DE2306644A1

DE2306644A1 - Sekundaerelektronenvervielfacher

Info

Publication number: DE2306644A1
Application number: DE19732306644
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Dr Te Polaschegg
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1973-02-10
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1974-08-15

Description

Sekundärelektronenvervielfacher Die Erfindung bezieht sich auf einen Sekündärelektronenvervielfacher mit mindestens einem von diskret Dynoden gebildeten Kanal und einem den Dyroden zugeordneten Spannungsteiler.
Sekundärelektronenvervielfacher dieser Gattung sird z.B. aus Grimsehl "Lehrbuch der Physik, Band 4, 1959, Seite 642 und aus der DT-PS- 1 010 194 bekannt. Der wesentliche Nachteil derartiger Sekundärelektronenvervielfacher besteht darin, daß sie infolge ihres relativ komplizierten Aufbaues empfindlich und kostspielig sind. Weiterhin liegt bei handelsüblichen Sekundärelektronenvervielfachern dieser Art die Form des von den Dynoden gebildeter Kanals fest, was hinsichtlich der Möglichkeit, bei physikalischen Experimenten die Kanalform, die Anzahl der Kanäle oder die Kanalabstände variierer zu können nachteiligt ist. Insbesondere ist ein eng benachnartes Nebeneinanderanordnen einer Mehrzahl von Kanälen mit den bekannten Sekundärelektronenvervielfachern nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sekundärelektronenvervielfacher mit mindestens eirem vor diskreter Dyroden gebildeten Kanal und einem den Dynoden zugeordreten Spannungsteiler zu schaffen, der in besonderes einfacher Weise hergestellt werden kann und der hinsichtlich der Wahl der Kanaleigenschaften bzw. Kanalzahl große Variationsmöglichkeiten zuläßt.
Erfindungsgemäß wird dIese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sekundärelektronenvervielfacher aus mehreren übereinanderliegenden Platte. aus leitendem oder halbleitendem Material besteht, welche jeweils voneinander durch eine Isolationsschicht getrennt sid, und daß der Kanal vor einer den Platten und Schichter gemeinsamen Öffnung gebildet wird. Ein derartig ausgebildeter Sekundärelektronenvervielfacher ist in äußerst einfacher Weise herstellbar. Die Öffnungen ir den Platten bzw. Schichter können durch mechanische Bearbeitung, wie Fräsen, Bohrer, Säge oder dergl. hergestellt werden.
Dadurch kann dem von den Öffnungen gebildeten Kanal eine beliebige, dem jeweils durchzuführenden physikalischem Experiment entsprechende Form gegeben werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht noch darin, daß die Materialien des Sekundärelektronenvervielfachers derart gewählt werden können, daß ein Ausheizen bis 4000C möglich ist, so daß der Sekundärelektronenvervielfacher für die Ultrahochvakuumanwendung besonders geeignet ist.
Besonders vorteilhaft ist, daß in dem aus den Platten und Isolationsschichten gebildeten Paket mehrere Kanäle ausgebildet sein können. Der Abstand dieser Kanäle kann sehr klein gehalten werden, was z.B. für die Durchführung der ESCA (Elektroren-Spektroskopie für chemische Anlagen) aufgrund der entscheidenden Verbesserung der Analysiergeschwindigkeit besonders vorteilhaft ist.
Zur Spannungsversorgung der Dynoden kann in an sich bekannter Weise eln aus diskreten Widerständen oder einem kontinuierlochen Widerstand bestehender Spannungsteiler vorgesehen sein.
Eine besonders zweckmäßige Lösung besteht jedoch darin, daß die Isolationsschichten aus einem hochohmigen Material bestehen und selbst den Spannungs teiler für die Versorgung der Dynoden bilden.Bei der Herstellung eines in dieser Weise ausgebildeten Sekundärelektronenvervielfachers ist dann lediglich der Anschluß der Spannungsquelle an die oberste bzw.
unterste Platte erforderlich.
Die Herstellung eines Sekundärelektronenvervielfachers der vorgeschlagenen Art erfolgt zweckmäßig in der Welse, daß abwechselnd Dynoderplatten und Isolierschichten übereinarder gelegt und gegen seitliches Verschieben gesichert werden, daß im zusammengebauten Zustand der bzw. die Kanäle durch mechanische Bearbeitung wie Fräsen, Bohren, Sägen oder dergl. gebildet werden und daß danach der Anschluß der Spannungsversorgung erfolgt. Eire weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Herstellung eines Sekundärelektronenvervielfachers der erfindungsgemäßen Art besteht darir, daß Dyroderplatter und Isolierschichten mit deckungsgleichen Öffrurge.n verseher werden, daß die den bzw. die Kanäle bildender Flächen der Dynodenplatten mit einem Material mit einem Sekundäremmisionskoeffizienten größer l belegt werden, daß die in dieser Weise hergestellten Platten und Isolierschichten abwechselnd übereinander gelegt und gegen seitliches Verschieben gesichert werden und daß danach der Anschluß der Spannungsversorgurg erfolgt. BeIde Herstellungsverfahren sind im Vergleich zu den bisher bekannten Herstellungsmethoden einfach und schnell durchführbar, was sich stark kostensenkend auswirkt. Außerdem kann die Form des bzw. der in demPlattenpaket vorgesehenen Kanäle beliebig sein, was für die Verwendngsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Sekundärelektrorenvervnelfachers von besonderem Vorteil ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung Sollen anhand von in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werde. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Sekundärelektronenvervielfacher der erfindungsgemäßen Art mit schematisch dargestellter Spannungsversorgung; Figur 2 eine Draufsicht auf den Sekundärelektronenvervielfacher nach Figur 1 Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Sekundärelektronenvervielfacher mit drei Kanälen Figur 4 eine Draufsicht auf den Sekundärelektronenvervielfacher nach Figur 3 und Figur 5 einen Längs schnitt durrh einen Sekundärelektronenvervielfacher mit weitere vorteilhaften Merkmalen.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Sekundärelektronenvervielfacher 1 besteht aus den abwechselnd übereinander angeordneten Dynodenplatten 2 und Isolierschichten 3. Das dadurch gebildete Paket wird von der Kathodenplatte 4 und der gleichzeitig den Auffänger fur die Sekundärelektronen bildenden Anodenplatte 5 zusammengehalten. Die Kathodenplatte 4 und Anodenplatte 5 ragen seitlich über das von den restlichen Platten und Schichten gebildete Paket hInaus und in den überstehenden Randbereichen sind Mittel (Öffnungen 6 und 7, Bolzen 8 mit Mutter 9, Isolierteile 10) zur gegenseitigen isolierten Verschraubung vorgesehen. Der Kanal 11 ist als einseitig offener Spalt ausgebildet, der von der als Elektronenfänger dienenden Anodenplatte 5 abgeschlossen wird.
Zur Spannungsversorgung der Dynodenplatten ist der Spannungsteiler 12 vorgesehen, der mit der Hochspannungsquelle 13 ir. Verbindung steht. Die Anode 5 ist über den Arbeltswiderstand 14 ebenfalls mit der Spannungsquelle 13 verbunden.
Der Ausgangs Impuls wird durch den Kondensator 15 gleichspannungsmäßig entkoppelt und am Ausgang 16 abgenommen. Ir.
dem von den Dynodenplatten 2 und Isolierschichten 3 gebildete Paket sid noch die Zentrierstäbe 17 vorgesehen, die mit ihren Enden bis in die Öffnungen 18 reichen, welche in der Kathodenplatte 4 und der Anodenplatte 5 vorgesehen sind Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellter Sekurdärelektronenvervielfacher sind drei leicht gekrümmte, spaltförmige Kanäle 19, 20 und 21 vorgesehen. Die in den verschiedenen Kanälen gebildete Elektronenlawinen werden von den Auffängern 22, 23 und 24 aufgenommen. Zur Abrahme der Impulse sind die Arbeitswiderstär.de 25, 26 und 27 sowie die Kor.-densatoren 28, 29 und 30 vorgesehen. Die Auffänger 22, 23 urd 24 sid gegenüber der Anodenplatte 5 isoliert angeordnet.
Dazu sid die Isolierschichten 31, 32 und 33 vorgesehen.
Beim Sekundärelektronenvervielfacher narh Figur 5 weist der Kanal 34 im Querschnitt etwa die Form eines Kreises auf.
Im Bereich der Eintrittsöffnung 35 erweitert sich der Kanal 34 trichterförmig. Außerdem weist der Karal 34 in Längsrichtung eine gekrümmte Form auf, wodurch die Ionenrückkopplung (im Bereich des Auffängers 5 erzeugte, zurückfliegende Ionen) vermieden wird. Schließlich bestehen die Isolierschichten 3 aus eirem hochohmigen Material, so daß dlese Schichten selbst der für die Versorgurg der Dynodenplatten 2 dienenden Spannungsteiler bilde. Es ist dann lediglich rotwendig, die Kathodenplatte 4 und die Anodenplatte 5 mit den Polen der Spannungsquelle 13 zu verbinden. Die Abrahme der verstärkten Impulse erfolgt - wie ir Figur 1 - wieder über den Arbeitswiderstand 14 und den Kondensator 15.
Die Dynoden 2 bestehen z.B. aus Aluminium; die Isolationsschichter 3 können z.B. aus Glimmer oder aus einem hoehohmigen Materialgemisch von Keramik und Metall (Cermet) bestehen.

Claims

A N S P R Ü C H E

Sekundärelektronenvervielfacher mit mindestens einem von diskrete Dynoden gebildeter Kanal und einem den Dynoden zugeordneten Spannungsteiler, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehrerer übereinanderliegenden Dynodenplatten (2) aus leitendem oder halbleitendem Material besteht, weiche jeweils voneinander durch eine Isolationsschicht (3) getrennt srd, und daß der Kanal (11, 34) von einer den Platten (2) urd Schichten (3) gemeinsamen Öffnung gebildet wird.
2. Sekundärelektronenvervielfachernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungsversorgung der Dynoden (2) ein aus diskreten Widerständen oder einem kontinuierlichem Widerstand bestehender Spannungsteiler (12) vorgesehen ist,
3. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten (3) aus einem hochohmigen Material bestehen und selbst den Spannungsteiler für die Versorgung der Dynoden (2) bilden.
4. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11, 34) die Form eines geraden oder gekrümmten Spaltes hat
5. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (11) einseitig offen ist.
6. Sekundärelektronervervlelfanher nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (34) im Querschnitt die Form eines Kreises oder Kreisringes hat.
7. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehnden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Eintrittsöffnung (35) des Kanals (34) trinhterförmig erweitert.
8. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kanäle (19,20, 21) vorgeseher sind.
9. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw.

die Kanäle (11, 19, 20, 21, 34) von einer Anodenplatte (5) abgeschlossen sind, die dem Auffangen des verstärkter.

Sekundärelektronenstromes dient.
10. Sekundärelektronenvervielfacher nach der Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Kanal (19,20,21) jeweils ein gegenüber der Anodenplatte (5) isolierter Auffänger (22, 23, 24) für den verstärkten Elektronenstrom vorgesehen ist.
11. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Platten (Kathoden- und Anodenplatte 4 bzw. 5) mindestens an zwei gegenüberliegenden Seiten über das vor den restlichen Platten (2)und Schichten (3) gebildete Paket hinausragen und daß in dem überstehenden Randbereich Mittel (6 bis 10) zur gegenseitigen isolierten Verschraubung vorgesehen sind.
12. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß In dem von den Platten gebildete Paket Zentrierstäbe (17) aus Isoliermaterial vorgesehen s rd.
13. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynoden (2) aus einem leitendem oder halbleitendem Material mit einem Sekundäremissionskoeffizienten größer 1 bestehen.
14. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den bzw.

die Kanäle begrenzenden Flachen der Dynodenplatten mit eir.em Material mit eir.em Sekundäremissionskoeffizienten größer 1 belegt sind.
15. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem der vorhergehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dyode (2) aus Aluminium und die Isolationsschichten (3) aus Glimmer oder aus einem hochohmigen Materialgemisch von Keramik und Metall (Cermet) bestehen.
16. Verfahren zur Herstellung eines Sekundärelektronenvervielfachers nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Dynodenplatten und Isolierschichten übereinander gelegt und gegen seitliches Verschiebe gesichert werden, daß im zusammergebauten Zustand der bzw.

die Kanäle durch mechanische Bearbeitung, wie Fräsen Bohren, Säge oder dergl. geblldet werden und daß danach der Anschluß der Spannungsversorgung erfolgt.
17. Verfahren zur herstellung eines Sekundärelektronenvervielfachers nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynodenplatten und Isolierschichten mit deckungsgeleichen Öffnungen versehen werden, daß die den bzw. die Kanäle bildende Flächen der Dynodenplatten mit einem Material mit einem Sekundäremissionskoeffizienten größer 1 belegt werde, daß die in dieser Weise hergestellten Platten und Isolierschichten abwechselnd übereinander gelegt und gegen seitliches Verschieben gesichert werden und daß danach der Anschluß der Spannungsversorgung erfolgt.

L e e rS e i t e