DE763043C

DE763043C - Sekundaerelektronenvervielfacher mit koaxial zur Primaerelektronenquelle angeordneten Prallelektroden

Info

Publication number: DE763043C
Application number: DEM137115D
Authority: DE
Inventors: Leonard Morris Meyers
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1936-02-08
Filing date: 1937-02-09
Publication date: 1953-05-11
Also published as: GB470102A

Description

Die Erfindung betrifft Sekundärelektronenvervielfacher, das sind Entladungsröhren, bei denen Primärelektronen auf eine rollelektrode aufprallen und an dieser Sekundärelektronen auslösen und¹ auf diese Weise einen Elektronenstrom erzeugen, der mehr Elektronen enthält als der einfallende.

Es sind bereits Sekundärelektronenvervielfacher bekannt, bei denen eine Anzahl netz- oder plattenförmiger Prallelektroden hintereinander angeordnet sind. Diese haben jedoch

den Nachteil, daß im Fall der Verwendung plattenförmiger Elektroden ein Magnetfeld oder besonders ausgebildete elektrostatische Felder unter Verwendung zusätzlicher Elektroden erforderlich sind, um die Elektronen von einer Elektrode auf die nächste zu fokussieren, wobei immer noch damit gerechnet werden muß, daß ein Teil der Elektronen die nächste Prallelektrode nicht erreicht. Bei de Vervielfacherartien weisen gemeinsam noch den Nachteil auf, daß die Flächen-

belastung und damit die Erwärmung der Elektroden in Richtung auf die Anode zunimmt, so daß bei diesen die Gefahr einer Überhitzung, insbesondere der letzten Prallelektroden, besteht, wodurch letztere ihre sekundäremissionsfähige Oberfläche einbüßen. Auch ist ein Entladungsgefäß bekannt, bei dem eine Prallelektrode konzentrisch zu/ Primärkathode angeordnet ist. Hierbei besteht die Prallelektrode aus zur Kathode hochkant gestellten Blechstreifen. Auch dieser Vervielfacher hat den Xachteil, daß durch ein parallel zur Kathode verlaufendes Magnetfeld die Elektronen auf die schräg gestellten Blechig streifen der Prallelektrode gelenkt werden müssen.

Zur Behebung dieser Xachteile sind bei einem Sekundärelektronenvervielfacher mit koaxial zur Primärelektronenquelle angeordneten Prallelektroden erfindungsgemäß zwischen einer Primärelektronenquelle und einer konzentrisch zu ihr liegenden zylindrischen Anode mehrere als feinmaschige, gitterförmige Netzwerke ausgebildete, konzentrisch ineinander! iegende Prallelektroden angeordnet, die an von der Kathode aus gesehen steigende Spannungen gelegt sind.

Hierdurch ergibt sich einmal der Vorteil, daß die Oberfläche der Prallelektroden in Richtung auf die Anode zunimmt, so daß also die Prallelektroden eine immer größere Oberfläche erhalten, je stärker der Entladungsstrom wird, was sich auf die Flächenbelastung günstig auswirkt. Ein weiterer Vorteil ist der, daß weder ein Magnetfeld noch besondere Elektroden zur Fokussierung der Elektronen erforderlich sind.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in der Fig. ι und 2 einen schematischen Längsund Querschnitt einer erfindungsgemäßen Röhre darstellen, bei der eine Glühkathode und ein Steuergitter vorgesehen ist, während, Fig. 3 und 4 gleiche Schnitte einer anderen Ausführungsform mit einer photoelektrischen Primärkathode zeigen.

In den Fig. 1 und 2 ist innerhalb eines evakuierten Gefäßes (nicht dargestellt) eine geradlinige Glühkathode C, die direkt oder indirekt geheizt sein kann, angeordnet und von einem zylindrischen Steuergitter CG konzentrisch umgeben. Dieses Gitter übt die gleichen Funktionen aus wie ein Steuergitter in einer normalen Glühkathodenröhre. Das Steuergitter kann entsprechend den von ihm verlangten Eigenschaften verhältnismäßig weitmaschig sein und befindet sich vorzugsweise sehr dicht bei der Kathode. Konzentrisch um das Steuergitter ist eine erste sekundäremissionsfähige gitterartige Elektrode MG₁ angeordnet, die ein feinmaschiges Gitter aufweist. Diese Gitterelektrode ist mit einem Stoff mit geringer Austrittsarbeit, z. B. mit Cäsium, überzogen. Betriebsmäßig wird dieses sekundäremissionsfähige Gitter mit einer Spannung betrieben, die um etwa 300 Volt höher ist als die des Steuergitters CG. Infolgedessen lösen die von der Kathode ausgehenden Primärelektronen auf diesem Prallgitter Sekundärelektronen aus. Das Prallgitter .1/G₁ ist seinerseits konzentrisch von einem and.eren Prallgitter MG₂ umschlossen, welches ebenfalls mit einem Stoff mit geringer Austrittsarbeit überzogen ist und mit einer gegenüber dem Gitter MG₁ um etwa 300 Volt höheren positiven Spannung betrieben wird. Die verhältnismäßig langsamen Sekundärelektronen vom Gitter JZG₁ folgen praktisch den zwischen den beiden Prallgittern übergehenden Kraftlinien; sie treffen also zum Teil das Gitter MG_n und lösen dort weitere Sekundärelektronen aus. Dieser Prozeß der Vervielfachung mit Hilfe von an zunehmend positiveren Spannungen liegenden, aufeinanderfolgenden konzentrischen, sekundäremissionsfähigen, gitterartigen Elektroden kann beliebig oft wiederholt werden; in den Fig. ι und 2 sind sieben Prallgitter .1/G₁ bis MG₇ dargestellt. Das letzte, äußerste Prallgitter JZG₇ ist konzentrisch von einer vollwandigen zylindrischen Auffangelektrode A umgeben, welche den von der letzten Elektrode ausgehenden Sekundärstrom aufnimmt und gegenüber JZG₇ positiv vorgespannt ist. In Fig. ι ist eine geeignete Betriebsschaltung gezeigt. Es bedeutet hier P ein von einer geeigneten Spannungsquelle gespeistes Potentiometer, von dem die Betriebsspannungen der verschiedenen Elektroden abgegriffen werden. Die Spannungsquelle hat etwa 2000 Volt. Die Eingangssignale werden bei IN zugeführt, die stark verstärkten Ausgangsspannungen werden bei O an den beiden Klemmen eines Ausgangswiderstandes Z? oder einer anderen geeigneten, im Kreise der Anode A angeordneten Impedanz abgenommen. Um zu verhindern, daß bei den sekundäremittierenden Gittern Spannungsschwankungen und im Gefolge davon parasitäre Schwingungen auftreten, werden vorzugsweise große Kondensatoren, in der Größenordnung von 1 Mikrofarad, zwischen zwei aufeinanderfolgende Gitter geschaltet, oder aber man erdet jedes Gitter über einen Kondensator wie dargestellt. In Fig. ι bedeuten die punktierten Linien Elektronenbahnen, wie sie bei der Anordnung zu erwarten sind.

In einigen Fällen hat es sich als ratsam erwiesen, vor den sekundäremissionsfähigen Gittern Bremsgitter anzuordnen, um mehr Sekundärelektronen auf die nächste Prallelektrode gelangen zu lassen, aber auch, um

die elektrostatische Rückkopplung zu begrenzen.

Damit an den Prallelektroden möglichst viel Sekundärelektronen ausgelöst werden können, sind die Prallgitter als feinmaschige Netze ausgebildet.

Man erhält bereits beträchtliche Verstärkungen mit einer Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wenn man mit der Gesamtspannung nicht über looo Volt hinausgeht.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine der in den Fig. ι und 2 dargestellten ähnliche Ausführungsform, nur ist die Kathode hier nicht eine Glühkathode, sondern als Photokathode ausgebildet und es ist kein Steuergitter gezeichnet, was jedoch vorgesehen sein kann. Die photoelektrische Kathode hat in den Fig. 3 und 4 die Form einer Platte PC mit

ao einer lichtempfindlichen Oberfläche. Sie ist quer zur Achse des ganzen Elektrodensystems und. in der Mitte des innersten Prallgitters MG₁ angeordnet. In den Fig. 3 und 4 sind sechs Prallgitter dargestellt, es können aber, wie in den Fig. 1 und 2, beliebig viele sein. Von einer nicht dargestellten Lichtquelle wird mit Hilfe einer Linse L Licht zur Auslösung von Photoelektronen auf die Kathode PC fokussiert. Die Lichtstärke kann konstant sein oder variieren. Ein solches nicht gezeichnetes Steuergitter kann z. B. von Nutzen sein in den Fällen, in denen der Ausgangsstrom aus einer modulierten Trägerwelle besteht. In diesem Fall würde die Trägerfrequenz mit Hilfe des Steuergitters zugeführt werden, während die Modulation durch die im Rhythmus der Lichtintensität schwankende Kathodenemission hervorgerufen würde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Sekundärelektronenvervielfacher mit koaxial zur ,Primärelektronenquelle angeordneten Prallelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Primärelektronenquelle und einer konzentrisch zu ihr liegenden zylindrischen Anode mehrere als. feinmaschige, gitter fö<rmige Netzwerke ausgebildete, konzentrisch ineinanderliegende Prallelektroden angeordnet sind, die an von der Kathode aus gesehen steigende Spannungen gelegt sind.
2. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Kathode aus gesehen vor den Prallelektroden Bremsgitter angeordnet sind.
3. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärelektronenquelle aus einer flächenhaft ausgebildeten, zur Systemachse senkrecht stehenden, von der Stirnseite des Systems her zu belichtenden Photokathode besteht.
4. Sekundärelektronenvervielfacher nach· einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Primärelektronenquellle ein konzentrisch zur Systenrachse liegendes zylindrisches Steuergitter folgt.
5. Anordnung zum Betrieb eines Sekundärelektronenvervielfachers nach Anspruch 4 als Mischröhre, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem modulierten Lichtstrahl beleuchtete Photokaithode als Primärelektronenquelle vorgesehen ist und daß an das Steuergitter eine Trägerfrequenzspannung angelegt ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Schweizerische Patentschrift Nr. 158 401; französische Patentschrift Nr. 552185;

USA.-Patentschriften Nr. 1 738 397,
ι 903 569;

Schröter: »Handbuch der Bildtelegraphie und des Fernsehens«, 1932, S. 177.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 5092 4.