DE2128017A1 - Super fast photodetector - Google Patents
Super fast photodetectorInfo
- Publication number
- DE2128017A1 DE2128017A1 DE19712128017 DE2128017A DE2128017A1 DE 2128017 A1 DE2128017 A1 DE 2128017A1 DE 19712128017 DE19712128017 DE 19712128017 DE 2128017 A DE2128017 A DE 2128017A DE 2128017 A1 DE2128017 A1 DE 2128017A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- anode
- photocathode
- conductor
- grid
- photodetector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J40/00—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
- H01J40/02—Details
- H01J40/04—Electrodes
Landscapes
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
Description
r: N.V. PiüLIPS1 eLOEILAMPENFASRIEKtK Akte: pHN_ 5227 F.PHN. 5227. r: NV PiüLIPS 1 eLOEILAMPENFASRIEKtK File: pHN _ 5227 F.PHN. 5227.
Superschneller Photodetektor«Super fast photodetector «
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Photodetektorröhre, die eine durch eine Schicht aus einem Alkalimetall, wie Zäsium, gebildete Photokathode und eine Anode enthält. Solche Anordnungen dienen zum Detektieren der sehr schnellen Lichterscheinungen in der Grössenordnung von einigen zehn Pikosekunden und namentlich der Erscheinungen, die durch Laserimpulse eingeleitet werden, die durch Beeinflussung des Gütefaktors erhalten sind.The present invention relates to a photodetector tube, which includes a photocathode formed by a layer of an alkali metal such as cesium and an anode. Such arrangements serve to detect the very rapid light phenomena in the order of magnitude of a few tens of picoseconds and especially of the phenomena that are introduced by laser impulses, which are caused by influencing the quality factor are preserved.
Es sind bereits sogenannte superschnelle Photodiodenzellen
für diesen Zweck bekannt, deren Ansprechzeit entsprechend einem Einheitsschritt in der Grössenordnung von 70 Pikosekunden liegt. Die Wirkung
dieser Zellen gründet sich auf einen Kompromiss zwischen verschiedenen
einander entgegengesetzten Anforderungen, und zwariThere are already so-called super-fast photodiode cells
known for this purpose, the response time of which, corresponding to a unit step, is on the order of 70 picoseconds. The effect
these cells is based on a compromise between different cells
opposing requirements, and zwari
1098M/1098M /
-2- F.PHN, 5227.-2- F.PHN, 5227.
- Kapazität am Ende der Leitung,- capacity at the end of the line,
- Uebergangszeit von der Photokathode zu der Anode»- Transition time from the photocathode to the anode »
- durch die Raumladung bestimmte und durch den Durchmesser der Kathode begrenzte Linearität.- determined by the space charge and the diameter of the cathode limited linearity.
Unter Berücksichtigung des auf dem Pegel der Photokathode hochstzulässigen elektrischen Feldes erreichen diese Zellen tatsächlich die theoretisch errechneten Grenzwerte. Eine andere Anordnung ist in der Zeitschrift "Applied Physics Letters" Nr. 10, Heft 2, vom 15. Mai 1963 be- W schrieben; in diesem Falle wird die Photokathode durch einen zylindrischen Sektor gebildet, der einer Abschirmung des Mantels eines Koaxialkabels gegenüber angeordnet ist, dessen Innenleiter als Kollektor verwendet wird. Das Lichtsignal fällt unter einem sehr grossen Winkel auf die Photokathode ein. Die Struktur der Anordnung erfordert eine Dämpfung am Ende der Leitung, was einen Verlust gleich der Hälfte des Signals mit sich bringt.Taking into account the highest permissible electric field at the level of the photocathode, these cells actually achieve the theoretically calculated limit values. Another arrangement is written in the journal "Applied Physics Letters" No. 10, No. 2, from 15 May 1963 loading W. in this case the photocathode is formed by a cylindrical sector which is arranged opposite a shield of the jacket of a coaxial cable, the inner conductor of which is used as a collector. The light signal hits the photocathode at a very large angle. The structure of the device requires attenuation at the end of the line, which results in a loss equal to half the signal.
Bei einer derartigen Anordnung ist es unmöglich, ein Gitter zu verwenden, so dass, wenn der Spalt schmal ist, nur wenig Elektronen , die Anode erreichen können.With such an arrangement it is impossible to have a grid to use so that when the gap is narrow, only few electrons that can reach the anode.
Die Erfindung bezweckt, die den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile zu beheben.The invention aims to adhere to the known arrangements Fix cons.
Nach der Erfindung ist die PhotodetektorriJhre, die eine Photokathode und eine dieser Photokathode gegenüber angeordnete Kollektoranode mit angepasster Impedanz enthält, wobei zwischen der Photokathode und der Kollektoranode eine geeignete Spannung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungsgitter zwischen der Photokathode und der Anode in der Nähe der Anode angebracht ist»According to the invention, the photodetector tube is one Contains photocathode and a collector anode arranged opposite this photocathode with matched impedance, with between the photocathode and a suitable voltage is applied to the collector anode, characterized in that an acceleration grid between the Photocathode and the anode is attached near the anode »
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Photοι 0 9 8 5 1 / ] 2 1 7 According to a further feature of the invention, the photo shows 0 9 8 5 1 /] 2 1 7
-5- P.PHN. 5227.-5- P.PHN. 5227.
kathode die Form eines Kugelsegmente auf, vobei die Mitte der Kugel in der Nfihe der Anode liegt.cathode takes the form of spherical segments, with the center of the sphere in at the bottom of the anode.
Einige Ausfilhrungsformen der Erfindung sind beispielsweise in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es. zeigern K Some embodiments of the invention are shown for example in the drawing and are described in more detail below. It. show K
Pig. 1 eine Ausführungsform zur Anwendung in einer Anordnung koaxialer Struktur»Pig. 1 an embodiment for use in an arrangement of coaxial structure »
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, insbesondere zur An- ' wendung in einer Anordnung mit einer flachen Leitungsstruktur, undFig. 2 shows a second embodiment, in particular for an ' application in an arrangement with a flat conduit structure, and
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform zur Anwendung in einer Anordnung mit einer flachen Leitungeetruktur·Fig. 3 shows a third embodiment for use in a Arrangement with a flat conduit structure
Bei der Aueführungsform der Erfindung nach Fig. 1 wird zwischen der Photokathode 1 und der Anode 5 eine Beschleunigungselektrode 4 angeordnet, die durch ein flaches Gitter oder durch eine mit einer Oeffnung versehene Metallmembran gebildet werden kann; dieses Beschleunigungsgitter befindet sich in der N&he der Kollektoranode und weist einenIn the embodiment of the invention according to FIG. 1, an acceleration electrode is placed between the photocathode 1 and the anode 5 4 arranged, which can be formed by a flat grid or by a metal membrane provided with an opening; this acceleration grid is located near the collector anode and has a
offenen Teil auf, dessen Grosse der der Oberflfiche der gegenüberliegenden Anode entspricht. Die Anode wird durch das freie Ende des Innenleiters eines Koaxialkabels mit angepasster Impedanz gebildet; das Gitter ist unmittelbar mit dem Mantel 7 dieses erwähnten Kabels verbunden.open part, the size of which is that of the surface of the opposite Anode. The anode is formed by the free end of the inner conductor of a coaxial cable with adapted impedance; the grid is immediate connected to the jacket 7 of this mentioned cable.
Die Photokathode ist in einiger Entfernung vor dem Gitter angeordnet und hat eine gewölbte Form, damit sie die Photoelektronen auf die Anode fokussieren kann. Diese konkave Form hat zur Folge, dass die empfindliche OberfISche der Photokathode in bezug auf die der Anode vergrSssert und bei demselben Wert des elektrischen Feldes auf dem Pegel der Photokathode der Linearitätsbereich im Vergleich zu der supersehneIlen Photodiode erheblich erweitert wird. Die Photokathode wird in einer Um-The photocathode is some distance in front of the grid arranged and has a curved shape so that it can focus the photoelectrons on the anode. This concave shape means that the sensitive surface of the photocathode enlarged in relation to that of the anode and for the same value of the electric field at the level of the photocathode, the range of linearity compared to that of the superhigh Photodiode is expanded considerably. The photocathode is
109851/1217109851/1217
-4- F.PHN. 5227.-4- F.PHN. 5227.
hüllung 2 untergebracht, die aus Glas oder aus Metall bestehen kann. Die Photokathode 1 besteht aus einer alkalischen halbdurchlässigen Schicht, die auf einem leitenden, lichtdurchlässigen oder massiven TrRger angebracht ist, wenn das Lichtsignal in seitlicher Richtung eintritt. Das Koaxialkabel 5»7 ist mechanisch durch eine Glas/Metall-Schweisse 5 mit der Umhüllung verbunden. Der Innenleiter 5 der Koaxialleitung wird von einem Glasring 6 in seiner Lage gehaltert und gegen die Umgebung isoliert, welcher Ring einen Uebergang zwischen der Umgebung und einem angepassten Vakuum bildet. Las zusammengeschmolzene Gebilde wird vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, mit Hilfe einer Transportvorrichtung erhalten, wobei ein geeignetes Vakuum im Inneren der Umhüllung 2 aufrechterhalten wird. Z.B. können die angelegten Spannungen folgende Werte haben: . Photokathode: 0Housing 2 housed, which can be made of glass or metal. the Photocathode 1 consists of an alkaline semi-permeable layer, which are attached to a conductive, translucent or solid support is when the light signal enters in a lateral direction. The coaxial cable 5 »7 is mechanically connected by a glass / metal weld 5 connected to the envelope. The inner conductor 5 of the coaxial line is from a glass ring 6 held in place and isolated from the environment, which ring forms a transition between the environment and an adapted vacuum. Las fused entity is preferred, however not necessarily obtained with the aid of a transport device, a suitable vacuum being maintained inside the envelope 2 will. E.g. the applied voltages can have the following values:. Photocathode: 0
Gitter : 10 kVGrid: 10 kV
Anode : 11 kV.Anode: 11 kV.
Die erfindungsgemässe Anordnung des Gitters und der Anode ermöglichst es, die Ansprechgeschwindigkeit der Zelle zu steigern, und zwar aus zwei gleichartigen Gründen«The inventive arrangement of the grid and the anode makes it possible to increase the response speed of the cell, and for two similar reasons "
1) Die Beeinflussungszeit, die der von dem sich zu der Anode bewegenden Elektron induzierten elektromagnetischen Induktion entspricht, wird auf die Zeit herabgesetzt, die dieses Elektron benötigt, um von der Mittelebene des Gitters zu der Anode zu gelangen; diese Zeit ist von dem Raum zwischen Kathode und Gitter unabhängig. Da das Gitter auf ein Potential gebracht wird, das nahezu gleich, aber etwas niedriger als das Potential der Anode ist, ist es einleuchtend, dass diese Beeinflussungszeit weiter herabgesetzt werden kann als bei den Photodioden, bei denen die Elektronen die Kathode mit einer Anfangsgeschwindigkeit verlassen, die in1) The influencing time that the from moving to the anode Electron induced electromagnetic induction is reduced to the time it takes for this electron to move away from the To get to the center plane of the grid to the anode; this time is independent of the space between the cathode and the grid. Because the grid is on a potential which is almost the same, but slightly lower than the potential of the anode, it is evident that this influence time can be further reduced than with the photodiodes, in which the electrons leave the cathode with an initial speed that in
10 9 8 51/12 1710 9 8 51/12 17
-5- F.PHN. 5227.-5- F.PHN. 5227.
bezug auf die hohe angelegte Spannung gleich null oder vernachlässigbar ist.with respect to the high applied voltage, equal to zero or negligible is.
2) Die Kapazität am Ende der Leitung kann in erheblichem Masse herabgesetzt werden, indem der Durchmesser der Kollektoranode verringert wird; diese Durchmesserverringerung beeinflusst nicht, wie bei der einfachen Photodiode, die Linearität der Detektion der hohen Lichtströme. Es ist einleuchtend, dass diese Röhre andere geometrische Formen axifweisen kann; z.B. kann eine flache Photokathode in der Nähe des Gitters angeordnet werden.2) The capacitance at the end of the line can be reduced significantly by reducing the diameter of the collector anode; this reduction in diameter does not affect, as with the simple one Photodiode, the linearity of the detection of high luminous fluxes. It is it is evident that this tube can have other geometrical forms; e.g. a flat photocathode can be placed near the grid will.
Infolge der Geometrie ist eine sehr hohe Spannung zulässig, die nicht durch den Abstand zwischen Photokathode und Anode beschränkt wird; ausserdem ist das Gitter nicht mit Alkalimetallen überzogen, so dass das an seiner Oberfläche zulässige elektrische Feld wesentlich höher ist.Due to the geometry, a very high voltage is permitted, which is not limited by the distance between the photocathode and anode will; In addition, the grid is not covered with alkali metals, so that the electric field permissible on its surface is much higher.
Venn eine Uebertragungsleitung in Form eines flachen Bandes erregt werden soll, wie dies in der französischen Patentanmeldung Nr. 7014011 vom 17.April I97O der Anmelderin in bezug auf "von kurzen Lichtimpulsen betriebene Verschlussröhren" der Fall ist, ist es günstig, wenn die Umdrehungsgeometrie der Photokathode 1 durch eine halbzylindrische Geometrie nach Fig. 2 ersetzt wird. In dieser Figur sind entsprechende Elemente mit den gleichen -Bezügsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Der der Photokathode 1 gegenüber liegende Leiter ist mit einer rechteckigen ein Gitter 4 enthaltenden Eintrittsöffnung versehen. Die beiden parallelen Leiter 8 sind am Ende der Leitung über eine (nicht dargestellte) Impedanz mit einem Wert Z=Z miteinander verbunden, wodurch verhindert wird,Venn a transmission line in the form of a flat ribbon is to be excited, as described in French patent application no. 7014011 of April 17, 197O by the applicant relating to "short pulses of light operated sealing tubes "is the case, it is advantageous if the revolution geometry of the photocathode 1 by a semi-cylindrical Geometry according to Fig. 2 is replaced. In this figure are corresponding Elements with the same reference numbers as in FIG. 1 are designated. The the Photocathode 1 opposite conductor has a rectangular one Lattice 4 containing inlet opening provided. The two parallel conductors 8 are at the end of the line via an impedance (not shown) connected to each other with a value Z = Z, which prevents
dass das empfangene Signal reflektiert wird. Die angelegten Spannungen liegen in derselben Grössenordnung wie in der ersten Ausführungsform. Die Photokathode kann auch derart angeordnet werden, dassthat the received signal is reflected. The applied voltages are in the same order of magnitude as in the first embodiment. The photocathode can also be arranged such that
10 9851/121710 9851/1217
-6- F.PHN. 5227.-6- F.PHN. 5227.
ihre Achse mit einem der flachen Leiter (der Anode) zusammenfällt, wobei das Ende des zweiten Leiters zwischen der Photokathode und der Anode gefaltet und in diesem Ende ein Gitter angebracht wird. Bei dieser Geometrie wird die Anode durch das Ende des flachen Bandes gebildet» wobei es erforderlich ist, eine Anpassungsbelastung anzubringen; im Vergleich zu der ersten Ausftlhrungsform ist das Signal verdoppelt.its axis coincides with one of the flat conductors (the anode), where the end of the second conductor is folded between the photocathode and the anode and a grid is placed in this end. With this geometry the anode is formed by the end of the flat ribbon »being required is to attach an adjustment burden; compared to the first embodiment, the signal is doubled.
Bei einer anderen Ausführungsform eines superschnellen Photodetektors
(Fig. 3) kann die Lichtempfindlichkeit wesentlich gesteigert * werden, wobei die Vorteile der grossen Ansprechgeschwindigkeit beibehalten
werden. In diesem Falle wird die Verteilung der respektiven Potentiale
der Photokathode, des Gitters und der Anode derart geändert, dass das
Gitter die von der Anode emittierten Elektronen auffSngt. Z.B. haben
diese Potentiale folgende Werte*
Photokathodes O
Gitter s + 4 kV
Anode 1 +2 kV.In another embodiment of a super-fast photodetector (FIG. 3), the photosensitivity can be significantly increased * , the advantages of the high response speed being retained. In this case, the distribution of the respective potentials of the photocathode, the grid and the anode is changed in such a way that the grid absorbs the electrons emitted by the anode. E.g. these potentials have the following values *
Photocathodes O
Grid s + 4 kV
Anode 1 +2 kV.
Wenn S der Sekundäremissionskoeffizient des Materials des Endes der Anode und t die Durchlässigkeit des Gitters für Elektronen ist, wird die Empfindlichkeit dieses Photodetektors um den Faktor t(<T-i) erhöht. If S is the secondary emission coefficient of the material des End of the anode and t is the permeability of the grid for electrons, the sensitivity of this photodetector is increased by the factor t (<T-i).
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn das Ende der Anode aus einem Material mit hoher Sekundäremission, z.B. Galliumphosphid, besteht, das auf geeignete Weise dotiert und mit Zäsium überzogen ist. Dieses Material hat tatsächlich einen Sekundärem!ssionskoeffizientan in der GrSssenordnung von 110 bei 2 kV, während das Maximum in der GrSgsenordnung von 180 bei 9 kV liegt.This arrangement is particularly advantageous when the end of the The anode consists of a material with high secondary emission, e.g. gallium phosphide, which is appropriately doped and coated with cesium. This material actually has a secondary! Sion coefficient at in of the order of magnitude of 110 at 2 kV, while the maximum is in the order of magnitude of 180 is 9 kV.
109851/1217"109851/1217 "
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7021225A FR2097237A5 (en) | 1970-06-10 | 1970-06-10 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2128017A1 true DE2128017A1 (en) | 1971-12-16 |
| DE2128017B2 DE2128017B2 (en) | 1980-07-31 |
| DE2128017C3 DE2128017C3 (en) | 1981-08-13 |
Family
ID=9056934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19712128017 Expired DE2128017C3 (en) | 1970-06-10 | 1971-06-05 | Photodetector tube |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5247664B1 (en) |
| CA (1) | CA956721A (en) |
| DE (1) | DE2128017C3 (en) |
| FR (1) | FR2097237A5 (en) |
| GB (1) | GB1347048A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365882A (en) * | 1989-08-04 | 1991-03-20 | Hamamatsu Photonics Kk | Ultrahigh speed gate device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR971410A (en) * | 1940-05-18 | 1951-01-17 | Etablissements Ind De E C Gram | Improvements to photoelectric cells with electron multiplication |
| DE1019391B (en) * | 1955-03-28 | 1957-11-14 | Ibm Deutschland | Photoelectric switching tubes, in particular bistable photoelectric switching tubes with a photo cathode |
| DE1464882A1 (en) * | 1964-06-19 | 1969-10-16 | Akad Wissenschaften Ddr | Photomultiplier without pre-pulses, especially for short-term measurement and processes for its manufacture |
-
1970
- 1970-06-10 FR FR7021225A patent/FR2097237A5/fr not_active Expired
-
1971
- 1971-06-05 DE DE19712128017 patent/DE2128017C3/en not_active Expired
- 1971-06-07 GB GB1916971A patent/GB1347048A/en not_active Expired
- 1971-06-08 CA CA115,071A patent/CA956721A/en not_active Expired
- 1971-06-09 JP JP4026871A patent/JPS5247664B1/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR971410A (en) * | 1940-05-18 | 1951-01-17 | Etablissements Ind De E C Gram | Improvements to photoelectric cells with electron multiplication |
| DE1019391B (en) * | 1955-03-28 | 1957-11-14 | Ibm Deutschland | Photoelectric switching tubes, in particular bistable photoelectric switching tubes with a photo cathode |
| DE1464882A1 (en) * | 1964-06-19 | 1969-10-16 | Akad Wissenschaften Ddr | Photomultiplier without pre-pulses, especially for short-term measurement and processes for its manufacture |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Applied Physics Letters, Vol. 2, Nr. 10, Mai 1963, S. 194-196 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2128017B2 (en) | 1980-07-31 |
| GB1347048A (en) | 1974-02-13 |
| JPS5247664B1 (en) | 1977-12-03 |
| CA956721A (en) | 1974-10-22 |
| DE2128017C3 (en) | 1981-08-13 |
| FR2097237A5 (en) | 1972-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE821092C (en) | Photosensitive element | |
| EP0048864B1 (en) | Particle beam blanking system | |
| DE897850C (en) | Image storage tubes | |
| DE1908395A1 (en) | Scintillation ion detector | |
| DE2935788C2 (en) | TV pickup tube | |
| DE1162001B (en) | Electron discharge device, in particular television pickup tubes | |
| DE1014242B (en) | Secondary emission multiplier with a photocathode that produces glowing light in the anode compartment | |
| DE2128017A1 (en) | Super fast photodetector | |
| DE2230529A1 (en) | TELEVISION CAMERA TUBE (VIDIKON) IN WHICH THE ADVERSE EFFECT OF REVERSE RAY IS SUPPRESSED | |
| DE900876C (en) | Arrangement for reproducing frequency curves using a Braun tube | |
| DE2142436C2 (en) | TV camera tube and method of operation | |
| DE3025886A1 (en) | DEVICE WITH A TELEVISION CAMERA EAR AND TELEVISION CAMERA EYE FOR SUCH A DEVICE | |
| DE1614313C3 (en) | Electron multiplier tube | |
| DE972956C (en) | Electron-optical device for television picture scanning tubes | |
| DE1764033C3 (en) | ||
| AT154076B (en) | Cathode ray tube. | |
| DE1295726B (en) | Electron-optical image converter | |
| DE901659C (en) | TV image decomposer tube | |
| DE2417825A1 (en) | HEAT RADIATION IMAGER | |
| DE745985C (en) | Braun tube for compass purposes | |
| DE892488C (en) | Secondary electron multiplier | |
| DE1227568B (en) | Electron beam storage tubes | |
| DE908741C (en) | Television recording device | |
| DE2534665C2 (en) | Mass spectroscopic facility | |
| DE1952445U (en) | IMAGE RECORDING EARS. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |