-
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 :