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Vervielfacher, insbesondere für Bildwandler Die Erfindung bezieht
sich auf Sekundärelektronenvervielfacher, insbesondere für Bildwandler. Bildwandler
sind Geräte zur Umwandlung eines unsichtbaren, ultraroten optischen Bildes in ein
sichtbares; -sie sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ihre Wirkung beruht
darauf; daß ein optisches ultrarotes Bild auf einer ultrarotempfindlichen Fotokathode
entworfen und das dabei entstehende Elektronenbild auf einem Fluoreszenzschirm aufgefangen
wird, der durch die beschleunigten Elektronen, die auf ihn auftreffen, zu sichtbarem
Leuchten gebracht wird. Zwischen die Fotokathode und den Fluoreszenzschirm kann
gegebenenfalls ein besonderes elektronenoptisches Abbildungssystem . zwischengeschaltet
sein. Die Empfindlichkeit solcher Geräte ist jedoch gering. Es wurde deshalb bereits
versucht, die Kraft der Bilder durch Verstärkung des von der Fotokathode ausgehenden
Elektronenstromes mittels sekundäremittierender Elektroden zu erhöhen. Die Elektroden
konnten dabei sowohl Netze als auch Prall= platten sein. Die Schärfe der Abbildung
versuchte man durch magnetische und elektrische Hilfsfelder zu erhalten:
Bei
dem,besonders für solche Bildwandler, aber auch für andere Zwecke geeigneten Vervielfacher
nach der Erfindung ist die Vervielfachungsbahn durch aufeinanderfolgende, gleichzeitig
die vervielfachenden Stufen festlegende Gitterroste aus potentialbestimmenden Trennwänden
in viele Einzelbahnen rasterartig 'unterteilt. Ein solcher Vervielfacher hat den
Vorteil, daß sich die Intensitäten benachbarter Felder des gesamten Querschnittes
der Vervielfachungsbahn an seinem Eingang- ebenso zueinander verhalten wie an seinem
Ausgang. Bei der Verwendung eines solchen Vervielfachers in Bildwandlern bleibt
also die Bildschärfe im Rahmen der Feinheit des gewählten Rasters gewahrt, ohne
d:aß zu magnetischen Hilfsfeldern od. ä. umständlicheren Hilfsmitteln gegriffen
werden müßte; im Gegenteil bleibt: der Vervielfacher nach der Erfindung ein einfaches,
handliches und betriebssicheres Gerät.
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Bei einer besonderen Ausführungsform sind die Gitterroste nur aus
parallelen Trennwänden zusammengesetzt, und die Rasterbildung ist .durch -Kreuzung
aufeinanderfolgender Gitterroste erzielt. Die Gitterroste können mit die vervielfachenden
Elektroden bildenden, engmaschigen und feindrahtigen Prallnetzen überdeckt sein.
Es können aber auch Trennwände der Gitterroste geneigt angeordnet und selbst als
Prallelektroden benutzt sein, wobei einer Stufe angehörende Prallplatten durch ein
gemeinsames weitmaschiges Netz überdeckt sein können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist .die rasterartige Kanalbildung ausschließlich durch aus Parallelplatten aufgebaute
gekreuzte Roste verwirklicht.
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Die Zeichnung zeigt in den Abb. i bis 4 Ausführungsbeispiele von verschiedenen
Ausführungsformen der die einzelnen Vervielfacherstufen festlegenden Roste.
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Abb. 5 ist eine Schnittdarstellung zu Abb. 4. Abb. i zeigt einen aus
senkrecht zueinander stehenden Trennwänden i und 2 gebildeten Gitterrost in schaubildlicher
Darstellung; das-Elektrodennetz ist nicht gezeichnet. Wie aus Abb. 2 ersichtlich
ist, sind mehrere solche Gitterroste in einem Abstand voneinander hintereinander
angeordnet. Sie legen die einzelnen Vervielfacherstufen fest und tragen (vgl: Abb.
2) engmaschige und fein drahtige Netze 3, die die eigentlichen viervielfachenden
Elektroden darstellen. Die Elektroden und die Trennwände brauchen nicht unbedingt
in leitender Verbindung miteinander zu stehen und können verschiedenes Potential
haben. Durch die Trennwände wird ein Verlauf ,der Äquipotential-Linien erzielt,
wie ihn die im mittleren Feld des in Abb. 12- oben gezeichneten Gitterrostes eingestrichelten
Linien zeigen. Daher ergibt sich ein Verlauf der Elektronenbahnen, wie er den dort
strichpunktiert eingezeichneten Linien entspricht. Man sieht, daß eine bündelnde
Wirkung auf das Elektronenstrahlbüschel ausgeübt wird. Deshalb ist es nicht unbedingt
notwendig, daß die Gitterroste sehr genau übereinanderliegen, damit elektronenoptisch
getrennte Kanäle gebildet werden. Die Bündelung des Elektronenstrahlbüschels läßt
vielmehr Abweichungen von der genauen Lage zu. Im einfachsten Fall werden die Trennwände
durch weitmaschige Gitter 4 aus dickerem Draht gebildet, die ihrerseits die dünnmaschigen
Elektrodennetze 3 tragen, wie in Abb. 3 veranschaulicht ist. Sowohl bei der Bauart
nach Abb. -2, wie bei der nach Abb. 3 können Gitterroste aus nur parallel laufenden
Trennwänden oder Drähten verwendet werden, wobei die Rasterbildung durch Kreuzung
aufeinanderfolgender Gitterroste erzielt werden kann.. Verwendet man derartige,
nur parallele Elemente aufweisende Roste, so kann es zweckmäßig sein, als ersten
Rost in der Nachbarschaft der Fotokathode einen aus gekreuzten Elementen gebildeten
zu verwenden, um das Raster schon unmittelbar an der Fotokathode: auszubilden. Ebenso
kann es zweckmäßig sein, als letzten Rost vor einem Fluoreszenzschirm in einem Bildwandler
einen aus gekreuzten Elementen gebildeten Gitterrost zu verwenden, wenn die dazwischenliegenden
Roste nur parallele Elemente enthalten.
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Bei der Bauart nach Abb. .4 und 5 sind jeweils die in der einen Richtung
parallel laufenden Elemente eines aus gekreuzten Elementen gebildeten Gitterrostes
geneigt angeordnet und als Prallelektroden ausgebildet. Es sind dies in dem in Abb.
4 unten gezeichneten Gitter die Platten 5, in dem in Abb. 4 oben gezeichneten Gitter
die Platten 6: Mit den Platten kreuzen sich senkrechte Trennwände 7 bzw. 8: Die
Prallplatten 5 und 6 sind durch weitmaschige, dünndrahtige Geflechte 9 bzw.
io (vgl. Abb. 5) verbunden, die eine für die Elektronenoptik des Systems günstige
Äquipotentialfläche festlegen und nur nebenbei als vervielfachende Elektroden verwendet
werden sollen. Die letztere Aufgabe haben vielmehr die Platten 5 und 6 selbst. Die
in Abb:.5 stricbpunktierte Linie zeigt, wie die Elektronenbahnen zwischen Elektroden
der dargestellten Art etwa verlaufen. Die Bauart nach Abb. 4 und 5 läßt viele Abwandlungen
zu: Die Trennwände 7 und 8 können z. B. ganz wegfallen, wenn die dann nur aus Prallelektrodenbestehenden
Gitterroste um 9o oder 27o° gegeneinander gedreht angeordnet werden. Die Elektronenstrahlbüschel
durchlaufen dann den Vervielfacher in zwei wechselnden Richtungen zickzackförmig,
also z. B. auf einer schraubenähnlichen Bahn.
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Bei Bauarten mit geneigt angeordneten Prallelektroden wie nach Abb.
q. und 5 wird man die einzelnen Gitterroste derart gegeneinander versetzt unter-
bzw. übereinander anordnen, daß die Elektronen aus einem oberen Fach vollzählig
in das zugehörige Fach der nächstunteren Elektrode treffen bzw. umgekelhrt.
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Bei der Verwendung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Vervielfachers
"in Bildwandlern ist es nicht notwendig, als Fotokathode eine Elektrode besonderer
Bauart zu verwenden. Verwendet man einen Vervielfacher mit Prallnetzen, so wird
es zweckmäßig sein, die ersten beiden Netzelektroden recht nahe zusammenzubauen,
damit die Abbildungsschärfe auf dem zweiten Netz noch ausreichend
ist.
Man kann natürlich auch besondere Fotokathoden bauen, z. B. eine durchsichtige dicht
vor der ersten Vervielfacherelektrode ohne Kanalführung oder in etwas größerem Abstand
und mit Kanalführung, die von der Rückseite her bestrahlt wird, oder eine undurchsichtige,
hochsensible, die von der Vorderseite her beleuchtet werden müßte, wobei dann wegen
des notwendigen größeren Abstandes zwischen Fotokathode und Vervielfacherteil besondere
elektronenoptische Abbildung der Fotoelektronen auf die erste Vervielfacherelektrode
nötig wird. Um unnötige Unschärfe der Abbildung zu vermeiden, kann man die Fotokathode
so krümmen, daß das durch die in der Regel auf Unendlich einzustellende Lichtoptik
entworfene Bild bis zum Rand der Fotokathode scharf bleibt.
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Auch für den Fluoreszenzschirm gilt ähnliches. Man kann ihn ohne weiteres
Abbildungsmittel nahe unter die letzte Vervielfacherelektrode setzen und das Bild
in Durchsicht betrachten oder aber ihn in größerer Entfernung anordnen, unter Verwendung
geeigneter elektronenoptischer Mittel eine Abbildung herbeiführen und dann das Bild
eventuell von vorn her betrachten.
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Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Bildwandler können wie auch
andere nicht nur mit Gleichspannung, sondern auch mit Wechselspannung betrieben
Werden, wozu nur sehr einfache schalttechnische Hilfsmittel nötig sind. Dabei ist
eine für viele Zwecke nicht ins Gewicht fallende Empfindlichkeitseinbuße in Kauf
zu nehmen.
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Bildwandler mit gemäß der Erfindung ausgebildeter Elektronenvervielfachung
eignen sich besonders zum Sichtbarmachen von Bildern, bei denen es nicht auf viele
feine Einzelheiten, sondern auf das klare Festlegen auffallender Punkte in einer
größeren Fläche ankommt. Wenn z. B. eine Flugzeug- oder Schiffsbesatzung feststellen
will, ob ihr Flugzeug oder Schiff etwa vom Gegner angestrahlt wird, so kann die
ultrarote Lichtquelle mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Bild-Wandler leicht
aufgefunden und ihre Lage ausreichend genau bestimmt werden.