DE2414835C3 - Elektronenvervielfacher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenvervielfacher mit mindestens zwei dicht beeinander angeordneten, <>5 elektrisch voneinander isolierten Elektroden.

Elektronenvervielfacher werden beispielsweise als interne Verstärker in Bildaufnahmeröhren und Photomultiplier-Röhren (SEV-Röhren) verwendet Ein Elektronenvervielfacher ist ein Gerät, in dem der Eiektronenstrom einer Elektronenquelle, z. B. der Photokathode eines Photomultipliers oder einer Glühkathode, mit Hilfe von Sekundärelektronenemission verstärkt oder vervielfacht wird Beim üblichen Elekronenvervielfacher ist eine gestaffelte Reihe oder Kette von Sekundäremittierenden Dynoden zwischen einer Elektronenquelle und einer Auffangelektrode (Anode) für die vervielfachten Elektronen angeordnet Die Dynoden bestehen aus oder sind beschichtet mit sekundäremittierendem Material und werden mit fortschreitend höherer Spannung beaufschlagt

Die von der Elektronenquelle emittierten Elektronen werden auf die erste Dynode gerichtet, wo für jedes auftreffende Elektron mehrere Sekundärelektronen freigesetzt werden. !Diese freigesetzten Elektronen werden auf die sekundäremittierende Fläche der nächsten Dynode beschleunigt, wo jedes Elektron wiederum mehrere Sekundärelektronen herausschlägt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder nachfolgenden Dynode oder »Stufe« des Elektronenvervielfachers. Es werden also die in das niedervoltige Eingangsende des, Elektronenvervielfachers eintretenden Elektronen sukzessive durch Sekundäremission an jeder Dynode längs der Dynodenkette vervielfacht. Dabei werden die Sekundärelekronen von Dynode zu Dynode durch ein elektrisches Feld beschleunigt. Die von der letzten Dynode erzeugten Elektronen werden von der Anode oder Auffangelektrode aufgefangen.

Elektronenvervielfacher eignen sich besonders für die Verstärkung von Elektronenströmen, die durch schwache Signale, beispielsweise Licht, Kernstrahlung oder Strahlung im elektromagnetischen Spektrum, er zeugt werden. Photornultiplier eignen sich besonders für die Umsetzung von schwachen Lichtsignalen in Elektronenströme, die anschließend durch einen Elektronenvervielfacher im Photomultiplier verstärkt werden. Jedoch sind Elektronenvervielfacher und Photomultiplier im allgemeinen in ihrer Fähigkeit, lediglich die Informations- oder Nutzkomponente des Eingangssignals zu verstärken, beschränkt. Diese Beschränkung ergibt sich aus bestimmten Vorkommnissen im Elektronenvervielfacher selbst, beispielsweise durch schlechten Auffangwirkungsgrad in verschiedenen Stufen des Gerätes sowie durch Quellen von Fremdemission, die nicht unmittelbar mit dem Vorgang der Umwandlung des Eingangssignals oder dessen anschließender Elektronenvervielfachung verbunden ist. Auch haben Abweichungen der Elektronen von ihren Laufwegen zwischen den Elektroden eine schlechte Elektronenausbeute (Auffangwirkungsgrad) zur Folge, und dieser als »Zwischenstufensprung« bekannte Effekt ruft im Ausgangssignal unerwünschte Photoelektronen-Teilimpulse hervor. Durch eine schlechte Elektronenausbeute an der ersten Dynode kann die Informationskomponente des Eingangssignals zerstört werden. Feiner wird auch durch Fremdlicht im Elektronenvervielfacher, beispielsweise infolge von Elektrodenglühen, Elektrolumineszens und Isolation von Restgasen, die Brauchbarkeit von Photomultipliern für Anwendungszwecke, bei denen schwache Signale festgestellt oder erfaßt werden müssen, eingeschränkt, wie in der Arbeit von H. R. K r a 11 »Extraneous Light Emission from PhotomuUipliers« in IEEE Transactions on Nuclear Science, Februar 1967, beschrieben. Im allgemeinen verursachen solche Fremdlichtquellen ein Strom-»Rauschen«, d. h. die Erzeugung von unerwünschten Elektronenströmen

enerbalb der Röhre_; die zur Anode gelangen. Bei- »nielsweise wurde gefunden, daß Fremdlichtquellen im tJektronenvervielfacherteil eines Photomultipliers auf die Elektronenquelle oder Photokathode rückgekoppelt oder rückgeleitet werden, wodurch ein unerwünschter Nachimpuls im Ausgang -iignalstrom erzeugt wird.

Ein bekannter Lösungsvorschlag zur Verringerung des Zwischenstufensprungs oder der Auswirkungen von Fremdlicht sieht vor, daß man für die Dynoden eine Kasten-Gitter-Konstruktion verwendet, wie z. B. in der USA.-Patentschrift 22 45 614 (vom 17. 6. 1941) beschrieben ist.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese und auch andere Lösungsvorschläge, wie in der obengenannten Arbeit von H. K. K r a 11 weiter erläutert, unbefriedigend oder mit zusätzlichen Mängeln behaftet sind, beispielsweise größere Aufwendigkeit der Herstellung, erhöhte Herstellungskosten, Möglichkeit von Zwischenstufensprüngen oder erhöhte Empfindlichkeit gegen äußere Beanspruchungen, wie Vibrationen oder Stöße. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenvervielfacher zu schaffen, der die genannten Mangel des Standes der Technik behebt.

Ein Elektronenvervielfacher der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode aus einem vollständig geschlossenen Gebilde mit einem eine elektronenemittierende Innenfläche von ellipsoidischer Form aufweisenden Hohlraum besteht; daß die eine Elektrode eine runde Eintrittsöffnung in den Hohlraum an einer der ellipsoidischen Innenfläche gegenüberliegenden Stelle sowie eine Austrittsöffnung aus dem Hohlraum an einer Stelle zwischen der Eintrittsöffnung und der ellipsoidischen Innenfläche aufweist; daß die andere Elektrode eine runde Austrittsöffnung aus dem Hohlraum, die konzentrisch zur Eintrittsöffnung der einen Elektrode angeordnet und größer als diese Eintrittsöffnung ist, aufweist und daß die beiden Elektroden im dichten Abstand voneinander so angeordnet sind, daß die Eintrittsöffnung der einen und die dazu konzentrische Austrittsöffnung der anderen Elektrode nebeneinander liegen, derart, daß die größere Austrittsöffnung teilweise durch den die runde Eintrittsöffnung bildenden Teil der einen Elektrode verschlossen wird.

Durch die ellipsoidische Ausbildung der elektronenemittierenden Flächen der einzelnen Elektroden wird die Elektronenausbeute in jeder Stufe verbessert. Die Auswirkungen von unerwünschten Störquellen werden minimal, wodurch die Fähigkeit des Elektrenenvervielfacher-Gerätes, schwache Eingangssignale zu erfassen, verbessert wird. Die Herstellung der Dynoden gestaltet sich einfacher und weniger kostspielig.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Photomultiplier-Röhre mit Elektroden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer, zusammengesetzten Elektrode der Röhre nach Fig.l.

Fig. 1 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung in einer Photomultiplier-Röhre 10. Die Röhre hat einen langgestreckten evakuierten Kolben 12 mit einer transparenten Frontplatte 14 am einen Ende und < <j einem Sockelteil 16 mit einer Anzahl von Steckstiften 18 für den elektrischen Anschluß der Röhre am anderen Ende. Im Inneren der Röhre 10 sind im Abstand voneinander zwei Isolitrplatten 20 und 22 aus Keramik angeordnet, die dazwischen eine Reihe von gestaffelt oder gegeneinander versetzt angeordneten Elektroden in Form einer Photokathode 24 und dreier Dynoden 26, 28 nnd 30 starr haltern. Am Ausgangsende der Dynödenreihe ist eine Elektronenauffangelektrode oder Anode 32 ebenfalls starr zwischen den beiden Isolierplatten 20 und 22 befestigt Die Sockelstifte 18 sind innerhalb der Röhre 10 elektrisch mit den einzelnen Elektroden 24, 26, 28, 30 und der Anode 32 verbunden (nicht gezeigt), um die für den Betrieb des Photomultipliers nach F i g. 1 erforderlichen Betriebsspannungen zuzuleiten.

F i g. 2 zeigt Konstruktionseinzelheiten der Elektroden. 26, 28 und 30. Und zwar wird hierfür ein kugelförmiger Verbundkörper 34 aus zwei aufeinanderpassenden hohlen Halbkugeln 36 und 38 mit je einer sphärischen Innenfläche verwendet. Die Halbkugeln 36 und 38 sind an ihren Rändern 40 zusammengefügt, so daß der Verbundkörper 34 in seinem Inneren eine Kugelfläche 42 aufweist. Die Halbkugeln 36 und 38 haben je einen kreisförmigen Ausschnitt 44 bzw. 45, wobei die beiden Ausschnitte zusammen eine geschlossene runde Austrittsöffnung 47 bilden. Die Halbkugel 36 hat außerdem in ihiem Mittelbereich eine weitere runde Öffnung 46, die eine Eintrittsöffnung bildet.

Ferner sind an den beiden Halbkugeln 36 und 38 aufeinanderpassende äußere Rohransätze 48 vorgesehen, die zusammengefügt sind und als Halterung zum starren Befestigen des Verbundkörpers 34 dienen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1 sind die Elektroden 24, 26, 28 und 30 mit noch zu erläuternden geringfügigen Abwandlungen, nach Art des Verbundkörpers 34 nach F i g. 2 ausgebildet.

Die Elektroden 24, 26, 28 und 30 haben jeweils zusammenpassende Rohransätze 48, mittels denen sie in gestaffelter Reihe zwischen den Keramikplatten 20 und 22 starr gehaltert sind, wie in F i g. 1 gezeigt. Die Mittelpunkte der inneren Kugelflächen dieser Elektroden können in einer gemeinsamen Ebene liegen, beispielsweise in der Querschnittsebene nach F i g. 1. Die Elektroden 26, 28 und 30 bestehen aus Sekundäremissions-Eigenschaften aufweisendem Kupfer-Beryllium-Material mit einer Stärke von 0,013 bis 0,025 cm.

Die Photokathode 24 in F i g. 1 besteht aus zwei Teilen 51 und 52. Das Teil 51 ist eine einstückige metallische Halbkugel mit einer sphärischen Innenfläche und einer Austrittsöffnung 53. Das Teil 52 ist eine Halbkugel aus Drahtnetz, die mit dem Teil 51 zur sphärischen Elektrode 24 zusammengefügt ist. Das Teil 51 der Elektrode 24 kann aus Nickel-Silber oder Molybdän mit einer Stärke von 0,025 cm bestehen.

Auf der sphärischen Innenfläche des Elektrodenteils 51 befindet sich ein photoemittierender Belag 50, der bei Beaufschlagung mit Licht Photoelektronen emittiert. Der Belag 50 kann aus irendeinem bekannten Photoemissionsstoff, beispielsweise einer mit Alkalimetall aktivierten photoemittierenden Antimonschicht bestehen.

Wie in F i g. 1 gezeigt, sind die Elektroden 24, 26, und 30 dicht beieinander, jedoch mit gegenseitigem Isolierabstand, in einer versetzten oder gestaffelten Reihe angeordnet. Bei der speziellen Ausführungsform nach F i g. 1 haben die Elektroden 26, 28 und 30 je einen Innendurchmesser von 2,54 cm, eine runde Eintrittsöffnung 46 mit einem Durchmesser von 10,16 cm und eine runde Austrittsöffnung 47 mit einem Durchmesser, von 1,27 cm. Die Elektrode 24 hat einen Innendurchmesser

von 5,1 cm und eine runde Austrittsöffnung 53 mit einem Durchmesser von 1,65 cm. Das halbkugelförmige elektrostatische Gitter oder Drahtnetz 52 ist lichtdurchlässig und verhindert im Betrieb der Röhre das Entweichen von Photoelektronen von der Fläche 50.

Die Elektroden 24, 26, 28 und 30 sind so angeordnet, daß jeweils die Austrittsöffnung 47 einer Elektrode gleichachsig oder konzentrisch mit der Eintrittsöffnung 46 der. nächstfolgenden Elektrode in der Elektronenvervielfacherkette ist, so daß eine Elektronenverbindung zwischen den aufeinanderfolgenden elektronenemittierenden Flächen besteht. Die entsprechenden Eintritts- oder Austrittsöffnungen der einzelnen Elektroden 24, 26, 28 und 30 sind relativ zueinander so angeordnet, daß die Verbindungslinien zwischen den Mittelpunkten der inneren Kugelflächen aufeinanderfolgender Elektroden in ihren Schnittpunkten rechte Winkel α miteinander bilden und außerdem mit den Achsen der konzentrischen Eintritts- und Austrittsöffnungen zwischen den aufeinanderfolgenden Elektrodenmittelpunkten zusammenfallen. Die Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der inneren Kugelflächen der Elektroden 24 und 26 bildet mit der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Drahtnetzes 52 und dem Mittelpunkt der Halbkugelfläche des Elektrodenteils 51 einen Winkel β von 135°.

Im Betrieb der Röhre 10 werden an die Elektroden 24, 26, 28, 30 und 32 elektrostatische Potentiale mit fortschreitend zunehmendem Spannungswert gelegt, und zwar der niedrigste Spannungswert an die Elektrode 24 und der höchste Spannungswert an die Elektrode 32. Sodann wird durch das halbkugelförmige lichtdurchlässige Gitter 52 Licht auf die photoemittierende Fläche 50 fokussiert. Die daraufhin emittierten Photoelektronen sind bestrebt, in Richtung zum Mittelpunkt der Elektrode 24 zu wandern. Der die Eintrittsöffnung 46 der Elektrode 26 bildende Teil erzeugt ein elektrostatisches Beschleunigungsfeld, das in die Austrittsöffnung 53 der Elektrode 24 hineinreicht. Dieser Eintrittsöffnungsteil der Elektrode 26 liegt auf einer höheren Spannung als die Elektrode 24 und zieht die Photoelektronen durch die Austrittsöffnung 53 der Elektrode 24 und die dazu konzentrische Eintrittsöffnung 46 der Elektrode 26 in diese hinein. Die Photoelektronen werden durch das Feld der Elektrode 26 beschleunigt und treffen auf die innere Kugelfläche dieser Elektrode auf, die aus sekundärelektronen-emittierendem Material besteht oder mit solchem Material beschichtet ist. Dabei werden aus der Emissionsfläche der Elektrode 26 Sekundärelektronen herausgeschlagen, die wiederum durch das elektrostatische Beschleunigungsfeld, das von dem die Eintrittsöffnung 46 bildenden, kleiner bemessenen Teil der Elektrode 28 erzeugt wird, beschleunigt werden. Dieses Beschleunigungsfeld der Eelektrode 28, die eine höhere Spannung als die Elektrode 26 führt, zieht die Sekundärelektronen von der Innenfläche der Elektrode 26 durch deren Austrittsöffnung 47 und die Eintrittsöffnung 46 der Elektrode 28 in diese hinein. Diese Elektronen treffen auf die Innenfläche der Elektrode 28 auf, die aus elektronenemittierendem Material besteht oder mit solchem Material beschichtet ist. Dort werden die Elektronen wiederum vervielfacht und durch die Austrittsöffnung 47 der Elektrode 28 und die dazu konzentrische Eintrittsöffnung 46 der Elektrode 30 beschleunigt, so daß sie auf die Innenfläche der Elektrode 30 auftreffen, wo sie abermals vervielfacht werden. Die Elektronenlaufwege folgen dabei allgemein den durch die gestrichelten Linien 54 angedeuteien Bahnen. Die vervielfachten Elektronen werden schließlich von der Anode 32 aufgefangen. Typische Betriebsspannungen für die verschiedenen Teile bzw. Elektroden der Röhre 10 sind in F i g. t angegeben.

Wie erwähnt, haben die Elektroden 26, 28 und 30 jeweils einen die Eintrittsöffnung der Elektrode bildenden Teil. Der die Eintrittsöffnung 46 bildende Elektrodenteil überdeckt und verschließt dabei »eilweise die Austrittsöffnung 47 bzw. 53 der vorausgehenden Elektrode. Das vom Eintrittsöffnungsteil der einzelnen Elektroden erzeugte Beischleunigungsfeld reicht jeweils in die vorhergehende Elektrode in Form von ellipsoidischen Äquipotentialflächen hinein, die sich von im wesentlichen einem gemeinsamen Mittelpunkt auf der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der beiden benachbarten Elektroden aus erstrecken. Jedes Beschleunigungsfeld greift, in dieser Weise in den Hohlraum der vorhergehenden Elektrode hinein, bis der äußerste Teil des Beschleunigungsfeldes der inneren Kugelfläche der vorhergehenden Elektrode angepaßt ist.

Die durch die Eintrittsöffnung der einzelnen Elektroden beschleunigten Elektroden bewegen sich mit verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten von 100 oder

2s mehr Elektronen-Volt Energie, so daß sie durch das Beschleunigungsfeld der nächstfolgenden Elektrode hindurchlaufen und auf der elektronenemittierenden Fläche der einzelnen Elektroden mit hohen Elektronengeschwindigkeiten auftreffen. Die dadurch erzeugten Sekundärelektronen werden von der elektronenemittierenden Fläche mit verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten von weniger als 1 Elektronen-Volt Energie emittiert, so daß sie sofort in das Beschleunigungsfeld der nächstfolgenden Elektrode gezogen und durch die Austritts- und die dazu konzentrische Eintrittsöffnung sehr rasch in die nächstfolgende Elektrode beschleunigt werden. Die Form des in die einzelnen Elektroden hineinreichenden Beschieunigungsfeldes bewirkt somit, daß die von den einzelnen Elektroden emittierten Sekundärelektronen vollständig aufgefangen werden. Auf Grund der Tatsache, daß das Beschleunigungsfeld der Form der ellipsoidischen oder sphärischen Innenfläche der Elektrode angepaßt ist. ergibt sich eine sehr viel vollständigere Erfassung der Sekundärelektronen als bei anderen, nicht in dieser Weise formgerechten Flächenausbildungen. Das vollständige Einfangen oder Erfassen der von einer Elektrodenfläche emittierten Elektronen durch das Beschleunigungsfeld der nächstfolgenden Elektrode ergibt sich aus der Tatsache, daß jedes Beschleunigungsfeld von im wesentlichen einem Mittelpunkt auf der Mittellinie zwischen je zwei Elektroden aus und innerhalb der Ein trittsöffnung 46 der Elektrode gebildet wird. Dadurch treten Elektronen, die irgendeinen Teil der sphärischer oder ellipsoidischen Innenfläche einer Elektrode ver lassen, in ein gleichförmiges Beschleunigungsfeld ein von dem sie gegen den Mittelpunkt der Eintrittsöff nung 46 der nächstfolgenden Elektrode gezogen wer den. In F i g. 1 sind die Elektronenbahnen innerhalb de einzelnen Elektroden durch die gestrichelten Linien an gedeutet.

Die Übertragung des Elektrcmenflusses zwischei den aufeinanderfolgenden elektronenemittierendei Flächen des Gerätes beträgt somit nahezu 100%, wa eine wesentliche Verbesserung gegenüber der bei hei kömmlichen Elektronenvervielfachern erzielbare Übertragungswerte bedeutet Ferner ist wegen de übereinandergreifenden Anordnung der entsprecher

den Eintritts- und Austrittsöffnungen !aufeinanderfolgender Elektroden und wegen der eingeschlossenen Anordnung der Elektrodenflächen selbst die Rückkopplung von Fremdlicht oder Restgasionen auf vorhergehende elkrronenemittierende Flächen stark verringen, so daß eine erhebliche Verringerung des störenden »Stromrauschens« erzielt wird.

Das Gerät ist im zusammengebauten Zustand besonders robust. Ferner sind, da die halbkugeligen Elektronenteile leicht hergestellt werden können, die Elektroden der vorliegenden Röhre weit weniger kostspielig in der Herstellung als die Elektrodenanordnungen bekannter Röhren.

Die einzelnen Elektroden sind, wie in F i g. 1 gezeigt, so angeordnet, daß ihre Mittellinien jeweils rechtwinklig (Winkel λ = 90°) zueinander liegen. Jedoch ist dieser Wert des Winkels et nicht allzu kritisch und kann zwischen 70 und 110° betragen, ohne daß durch solche unterschiedlichen Werte das Einfangen der Elektronen von einer Elektrode durch das Beschleunigungsfeld der nächsten Elektrode nennenswert beeinträchtigt wird.

Während bei der bevorzugten Ausführungsform die Elektroden eine kugelförmige Innenfläche mit einem elektronenemittierenden Teil haben, sind auch andere Elektrodenformen mit ellipsoidischen Innenflächen, einschließlich asphärischen Flächen möglich, wobei Elektronen in gleicher oder ähnlicher Weise von einer eingeschlossenen Elektrodenfläche auf einen mittleren Bereich im Inneren der betreffenden Elektrode gerichtet werden. Die Elektronenoptik innerhalb der Elektrodenanordnung der bevorzugten Ausführungsform wird durch die Verwendung von sphärischen Innenflächen stark vereinfacht; jedoch läßt sich der Erfindungsgedanke auch auf anderweitige ellipsoidische Innenflächen oder asphärische Abwandlungen derselben anwenden. Auch braucht nicht die gesamte ellipsoidische Innenfläche elektronenemittierend zu sein: vielmehr muß lediglich derjenige Flächenteil, auf den die eintretenden Elektronen auftreffen, elektronenemittierend sein.

Im allgemeinen können die Größe, die Form und die Anordnung der einzelnen Elektroden oder der zusammenpassenden Elektrodenteile beträchtlich variiert werden, ohne daß die Wirkungsweise des Elektronenvervielfachers nennenswert beeinträchtigt wird. Ebenso kann man, obwohl die einzelnen Elektroden am vorteilhaftetsten dicht nebeneinander, jedoch elektrisch isoliert von der jeweils vorhergehenden und/oder nachfolgenden Elektrode angeordnet werden, den Abstand zwischen den Elektroden vergrößern, solange dabei die erforderliche Einfangwkung erhalten bleibt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform haben die Eintritts- und Austrittsöffnungen, welche die Verbindung zwischen den aufeinanderfolgenden Elektroden herstellen, runde Form. Jedoch können die Größe, die Form, die Anordnung und die gegenseitige Winkellage λ oder β der einzelnen öffnungen beträchtlich variiert werden, solange die Einfangwirkung und das sich ergebende »Dunkelsiromrauschen« im Betrieb der Röhre für den gegebenen Anwendunpszweck angemessen sind. Beispielsweise kann der Zwischenteil einer Elektrode zwischen der Eintrittsöffnung 46 und der Austrittsöffnung 47 entfernt werden, so daß eine einzige öffnung entsteht, wie bei 49 in F i g. 2 gestrichelt angedeutet. Diese größere öffnung 49 erfüllt dann die gleiche Aufgabe wie die beiden öffnungen (Eintritts- und Austrittsöffnung).

Während in F i g. 1 die Elektroden eine gemeinsame Mittelebene haben, die die Mittelpunkte sämtlicher ellipsoidischen Innenflächen sowie die gemeinsamen Achsen der Eintritts- und Aus'irittsöffnungspaare enthält, können die Elektroden statt dessen auch schraubenlinienförmig in einer gestaffelten Reihe oder mit anderweitiger dreidimensionaler Gruppierung der Mittelpunkte angeordnet sein. Beispielsweise kann man die Elektrode 24 in der Mitte und die anderen Elektroden kettenartig um ihren Umfang herum anordnen.

Wie beschrieben, werden die Elektronen aus der einen in die nächstfolgende Elektrode durch denjenigen Teil der Elektrode beschleunigt oder gezogen, der die Eintrittsöffnung 46 bildet und die Austrittsöffnung der vorhergehenden Elektrode teilweise überdeckt. Diese Beschleunigungsvorrichtung kann ebenfalls anders ausgebildet werden, beispielsweise in Form eines elektrisch leitenden, elektronendurchlässigen Drahtgitters oder Drahtnetzes, das über der Eintrittsöffnung 46 befestigt ist. Der die Eintrittsöffnung 46 bildende Elektrodenteil kann einen in die Austrittsöffnung 47 der vorhergehenden Elektrode vorstehenden Muffen- oder Bolzenteil haben. Ein elektronendurchlässiges Netz über der Eintrittsöffnung ergibt eine stärkere Eindringung des Beschleunigungsfeldes in die vohergehende Elektrode.

Bei der Herstellung der Elektroden kann man für die sphärischen Innenflächen ein Material mit schiechten elektronenemittierenden Eigenschaften, beispielsweise Nickel, verwenden, das man dann durch Aufbringen von Materialien, die mit dem Material der Innenfläche reagieren oder diese Innenfläche beschichten, sensibilisiert, so daß sich ein annehmbarer Elektronenemitter, entweder Photoemitter oder Sekundäremitter, ergibt. Ebenso kann man ein Magnetfeld wie Keramik, das keinen annehmbaren Elektronenemitter für derartige Anwendungszwecke darstellt, sich aber leicht zu der erforderlichen ellipsoidischen Flächenform für einzelne oder gleichzeitig mehrere Elektroden verarbeiten läßt, als Unterlage verwenden, auf die man dann die benötigten elektronenemittierenden Flächen aufbringt.

Die Erfindung läßt sich nicht nur auf Photomultiplier-Röhren, sondern auch auf beliebige andere Arten von Elektronenvervielfachern anwenden, bei denen die anfängliche Elektronenemission nicht durch Photoelek tronen, sondern z. B. durch den Elektronenstrom eine: Elektroncnstrahlsystems oder durch Signalelektroner einer Orthikon-Bildaufnahmeröhre gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 609640/245

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronenvervielfacher mit mindestens zwei dicht beieinander angeordneten, elektrisch voneinander isolierten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode aus einem vollständig geschlossenen Gebilde mit einem eine elektronenemittierende Innenfläche (42) von ellipsoidischer Form aufweisenden Hohlraum besteht, daß ι ο die eine Elektrode eine runde Eintrittsöffnung (46) in den Hohlraum an einer der ellipsoidischen Innenfläche gegenüberliegenden Stelle sowie eine Austrittsöffnung (47) aus dem Hohlraum an einer Stelle zwischen der Eintrittsöffnung una der ellipsoidisehen Innenfläche aufweist, daß die andere Elektrode eine runde Austrittsöffnung (47) aus dem Hohlraum, die konzentrisch zur Eintrittsöffnung der einen Elektrode angeordnet und grötier als diese Eintrittsöffnung ist, aufweist und dad die beiden Elektroden in dichtem Abstand voneinander so angeordnet sind, daß die Eintrittsöffnung der einen und die dazu konzentrische Austrittsöflnung der anderen Elektrode nebeneinanderliegen derart, daß die größere Austriusöffnung teilweise durch den die Eintrittsöffnung bildenden Teil der einen Elektrode verschlossen wird.

2. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der ellipsoidischen Flächen der beiden Elektroden mit der Achse der die Verbindung zwischen den beiden Elektroden herstellenden öffnungen (47,46) zusammenfällt.

3. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Elektrode (24) ein lichtdurchlässiges Gitter (52) hat und daß ein Teil (50) der ellipsoidischen Innenfläche dieser Elektrode photoemittierend ist.

4. Elektronenvervielfacher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Elektrode (24) aus einem halbkujjelförmigen lichtdurchlässigen Gitter (52) und eher damit zu einem Kugelgebilde zusammengefügten Ganzmetall-Halbkugel (51) besteht.

5. Elektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über der Eintrittsöffnung der einen Elektrode ein elektrisch leitendes, elektronendurchlässiges Netz oder Gitter befestigt ist.

6. Elektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode aus zwei hohlen Halbkugelteilen (36, 38), die an ihren Rändern (40) zu einem geschlossenen Kugelgebilde zusammengefügt sind, besteht, daß die Eintrittsöffnung (46) in einem Mittelbereich des einen Halbkugelteils vorgesehen ist und daß die Austrittsöffnung (47) durch runde Ausschnitteile (44,45) in den Rändern der beiden Halbkugelteile gebildet wird.

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