DE744210C - Pendelvervielfacher mit zwei einander gegenueberliegenden Prallelektroden - Google Patents

Pendelvervielfacher mit zwei einander gegenueberliegenden Prallelektroden

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DE744210C
DE744210C DEF88090D DEF0088090D DE744210C DE 744210 C DE744210 C DE 744210C DE F88090 D DEF88090 D DE F88090D DE F0088090 D DEF0088090 D DE F0088090D DE 744210 C DE744210 C DE 744210C
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DE
Germany
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pendulum
impact
multiplier
electrodes
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Expired
Application number
DEF88090D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Rolf Colberg
Dr Friedrich Michels
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Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Original Assignee
Fernseh GmbH
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Publication date
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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

Description

  • Pendelvervielfacher mit zwei einander gegenüberliegenden Prallelektroden Bei den Sekundärelektronenvervielfachern werden zwei Hauptgruppen unterschieden. Die statischen Vervielfacher sind durch eine Mehrzahl von Prallelektroden gekennzeichnet, die an zeitlich konstanten und von Stufe zu Stufe zunehmenden Potentialen liegen. Jedes einfallende Elektron wird in jeder Stufe nur einmal vervielfacht. Die dynamischen Vervielfacher haben dagegen in der Regel nur eine oder zwei Prallelektroden. Sie werden mit einer Wechselspannung betrieben, und zwar derart, daß an einer und derselben Prallelektrode, die längs ihrer Oberfläche in jedem Augenblick dasselbe Potential aufweist, jedes Elektron mehrmals vervielfacht wird.
  • Die Erfindung betrifft in gewissem Sinne einen Zwischentyp zwischen den beiden erwähnten Arten. Die im folgenden beschriebene Anordnung ist insofern ein Pendelvervielfacher, als sie mit nur zwei Prallelektroden arbeitet, an denen eine Wechselspannung liegt. Sie hat jedoch mit den bekannten Reihenvervielfachern gemein, daß die Elektronen nach jedem Aufprall von neuem konzentriert werden und die Anordnung in einer genau vorgeschriebenen Richtung durchlaufen. Während bei einem normalen Pendelvervielfacher die Entladung diffus vor sich geht und praktisch den ganzen Entladungsraum ausfüllt, bewegen sich die Elektronen bei der Anordnung nach der Erfindung in. genau definierten Bahnen. Sie laufen auf einem vorgeschriebenen Wege der Länge nach durch die Anordnung hindurch. Es wird dadurch erreicht, daß die maximal auftretende Stromdichte wie bei einem Reihenvervielfacher nur durch die von der letzten Prallfläche herrührenden Elektronen bestimmt wird, da eine Überlagerung mit den Elektronen, die von früheren Prallvorgängen herrühren, nicht möglich ist. Infolgedessen können manche Schwierigkeiten, z. B. die bei normalen Pendelvervielfachern vorhandene Schwingneigung, beseitigt werden. Ferner wird es möglich, einen gut gebündelten Ausgangsstrom zu erhalten, der auf eine verhältnismäßig kleine Anode gerichtet oder durch eine Blende weitergeleitet werden kann.
  • Es ist bereits ein Sprungbogenvervielfacher bekannt, bei dem die Prallelektroden in einer Ebene nebeneinanderliegen und abwechselnd an den einen und den anderen Pol einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind. Demgegenüber ist es für den Erfindungsgegenstand cha-; rakteristisch, daß die Führung der Elektronen ohne ein Magnetfeld allein durch das den Prallelektroden entstammende, den Raum zwischen ihnen ausfüllende Feld bewirkt wird. Es sind also auch keine zusätzlichen Führungselektroden erforderlich.
  • Bei einem Pendelvervielfacher mit zwei einander gegenüberliegenden Prallelektroden, die im Betrieb an eine Wechselspannung angeschlossen werden, bestehen nach der Erfindung die Prallelektroden aus je einer Folge von aneinander anschließenden, zusammenhängenden und derart schaufelförmig gebogenen Teilen, daß jeder Teil die an ihm ausgelösten Elektronen auf den nächstfolgenden Teil der gegenüberliegenden Prallelektrode bündelt. Außerdem sind normalerweise eine Auffangelektrode und gegebenenfalls eine Primärelektronenquelle vorgesehen. Jedes der gebogenen Prallelemente bewirkt in der einen Phase der an die Elektroden angelegten Wechselspannung eine Konzentration der Elektronen auf das nächstfolgende Element. Es besteht in dieser Hinsicht eine gewisse Ähnlichkeit mit bekannten statischen Vervielfachern; als wesentlicher Unterschied ist allerdings zu berücksichtigen, daß bei diesen jeder Prallfläche eine auf niedrigerem und eine auf höherem Potential liegende Prallelektrode gegenüberstehen. Im vorliegenden Fall dagegen haben sämtliche einer Prallfläche gegenüberliegenden Prallflächen stets unter sich dasselbe Potential, und es wird trotzdem durch die Formgebung der Prallflächen nach der Erfindung ein solcher Feldverlauf hergestellt, daß die Elektronen notwendig den vorgeschriebenen Weg zum nächstfolgenden Prallelement gehen müssen und nicht zurückfallen können. Bei der bekannten statischen Anordnung liegt in der Längsrichtung des Entladungsraumes ein kontinuierlicher Potentialanstieg vor, durch den das stufenweise Fortschreiten der Entladung erreicht wird. Beim Erfindungsgegenstand aber besteht, im ganzen gesehen, in der Längsrichtung der Anordnung keine Potentialdifferenz, sondern es liegt nur ein Querfeld zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Prallelektroden vor. Greift *nan sich einen bestimmten Betriebszustand heraus, so durchziehen die Äquipotentialflächen zwischen den Prallflächen stets den gesamten Entladungsraum in seiner ganzen Länge.
  • Die Wölbung der Prallflächenteile wird vorzugsweise so gewählt, daß der größere Teil der Fläche, und zwar der, auf dem die Elektronen ausgelöst werden, eine verhältnismäßig geringe Krümmung aufweist, deren Mittelpunkt etwa im Bereich der emittierenden Fläche des nächstfolgenden Prallelektrodenteils liegt. An diesen Teil schließt sich in Richtung der fortschreitenden Entladung ein stärker gekrümmter Teil an, der unmittelbar in den flach gewölbten Teildes nächsten Prallelements derselben Elektrode übergeht. Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß nur flach gewölbte, insbesondere als zylindrische Segmente ausgebildete und einander überlappende Teile vorhanden sind. Die Prallflächen können zum Teil auch aus ebenen Flächenstücken bestehen.
  • Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung. Fig. i stellt einen Teil einer Röhre mit Potentialflächen dar, Fig.2 eine vollständige Röhre mit abgeänderten, aus Zylinderabschnitten bestehenden Prallelektroden und der entsprechenden Schaltung. Fig. 3 zeigt einen Weg zur Herstellung der Prallelektroden, Fig. 4. zwei Spannungskurven.
  • In den Röhren = der Fig. i und 2 befinden sich die Prallelektroden 2 und 3. Die Anordnung der Fig. 2 enthält außerdem ein Schirmgitter 4, eine Prallplatte 5 und eine gitterförmige Auffangelektrode (Anode) 6. Bei Fig. i werden die Elektronen am rechten Ende der Prallelektrode2 durch Belichtung (Pfeile io) ausgelöst, während die Röhre der Fig.2 ein wehneltgesteuertes Strahlerzeugungssystem ii enthält, dem bei 12 die zu verstärkende Eingangsspannung zugeführt wird. Die Elektroden 2 und 3 liegen an einer Wechselspannungsquelle 7, deren Mittelpunkt an konstantem und gegenüber der Kathode positivem Potential liegt. Schirmgitter 4, Prallplatte 5 und Anode 6 weisen jeweils höhere, zeitlich konstante positive Potentiale auf und sind zu diesem Zweck an einen Spannungsteiler 8 angeschlossen. g ist der Arbeitswiderstand. Die Verhältnisse sind so gewählt, daß das Schirmgitter stets positiv gegen beide Prallelektroden 2 und 3 ist.
  • Es stellt sich dann in einem bestimmten Augenblick, in dem z. B. die Prallelektrode 3 positiv gegen 2 sein möge, eine Potentialverteilung ein, wie sie in die Fig. i eingezeichnet ist. Gestrichelt sind die Elektronenbahnen angedeutet, aus denen ersichtlich ist, daß von allen Prallflächenteilen der Elektrode 2 Elektronen auf die Flächenteile der Elektrode 3 übergehen können. Die Periöde der angelegten Wechselspannung ist so gewählt, daß die Laufzeit der Elektronen zwischen zwei einander schräg gegenüberliegenden Prallflächen etwa gleich der Dauer einer halben Wechselspannungsperiode ist. In der nächsten Phase liegen also genau umgekehrte Verhältnisse vor, so daß nunmehr die Elektronen von den Flächenteilen der Elektrode 3 zu denen der Elektrode 2 laufen können, jedoch dabei alle um eine Stufe weiterrücken. Der verstärkte Strom wird schließlich durch das weitmaschige Schirmgitter 4 abgesaugt und durch die ebenfalls weitmaschige Anode 6, deren Drähte zweckmäßig auf die Drähte des Schirmgitters ausgerichtet sind, auf die Prallplatte 5 beschleunigt. Hier findet in bekannter Weise noch einmal eine einstufige statische Vervielfachung statt. Der endgültige Strom wird von der Anode 6 aufgefangen.
  • Bei der Ausführungsform der Fig. x können die-Prallstreifen aus einem langen Blechstreifen gebogen werden. Dieser kann auch an den mit 13 bezeichneten Stellen zusammengepreßt werden, so daß er hier zweilagig ist. Eine andere in Fig. 3 gezeigte Form besteht darin, daß schaufelförmige Elemente mit einem kurzen Ansatz x5 versehen und mittels desselben aneinandergeschweißt werden. Der Entladungsraum kann seitlich .durch Bleche 14 abgeschlossen werden, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Breite der Prallstreifen senkrecht zur Zeichenebene wesentlich größer als die in Richtung der Entladung gemessene Länge der Schaufelelemente zu machen. Die seitlichen Bleche 14 können unmittelbar an den Prallflächen befestigt werden und mit ihnen auf gleichem Potential liegen.
  • Es ist ferner möglich, die Anordnung rotationssymmetrisch auszubilden, z. B. indem man einen Drehkörper um eine waagerechte, außerhalb der Elektrodenanordnung liegende oder eine senkrechte, rechts der Anordnung verlaufende Achse -herstellt. Schließlich ist es grundsätzlich auch möglich, die Anordnung in Form eines geschlossenen Ringes auszubilden, so daß die vervielfachten Elektronen die Anordnung wieder von vorn durchlaufen können. Eine solche Anordnung kann -unter Umständen zur Erzielung einer konstanten hohen Emission bzw. einer Folge von Impulsen gleicher Höhe benutzt werden. Zur linearen Verstärkung zeitlich schwankender Signale ist sie in der Regel weniger geeignet, da sie sich zu einem Sättigungswert aufzuschaukeln neigt.
  • Um die Elektronen bei jedem Prallvorgang von vornherein möglichst gut zu bündeln und den Einfluß einer etwaigen Ablenkung auf ihrem weiteren Bahnverlauf klein zu halten, kann es vorteilhaft sein, eine Wechselspannung zu verwenden, die vom Nullwert jeweils möglichst steil zum Scheitelwert ansteigt. Es können z. B. Rechteckkurven oder Sägezahnkurven nach Art der in Fig. 4 gezeigten Formen verwendet werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: x. Pendelvervielfacher mit zwei einander gegenüberliegenden Prallelektroden, die im Betrieb an eine Wechselspannung angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden aus je einer Folge von aneinander anschließenden, zusammenhängenden und derart schaufelförmig gebogenen Teilen bestehen, daß jeder Teil die an ihm ausgelösten Elektronen auf den nächstfolgenden Teil der gegenüberliegenden Prallelektrode bündelt.
  2. 2. Pendelvervielfacher nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden aus einander überlappenden Zylindermantelsegmenten bestehen.
  3. 3. Pendelvervielfacher nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden aus je einem zusammenhängenden . Band geformt sind.
  4. 4. Pendelvervielfacher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogenen Teile der beiden Prallelektroden je einen in den Entladungsraum vorspringenden Teil (i3) aufweisen.
  5. 5. Pendelvervielfacher nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß an den jeweils sich gegenüberliegenden Längskanten der beiden Prallelektroden sich aufeinander zu erstreckende, jedoch nicht berührendeBleche (x4) vorgesehen sind.
  6. 6. Pendelvervielfacher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Prallelektroden längs einer ringförmig geschlossenen Linie angeordnet sind, so daß die von Prallfläche zu Prallfläche gelenkten Sekundärelektronen die ringförmige Entladungsbahn mehrmals durchlaufen.
  7. 7. Anordnung reit einem Pendelvervielfacher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den Pendelvervielfacher ein aus einem Schirmgitter (4), einer gitterförmigen Ausgangselektrode (6) und gegebenenfalls einer Prallplatte (5) bestehendes Elektrodensystem vorgesehen ist.. B. Anordnung zum Betrieb eines Pendelvervielfachers nach Anspruch x mit einer Wechselspannung, deren halbe Periode etwa der Laufzeit der Elektronen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prallvorgängen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtsinusförmige Wechselspannung verwendet ist, deren Kurve vom Nullpunkt steil zum Scheitelwert ansteigt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.
DEF88090D 1940-03-15 1940-03-15 Pendelvervielfacher mit zwei einander gegenueberliegenden Prallelektroden Expired DE744210C (de)

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