DE1927603C3 - Electron multiplier - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Elektronenvervielfacher, bei dem in einen isolierenden Träger mehrere geneigte Sekundärelektronen emittierende Flächen eingearbeitet sind, deren Spannungsverteilung von auf dem isolierenden Träger angeordneten Widersiandsschichten geregelt ist.The invention relates to an electron multiplier, in which several inclined secondary electron-emitting surfaces in an insulating support are incorporated, the stress distribution of which is arranged on the insulating support by resistance layers is regulated.
Bei einem bekannten Elektronenvervielfacher dieser Bauart (schweizerische Patentschrift 234 441) ist die die Spannungsverteilung regelnde Widerstandsschicht nicht zwischen den Eelektroden und mit diesen in Reihe, sondern seitlich auf dem isolierenden Träger als besondere Spannungsteilerschicht angeordnet, an die die einzelnen Elektroden über Zwischenabgriffe angeschlossen sind. Der Sekundärelektronenvervielfacher ist weiter aus zwei Teilen zu einem Kanal zusammengesetzt. In diesem sind die Sekundärelektronen dem üblichen, längsgerichteten Beschleunigungsfeld unterworfen. In a known electron multiplier of this type (Swiss Patent 234 441), the resistance layer regulating the voltage distribution is not arranged between the electrodes and in series with them, but on the side of the insulating support as a special voltage divider layer to which the individual electrodes are connected via intermediate taps. The secondary electron multiplier is further composed of two parts to form a channel. In this the secondary electrons are subjected to the usual, longitudinal acceleration field.
Derartige Elektronenvervielfacher sind umständlich herzustellen, haben einen erheblichen Raumbedarf und weisen überdies pro zurückgelegter Wegstrecke relativ geringe Verstärkungen auf.Such electron multipliers are cumbersome to manufacture, take up a considerable amount of space and, moreover, have a number of distances covered Distance on relatively low reinforcements.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Elektronenvervielfacher so aufzubauen, daß bei ihm mit einer Tragplatte das Auslangen gefunden werden kann.The object of the invention is to build an electron multiplier so that with him with a Support plate that suffices can be found.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger eine im Schnitt sägezahnförmige Oberfläche aufweist, deren eine Gruppe untereinander paralleler Teilflüchen auf einer Beschichtung niedriaen elektrischen Widerstands eine Sekundärelektionenemissionsschicln trägt, während die andere Gruppe untereinander paralleler Teilflächen eine Beschichtmm hohen elektrischen Widerstandes aufweist, und daß beide Teilflächengruppen miteinander eine Reihenschaltun« bilden, über die zum Aufbau eines elektrischen Reflektorfeldes mit etwa parallel zu den This object is achieved according to the invention in that the carrier has a sawtooth-shaped surface, one group of mutually parallel partial surfaces on a coating of low electrical resistance carries a secondary emission layer, while the other group of mutually parallel partial surfaces has a coating of high electrical resistance, and that both Partial area groups form a series connection with one another, via which to build up an electrical reflector field with approximately parallel to the
ίο Sekundürelektronen-Emissionssehichtcn verlaufenden Äquipotentialebener eine Spannungsquelle geschaltet ist.ίο secondary electron emission layers running Equipotential plane a voltage source is connected.
Ein so aufgebaut·" Elektronenvervielfacher kann auf Grund seiner Form sehr einfach hergestellt werden. und zwar beispielsweise durch Formpressen der Tragplatte aus Glas oder Keramik und anschließendes Vakuumaufdampfen der erforderlichen Schichten. Wetter erhält man gegenüber herkömmlichen Elektronen\er\ielfachern durch die sich ergebende Ar' de; Sekundärelektronenreflexion einen hohen Vervielfachungsgrad bereits auf einer sehr kleinen Wegstrecke. Da weuer eine Platte für sich bereits den gesamten Elektronenvervielfacher bildet, ist auch der Raumbedarf vermindert. Der so aufgebaute Elektionenvervielfacher ist also seinen Vorläufern hinsichtlich der He stellungskostcn. seiner Funktion und seines verminderten Raumbedarfes überlegen.An electron multiplier constructed in this way can be manufactured very easily because of its shape. for example by compression molding the support plate made of glass or ceramic and then Vacuum evaporation of the required layers. Compared to conventional electrons, weather is obtained more than once by the resulting ar 'de; Secondary electron reflection has a high degree of multiplication already on a very short distance. We already have a record for itself forms the entire electron multiplier, is also the Reduced space requirements. The elections multiplier constructed in this way is therefore its forerunners in terms of production costs. its function and superior to its reduced space requirements.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und /war zeigtIn the drawing, the invention is illustrated, for example, and / was shows
F i g. 1 schematisch einen herkömmlichen Elektronenvervielfacher der Kanalbauart,F i g. 1 schematically shows a conventional electron multiplier the type of sewer,
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung zu den vom Elektronenvervielfacher nach F i g. 1 emittierten Flektronen,Fig. 2 is an explanatory representation of the from Electron multiplier according to FIG. 1 emitted flectrons,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektronenvervielfachers undFig. 3 is a schematic representation of an inventive Electron multiplier and
F i g. 4 eine erläuternde Darstellung zu den vom Elektronenvervielfacher nacn Fig. 3 emittierten Elektronen.F i g. 4 is an explanatory view of those emitted by the electron multiplier according to FIG Electrons.
F i g. 1 zeigt einen herkömmlichen Elektronenvervielfacher 10. Dieser weist zueinander parallel angeordnete Platten 11 und 12 auf, die an ihren inneren Oberflächen mit Sekundärelektronen emittierendem Material beschichtet sind, das Sckundärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 bildet. Die Sekundärelektronen-Emisstonsschichten 13 und 14 weisen äußere Anschlußklemmen 15, 16, 17 und 18 an ihren Enden auf. Von diesen sind die Anschlußklemmen 15 und 17 mit der negativen Klemme einer Spannungsquelle 19 und die Anschlußklemmen 16 und 18 mit der positiven Klemme der Spannungsquellc 19 verbunden. Auf diese Weise werden Ebenen gleichen Potentials senkrecht zu den Sekundärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 aufgebaut, wie das durch die in Fig. 2 gestrichelt angegebenen Linien iingedeutet ist. Senkrecht zu diesen Äquipotentialebenen ist zwischen den Platten 11 und 12 ein elek trisches Feld aufgebaut, das die von den Schichten 13 und 14 emittierten Sekundärelektronen in axialer F i g. 1 shows a conventional electron multiplier 10. This has plates 11 and 12 which are arranged parallel to one another and which are coated on their inner surfaces with secondary electron-emitting material which forms secondary electron emission layers 13 and 14. The secondary electron emission layers 13 and 14 have external terminals 15, 16, 17 and 18 at their ends. Of these, the terminals 15 and 17 are connected to the negative terminal of a voltage source 19 and the terminals 16 and 18 to the positive terminal of the voltage source 19. In this way, planes of the same potential are built up perpendicular to the secondary electron emission layers 13 and 14, as is indicated by the lines indicated by dashed lines in FIG. At right angles to these equipotential planes, an elec trical field is built up between the plates 11 and 12, which the secondary electrons emitted by the layers 13 and 14 in axial
Der Elektronenvervielfacher arbeitet auf folgende Weise: Primärelektronen 20 (Fig. 2) werden von einer nicht gezeigten Primärelekrtonenquelle aus zugeführt. Sie werden veranlaßt, auf die Sekundärelektronen-Emissionsschicht 14 in der Nähe der äußeren Anschlußklemme 17 aufzufallen. Dabei setzen sie eine Anzahl von Sekundärelektronen frei, die größer ist als die Anzahl der einfallenden Primärelektronen.The electron multiplier works in the following way: Primary electrons 20 (Fig. 2) are from a primary electron source, not shown, supplied from. They are caused to be on the secondary electron emission layer 14 to attract attention in the vicinity of the outer terminal 17. In doing so, they set free a number of secondary electrons which is greater than the number of incident primary electrons.
927 603927 603
Die Ireigesetzten Elektronen laufen auf parabolischen Bahnen 21 und trelTen unter Einfluß des axialen elektrischen Feldes auf der Oberfläche der s>es>eniiherhegenden Sekundärciektronen-Emissionssxhiclu 13 aiii. Auf das AuftrelTen der Sekundärelektronen auf die Schicht 13 hin wird von dieser eine wieder vergrößerte Anzahl von Sekundärelektronen abgeben, die sich wiede,· auf einer ähnlichen parabolischen B-ihn 22 weiterbewegen und neuerlich auf die Sekundärelektronen-Emissionsschicht 14 aufhellen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die vervielfachen Sekundärelektronen von einer Kollektorelektrode 23 eingefangen werden, die in unmittelbarer Nähe des Ausgangsendes des EIeI :ronenvervielfachers 10 angeordnet ist. In Elektr. .icinervielt'achern dieser Bauart ist die Frequenz, mit der die Elektronen zum Antreffen auf den Schichten 13 und 14 gebracht werden, und als Folge davon auch der VcrviclfachuMgsfakior der Elektronen direkt proportional /itr Lange der Sekundäivlektroncn emittierenden =o Schichten 13 und 14 und umgekehrt proportional /um Abstand dieser Schichten umeinander. Um einen angehobenen Ver\ ielfaehungsfaktor /u erhalten. Kt es also erforderlich, die Sekundärelektronen-Lmissionssehichien 13 und 14 langer zu machen und =5 den Abstand /.wischen diesen Schichten zu verringern. Darüber hinaus müssen die zum /wischen den .vkiindärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 aufgebauten elektrischen Feld normal liegenden Aquipotentialebenen gleichmäßig senkrecht ai>i diesen Schichten stehen. Die Vergrößerung der Länge der Schichten würde aber lediglich den Raumbedarf und Jie Sperrigkeit des Elektronenvervielfacher* vergrößern. The electrons released run on parabolic orbits 21 and, under the influence of the axial electric field, meet on the surface of the associated secondary electron emission circuit 13 aiii. When the secondary electrons strike the layer 13, the latter emits an increased number of secondary electrons, which again move on a similar parabolic bed 22 and once again brighten the secondary electron emission layer 14. This process is repeated until the multiplied secondary electrons are captured by a collector electrode 23 which is arranged in the immediate vicinity of the output end of the electron multiplier 10. In electrical devices of this type, the frequency with which the electrons are made to encounter the layers 13 and 14 and, as a consequence, the multiplication factor of the electrons is directly proportional to the length of the secondary electron-emitting layers 13 and 14 14 and inversely proportional / by the distance between these layers. To get a raised reproduction factor / u. It is therefore necessary to make the secondary electron emission screens 13 and 14 longer and to reduce the distance between these layers. In addition, the electrical field normally lying equipotential planes between the two secondary electron emission layers 13 and 14 must be uniformly perpendicular to these layers. However, increasing the length of the layers would only increase the space requirement and bulkiness of the electron multiplier *.
Diese Schwierigkeit ist beim erfindungsgemäßen Elektronenvervielfacher ausgeschaltet. Fig. 3 zeiat einen Elektronenvervielfacher 24, der im wesentlichen aus einer Sekundärelektronen emittierenden Platte 25 besieht. Diese Sekundärelektronen emittierende Platte 25 besteht aus einem Tragtei! 26 von im Querschnitt etwa sägezahnmäßig ausgebildeter Form mit zwei Arten von geneigten Teilflächengruppen 27 und 28. Das Tragteil 26 weist auf jeder seiner langen geneigten Oberflächen der leilflächengruppe 27 eine Beschichtung 29 aus einem Material niedrigen elekirischen Widerslandes auf. Dafür wird beispielsweise ein Metall verwendet. Auf die Oberfläche der Beschichtung 29 wi,d eine Sekundärclektronen-Emis sionsschicht 30 aufgebracht. Diese Schicht kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, das ein hohes Sekundäremissionsverhältnis und einen hohen Widerstand aufweist. Als Material sind beispielsweise Magnesiumoxyd und Kaliumchlorid geeignet. Das Tragteil 26 kann aus Glas oder Keramik hergestellt sein. Auf jeder der kurzen geneigten Oberflächen der Teilflächengruppe 28 des Tragteils 26 wird eine Widerstandsschicht 31 aus Material hohen elektrischen Widerstandes abgelagert. Die Beschichtungen 29 niedrigen Widerstandes und die Widerstandsschicht 31 werden elektrisch in Reihe geschaltet. This difficulty is eliminated in the electron multiplier according to the invention. Fig. 3 time an electron multiplier 24, which consists essentially of a secondary electron-emitting Plate 25 is seen. This secondary electron-emitting plate 25 consists of a supporting part! 26 from im Cross-section roughly sawtooth-shaped with two types of inclined partial surface groups 27 and 28. The support member 26 has on each of its long inclined surfaces of the leilflächegruppe 27 a Coating 29 made of a low electrical material Contradicting land. For example, a metal is used for this. On the surface of the coating 29 wi, d a secondary electron emission sion layer 30 applied. This layer can be made of any suitable material that has a high secondary emission ratio and high resistance. As a material are for example Magnesium oxide and potassium chloride are suitable. The support part 26 can be made of glass or ceramic be made. On each of the short inclined surfaces of the patch group 28 of the support member 26 a resistive layer 31 of high electrical resistance material is deposited. The coatings 29 of low resistance and the resistance layer 31 are electrically connected in series.
F i g. 4 deutet mit Widerständen 32 die durch die Widerstandsschicht 31 hohen Widerstand«.» gebildeten Widerstandsw?rte an.F i g. 4 indicates with resistors 32 the high resistance due to the resistance layer 31 "." educated Resistance values.
Äußere Anschlußklemmen 33 und 34 sind mit den in Reihe geschalteten Beschichtungen 29 und 31 niedrigen bzw. hohi:n elektrischen Widerstandes verbunden, und zwar an deren gegenüberliegenden Enden. Sie dienen dazu, eine Beschleunigungsspannung anzulegen. Zwischen die äußeren Anschlußklemmen 33 und 34 ist eine Spannungsquelle 35 eingeschaltet. Da jede der Sekundärelektronen-Emissionsschichten 30 wegen der unter ihnen angeordneten Beschichtungen 29 niedrigen Widerstandes im wesentlichen eine Äquipotentialebene bildet, werden Aquipotentialebenen 36 in einer Form aufgebaut, wie sie in F i g. 4 durch die stnchlierten Linien angedeutet ist.Outer terminals 33 and 34 are with the coatings 29 and 31 connected in series low or high electrical resistance connected, at their opposite ends. They serve to create an accelerating voltage to put on. A voltage source 35 is connected between the outer connection terminals 33 and 34. As each of the secondary electron emission layers 30 because of the arranged under them Coatings 29 of low resistance essentially form an equipotential plane Equipotential planes 36 constructed in a form as shown in FIG. 4 indicated by the streaked lines is.
Line Elektrode 37 sammelt die vervielfachten Sekundärelektronen. Sie ist in der Nähe des Ausgangsendes der Sekundärelektronen emittierenden Plane 25 zugeordnet. Zwischen die Elektrode 37 und die äußere Anschlußklemme 34 ist eine Spannungsquelle 38 geschaltet. Dadurch wird die Elektrode 37 in bezug zur äußeren Anschlußklemme 34 auf positivem Potential gehalten. Die die Sekundärelektronen emittierende Platte 25 ver'-ssenden Sekundärelcktro neu werden so nahezu vollständig von der Elektrode 37 eingefangen.Line electrode 37 collects the multiplied secondary electrons. It's near the exit end associated with the secondary electron-emitting tarpaulin 25. Between the electrode 37 and the external connection terminal 34 is connected to a voltage source 38. This makes the electrode 37 held at positive potential with respect to the external terminal 34. The the secondary electrons emitting plate 25 send secondary electricity thus become almost completely new from the electrode 37 captured.
Hs soll nun die Funktion des Elektronenvervielfachers von Fig. 3 besehriehen werden:Hs should now be the function of the electron multiplier from Fig. 3 are described:
Elektronen 39 von einer nicht gezeigten Primärelektronenquelle werden zum Auffallen auf die Sekiindärelektronen-Emissionssehicht 30 gebracht, die der äußeren Anschlußklemme 33 am nächsten benachbart ist. Das geschieht durch eine beliebige geeignete Einrichtung. Die Schicht 30 gibt dabei eine Anzahl von Sekundärelektronen ab, die größer ist als die Anzahl der einfallenden Priinärelektronen 39. Diese emittierten Sekundärelektronen laufen unter dem Einfluß des senkrecht zu den Äquipotentialebenen 36 stehenden elektrischen Feldes auf einer parabolischen Bahn 40 und treffen auf die nächste Sekundärelektronen-Emissionsschicht 41 auf. Dabei werden weitere Sekundärelektronen treigesetzt, die dann zum Einfallen auf der nächsten Sekundärelektronen-Emissionsschicht 42 gebracht werden. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis durch die von der vorhergehenden sekundäremittierenden Schicht emittierten Sekundärelektronen diejenige Sekundärelektronen-Emissionsschicht erregt wird, die zur äußeren Anschlußklemme 34 am nächsten liegt, und von ihr Sekundärelektronen freigesetzt werden, die durch die Kollektor-Elektrode 37 eingefangen werden.Electrons 39 from a primary electron source, not shown become conspicuous on the secondary electron emission layer 30 brought the outer terminal 33 closest adjacent is. This is done by any suitable facility. The layer 30 is one Number of secondary electrons, which is greater than the number of incident primary electrons 39. These emitted secondary electrons run under the influence of the electric field perpendicular to the equipotential planes 36 on one parabolic orbit 40 and hit the next secondary electron emission layer 41. Included further secondary electrons are released, which are then incident on the next secondary electron emission layer 42 are brought. This process is repeated until through that of the previous one secondary emitting layer, secondary electrons emitted that secondary electron emission layer is excited, which is closest to the outer terminal 34, and are released from her secondary electrons, which by the Collector electrode 37 are captured.
Bei dieser Ausführungsform ist es wesentlich, daß die Sekundärelektronen emittierende Platte 25 einen solchen Aufbau erhält, daß man das höchstmögliche Sekundäremissionsverhältnis erhält. Es kann dabei tun höherer Vervielfachungsfaktor erzielt werden als bei den herkömmlichen Kanal-Elektronenvervielfachern, du, wie sich am besten aus einer Überprüfung der Äquipotentialebenen 36 in der Nähe der Sekundäielektronen-Emissionsschichten 30, 41 und 42 ergibt, diese Schichten nahezu senkrecht zu den einfallenden Elektronen liegen.In this embodiment, it is essential that the secondary electron-emitting plate 25 has one such a structure is obtained that the highest possible secondary emission ratio is obtained. It can do it do higher multiplication factor than can be achieved with the conventional channel electron multipliers, you as best from a review of the equipotential planes 36 near the Secondary electron emission layers 30, 41 and 42 results in these layers being almost perpendicular to the incident electrons.
Die Beschichtungen 29 und 31 und die Schicht 30 können auf das Tragteil 26 dadurch aufgebracht werden, daß man zunächst ein Material niedrigen elektrischen Widerstandes, beispielsweise ein Metall und dann Jn sekundäremittierendes Material auf jede der langen geneigten Oberflächen der Teilflächengruppe 27, und zwar von einer Seite her, aufdampft. Anschließend wird auf jede der kurzen geneigten Oberflächen der Teilflächengruppe 28 von der anderen Seite her ein Material hohen elektrischen Widerstandes aufgebracht.The coatings 29 and 31 and the layer 30 can thereby be applied to the support part 26 be that you first have a material of low electrical resistance, such as a metal and then Jn secondary emissive material on each of the long inclined surfaces of the patch group 27, from one side, vapor-deposited. Then it is inclined on each of the short ones Surfaces of the partial surface group 28 from the other side a material of high electrical Resistance applied.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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