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Anordnung zur Steuerung von Elektronenströmen in Sekundärelektronen-Vervielfachern
Mit Ausnahme der Sekundärelektronen-Verv ielfacher, die mit gekreuzten elektrischen
und maagn.etischen Feldern arbeiten, ist bei allen anderen Konstruktionen, insbesondere
aber bei den sogenannten Netzvervielfachern, eine unter Umständen sehr unangenehme
Störquelle dadurch gegeben, da@ß etwa bei niedrigen Spannungen ein Teil der Primärelektronen
an den Prallnetzen elastisch reflektiert wird oder ungenutzt durch deren Maschen
hindurchfliegt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Netzvervielfacher und
hat die Vermeidung .der Auswirkung solcher störender Einflüsse zum Ziel. Zugleich
werden mit .der erfindungsgemäßen Anordnung noch weitere Vorteile erzielt. Die erfindungsgemäße
Anordnung gibt nun die Möglichkeit, an helieibi;ger Stelle,des Vervielfachers Steuergitter
einschalten zu können. GrundsätzliA ist dies natürlich immer möglich. Da aber, wie
oben erwähnt, ein Teil der Primärelektronen ungenutzt die Pra.llgitter passiert,
treten im Vervielfacher Elektronen verschiedenster Gesch-wind.i.gkeiten auf, deren
Steuerfähigkeit dementsprechend sehr unterschiedlich ist. Dies kann dazu führen,
daß, etwa die Einführiung einer hochfrequenten Trägerschwingung nach einigen Vervielfacherstufen
unmöglich wird. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß es an sich gleichgültig
ist, ob das Steuergitter von Elektronen verschiedenster Geschwindigkeiten
passiert
wird; sondern daß es lediglich darauf ankommt, an ,die Nutzelektrode nur Elektronen
eines begrenzten Geschwindigkeitsbereiches gelangen zu lassen. Zur Verwirklichung
dieses Gedankens verwendet sie die bekannte Erscheinung, daß die Bahnen von Elektronen
verschieden-er Geschwindigkeiten unter dem Einfluß eines elektrischen oder transversälen
magnetischen Feldes verschieden stark gekrümmt werden. Dabei umfaßt sie sowohl die
Möglichkeit, daß zw=ar` das gesamte Geschwindigkeitsspektrummoduliert und nur ein
kleiner GeschwindIgikeitsbereich anschließend ausgeblendet und der Nutzelektrode
zugeführt wird, als auch die Möglichkeit, nach vorausgegangener Vervielfachung nur
einen begrenzten Geschwindigkeitsbereich der Steuerelektrode und nach .dieser, gegebenenfalls
über weitere Vervielfachungsstufen, der Nutzelektrode zuzu=führen.
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Sekundärelektronen-Vervielfächer mit Steuerelektroden sind, an sich
bekannt: Ebenso ist die Trennung von Elektronen verschiedener Geschwindigkeiten
durch elektrische oder magnetischeFelder bekannt. Es sind ferner bereits Sekundärelektronen-Vervielfacher
bekannt, in .denen .der Steuerelektrode vor der Vervielfachung nur Elektronen eines
.beschränkten Geschwindigkeitsbereiches zugeführt werden: Diese Maßnahme genügt
aber nicht, denn in dem weiterhin angeschlossenen Vervielfaciher entstehen wieder
Elektronengruppen mit verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen. . Gemäß der Anordnung
:der Erfindung werden aber in erster Lime der Nutzelektrode Elektronen eines beschränkten
Geschwindigkeitsbereiches zugeführt: Dieser Geschwindigkeitsbereich wird so gewählt,
daß die Steuer=ung am wirksamsten ist. Damit wind erreicht, daß die Nutzelektrode,
da sie von wenig oder :gar nicht gesteuerten Elektronen entlastet ist, klein gewählt
wenden kann und daß die angeschlossenen Schaltelemente ebeufälls nicht unnötig belastet
werden.
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Die Erfindung sei an Hand .der Abb. r bis 3 erläutert. Abb: i zeigt
das Spektrum der beispielsweise hinter einem fünften Prällgitter auftretenden Elektronengeschwindigkeiten,
Abib.2 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Prallgittervervielfachers,
bei dem die elektrostatische Methode der Zerlegung, Abb. 3 ein solches, bei dem
-die .magnetische Methode der Zerlegung angewandt ist. Die Abbildungen. sind nur
schematisch därgestel.lt und sollen lediglich den Erfindungsgedanken klarlegen.
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Allib. i zeigt die ungefähre Gestalt des Geschwindigkeitsspektrums,
das .bei einem Netzvervielfacher normaler Bauart frei einer Stufenzahl von fünf
Pral.lgittern und einem stufenweisen Spannungsanstieg von 5oö Volt kurz hinter der
letzten Auslöseelektrode auftritt. Es zeigt sich, daß die überwiegende Mehrzahl
der Elektronen eine kleine Geschwindigkeit von etwa ro bis 2o.Volt hat, während
aber auch Elektronen mit einer Geschwindigkeit um 500 Volt von der vorhergehenden
Auslöseelektrode, solche mit einer Geschwindigkeit von etwa iooo Volt von der dieser
vorausgehenden ' Elektrode üsw. zahlenmäßig hervortreten. Es treten also in albnehmender
Zahl Elektronen auf; die jeweils von einer der vorhergehenden Auslöseelektroden
stammen und Geschwindigkeiten besitzen, deren Betrag im -wesentlichen durch die
Potentialdifferenz zwischen ihnen und dem betrachteten Punkt des Systems bestimmt
ist; Somit handelt es sich um scharf abgegrenzteGruppen vonElektronen mit erheblichen
Geschwindigikeitsunterschieden.
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Abb:2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfin.dung, beidem die Trennun=g
:dieser Geschwindigkeitsgruppen durch elektrische Ablenkung erfolgt. Die von der
Kathode K ausgehenden Elektronen werden durch Sekundärelektronenemission an den
Prellgittern (Netzen, Folien) i bis 5 vervielfacht. Am Steuergitter S, das im Normalfall
etwa das gleiche Potential wie die vorhergehende Prallelektro.de hat, treten Elektronen
verschie=d=enster Geschwindigkeit auf, die sämtlich mitgesteuert werden. Die Nutzelektrode
N, gegebenenfal=ls mit vorgeschalteten weiteren Vervielfachungsstufen, ist seitlich
der geraden Entladungsbahn angeordnet und befindet sich auf höherem positiven Potential
als die letzte Vervielfachungselektrode. Befindet sich der Käfig F auf einem Potential,
das etwa zwischen dem der letzten Auslöseelektrode und .dem der Nutzelektrode N
liegt, so werden Elektronen kleiner Geschwindigkeit zur Nutzelektrode N äbgebeügt,
während die Krümmung der Elektronenbahnen hoher Geschwindigkeit so gering ist, ,daß
diese Elektronen unschädlich im Käfig F auftreffen. Es muß betont werden, daß es
bei dieser Ausführungsform der Erfindung fehlerhaft wäre, das Steuergitter S ebenfalls
in en seitlichen Ansatz des Entladungsrohres zu legen, da hierdurch das Feld der
Nutzelektrode N abgeschirmt würde. Außerdem können auch; an einer beliebigen anderen
Stelle des Vervielfachersystems Steuerelektroden angeordnet sein, beispielsweise
hinter dem Gitter 2, 3 und q., ohne daß das Erfindungsprinzip davon berührt :und
die Wirkung der Anordnung eine andere wird. Zu der Erfindung gehören auch alle naheliegenden
Anordnungen, welche aus der Anwendung an sich bekannter Maßnahmen zur Vermeidung
störender Effekte oder z=ur Erzielung besonderer Wirkungen entstehen.
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Das gilt in gleicher Weise auch für da,s in Abb. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel,
bei dem dieTrennung der Geschwindigkeitsgruppen durch magnetische Ablenkung erfolgt.
Das konstante Magnetfeld ist hierbei senkrecht zur Zeichenebene gerichtet zu denken.
Die Anordnung kann dabei beispielsweise so ,getroffen werden, .daß sich das System
innerhalb einer stromdurchflossenen Spule oder daß diese oder ein permanenter Magnet
sich im Zentrum des Systems befindet. Abb. 3 zeigt- eine Anordnung mit drei Steuergittern
S1 bis S3, die beliebig in die Entladungsbahn eingefügt sind. Es ist natürlich nicht
erforderlich, däß das System sich zu einem vollen Kreis schließt. Die Wirkung ist
folgende; Die von der Kathode K ausgehenden Elektronen werden zur Prellelektrode
i beschleunigt und durch das Magnetfeld in eine Kreisbahn
gezwungen.
Einige von ihnen fliegen durch die :Taschen des Prallnetzes hindurch und erreichen
höhere Geschwindigkeiten. Der Radius ihrer Kreisbahn wird dadurch größer, und sie
folgen nicht mehr der Krümmung des Systems, vielmehr fallen sie auf die leitende
Wand h und werden dort abgeführt. Diese Wand kann selbst unterteilt sein, als elektrische
Linse, Spannungsteiler usw. dienen oder auch ebenfalls Sekundär emittieren. Der
größere Teil der von der Kathode ausgegangenen Elektronen trifft jedoch auf die
Gitterdrähte der Elektrode i auf und löst dort langsame Sekundärelektronen aus,
für die sich der Vorgang wiederholt. Die Nutzelektrode N wird infolgedessen im wesentlichen
nur von Elektronen gleicher Geschwindigkeit erreicht.