgesetztem Aufprallen oder Aufschlagen von Elektronen. Weiterhin ist die Vorrichtung sowohl mechanischxals auch chemisch ausserordentlich robust und stabil, wodurch wirksam eine Dauerhaftigkeit für einen langen Betriebseinsatz gesichert wird.
  • Selbst wenn ein Teil des Rohrs infolge irgendeiner Ursache beschädigt würde oder abspringen würde, oder etwas anderes im tatsächlichen Betrieb auftreten würde, kann sehr einfach eine Reparatur oder ein Instandsetzen durch Verbinden des beschädigten Teils mit dem leitenden Verbindungsmittel erreicht werden. Dies reicht aus, da die Rohreinheit aus reinem slbleiter-Keramikmaterial gebildet ist.
  • Bei herkömmlichen Sekundärelektronen-Vervielfachern wurde gewöhnlich eine Substanz mit hohem Widerstand und mit negativer Iiders Lands-Temperatur-Charakteristik als Material für die dünne Schicht verwendet. Deshalb wurde, wenn an eine derartige Schicht eine hohe Spannung angelegt wurde, ein selbstezothermer Vorgang beschleunigt, wodurch nicht selten die Gefahr eines Selbsterwärmungsdurchbruchs E auftrat. Es erwies sich bei herkömmlivhen Vorrichtungen als notwendig den Widerstandswert der dünnen Materialschicht in einen höheren Bereich anzuheben, um zu versuchen, den Stromfluss in dieser Schicht auf einen gering i Pegel als praktAgbel zu senken. Wenn Jedoch der Widerstandswert auf einem übermässig hohen Bereich gehalten wird, ist die dünne Schicht einer Verschlechterung unterworfen und verliert ihr wahres Wesen als Halbleiter und kann schliesslich zu einem Dielektrikum werden. In einem solchen Zustand der dünnen Schicht kann elektrische Ladung in nachteiliger Weise angesammelt werden, und es bildet sich eine Raumladung, wodurch die Zeitkonstante in schädlicher Weise zunimmt. Diese Nachteile können es unvermeidlich erfordern, den zulässigen Widerstandsbereich einzuengen, wodurch der Herstellungsprozess schwieriger und komplizierter wird.
  • Umgekehrt werden einer gemäss Erfindung herzustellenden Vorrichiung, da es das Grundprinzip ist, ein Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial mit positiver oder nicht vorhandener Widerstands-Temperatur-Charakteristik zu verwenden :3elbstscutzfunktionen verliehen, welche den Stromfluss begrenzen und damit die durch grosse aufgeprigte spannungen hervorgerufene aelbsterwärmung aufhalten. Bei der Vorrichtung gemäss Erfindung besteht dabei keine Gefahr eines thermischen Durchbruchs, wodurch mit der Vorrichtung eine erhöhte Verstärkung der Elektronen-Vervielfachung durch Anwendung hoher Spannung erreicht ist.
  • Bei Ausführungsformen, bei welchen Rohreinheiten von gleicher Länge miteinander verbunden sind, wie dies in in fünf figuren (Fist. 2 - 6) gezeigt ist, können zusätzlich hervorragende Funktionswirkungen verglichen mit herkösmlichten Rohren errecht werden, welche durch Verbinden von Glasröhren oder dergleichen miteinander erreichbar sind.
  • Die gesamte Rohreinheit ist nämlich aus Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmaterial gebildet, welches eine gleichförmige Widerstandsverteilung aufweist, sodass sowohl ihre Aussen- als auch ihre Innenseiten Sekundärelektronen-Emissionseigenschaften besitzen. Demgemäss kann der zwischen benachbarten Rohren, welche in grösserer Zhl und miteinander verbunden entsprechend den Fig. 2, 3 und 5 vorgesehen sind geschaffene Zwischenraum auch als. vlektronen-Vervielfachungsrohr verwendet werden. I)c rartige Eigenschaften einer wirksamen Vielseitigkeit tragen viel zur Wirtschaftliohkeit. der Herstellilng bei, indem erfolgreich jede Verschwendung oder unnütze Ausgaben von der Vorrichtung als ganzes beseitigt werden. Umgekehrt ist die verbesserte Vorrichtung gemäss Erfindung in ausreichefl-4er Weise in der Lage sowohl die Sekundärelektronen-'iervielfachungsempfindlichkeit als auch das Auflösungsvermögen zu fördern.
  • Weiterhin wurden bei der Herstellung von herköminlichen Sekundärelektronen-Vervielfachen, bei welchen Glas-Xöhreneinheiten aufgestapelt und miteinander verbunden wurden, verschiedene Schwierigkeiten angetroffen. so schwankt die Potentialverteilun des einzelnen Rohres durch die Widertandsverteilung'dieses Rohrs, sodass es zum Erhalten eines wirksamen aroeitenden Sekundärelektronen-Vervielfachers unumgänglich notwendig war, dass die Widerstandsverteilungscharakteristik gleichmässig ausgebildet ist.
  • Ganz im Gegensatz dazu sind gemäss Erfindung, da die ganze Einheit durchweg aus einem Halbleiter gebildet ist, die einzelnen Sekundärelestronen-Vervielfachungsoberflächen parallel angeordnet, da die einzelnen Rohre zu einem Bündel verbunden sind. gelost wenn eine bestimmte Streuung in der Widerstandsverteilllng vorhanden wäre (oder im Extremfall Teile des Rohrkörpers) abplatzen oder brechen würden, könnte die Fotentialverteilung wirksam und vorteilhaft vereinheitlicht werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Rohreinheit gemäss Erfindung liegt darin, dass, wenn die Elektroden an beiden Enden der Rohrgruppe vorzusehen sind, sie nicht an jedem einzelnen Rohr vorher angebracht werden müssen. Die Elektroden können vielmehr an den Stirnflächen der Rohre auf einmal angebracht werden, nachdem die Rohre miteinander zur Bildung eines kompletten Bündels verbunden wurden. Ebenso können in der Praxis die Elektroden 41 und 61 auch an den Stirnflächen alleine vorgesehen werden, wie dies in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist. Es ist jedoch nicht absolut notwendig, sie an anderen Stellen als den seitlichen Ranlbereichen vorzusehen. Diese Vorteile einer Zweckmässigkeit und Einfachheit sind darauf zurückzuführen, dass der gemäss Erfindung hergestellte Rohrkörper in seiner Gesamtheit leitend ist.
  • Mit der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie oben beschrieben erreichbar. In diesem Zusammenhang soll als ein Merkmal gemäss Erfindung hervorgehoben werden, dass ein Rohr der oben beschriebenen Beschaffenheit sehr einfach herzustellen ist, und dass eine derartige einfache Herstellung alleine von der inneren Beschaffenheit des verwendeten Materials herrührt. Bei herkömmlichen Rohren mit Glas oder einem anderen isolierenden Material ist es ausserordentlich schwierig, die Einheit mit der obenangeführten Ausbildung zu formen. Selbst wenn es versucht würde, diese mit der herkömmlichen Technik herzustellen, würde dies mit unvertretbar hohen Kosten geschehen. Gemäss Erfindung kann die obige Ausführungsform einer Rohreinheit leicht mit geringen Kosten mit irgendeiner bevorzugten Form oüer Konstruktion ausgebildet werden, da das Material ein geramikmaterial ist. Daher folgt, dass die Ausbildung gemäss Erfindung bestens für eim Massenherstellung geeignet ist.
  • Der Sekundärelektronenvervielfacher gemäss Erfindung kann als Allzweck-Sekundärelektronen-Vervielfacher und insbesondere zur'Vervielfachung verschiedener Arten von elektrisch geladenen Teilchen <z.B. Elektronen, positiven Ionen, negativen Ionen usw.) urd für Ausgangseinrichtungen verwendet werden. Weiterhin ist der Sekundärelektronen-Vervielfacher gemäss Erfindung bestens als Photoelektronenvervielfacher, welcher eine zweckmässige fotoelektrische Wandlereinrichtung als Vorverarbeitungseinrichtung für den Vervielfacher aufweist, verwendbar. Daneben sind die in den Fig. 2 - 7 gezeigten Ausführungsformen für weite Verwendungsgebiete besonders brauchbar. Diese Ausführungsformen sind für Bildverstärker geeignet, welche eine hohe auflösung; hohe Stabilität und hohe Empfindlichkeit erfordern, und als Röntgenstrahlen-(hart und weich) Bildverstärkungs- und 3eobachtungsapparate geeignet. Ebenso besteht bei der Vorrichtung gemäss Erfindung der ganze Körper des geformten Gegenstands selbst und nicht nur die dünne Schicht aus Sekundärelektronen emittierender Substanz, sodass er wirksamer und widerstandsfähiger als die Bauart mit dünner Schicht ist, besonders bei Anwendungen mit harten Röntgenstrahlen.
  • Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen von Sekundärelektronen-Vervielfachern gemäss Erfindung beschrieben. Selbstverständlich sind jedoch von den offenbarten Ausführungsformen geringfügige Abweichungen und Abänderungen mö?lich, ohne den allgemeinen Erfindungsgedanken der Erfindung zu verlassen. Die Ausführungsbeispiele sollen nur zu Erläuterungszwecken dienen und nicht beschränken sein.
  • Patentansprüche :

Claims (7)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e Sekundärelektronen-Vervielfacher, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem entsprechend geformten Körper aus Bariumtitanat-Halbleiterkeramikmsterial mit einer Widerstands-Temperatur-Kennlinie, deren Steigung im Arbeits-Ternperaturbereich des Keramikmaterials nicht negativ ist, besteht und dass der entsprechend geformte Körper mit wenigstens zwei Elektroden aus leitendem Material versehen ist und wenigstens ein Loch aufweist.
  2. 2. Sekundärelektronen-Vervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zu einem zylindrischen, polygonalen oder anderen Rohrkörpern geformt ist.
  3. 3. Sekundärelektronen-Vervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zu einer Mehrzahl von aufgestapelten oder miteinander verbundenen Rohrkörpern geformt it.
  4. 4. Sekundärelektronen-Vervielfacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zu einer Mehrzahl ton dreleckigen gestapelten oder miteinander verbundenen Rohrkörpern geformt ist.
  5. 5. zekundärelektronen-Vervielfacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zu einer Mehrzahl von achtseitigen Rohrkörpern geformt ist, welche aufeinandergestapelt oder miteinander verbunden sind, wobei jede zweite Seite am Umfang jedes Rohrktirpers bogenförmig ausgenommen ist.
  6. 6. oekundärelektronen-Vervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zu einer Mehrzahl von miteinander verdrehten Rohrkörpern ausgebildet ist.
  7. 7. Sekundärelektronen-Vervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zu einer Platte mit einer Mehrzahl von senkrecht zu den Elektroden gebohrten Löchern ausgebildet ist.
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