DE2300316C2 - Sekundärelektronenvervielfacher und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sekundärelektronenvervielfachers.

Bei einem bekannten Sekundärelektronenvervielfacher dieser Art (GB-PS 8 20 736) sind die Dynoden an einem Stab von Distanzütücken angeordnet, die abwechselnd aus leitenden Ringen und Widerstandsabstandsringen aus Halbleitermaterial bestehen. Die Herstellung dieser Distanzstücke ist jedoch teuer und gewährleistet im Betrieb keinen gleichmäßigen Span nungsabfall. Und zwar muß wegen der nur halbleitenden Eigenschaften der Widersliandsabstandsringe jeder solcher Ring in sehr gutem, über die gesamte Fläche jeder Stirnfläche sich erstreckendem Kontakt mit den benach harten metallischen Wideistandsringen stehrn. Dies ist bei Ringen aus halbleitendem Material nur sehr schwer zu erreichen und bedingt in jedem Falle hohe Kosten. Selbst dann, wenn der sehr gute Kontakt erreicht ist, ist es immer noch schwierig, den für einen gleichmäßigen

is Spannungsabfall bei Ringen aus Halbleitermaterial ebenfalls erforderlichen konstanten Kontaktdruck zwischen den Ringen des Stapels über die Lebenszeit des Sekundärelektronenvervielfachers aufrechtzuerhalten. Auch kann das Halbleitermaterial der Ringe durch reak tive chemische Elemente, beispielsweise Cäsium korro dieren, was zu einer Verschlechterung der Leistung im Laufe der Betriebszeit fühn-

Bei einem anderen bekannten Sekundärelektronenvervielfacher (DE-PS 7 10391) ist die Dynodenhalte- rung als Spannungsteiler !ausgebildet Es ist jedoch in dieser Druckschrift kein Hinweis enthalten, daß die Dynodenhalterung durch Distanzstücke gebildet ist

Es ist Aufgabe dsr Erfindung, einen Sekundärelektronenvervielfacher der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art in baulicher und elektrischer Hinsicht so zu verbessern und zu vereinfachen, daß sich die Widerstände bildenden Distanzstücke ohne Schwierigkeiten auf exakte Widerstandswerte einstellen lassen. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des

Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Dieser Sekundärelektronenvervielfacher zeichnet sich durch einfache, betriebssichere Ausbildung der gleichzeitig Widerstände bildenden Distanzstücke aus, wobei sich deren Widerstände auf äußerst exakte Widerstandwerte ohne Schwierigkeiten einstellen lassen, so daß gewünschte Spannungsabfälle an den Distanzstücken exakt erzielbar sind. Auch ist der Aufwand an Leitern gering. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran-

Sprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Eine besonders einfache Ausbildung der Dynoden und ihrer Verbindung mit den Distanzstücken läßt sich dadurch erzielen, indem man vorsieht, daß jede Dynode mit einer Platte verbunden ist, die zwischen den benach harten Endstücken von zwei benachbarten Distanzstük- ken angeordnet ist Diese Platte kann vorzugsweise integral mit der Dynode sein.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sekundärelektronenvervielfachers kann erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen sein, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die entlang der Seitenfläche jedes Distanzstükkes sich erstreckende Schicht als Streifen ausgebildet wird, dessen Fläche zur Vergrösserung seines Widerstandes auf einen gewünschten Wert verkleinert wird.

Dies ermöglicht auf einfache Weise äußerst exakte Einstellung des gewünschten elektrischen Widerstandes des Distanzstückes.

Dabei kann bevorzugt dieses Verfahren so weitergebildet werden, daß vor dem Zusammenbau des Stapels von Distanzstücken jedes einzelne Distaiizstück mit den leitenden Endschichten und der Verbindungsschicht in Form eines Metallstreifens versehen wird, dessen Widerstand gemessen wird und dessen Fläche während

dieser Widerstandsmesser-^ mittels Schleifmaterial bis zum Erreichen eines vorgesehenen Widerstandswertes verkleinert wird.

Besonders vorteilhaft kann hier vorgesehen sein, daß die Fläche jedes Metallstreifens durch Strahten mit Schleifmittel verkleinert wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt Es zeigen

F i g. i eine schematische Darstellung eines bekannten Sekundärelektronenvervielfachers,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines SekundäreiektrofieiiVir.'ivSiachers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht eines Distanzstükkes des in F i g. 2 dargestellten Sekundärelektronenvervielfachers,

F i g. 4 eine Endansicht eines alternativen Distanzstückes,

F i g. 5 und 6 End- und Seitenansichten eines anderen alternativen Distanzstückes.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Sekundärelektronenvervielfacher ist von bekannter Bauart und weist ein Target 1 gegenüber einer Öffnung 2 auf, durch welche hindurch Ionen in den Sekundärelektronenvervielfacher eintreten und auf das Target 1 auftrtffen, welches mit einem Material beschichtet ist, welches Sekundäremission zeigt

Eine Kette von Dynoden 3 ist vorgesehen. Diese Dynoden 3 sind schematisch in zwei einander gegenüberstehenden Reihen dargestellt und können von schaufel- oder napfförmiger Gestalt seia Zwölf Dynoden sind in der Zeichnung dargestellt, jedoch kann auch eine andere Anzahl von Dynoden vorgesehen sein, beispielsweise vierzehn. Die Dynoden 3 sind an unterschiedliche Punkte einer Widerstandskette von Widerständen 4 zwischen Erde und einem negativen Potential von beispielsweise 2 bis 4 KV, angeschlossea An dem vom Target 1 abgewendeten Ende der Dynodenkette ist eine Fang- oder Sammelelektrode 5 vorgesehen, die auf einem positiven Potential gehalten ist Das Target 1 ist wie die Dynoden 3 gestaltet

Im Betrieb dringt ein Ion in den Sekundärelektronenvervielfacher durch die öffnung 2 ein und trifft auf das Target 1 auf, welches Elektronen emittiert Die!>e Elektronen werden von der ersten Dynode 3 der Dynodenkette angezogen, welche auf einem positiven Potential relativ zu dem Target 1 ist, und prallen auf die erste Dynode auf, welche dann Elektronen entsprechend einer Sekundäremission emittiert Die von der ersten Dynode emittierten Elektronen werden von der zweiten Dynode angezogen, weil sie auf einem relativ zu der vorangehenden Dynode positiven Potential ist und prallen auf diese zweite Dynode auf, so daß sie ebenfalls Elektronen durch Sekundäremission emittiert Dieser Prczeß wiederholt sich entlang der gesamten Kette von Dynoden, wobei die Aruahl von emittierten Elektronen von Dynode zu Dynode ansteigt Die von der letzten Dynode 3 emittierten Elektronen werden von der Fangoder Sammelelektrode 5 angezogen und in einem äußeren Stromkreis gemessen.

Ein Sekundärelektronenvervielfacher gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g, 2 dargestellt Er weist schaufel- oder napfförmig gestaltete Dynoden 11 auf. Die Fang- oder Sammelelektrode ist zur Vereinfachung nichi dargestellt

An jeder Dynode 11 ist ein*: FaUu M befehligt welche durch zwei Stapel IJ üiid ί-; "ir, I>iscan7iitücken g<.tnrj-en ist jeder Stapel von Distanzstücken weist einen Sieramiksisb »5 auf, welcher durch zehn KeramikdisTCv-'S'ücke 16 hindurchgeht Die Platte 12 jeder Dynode 11 ist zwischen zwei benachbarte Distanzstucke 16 eingefügt in Berührung mit den benachbarten Endflächen dieser Distanzstücke 16 und ist mit nicht dargestellten Löchern versehen, durch welche die Stäbe 15 hindurchgehen. Das Target 1 ist rnii einem Gitter 17 versehen und es liegt mit einer Platte auf der Oberseite des obersten Distanzstückes 16 jedes Stapels 13 und 14 auf.

Die Distanzstücke 16 des Stapels 13 bestehen ganz aus keramischem Werkstoff, wogegen die Distanzstücke des Stapels 14 gemäß F i g. 3 ausgebildet sind. Alle Distanzstücke 16 sind angenähert kubisch und mit zentralen kreiszylindrischen Löchern 18 (Fig.3) versehen, durch die die Keramikstäbe 15 hindurchragea

Jedes Distanzstück 16 (F i g. 3) des Stapels 14 ist an denjenigen einander entgegengesetzte: Flächen des kubischen Keramikkörpers 16, in welchen dir Löcher 18 münden, mit je einer Schicht 19 aus leitendem Material, beispielsweise Gold, beschichtet und die Schichten 19 an diesen einander entgegengesetzten Flächen (Endflachen) des Distanzstückes 16 sind durch einen metallischen Streifen 20 verbunden, der sich entlang einer Seite des Distanzstückes 16 erstreckt Das Distanzstück 16 wird zwischen zwei Elektroden angeordnet weiche die Schichten 19 kontaktierea Der Widerstand des Streifens 20 wird gemessen, während Schleifmaterial mittels Druckluft gegen den Streifen 20 geblasen wird, um seine Fläche soweit zu verkleinern, bis sein Widerstand auf einen gewünschten Wert angestiegen ist, welcher zweckmäßigerweise 1 oder 2 Megohm betragen kann. Das keramische Material kann Aluminiumoxyd höchster Reinheit seia Es versteht sich, daß in der dargestellten Konstruktion es nicht mehr notwendig ist, getrennte Widerstände zu verwenden, was sehr vorteilhaft ist

Das in Fig.4 dargestellte, alternativ ausgebildete keramische Distanzstück hat in der Mitte einen relativ großen Durchbruch 21 und an jedem seiner beiden Längsenden einen relativ kleinen Durchbruch 22. Diese Distanzstücke werden ebenfalls gestapelt, indtm man dünne Stäbe benutzt, welche durch die öffnungen 22 hindurchgehen. Wenn das in Fig.4 dargestellte Distanzstück bei dem Stapel 13 benutzt wird, hat es keine leitende Schicht und wenn es beim Stapel 14 benutzt wird, sind seine Stirnflächen (Endflächen) mit einer leitenden Schicht ähnlich der Schicht 19 bedeckt, wobei auf einer Seitenfläche des Distanzstückes ein metallischer Streifen entsprechend dem metallischen Streifen 20 zum Verbinden der beiden leitenden Endschichten vorgesehen ist

Das in F i g. 5 und 6 dargestellte Distanzstück unterscheidet sich von dem Distanzstück 16 der Fig 3 nur dadurch, daß es kreiszylindrisch ist Die Fläche des Streifens 20, weiche in der im Zusammenhang mit Fig.3 beschriebenen Weise zur Einstellung eines gewünschten Widerstandes dieses Streifens 20 entfernt wurde, ist in F i g, 6 mit 23 bezeichnet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Sekundärelektronenvervielfacher, mit einer Kette von Dynoden, die an einem Stapel von eine Kette von in Reihe geschalteten Widerständen bildenden Distanzstücken angeordnet sind, und die jeweils mit der Verbindungsstelle von zwei solche Widerstände bildenden Distanzstücken des Stapels elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichne t, daß jedes Distanzstück (16) aus isolierendem Material besteht und an seinen beiden Endflächen mit leitenden Endschichten (19) und mit einer entlang seiner Seitenfläche sich erstreckenden leitenden Verbindungsschicht (20) versehen ist, die die Endschichten (19) verbindet und einen Widerstand bildet, und daß jede dieser Dynoden (11) elektrisch mit den benachbarten Endschichten (19) von zwei benachbarten Distanzstücken (16) verbunden ist

2. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dynode (11) mit einer Platte (12) verbunden ist, die zwischen den benachbarten Endschichten (19) von zwei benachbarten Distanzstücken (16) angeordnet ist

3. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Stapel (13) aus isolierenden Distanzstücken (16) ohne leitende Schichten (19, 20) vorgesehen ist und jede Platte (12) zwischen zwei benachbarten Distanzstücken (16) dieses weiteren Stapels (13) angeordnet Ul

4. Sekundärelektranenvt vielfacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Stapel von Dis' "Jizstücken einen Stab (15) aufweist, welcher durch fluchtende Löcher (18) in den Distanzstücken (16) hindurchgeht

5. Verfahren zur Herstellung eines Sekundärelektronenvervielfachers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang der Seitenfläche jedes Distanzstückes (16) sich erstreckende Schicht (20) als Streifen ausgebildet wird, dessen Fläche zur Vergrößerung seii/es Widerstandes auf einen gewünschten Wert verkleinert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenbau des Stapels von Distanzstücken jedes einzelne Distanzstück (16) mit den leitenden Endschichten (19) und der Verbindungsschicht (20) in Form eines Metallstreifens versehen wird, dessen Widerstand gemessen wird tnd dessen Fläche während dieser Widerstandsmessung mittels Schleifmaterial bis zum Erreichen eines vorgesehenen Widerstandswertes verkleinert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche jedes Metallstreifens durch Strahlen mit Schleifmittel verkleinert wird.