DE681991C - Row multiplier - Google Patents

Row multiplier

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Publication number
DE681991C
DE681991C DEM138453D DEM0138453D DE681991C DE 681991 C DE681991 C DE 681991C DE M138453 D DEM138453 D DE M138453D DE M0138453 D DEM0138453 D DE M0138453D DE 681991 C DE681991 C DE 681991C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
electrodes
field
secondary emitting
plane
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Expired
Application number
DEM138453D
Other languages
German (de)
Inventor
George Baldwin Banks
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BAE Systems Electronics Ltd
Original Assignee
Marconi Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marconi Co Ltd filed Critical Marconi Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE681991C publication Critical patent/DE681991C/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/76Dynamic electron-multiplier tubes, e.g. Farnsworth multiplier tube, multipactor

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

Reihenvervielfacher Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektronenvervielfacher, d. h. auf eine elektrische Entladungsvorrichtung, bei der mit Hilfe von Sekundäremission eine Elektronenvervielfachung erreicht wird. Die Elektronen eines primären Strahles werden vervielfacht, indem man sie auf eine sekundäremittierende Elektrode aufprallen läßt, die mehr Sekundärelektronen aussendet als Elektronen aufgeprallt sind. Wie allgemein bekannt, kann man die Elektronenvervielfachung in fast beliebig vielen Stufen fortsetzen, so daß eine außerordentlich große Verstärkung des ursprünglichen Elektronenstrahles möglich ist.Series multiplier The invention relates to an electron multiplier, d. H. to an electrical discharge device in which with the help of secondary emission an electron multiplication is achieved. The electrons of a primary beam are multiplied by hitting them on a secondary emitting electrode leaves, which emits more secondary electrons than electrons are impacted. As Generally known, one can multiply the electrons in almost any number Stages continue, so that an extraordinarily large reinforcement of the original Electron beam is possible.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einem solchen Elektronenvervielfacher und sucht mit einer Mindestzahl von äußeren Zuführungen auszukommen und die erforderlichen Betriebsspannungen verhältnismäßig niedrig zu halten. Als Elektronenvervielfacher sind elektrische Entladungsvorrichtungen bekannt, bei denen eine Reihe von sekundäremittierenden Elektroden in einer Ebene oder praktisch in einer Ebene und eine Reihe von elektrostatischen Feldelektroden ebenfalls in oder angenähert in einer anderen parallelen Ebene angeordnet sind. An dem einen Ende der Reihe der sekundäremittierenden Elektroden befindet sich in der gleichen Ebene eine Primärkathode, während in der Nähe des anderen Endes in dem Raum zwischen den beiden Ebenen eine Ausgangselektrode angeordnet ist. Gegenüber der Primärkathode befindet sich eine Feldelektrode, während jede weitere Feldelektrode gegenüber einer der sekundäremittierenden Elektroden angeordnet ist. Den sekundäremittierenden und den Feldelektroden werden fortschreitend anwachsende hohe Gleichspannungen zugeführt. Außerdem wird der Raum zwischen den beiden Ebenen von einem Magnetfeld erfüllt. Die ganze Anordnung ist so getroffen, dj die Elektronen der Primärkathode gekrümmte Bahnen beschreiben und die erste sekundäremittierende Elektrode treffen. Die Sekundärelektronen; die auf dieser Elektrode entstehen, beschreiben ebenfalls gekrümmte Bahnen und treffen auf die nächste sekundäremittierende Elektrode auf usw., bis die Ausgangselektrode erreicht ist. Diese bekannte Einrichtung hat zwei Nachteile: i. erfordert die Entladungsvorrichtung im Betrieb sehr hehe Gleichspannungen, insbesondere wenn sie eine große Anzahl von Stufen besitzt; 2. ist durchweg eine große Anzahl von Zuführungen durch die Gefäßwand erforderlich.The invention relates to improvements in such an electron multiplier and seeks to make do with a minimum number of external feedings and the necessary ones Keeping operating voltages relatively low. As an electron multiplier electrical discharge devices are known in which a number of secondary emitting Electrodes in one plane or practically in one plane and a number of electrostatic Field electrodes also arranged in or approximately in another parallel plane are. Located at one end of the row of secondary emitting electrodes there is a primary cathode in the same plane while near the other end an output electrode is arranged in the space between the two planes. Opposite to the primary cathode is a field electrode, while each additional field electrode arranged opposite one of the secondary emitting electrodes is. The secondary emitting and the field electrodes are progressively increasing high DC voltages supplied. It also increases the space between the two levels filled with a magnetic field. The whole arrangement is made so that the electrons the primary cathode describe curved paths and the first secondary emitting Hit the electrode. The secondary electrons; that arise on this electrode also curved paths and meet the next secondary emitting electrode on, etc., until the output electrode is reached. This well known facility has two disadvantages: i. the discharge device requires very high DC voltages during operation, especially if it has a large number of stages; 2. is consistently one large number of feeds through the vessel wall required.

Die Erfindung sucht diese Nachteile zu beseitigen. Das wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Gleichspannungsfelder in der oben beschriebenenEntladungsvorrichtung durch ein hochfrequentes Wechselfeld ersetzt werden. Die jeweils übernächsten sekundäremittierenden Elektroden besitzen dabei die eine der in jedem Augenblick bestehenden Polarität, während die übrigen sekundäremittierenden Elektroden die andere Momentanpolarität besitzen. Die Momentanpolarität einer jeden Feldelektrode ist dieselbe wie die der sekundäremittierenden Elektrode, welche der unmittelbar folgenden Feldelektrode gegenüberliegt. Vorzugsweise sind die jeweils übernächsten sekundäremittierenden Elektroden innerhalb des Gefäßes miteinander verbunden und besitzen eine gemeinsameDurchführung; die restlichen sekundäremittierenden Elektroden sind ebenfalls innerhalb des Gefäßes miteinander verbünden und besitzen eine zweite äußere Durchführung. Außerdem ist jede Feldelektrode innerhalb des Gefäßes mit der sekundäremittierenden Elektrode verbunden, die betriebsmäßig das gleiche Momentanpotential besitzt. Bei einer derartigen Anordnung und bei Verwendung einer photoelektrischen Primärkathode an Stelle einer glühelektrischen sind nur drei äußere Durchführungen notwendig. Die eine ist mit der Ausgangselektrode verbunden, die anderen beiden sind diejenigen, an welche die hochfrequente Wechselspannung gelegt wird.The invention seeks to overcome these disadvantages. That will be the result achieves that, according to the invention, the DC voltage fields in the discharge device described above be replaced by a high-frequency alternating field. The next but one secondary emitting Electrodes have one of the polarities that exist at any given moment, while the remaining secondary emitting electrodes have the other instantaneous polarity own. The instantaneous polarity of each field electrode is the same as that of the secondary emitting electrode, which is the immediately following field electrode opposite. The next but one are preferably secondary emitters Electrodes interconnected within the vessel and have a common leadthrough; the remaining secondary emitting electrodes are also inside the vessel allied with each other and have a second outer leadthrough. Also is each field electrode within the vessel with the secondary emitting electrode connected, which operationally has the same instantaneous potential. With such a Arrangement and when using a photoelectric primary cathode instead of one glow-electric only three outer bushings are necessary. One is with connected to the output electrode, the other two are those to which the high-frequency alternating voltage is applied.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch wiedergegeben. In der Zeichnung bedeutet E ein evakuiertes, zylindrisches oder sonstwie geeignet geformtes Gefäß mit einer Primärkathode F1, einer Anzahl (dargestellt sind 6) vorn. sekund;ärremittierendenElektrodenP2,.. .P7 irgendeiner an sich bekannten Art, beispielsweise mit Zäsium überzogene Elektroden, mit einer Anzahl von Feldelektroden F; . . . P7 und mit einer Ausgangsanode A. Die sekundäremittierenden Elektroden sind Kante an Kante nebeneinander in derselben Ebene wie die Primärkathode angeordnet. Die Primärkathode kann auch eine Glühkathode sein; vorzugsweise wird aber eine photoelektrische verwendet. Die Kathode P1 befindet sich an dem einen Ende der von den sekundäremittierenden Elektroden P2 . .. P7 gebildeten Reihe. Die Feldelektroden, in dem dargestellten Beispiel sind 7 Elektroden, Pi . . , P,*, aufgeführt, sind Kante an Kante nebeneinander in einer zurEbene derPrimärkathode parallel laufenden Ebene angeordnet. Die eine der Feldelektroden Pl' befindet sich gegenüber der Primärkathode P1 und jede weitere Feldelektrode gegenüber einer der sekündäremittierenden Elektroden: Die Ausgangselektrode besitzt die Form einer Platte, deren Ebene senkrecht zu den beiden obengenannten Ebenen verläuft; sie ist an dem von der Kathode entfernt liegenden Ende des Elektrodensystems angeordnet und kehrt ihre Fläche dem Raum zwischen den .beiden Ebenen, in denen die Feldelektroden und die sekundäremittierenden Elektroden liegen, zu. Aus Gründen der Bequemlichkeit sei die der Primärkathode P, gegenüberliegendeFeldelektrodePi dieerste, dienächste FeldelektrodeP2 die zweite, denächsteFeldelektrode P3 die dritte Feldelektrode usw. genannt, während die der zweiten Feldelektrode P2 gegenüberliegende sekundäremittierende Elektrode die erste Sekundärelektrode, die nächste P3 die zweite Sekundärelektrode usw. genannt sei. Die erste Feldelektrode P1 ist innerhalb des Gefäßes mit der ersten Sekundärelektrode P2 verbunden. Die zweite Feldelektrode P2 ist mit der zweiten Sekundärelektrode P3 verbunden; die dritte Feldelektroide P3 mit der dritten Sekundärelektrode P4 usw. Die Primärkathode P" die zweite, die vierte und die sechste Sekundärelektrode (P3, P5 und P,) sind innerhalb des Gefäßes miteinander verbunden und besitzen eine gemeinsame äußere Zuführung L,. Die übrigen Sekundärelektroden (P2, P4 und P,) und die siebente Feldelektrode P7 sind gleichfalls innerhalb des Gefäßes miteinander und mit der zweiten äußeren Zuführung L2 verbunden. Die dritte äußere Durchführung L3 ist mit der Anode A verbunden. Betriebsmäßig wird von irgendeiner geeigneten Quelle (nicht dargestellt) den Klemmen S zwischen den Leitungen L1, L2 eine Hochfrequenzspannung von beispielsweise 5o bis ioo MHz zugeführt. Die Leitung L2 kann dabei geerdet sein. Der negative Pol einer Gleichspannungsquelle HT ist mit Erde, der positive Pol der Batterie über eine Ausgangsimpedanz 0R mit der Ausgangselektrode A verbunden. Ein vorzugsweise regelbares Magnetfeld, das mit irgendeiner geeigneten (nicht dargestellten) Vorrichtung erzeugt wird, wird wie bei den bekannten Anordnungen vorgesehen.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. In the drawing, E denotes an evacuated, cylindrical or otherwise suitably shaped vessel with a primary cathode F1, a number (6 are shown) in front. secondary; thermal emitting electrodes P2, ... P 7 of any type known per se, for example electrodes coated with cesium, with a number of field electrodes F; . . . P7 and with an output anode A. The secondary emitting electrodes are arranged edge-to-edge next to one another in the same plane as the primary cathode. The primary cathode can also be a hot cathode; however, a photoelectric is preferably used. The cathode P1 is located at one end of the electrodes P2 emitting from the secondary. .. P7 formed series. The field electrodes, in the example shown, are 7 electrodes, Pi. . , P, *, are arranged edge to edge next to one another in a plane running parallel to the plane of the primary cathode. One of the field electrodes Pl 'is located opposite the primary cathode P1 and each further field electrode opposite one of the secondary emitting electrodes: The output electrode has the shape of a plate, the plane of which is perpendicular to the two above-mentioned planes; it is arranged at the end of the electrode system remote from the cathode and faces the space between the two planes in which the field electrodes and the secondary emitting electrodes are located. For the sake of convenience, the field electrode Pi opposite the primary cathode Pi is called the first, the next field electrode P2 is called the second, the next field electrode P3 is called the third field electrode, etc., while the secondary emitting electrode opposite the second field electrode P2 is called the first secondary electrode, the next P3 is called the second secondary electrode, etc. . The first field electrode P1 is connected to the first secondary electrode P2 within the vessel. The second field electrode P2 is connected to the second secondary electrode P3; the third field electrode P3 with the third secondary electrode P4 etc. The primary cathode P ″, the second, fourth and sixth secondary electrodes (P3, P5 and P,) are connected to one another within the vessel and have a common external lead L,. The remaining secondary electrodes (P2, P4 and P,) and the seventh field electrode P7 are also connected to each other within the vessel and to the second external lead-in L2. The third external lead-through L3 is connected to the anode A. Operationally, any suitable source (not shown) A high-frequency voltage of 50 to 100 MHz, for example, is fed to the terminals S between the lines L1, L2. The line L2 can be grounded A preferably controllable magnetic field which, with any suitable provision (not shown) Attention is generated, is provided as in the known arrangements.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Wenn auf die Primärkathode P1 Licht auffällt, werden Photoelektronen ausgesandt. Sobald die erste Feldelektrode P1 und die erste Sekundärelektrode P2 positiv gegenüber der Primärkathode werden, wandern die Photoelektronen auf mehr oder weniger kreisförmig gekrümmten Bahnen auf die erste Sekundärelektrode P2 zu und erzeugen dort Sekundäremission. Die Frequenz und die Amplitude der bei S zugeführten Hochfrequenz ist derart gewählt, daß im Augenblick des Aufprallens dieser Elektronen auf die erste sekundäremittierende Elektrode P2' die Momentanpolarität sich gerade umkehrt, so daß die zweite Feldelektrode P,' und die zweite Sekundärelektrode P3 nun gegenüber der ersten Sekundärelektrode P2 positiv werden. Die von der ersten SekundärelektrodeP2 ausgesandten Sekundärelektronen bewegen sich infolgedessen in angenähert gleichen kreisförmigen Bahnen auf die zweite Sekundärelektrode P3 zu. Dieser Vorgang wiederholt sich längs der Entladungsvorrichtung, bis die Ausgangselektrode A erreicht ist. Der Elektronenstrom wird bei jedem Aufprall vervielfacht. Die Elektronenbahnen sind durchpunktierte Kreise mit einem Pfeil angedeutet. Aus ,dem Vorstehenden kann man entnehmen, daß keine besonders hohen Potentiale erforderlich sind, denn das oszillierende elektrostatische Feld kann verhältnismäßig kleine Amplituden besitzen. Ferner sieht man, daß die Zahl der äußeren Zuführungen auf nur drei vermindert worden ist.The operation of the device is as follows: When on the primary cathode P1 light strikes, photoelectrons are emitted. As soon as the first field electrode P1 and the first secondary electrode P2 become positive with respect to the primary cathode, the photoelectrons migrate on more or less circularly curved paths towards the first secondary electrode P2 and generate secondary emission there. The frequency and the amplitude of the high frequency supplied at S is chosen such that im Moment of impact of these electrons on the first secondary emitting Electrode P2 'the instantaneous polarity just reverses, so that the second field electrode P, 'and the second secondary electrode P3 now opposite the first secondary electrode P2 become positive. The secondary electrons emitted from the first secondary electrode P2 consequently move in approximately equal circular orbits to the second Secondary electrode P3 closed. This process is repeated along the discharge device, until the output electrode A is reached. The electron flow increases with each impact multiplied. The electron paths are indicated by dotted circles with an arrow. From the above it can be seen that no particularly high potentials are required because the oscillating electrostatic field can have relatively small amplitudes own. It can also be seen that the number of external feeds has been reduced to only three has been.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Reihenvervielfacher mit in einer Ebene liegenden sekundäremittierenden Elektroden, denen, ebenfalls in einer Ebene Feldelektroden gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils übernächsten sekundäremittierenden Elektroden innerhalb des Gefäßes miteinander verbunden, die übrigen sekundäremittierenden Elektroden gleichfalls miteinander verbunden sind und jede der sekundäremittierenden Elektroden in an sich bekannter Weise mit der- Feldelektrode der vorangehenden Stufe verbunden ist, und daß den beiden Gruppen eine hochfrequente Wechselspannung zugeführt ist, deren Frequenz so gewählt ist, daß die Laufzeit der Elektronen von einer sekundäremittierenden Elektrode zur nächstfolgenden praktisch gleich der Halbperiode der Hochfrequenzspannung ist. z. Reihenvervielfacher nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Primärkathode eine photoelektrische Elektrode verwendet ist.PATENT CLAIMS: i. Row multiplier with lying in one plane secondary emitting electrodes, which, also in one plane, are field electrodes opposite, characterized in that the next but one secondary emitting Electrodes connected to one another within the vessel, the rest of the secondary emitting Electrodes are also connected to each other and each of the secondary emitting Electrodes in a manner known per se with the field electrode of the previous stage is connected, and that the two groups are supplied with a high-frequency alternating voltage is, whose frequency is chosen so that the transit time of the electrons from a secondary emitting Electrode to the next one practically equal to the half cycle of the high frequency voltage is. z. Series multiplier according to Claim i, characterized in that the primary cathode a photoelectric electrode is used.
DEM138453D 1936-06-25 1937-06-26 Row multiplier Expired DE681991C (en)

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GB681991X 1936-06-25

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DE681991C true DE681991C (en) 1939-10-05

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DEM138453D Expired DE681991C (en) 1936-06-25 1937-06-26 Row multiplier

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DE (1) DE681991C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE750001C (en) * 1938-11-29 1944-12-11 Series multiplier operated with alternating voltage for controlling currents depending on the effects of light

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE750001C (en) * 1938-11-29 1944-12-11 Series multiplier operated with alternating voltage for controlling currents depending on the effects of light

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