DE2407424B2 - Elektronenvervielfacher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenvervielfacher mit mehreren, in einem Vervielfachungskanal zwischen einer Elektronenquelle und einer Elektropensammelelektrode angeordneten parallelen, in Ausdehnungsrichtung des Vervielfachungskanals einen Abstand voneinander aufweisenden Elektronenvervielfachungsstufen, die so ausgebildet sind, daß die Elektronen von der Elektronenquelle zur Elektronensammelelektrode auf zick-zack-förmigen Wegen verlaufen.

Im Interesse der Raumeinsparung werden bei der Mehrzahl der bekannten Mehrzahl-Elektronenvervielfacher kontinuierliche Dynoden verwendet und nicht die komplizierten diskreten Dynoden, die man häufig in einkanaligen Elektronenvervielfachern findet. Je nach ihrer Bemessung besitzen die Elektronenvervielfacher mit kontinuierlichen Dynoden zahlreiche Nachteile, wie z. B. Nichtlinearität, hohe Laufzeit, Laufzeitstreuung, geringer Ausgang oder geringer Wirkungsgrad.

Es sind auch Elektronenvervielfacher bekannt, bei denen die Dynoden so ausgebildet sind, daß sich die Elektronen vom Ort ihrer Emission von Stufe zu Stufe bis zur Sammelelektrode auf zick-zack-förmigen Bahnen bewegen. Hier sind jedoch nicht getrennte Elektronenvervielfacherkanäie vorgesehen, denn die Elektronen können sich hier auch von Kanal zu Kanal bewegen, was zugelassen werden kann, weil eine für alle Kanäle gemeinsame Sammelelektrode verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrkanaligen Elektronenvervielfacher zu schaffen, der sich durch einen einfachen Aufbau und einen hohen Gewinn auszeichnet. Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die einzelnen Stufen jeweils durch Platten gebildet werden, die so geschlitzt sind, daß parallele Finger gebildet werden, daß jeder zweite Finger in eine zur Plattenebene senkrechte Ebene verwunden ist, und daß die verwundenen Finger in aufeinanderfolgenden Platten so gegeneinander versetzt sind, daß .^cie getrennte, zick-zack-förmige Elektronenvervielfachungskanäle zu zugehörigen Elektronensammelelektroden bilden.

Dadurch, daß die Elektronen mit großem Einfallwinkel auf die Dynoden auftreffen, ergibt sich ein optimaler Gewinn, und durch die Anordnung und Ausbildung der Platten selbst wird verhindert, daß die einzelnen Kanäle sich gegenseitig beeinflussen können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Fotoelektronen-Vervielfacherröhre,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Teil einer der quer verlaufenden Platten und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektronenvervielfachers.

Die in Fig. 1 dargestellte Fotoelektronen-Vervielfacherröhre besitzt eine rohrförmige Umhüllung 1, an deren einem Ende in bekannter Weise eine Fotokathode 2 auf einer durchscheinenden Elektrode 3 angeordnet ist. Die Fotokathode 2 sendet in Abhängigkeit von einfallendem Licht Elektronen aus und bildet damit eine Elektronenquelle. Bei der in Fig. 1 dargestellten Röhre sind vier Kanäle und sechs Vervielfachungsstufen (oder Gewinnstufen, wie sie allgemein bezeichnet werden) vorgesehen. Elektronen-Sammelelektroden 4 dienen jeweils zur Sammlung der durch einen der vier Kanäle verlaufenden Elektronen. Die Kanäle und Gewinnstufen werden durch sechs gleiche Elemente 5 gebildet, die quer zur Röhrenachse im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Elemente 5 werden aus Platten aus elektrisch leitfähigem, Sekundärelektronen aussendendem Material gebildet, und alle Elemente sind gegeneinander elektrisch isoliert. F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eines der Elemente 5, und man sieht, daß das Element aus einem einzigen Teil besteht, und zwar aus einer Folie aus Berylliumkupfer oder Silber-Magnesiumlegierungen. Die Folie ist parallel zu einem ihrer Ränder geschlitzt, so daß mehrere Finger 6, 7, 8, 9 und 10 gebildet werden, die unten durch einen gemeinsamen Streifen 11 verbunden sind. Die oberen Enden der Finger sind ebenfalls durch einen Streifen miteinander verbunden. Jeder zweite Finger, im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Finger 7 und 9, sind in der dargestellten Weise verwunden, so daß sie im rechten Winkel zu den übrigen Fingern stehen. Im eingebauten Zustand des Elements 5 in der Umhüllung 1 liegen dann die verwundenen Finger 7 und 9 parallel zur Längsachse der Umhüllung, und sie sind so angeordnet, daß sie für jeden der vier Kanäle jeweils die erste

Vervielfachungsstufe bilden.

Die anderen Elemente 5 sind von ähnlicher Form, jedoch sind die Elemente abwechselnd in der Umhüllung gegeneinander versetzt. Der untere Streifen 11 ist mit Löchern 11, 13 und 14 versehen, durch die in Längsrichtung verlaufende, elektrisch isolierende Lager- und Abstandssäulen (nicht dargestellt) gesteckt werden können. Die Säulen werden durch die Löcher aller sechs Elemente 5 hindurchgeführt und dn beiden Enden der Umhüllung festgelegt, so daß sie für die Lokalisierung und die Halterung der Elemente sorgen. Auch der obere, nicht dargestellte Streifen ist mit Löchern versehen, in die ebenfalls derartige Säulen eingeführt werden können.

Aus dem vorangehenden ist ersichtlich, daß ein diskretes Dynodensystem von einfachem Aufbau zur Anwendung kommt. Darüber hinaus werden die Sekundärelektronen in jeder Stufe fokussiert, die gesamte Laufzeit ist klein und die Laufzeitstreuung ist im Vergleich zur Laufzeitstreuung bei Mer-kanal-Fotoelektronen-Vervielfachem, bei denen ein kontinuierlicher Dynodenaufbau verwendet wird, erheblich kleinen

Die Fokussierung der Elektronen erfolgt so, daß die Elektronen auf alle sekundär-emissionsfähigen Flächen unter einem großen Einfallswinkel auftreffen, wodurch ein optimaler Gewinn sichergestellt wird. Ferner sind die Fokussierelektroden so bemessen, daß Licht- und lonenrückführung zur Kathode vernachlässigbar klein sind.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Elemente 5 jeweils fünf Finger. Unter diesen Umständen können die sechs Elemente bequem aus einer einzigen Folie aus geeignetem Material hergestellt werden, die zunächst in der zuvor beschriebenen Weise mit Schlitzen versehen wird, um dreißig gleiche Finger herzustellen, die zwischen oberen und unteren Streifen angeordnet sind. Die geschlitzte Folie wird dann so weiterverarbeitet, daß jeder zweite Finger um 90° verwunden wird und daß im oberen und unteren Streifen gegenüber dem ersten, fünften, sechsten, zehnten, elften usw. Finger Löcher vorgesehen werden, in die die Lokalisierungs- und Haltesäulen eingesteckt werden können. Anschließend wird dann der obere und untere Streifen am Außenrand jedes fünften Fingers durchschnitten, so daß Elemente mit jeweils fünf Fingern entstehen. Die aufeinanderfolgenden Elemente besitzen dann automatisch die richtige Form in Bezug aufeinander und können in dieser Reihenfolge in den Fotoelektronen-Vervielfacher eingesetzt werden. Die oben beschriebene Technik ist für alle Fälle geeignet, bei denen für die Elemente 5 eine ungerade Zahl von Fingern benötigt wird.

In Fig. 1 ist eine erste Fokussierolektrode 15 zwischen der Fotokathode 2 und dem ersten Element 5 vorgesehen. Die Fokussierelektrode 15 kann aus einem Stück hergestellt werden, wobei zwischen einem oberen und einem unteren Streifen dünne Fingerteile vorgesehen sind, zwischen denen Bereiche ausgestanzt oder ausgeschnitten werden. Typische Betriebsspannungen für einen solchen Fotoelektronen-Vervielfacher sind: 0 Volt an der Fotokathode, 5 bis 15 Volt an der ersten Fokussierelektrode 15, und 100 Volt, 200 Volt, 300 Volt, 400 Volt, 500 Volt und 600 Volt jeweils an den sechs nachfolgenden Elementen 5, wobei die diesen Teilen zugeführten Spannungen mit der Entfernung von der Fotokathode 2 zunehmen.

Typische Abmessungen für die Breite der Finger 7 und 8 sind 2,2 mm bzw. 1,8 mm.

Yt Im Betrieb des oben beschriebenen Vervielfachers wird Licht auf die Fotokathode 2 an den den vier Kanälen entsprechenden Stellen gebündelt oder fokussiert. Bei dem in Fig.3 dargestellten Beispiel besteht das Fenster oder die Stirnplatte in bekannter Weise aus

jo einem Faseroptik-Block 16. Der Fotokathode 2 wird mit Hilfe von Bündeln 17 aus faseroptischen Elementen Licht zugeführt, das durch eine Lichtquelle, beispielsweise eine Röntgenröhre erzeugt wird. Die Bündel 17 werden von Hallemitteln 18 getragen, und zwischen der Stirnplatte 16 und den Haltemitteln 18 ist eine Lochmaske 19 angeordnet. Die Löcher in der Maske entsprechen den Vervieifachungskanälen. Der Vervielfacher arbeitet in der zuvor beschriebenen Weise.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele behandeln zwar Fotoelektronen-Vervielfacher, jedoch kann die Erfindung auch zur Vervielfachung von Elektronen angewendet werden, die durch andere Quellen als Foto-Emitter erzeugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Elektronenvervielfacher mit mehreren, in einem Vervielfachungskanal zwischen einer Elektronenquelle und einer Elektronensammelelektrode angeordneten parallelen, in Ausdehnungsrichtung des Vervielfachungskanals einen Abstand voneinander aufweisenden Elektronenvervielfachungsstufen, die so ausgebildet sind, daß die Elektronen von der Elektronenquelle zur Elektronensammelelektrode auf zick-zack-förmigen Wegen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen jeweils durch Platten (5) gebildet werden, die so geschlitzt sind, daß parallele Finger (6 bis 10) gebildet werden, daß jeder zweite Finger in eine zur Plattenebene senkrechte Ebene verwunden ist, und daß die verwundenen Finger in aufeinanderfolgenden Platten so gegeneinander versetzt sind, daß sie getrennte, zick-zack-förmige Elektronenvervielfachungskanäle zu zugehörigen Elektronensammelelektroden (4) bilden.

2. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Fokussiermittel (15) enthält, die zwischen der Elektronenquelle (2) und der ersten Platte (5) angeordnet sind, um die Elektronen in die entsprechenden Kanäle zu richten.

3. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fotokathode (2) als Quelle für die zu vervielfachenden Elektronen dient.

4. Elektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) des Vervielfachers mit einer Faser-Optik-Stirnplatte (16) versehen ist.

5. Elektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquelle (2), die Vervielfachungskanäle und die zugehörigen Elektronensammelelektroden (4) so angeordnet sind, daß von einem Teil der Quelle emittierte Elektronen nur in einen Vervielfachungskanal eintreten, so daß an der zugehörigen Sammelelektrode (4) ein Ausgangssignal gebildet wird, das ein Maß für die von diesem Teil der Quelle ausgesendeten Elektronen ist.

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