DE857552C - Sekundaerelektronenvervielfacher mit einer Fotokathode als Primaerelektronenquelle - Google Patents

Description

• Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Fotokathode als Primärelektronenquelle Bei dem Bau von Sekundärelektronenvervielfachern macht die Herstellung reproduzierbarer stark sekundäremittierender Schichten unter Umständen große Schwierigkeiten. Sie liegen vor allem darin, daß die Sekundärelektronenemission in starkem Maße von der Beschaffenheit der sekundäremittierenden Oberfläche abhängt. Gerade die Aufbauelemente der stark emittierenden Schichten sind gegen Verunreinigungen äußerst empfindlich. Daher müssen besondere Maßnahmen getroffen "erden, um eine Glühkathode in einem Sekundärelektronenvervielfacher verwenden zu können. Bekannt ist beispielsweise eine Röhre, bei der das Primärsystem so gegen die Prallelektroden angeordnet und abgeschirmt ist, daß keine Metalldämpfe von der Glühkathode auf die Prallelektroden gelangen können, während durch elektronenoptische Maßnahmen die Emission der Glühkathode auf eine gekrümmte Bahn gezwungen wird, so daß sie die Prallelektroden erreichen kann. Die Nachteile einer solchen Anordnung sind vor allem die, daß der Aufbau erheblich kompliziert, aber dennoch nicht eine solche Anordnung möglich wird, bei der Material größter sekundärer Ausbeute verwendet werden kann. Denn die Emissionsmaterialien für Glüh- und Sekundärkathoden müssen nach Möglichkeit so beschaffen sein, daß ihre Herstellung parallel miteinander verlaufen kann, ohne miteinander zu kollidieren und daß die Formierung der einen nicht jene der anderen stört. Technisch ausgeschlossen ist es, beispielsweise eine besonders hochempfindliche sekundäremittierende Schicht, wie Cs - Cs 02 - Cs, mit einer Bariumoxydkathode in einem Vakuumgefäß zu vereinen.
• Derartige Schwierigkeiten bestehen nicht bei Vervielfachern mit einer Fotokathode als Primäremissionsquelle. Es sind daher auch bereits eine große Zahl solcher Verstärkerröhren mit Fotokathoden bekanntgeworden, die eine umfangreiche Verwendung insbesondere auf dem Gebiet des Fernsehens gefunden haben. Hierbei wird der primäre Emissionsstrom durch eine Lichtquelle mit wechselnder Intensität gesteuert, Da im allgemeinen höchste lichtelektrische und höchste sekundärelektrische Empfindlichkeit parallel gehen, werden bei diesen Vervielfachern für die lichtelektrische Kathode und die Prallelektroden gleiche Werkstoffe verwendet. Damit entfällt ein großer Teil der oben geschilderten Schwierigkeiten.
• Diese Vorteile besitzt auch die vorliegende Erfindung. Sie ermöglicht zugleich die Ausnutzung aller Vorzüge, die von der Technik der normalen Verstärkerröhre mit Glühkathode her bekannt sind. Nach ihr besteht bei einem Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Fotokathode als Primärelektronenquelle, bei dem die chemische Zusammensetzung der Prallschichten gleich der der Fotoschicht ist, die Fotokathode aus einer in bekannter Weise auf der Außenseite eines kleinen Gasentladungsrohres, vorzugsweise eines Spektralrohres, aufgebrachten Fotoschicht, die von dem Licht der Gasentladung zur Elektronenemission angeregt wird. Infolge der gestreckten Form, die jedoch auch beliebig anders ausgeführt sein kann, ist die Verwertung aller der Anordnungen möglich, die sich beim Verstärkerröhrenbau als vorteilhaft erwiesen haben.
• Verstärkerröhren mit lichtempfindlichen Schichten als Kathoden mit einer in einem Quarzrohr eingeschlossenen Quecksilberdampfentladung und durch besondere Elektroden gesteuertem Emissionsstrom sind bereits bekanntgeworden, ohne je- doch zu einer technischen Anwendung gelangt zu sein. Der Grund dafür mag u. a. darin zu suchen sein, daß die Glühkathode eine wesentlich ausgiebigere Emissionsquelle ist und man die bei normalen Verstärkerröhren auftretenden Probleme mit ihnen nicht hinreichend beherrscht. Es kommt hinzu, daß die bekanntgewordenen Röhren mit Fotokathode ihrer Konstruktion nach nichts anderes waren als normale, mit einem Steuergitter versehene Fotozellen. Es sind in diesem Zusammenhang auch Anordnungen vorgeschlagen worden, nach denen eine Glimmentladung in einer gasgefüllten Röhre oder eine solche in einer vom Hochvakuumteil getrennten Kammer der Röhre zur Belichtung der Fotokathode verwendet werden sollte. Hierbei erfolgte jedoch die. Belichtung von außen. Die Vorteile der erfindunsgemäßen Anordnung beständen daher bei ihnen nicht. Die konstruktive Vereinigung solcher Röhren mit einem ein-oder mehrstufigen Sekundärelektronenvervielfacher wurde bisher nicht vorgeschlagen. Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Abbildung erläutert.
• Zu ihrem Verständnis genügt eine schematische Darstellung. Auf der Außenseite eines feinen und dünnwandigen Kapillarröhrchens K befindet sich ein durchscheinender Metallbelag I19, vorzugsweise eine Silberschicht. Auf dieser ist die lichtelektrisch empfindliche Schicht Pla aufgetragen. Das Kapillarröhrchen ist beiderseits geschlossen und mit einem Gas unter geeignetem Druck gefüllt. Zwischen ,- im allgemeinen an den Enden eingeschmolzenen Elektroden geht bei Anlegen der notwendigen Spannung eine Glimmentladung über, deren Leuchtdichte mit Hilfe aus der Spektralröhrenherstellung bekannter Maßnahmen sehr erheblich sein kann. Durch dieses Licht wird die Emission der Kathode hervorgerufen. Es ist zweckmäßig, den Metallbelag beiderseits des Röhrchens zu verlängern, um hierdurch die Zuleitungen zur Entladungsstrecke ganz oder wenigstens teilweise abzuschirmen, zumal man bestrebt sein wird, die Betriebsspannung der Röhre zugleich für den Betrieb der Kathode zu verwenden. Grundsätzlich gelten für eine Kathode gemäß der Erfindung alle Konstruktionsprinzipien von Spektralröhren. Darüber hinaus ist es verständlich, daß durch ihre besondere Bestimmung auch noch weitere, neuartige Gesichtspunkte auftreten. So ist z. B. zur Erzeugung des Glimmlichtes eine Gasfüllung angebracht, deren Spektrum im Gebiet der höchsten lichtelektrischen Empfindlichkeit der Fotokathode die größte Lichtmenge liefert. Unter Umständen ist es auch zweckmäßig, Quarz als Baustoff für das Röhrchen zu verwenden. Meist ist jedoch der Gebrauch normalen Glases möglich. Auch dieses richtet sich nach der Lage des selektiven Maximums der lichtelektrischen Schicht. Dabei bietet sich in einfachster Weise die Möglichkeit einer äußerst vorteilhaften und stabilen Vereinigung der Kathode mit dem Röhrenkolben, sofern dieser aus Glas besteht. Beispielsweise kann das eine Ende des Röhrchens bei der Herstellung des Ouetschfußes in diesen eingequetscht werden.
• Der Kathodenbelag kann in einer weiteren Ausführungsform als eine Außenelektrode für das Röhrchen dienen und durch dieses etwa ein gestreckter Draht als zweite Elektrode geführt sein. Ebenso kann auch die zweite Elektrode als Außenelektrode ausgebildet werden. "Zusammenfassend bietet eine solche lichtelektrische Kathode die Vorteile der gleichen Schichtzusammensetzung wie die der sekundäremittierenden Elektroden bei Verwendung in einem Sekundärelektronenvervielfacher, ferner des Fortfalls der verschiedenen Temperatureinflüsse bei einer Glühkathode, beispielsweise des unvermeidlichen Temlieraturabfalls, außerdem die Möglichkeit, die Betriebsspannung der Röhre zugleich zum Betrieb der Kathode zu verwenden, ferner des Fortfalls der hohen Temperaturen in der Röhre und damit zugleich der Verhinderung einer Kathodenverdampfung, schließlich aber neben dem Vorteil eines einfachen und stabilen Aufbaus die Möglichkeit, an Verstärkerröhren bewährte KonstruktionsprInzipien, beispielsweise die zylindrische Elektrodenformung und ihre konzentrische Anordnung, auch bei Vervielfachern zu verwenden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Fotokathode als Primärelektronenquelle, bei dem die chemische Zusammensetzung der Prallschichten gleich der der Fotoschicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotokathode aus einer in bekannter Weise auf der Außenseite eines kleinen Gasentladungsrolires, vorzugsweise eines Spektralrohres, aufgebrachten Fotoschicht besteht, die von dem Licht der Gasentladung zur Elektronenemission angeregt wird.
2. 2. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrum der Gasfüllung des Gasentladungsrohres im Gebiet der selektiven lichtelektrischen Empfindlichkeit der Fotoschicht ein Intensitätsmaximum aufweist.
3. 3. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Baustoff des Gasentladungsrolires im Gebiet der selektiven lichtelektrischen Empfindlichkeit der Fotoschicht ein Absorptionsminimum aufweist.
4. 4. Sekundärelektrone@nvervielfacher nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasentladungsgefäß aus Quarz besteht.
5. 5. Sekundärelektronenvervielfachernacheinem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasentladungsröhr mit dem Kolben oder dem Fuß der Vervielfacherröhre verschmolzen ist.
6. 6. Sekundärelektronenvervielfachernach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufiihrungen zu den Elektroden des Gasentladungsrohres und dieses selbst gegen das übrige System elektrostatisch abgeschirmt sind.
7. 7. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen Verlängerungen eines auf der Außenseite des Gasentladungsrohres angebrachten Metallbelages bilden. B. Sel:undärelektronenvervielfachernach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine den primären Fotoelektronenstrom oder den vervielfachten Elektronenstrom steuernde Elektrode, vorzugsweise ein Gitter, angeordnet ist. g. Sekundärelektronenvervielfachernacheinem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb des Gasentladungsröhres die gleiche Spannungsquelle verwendet ist wie für die übrigen Elektroden.