DE758171C

DE758171C - Secondary electron multiplier, in which the impact electrodes are capable of secondary emission to different degrees at different points

Info

Publication number: DE758171C
Application number: DEP79055D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-04-23
Filing date: 1939-04-23
Publication date: 1954-04-22

Description

Sekundärelektronenvervielfacher, bei dem die Prallelektroden an verschiedenen Stellen verschieden stark sekundäremissionsfähig sind Es sind Kathodenstrahlröhren und Sekundärelektronenvervielfacher mit aus verschieden sekundäremissionsfähigen, streifenförmigen Teilen zusammengesetzten Prallelektrodenoberfiächen bekannt, bei denen ein quer über die verschieden sekundäremissionsfähigen Streifen periodisch geführter Primärelektronenstrom einen Sekundärelektronenstrom von höherer als der Auslenkfrequenz des Primärelektronenstromes erzeugt. ' Obgleich bei der Entwicklung von Sekundärelektronenvervielfachern meist eine möglichst gute Linearität, d. h. eine stromunabhängige konstante Verstärkung angestrebt wurde, sind auch Vervielfacher mit stromabhängiger Spannungscharakteristik bekannt, bei denen die Prallelektroden aus nicht über die ganze Oberfläche einheitlichem Sekundäremissionsmaterial bestehen. Bei solchen Vervielfachern mit magnetischem Querfeld ist die Auffangelektrode (Anode) über einen elektrischen Widerstand an die Anodenspannungsquelle angeschlossen und nimmt in Abhängigkeit von dem veränderlichen Elektronenstrom veränderliche Potentiale an. Die veränderlichen Potentialwerte der Anode bestimmen die Auftreffstelle der Elektronen auf der letzten Prallelektrode, die aus verschieden sekundäremissionsfähigen Oberflächenteilen zusammengesetzt ist. Mit diesen bekannten Anordnungen ist es möglich, bestimmte Formen der Spannungscharakteristik zu erhalten.Secondary electron multiplier, in which the impact electrodes at different Places with different degrees of secondary emission are cathode ray tubes and secondary electron multipliers with different secondary emissivity, strip-shaped parts of composite impact electrode surfaces known at which one periodically across the different secondary emissive strips guided primary electron flux has a secondary electron flux higher than that Deflection frequency of the primary electron current generated. 'Although in development secondary electron multipliers usually have the best possible linearity, i.e. H. A current-independent constant gain was sought, multipliers are also used known with current-dependent voltage characteristics, in which the impact electrodes consist of secondary emission material that is not uniform over the entire surface. In such multipliers with a magnetic transverse field, the collecting electrode (anode) connected to the anode voltage source via an electrical resistor and takes variable potentials depending on the variable electron current at. The variable potential values of the anode determine the point of impact of the Electrons on the last impact electrode, which come from different secondary emissivable Surface parts is composed. With these known arrangements it is possible to obtain certain shapes of the voltage characteristic.

Im Gegensatz zu solchen magnetischen Vervielfachern arbeiten die bekannten elektrostatischen Vervielfacher im Sättigungsgebiet der Auffangelektrode, und es können Änderungen des Anodenpotentials praktisch keine Ablenkung der Elektronen vor der letzten Prallanode bewirken. Auch die Anordnung von als Ablenkplatten ausgebildeten Hilfselektroden vor der letzten Prallelektrode führt bei den bekannten elektrostatischen Vervielfachern nicht zum Erfolg. Die bei magnetischen Vervielfachern bekannten Anordnungen sind ebenfalls bei Prallgittervervielfachern nicht durchführbar, da auch diese Vervielfacher im Sättigungsgebiet der Auffangelektrode arbeiten.In contrast to such magnetic multipliers, the known ones work electrostatic multiplier in the saturation area of the collecting electrode, and it Changes in the anode potential can have practically no deflection of the electrons in front of the last impact anode. Also the arrangement of baffles designed as baffles Auxiliary electrodes in front of the last impact electrode leads to the known electrostatic Do not multiply to success. The arrangements known from magnetic multipliers are also not feasible with impact grid multipliers, since these multipliers too work in the saturation area of the collecting electrode.

Alle Sekundärelektronenvervielfacher benutzen magnetische oder elektrische Felder zur Lenkung und Konzentration der Elektronen auf ihrem Wege von einer Prallelektrode zur nächsten. Bei Elektronenströmen geringer Stromdichte werden praktisch alle Elektronen unter dem Einfluß der Lenk- bzw. Beschleunigungsfelder auf die jeweils vorgesehene Prallelektrode auftreffen. Tritt jedoch an einer Prallelektrode eine Raumladung auf, so werden die Elektronen dekonzentriert und beaufschlagen infolgedessen größere Flächen der nachfolgenden Prallelektroden.All secondary electron multipliers use magnetic or electric Fields for directing and concentrating the electrons on their way from a collision electrode to the next. In the case of electron currents with a low current density, practically all electrons become under the influence of the steering or acceleration fields on the respectively intended Strike the impact electrode. However, if a space charge occurs at a collision electrode on, the electrons are deconcentrated and consequently load larger ones Areas of the subsequent impact electrodes.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bei wachsendem Elektronenstrom im Vervielfacher durch Raumladung auftretende Strahlverbreiterung zu benutzen, um eine von der Elektronenstromstärke abhängige Verstärkung zu erzielen.The object of the invention is that with increasing electron current in the To use multiplier due to space charge beam broadening to a to achieve gain dependent on the electron current intensity.

Bei einem Sekundärelektronenvervielfacher, bei dem die Prallelektroden an verschiedenen Stellen verschieden stark sekundäremissionsfähig sind, ist nach der Erfindung die Sekundäremissionsfähigkeit der Prallelektroden vom Mittelpunkt der Auftreffstelle des Elektronenstromes aus nach dem Rand der Prallelektroden hin derart verschieden groß, daß der mit zunehmender Elektronenstromstärke infolge der von den Elektronen mitgeführten Ladung sich verbreiternde Elektronenstrom in Abhängigkeit von seiner Stärke verstärkt wird.In the case of a secondary electron multiplier in which the impact electrodes are capable of secondary emissions to different degrees in different places, is after of the invention, the secondary emissivity of the impact electrodes from the center the point of impact of the electron stream towards the edge of the impact electrodes so different in size that with increasing electron current strength due to the Electron current broadening depending on the charge carried along by the electrons is reinforced by its strength.

Der eine Fall, bei dem die Verstärkung mit wachsendem Elektronenstrom größer wird, hat große Bedeutung bei spannungsgesteuerten Vervielfachern mit extremer Steilheit, da bei diesen das Verhältnis Steilheit zu Ruhestrom im Arbeitspunkt noch größer ist als beim Eingangssteuersystem, während dieses Verhältnis bei konstanter Verstärkung erhalten bleibt. Das aber - bedeutet eine größere Steilheit der Röhre.The one case in which the gain with increasing electron flow becomes larger, is of great importance in voltage-controlled multipliers with extreme Steepness, because with these the ratio of steepness to quiescent current in the working point is still is greater than the input control system, while this ratio is constant Reinforcement is retained. But that - means a greater steepness of the tube.

Der umgekehrte Fall, kleiner werdende Verstärkung mit wachsendem Strom, z. B. von einer bestimmten Stromstärke an, hat Bedeutung für die Erzielung bestimmter Kennlinien (Sättigung) beim anlaufstromgesteuerten Vervielfacher, weiter für die Vermeidung der Übersteuerung eines Verstärkerrohres oder für die Vermeidung der Überbelastung der Endstufen eines Vervielfachers.The opposite case, decreasing gain with increasing current, z. B. from a certain current strength, has importance for the achievement of certain Characteristic curves (saturation) for the starting current-controlled multiplier, continue for the Avoid overdriving an amplifier tube or to avoid the Overloading the output stages of a multiplier.

Die genannten Anordnungen können auch gemeinsam so angewendet «erden, daß die Verstärkung mit wachsendem Strom erst zunimmt, um von einer bestimmten Stromstärke an wieder abzunehmen.The above-mentioned arrangements can also be applied together in such a way that that the gain only increases with increasing current, by a certain current strength to take off again.

Die Anordnung nach der Erfindung sei an einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert Ein bekannter Gittervervielfacher (Abb. i a) besteht aus kreisförmigen Netzen i ... 6 mit elektrostatischen Konzentrationsringen cal . . . a8. A sei die Auffangelektrode (Anode), 0 die optische Achse. Bei kleinen Strömen (etwa unter i mA) treffen infolge der Konzentration alle Elektronen nahe der optischen Achse 0 in den Bereich b5, b, der Netze 5 und 6 auf. Bei größeren Strömen bewirkt die Raumladung an den Netzen 5 und 6 eine Dekonzentration der Elektronen; die Feldlinien der Konzentrationsoptik sind verändert. Infolgedessen werden auch die nach dem Elektrodenrand zu gelegenen Gebiete c5, c, der Netze 5 und 6 von Elektronen getroffen.The arrangement according to the invention will be explained in more detail using a first exemplary embodiment. A known grid multiplier (Fig. Ia) consists of circular networks i ... 6 with electrostatic concentration rings cal. . . a8. Let A be the collecting electrode (anode), 0 the optical axis. In the case of small currents (approximately below i mA), as a result of the concentration, all electrons close to the optical axis 0 in the area b5, b, of the networks 5 and 6. With larger currents, the space charge on the networks 5 and 6 causes a deconcentration of the electrons; the field lines of the concentration optics are changed. As a result, the areas c5, c, of the nets 5 and 6 located after the electrode edge are also hit by electrons.

Nach der Erfindung haben die dem Rand näher gelegenen Flächen c5 und c6 der Netze 5 und 6 einen anderen Vervielfachungsfaktor als die in der Mitte gelegenen Flächen b;, und b, Dies kann durch eine unterschiedliche Flächenbedeckung (Abb. i b) sowohl als auch zusätzlich durch unterschiedliche Sekundäremissionsfaktoren der Elektrodenflächenteile erzielt werden. Ist die Flächenbedeckung bzw. die Flächenbedeckung und der Sekundäremissionsfaktor der Gebiete c größer als bei den Gebieten b, so steigt die Verstärkung mit wachsendem Strom, und umgekehrt. Man kann durch eine Anordnung, bei der die Flächenbedeckung bzw. die Flächenbedeckung und der Sekundäremissionsfaktor von der Mitte der Prallanoden zum Rande hin erst zu-, dann abnimmt, erreichen, daß die Verstärkung mit wachsendem Strom erst zunimmt und dann von einer gewissen Stromstärke an wieder abnimmt.According to the invention, the surfaces closer to the edge have c5 and c6 of nets 5 and 6 have a different multiplication factor than those in the middle Areas b ;, and b, This can be achieved by a different area coverage (Fig. i b) both as well as additionally due to different secondary emission factors of the electrode surface parts can be achieved. Is the area coverage or the area coverage and the secondary emission factor of areas c is greater than that of areas b, see above the gain increases with increasing current, and vice versa. One can go through a Arrangement in which the area coverage or the area coverage and the secondary emission factor from the center of the impact anodes towards the edge only increases, then decreases, achieve that the gain increases with increasing current and then of a certain current strength on again decreasing.

Als zweites Ausführungsbeispiel sei ein Plattenvervielfacher mit magnetischer oder elektrostatischer Lenkung bzw. Konzentration erwähnt; Abb. 2 stelle die letzte Prallelektrode der Anordnung dar. Nach der Erfindung erteilt man' der Fläche b, die bei kleinen Strömen (ohne Raumladung) ausschließlich von Elektronen getroffen wird, einen anderen Sekundäremissionsfaktor als der Fläche c, welche bei wachsendem Strom in steigendem Maße auch getroffen wird. Der Übergang von b nach c kann plötzlich erfolgen oder allmählich von der Mitte nach dem Rande durch verschieden dicke Aufdampfschicht oder verschiedene Präparierung, z. B. Oxydation. Allgemein wird es genügen, die letzte oder die letzten Stufen eines Vervielfachers im Sinne der Erfindung auszubilden.As a second embodiment, consider a disk multiplier with a magnetic or electrostatic steering or concentration mentioned; Fig. 2 represents the last The impact electrode of the arrangement. According to the invention, the surface b is given which, in the case of small currents (without space charge), are made exclusively by electrons becomes, a different secondary emission factor than the area c, which with increasing Electricity is also increasingly being hit. The transition from b to c can be sudden take place or gradually from the center to the edge through a vapor deposition layer of different thicknesses or different preparation, e.g. B. Oxidation. General becomes it is sufficient to use the last or the last stages of a multiplier in the sense of the Invention to train.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Secondary electron multiplier, in which the impact electrodes are capable of secondary emissions to different degrees at different points, as a result characterized in that the secondary emissivity of the impact electrodes from the center the point of impact of the electron stream towards the edge of the impact electrodes is so different that with increasing electron current strength due to the Electron current broadening depending on the charge carried along by the electrons is reinforced by its strength.

2. Secondary electron multiplier according to claim i, characterized in that the secondary emission factor of one or more impact electrodes is gradually or stepwise changing from the middle part to the edge.

3. Secondary electron multiplier according to claims i or 2 with lattice-shaped or impact electrodes designed as perforated foils, characterized in that that each electrode surface unit is made up of the uninterrupted parts of the impact electrode Covered area (area coverage) from the middle part of the impact surface to the edge is continuously or gradually variable. To delimit the subject matter of the invention From the state of the art, the following publications are considered in the granting procedure drawn .: French patents nos. 781427, 823 940; British patent specification No. 498 8.13.