DE767890C - Spannungsgesteuerter Sekundaerelektronenvervielfacher - Google Patents

Description

• Spannungsgesteuerter Sekundärelektronenvervielfacher Es sind Sekundärelektronenvervielfacher be- kannt, durch die ein sehr schwacher Elektronenstrom (Größenordnung io-12 Amp.) fast beliebig hoch verstärkt werden kann. Die Verstärkung ist dabei nur begrenzt durch die Belastbarkeit der Ausgangsprallelektroden und durch den Schrotpegel des Eingangs. Bisher war es mit derartigen Anordnungen auf wirtschaftliche Weise möglich, freie Elektronenströme zu verstärken, nicht jedoch kleine Spannungen. Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß sich bemerkenswerte Schwierigkeiten ergeben, wenn man eine normale Glühkathode und ein Steuergitter mit einem Vervielfacher verbindet und bessere Ergebnisse als in einer gewöhnlichen Verstärkerröhre erhalten will. In diesem Zusammenhang wurde erwähnt, daß eine bessere Durchsteuerung des Anodenstroms erzielt werden könne, wenn man absichtlich auf einen großen Teil des Kathodenstroms verzichtet und den mittleren Strom durch den Vervielfacher wieder auf höhere Werte bringt. Es wurde jedoch nicht angegeben, worin diese Schwierigkeiten bestehen und in welcher Weise und aus welchem Grunde auf einen großen Teil des Kathodenstrorns verzichtet werden soll.
• Die Erfindung geht davon aus, daß es mit den bekannten elektrostatischen Steueranordnungen, wie sie z. B. bei normalen Verstärkerröhren gebräuchlich sind, nicht möglich ist, einen Elektronenstrora mit sehr kleinen Steuerspannungen vollständig durchzumodulieren. Gibt man eine sehr kleine Signalspannung von beispielsweise i mV auf ein im Raumladegebiet arbeitendes Gitter am Eingang eines Sekundärelektronenverstärkers, so erhält man im Ausgang --nvar außerordentlich hohe Gleichströme, die aber nur einen verschwindend geringen Modulationsanteil tragen, so daß bei kleinen Ausgangswiderständen, wie sie zur Übertragung breiter Frequenzbänder notwendig sind, praktisch überhaupt keine Verstärkung erzielt wird.
• Im folgenden wird ein Weg gezeigt, um auch sehr kleine Spannungen, wie sie z. B. von speichernden Fernsehsenderöhren geliefert -,verden, mit Sekundärelektronenvervielfachern verstärken zu können. Die besonderen Vorteile einer solchen Verstärkung liegen bekanntlich in der Frequenzunabhängigkeit und dem geringen Störpegel derartiger Röhren. Erfindungsgemäß arbeitet bei einem spannungsgesteuerten Sekundärelektronenvervielfacher mit einem zwischen der Primärelektronenquelle und der ersten Prallelektrode liegenden Steuergitter die Steuervorrichtung im Anlaufstromgebiet. Man erhält nämlich im Anlaufstromgebiet eine wesentlich höhere Modulationsfähigkeit des Stroms als im Raumladegebiet und kann daher den Anlaufstrom noch mit sehr kleinen Steuerspannungen vollständig durchmodulieren. Die geringe Stärke des Anlaufstroms von der Größenordnung etwa io-' Amp. spielt hier im Gegensatz zu normalen Verstärkerröhren keine Rolle, weil der Vervielfacher die Möglichkeit gibt, diese kleinen Ströme verzerrungs- und störungsfrei zu verstärken.
• Der Vorteil der Anlaufstromsteuerung in Verbindung mit einem - Sekundärelektronenverstärker sei noch an den beiden Steuergleichungen für das Raumlade- und das Anlaufstromgebiet aufgezeigt. Für die Modulationsfähigkeit Ilf eines Stroms kann man den Ausdruck angeben, wobei die Steuersteilheit und I die Stromstärke im Arbeitspunkt bedeuten. Für den Raumladestrom gilt die bekannte Formel I = const - Man erhält daher für die Modulationsfähigkeit im Raumladegebiet die Größe IV = Da das Raumladegebiet etwa bei ie + i V in das Anlaufstromgebiet übergeht, erhält man für die Steuerung im Raumladegebiet günstigstenfalls den Wert von M = etwa das bedeutet eineModulationsfähigkeit von i5o0/, je Volt. Die Anlaufstromgleichung lautet bekanntlich wobei u wieder die Steuerspannung und E, die mittlere Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen bedeuten. Eine einfache Rechnung ergibt daher für das Anlaufstromgebiet eine 31odulationsfähigkeit von JI = Da die mittlere Austrittsgeschwindigkeit Et bei schwach geheizten Glühkathoden etwa oj Volt beträgt, erhält man demnach für eine Anlaufstromsteuerung eine Modulationsfähigkeit von _II = io, das bedeutet iooo 0,10 Stromänderung je Volt Steuerspannung. Aus dieser Gegenüberstellung ergibt sich die größere Leistungsfähigkeit einer Gittersteuerung im Anlaufstromgebiet in Verbindung mit einem nachfolgenden Sekundärelektronenverstärker. Es konnten auf diesem Wege bereits Vervielfacher mit einer Steilheit von ioo mA.IV gebaut werden.
• Aus der Gleichung für dieModulationsfähigkeit im Anlaufstromgebiet M --z- folgt gleichzeitig, daß die31odulationsfähigkeit durch Verkleinerung der mittleren Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen noch wesentlich gesteigert werden kann. Es ist das z. B. möglich durch eine monochromatische Ausblendung des Primärelektronenstrahls, so daß in die Steuervorrichtung nur noch Elektronen eines eng begrenzten Geschwindigkeitsbereichs hineingelangen, oder durch schwache Beheizung einer als Elektronenquelle dienenden Glühkathode oder durch Bestrahlung einer Photokathode mit lang-,welligern Licht.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-. i. Spannungsgesteuerter Sekundärelek# tronenvervielfacher mit eineln zwischen der Primärelektronenquelle und der ersten Prallelektrode liegenden Steuergitter, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung im Anlaufstromgebiet arbeitet.
2. 2. Vervielfacher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Primärkathode ausgehende Elektronenstrom durch einen Elektronenmonochromator auf einen eng begrenzten Geschwindigkeitsbereich ausgeblendet und sodann der Steuervorrichtung zugeführt wird. 3. Vervielfacher nach Anspruch i:, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Austrittsgeschwindfgkeit der Primärelektronen durch schwache Beheizung einer als Stromquelle dienenden Glühkathode herabgesetzt wird. 4. Vervielfacher nach Anspruch i init einer als Elektronenquelle dienenden Plioto-Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Austrittsgeschwindigkeit der Primärelektronen durch Auslösung der FIcktronen mittels möglichst langwelligen Lichts herabgesetzt wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsvurfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden. Deutsclie Patentsclirift Nr. 581 499; UTSA.- Patentschriften Nr. 1 00#3 3()0, 1020863; Zeitschrift für techn. Physik, 193(), FIeft S. i.5o ff. und S. 182; Jüller-Pouillet, Lehrbuch der Phvsik, ii. Aufl., 1932, 4. Bd., 2. Teil, S. 2,33, AGs. i; Müller-Pouillet, Lehrbuch der Phvsik, ii. Aufl., 193-2, 4. Bd., 4. Teil, S. 135, Fig. 88.