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Schaltungsanordnung zum Betrieb von Sekundärelektronenvervielfachern
Zum Zwecke der Vervielfachung von Elektronenströmen sind Anordnungen bekannt--ge«r,orden,
bei denen de primär in relativ geringer Menge ,ausgelösten Elektronen dadurch in
ihrer Anzahl vermehrt werden, daß jedes Elektron durch Aufprallen auf eine Metalloberfläche
eine Mehrzahl von Sekundärelektronen auslöst. Dieser Vorgang kann in mehreren Stufen
wiederholt werden, so däß am Ende der Kaskade ein Elektronenstrom zur Verfügung
steht, der um einige Zehnerpotenzen - größer ist ,als der primäre.
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` Ein derartiger Sekundärelektronenvervielfacher ist, wie aus vorstehendem
folgt, ein Gleichstromverstärker; eine Verstärkung von -Wechselströmen ist nur dadurch
möglich; daß diese einem Gleichstrom überlagert werden, der in seiner Größe dem
maximal auftretenden Scheitelwert der Wechselströme mindestens gleich ist.
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Wenn es lediglich auf die Wechselströme allein .ankommt, ist eine
Gleichstromkomponente, die wesentlich größer ist, ,als es dem" .eben gekennzeichneten
Wert entspricht, weder notwendig noch erwünscht. Erwünscht deshalb nicht, weil diese
Gleichstromkomponente die Elektroden der Vervielfachungsröhre belastet und .außerdem
ein leistungsfähigeres Netzanschlußgerät bedingt. Da hier im allgemeinen mit Spannungen
von einigen i ooo Volt gearbeitet wird, ist der letztere Punkt von Bedeutung.
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Es ist bereits bekannt, in den Anodenkreis gittergesteuerter Verstärkerröhren
Strombegrenzer einzuschalten, welche die vollständige Ausnutzung der aus dem Durchgriff
zu. errechnenden Spannungsverstärkungen ;ermöglichen sollen. Die Verstärkung von
Stromschwankungen ist mit der bekannten Schaltung nicht möglich.
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Eine andere bekannte Schaltung verwendet für gittergesteuerte Röhren
in Gleichstromverstärkerschaltung Strombegrenzer, welche in die einzelnen Anodenkreise
geschaltet sind, um eine gleichstrommäßige Entkopplung der Stufen untereinander
zu ermöglichen.
Die Erfindung besteht in einem Sekundärelektronenvervielfacher
zur Verstärkung von unzureichend duschgesteuerten Eingangssignalen, der dadurch
gekennzeichnet ist, daß dem Vervielfacher ein Strombegrenzer, z. B. eine im Sättigungsgebiet
arheitende Emissionsstrecke oder ein Eisen-Wasserstoff-Widerstand, vorgeschaltet
ist, der die zu verstärkenden Wechselströme nicht beeinflußt, den Gleichstrom hingegen
auf einen Wert begrenzt, der gleich :oder nur wenig größer ist als die durch die
Anordnung gegebene größtmögliche Wechselstromamplitude.
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Die Erfindung ist .an Hand der Abb. i und 2 erläutert.
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Abb. i zeigt ein Strom-Zeit-Diagramm. Hierin bedeutet J" die Gleichstromkomponente,
der der zu verstärkende Wechselstrom von der Amplitude J--- überlagert ist. Zur
Übertragung des Wechselstromes ist aber die viel kleinere Gleichstromkomponente
1o = J" -.f' ausreichend. Durch ein strornbegrenzendes Mittel, dessen Grenzwert
(Sättigungswert) auf den Strom Jo .eingestellt ist, wird der Gleichstrom J' unterdrückt.
In der Praxis muß im allgemeinen mit Rücksicht auf mögliche kleine Amplituden.schwankungen
des Wechselstromes der Grenzwert J0 um ein geringes größer gewählt werden als die
Wechs:elstromamplitude J'@.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Abb. 2. Die vom Transformator
Tr gelieferte hochgespannte Wechselspannung ladet über das Gleichrichterrohr R1
den Kondensator Cl auf eine bestimmte Gleichspannung auf. Als strombegrenzendes
Mittel im Sinne der Erfindung ist hier ein weiteres Rohr R2 mit im Sättigungsgebiet
arbeitender Elektronenstrecke gewählt, das in die Zuleitung .zum im übrigen nur
schematisch angedeuteten Vervielfacherrohr V mit der Kathode I( und .der Anode A
eingeschaltet ist. Ein Meßinstrum,ent M zeigt den verstärkten Strom an, der beispielsweise
durch Lichteinfall auf die photoempfindliche Kathode I( ausgelöst wird. Der Kondensator
C2 schließt den Kreis I(-A-M-C2-K, in dem die verstärkten Wechselströme fließen.
Diese werden somit, bei genügender Größe von C2, durch das Rohr R2 nicht beeinflußt,
wohl aber der mittlere Gleichstrom, der höchstens gleich dem Sättigungsstrom von
R2 werden kann; letzterer ist durch entsprechende Einstellung der Heizung von R2
gleich oder nur wenig größer als die maximale Wechselstromamplitude, gleichgültig
wie groß das Verhältnis von Gleich- zu Wechselstromampli-_tude ursprünglich z. B.
in dem auf die Kathode I( fallenden Lichte war. Übrigens kann der Strombegrenzer
so geschaltet werden, daß er neben der Unterdrückung einer unnötig hohen Gleichstromkompanente
auch die Siebung der zum Betrieb des Vervielfacherrohres notwendigen Gleichspannung,
die z. B. durch Gleichrichtung .aus dem Wechselstromnetz gew o.nnen wird, in an
sich bekannter Weise mit übernimmt.
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Vorstehend beschriebene Erfindung kann für verschiedene Zwecke verwendet
werden. Erwähnt sei beispielsweise eine Tonfilmwiedergabeeinrichtung, die als Ph@ot.ozelle
eine lichtempfindliche Kathode mit nachfolgender Sekundärelektronenvervielfachung
enthält. Die größtmögliche Wechselstromarnplitude ist hier eindeutig festgelegt
durch die Grenze der Belastbarkeit des Lautsprechers :oder, falls noch eine gewöhnliche
Verstärkerendstufe dazwischengeschaltet ist, durch den Aussteuerbereich des Gitters.
Hiernach kann also die Sättigungsstromstärke der Strombegrenzungsröhre bemessen
werden. Bei Tonfilmen ist das Gleichstromlicht durch die Sprechwechselströme häufig
nur mit io% moduliert. Ohne die Stromb:egrenzungsröhre würde also am Ausgang des
Vervielfachers ein Gleichstrom auftreten, der iomal größer wäre als der Nutzstrom.
Die Anlage müßte dementsprechend überdimensioniert werden. Das kann durch die vorliegende
Erfindung vermieden werden.