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Raumumschließende Elektrode; z. B. Kastenelektrode, für Elektronenvervielfacher
Es ist bekannt, die Elektrodensysteme in E1ektronenvervielfachern aus raumumschließenden
Elektroden aufzubauen. Solche Elektroden können z. B. die Gestalt von Dreikantprismen
oder Quadern haben (Iiastenelel;troden) ; sie .können aber auch zy linderstumpfförmig
gestaltet sein. Es ist weiter bekannt, die Eintrittsöffnungen solcher Elektroden
mit leitenden Netzen oder -Drähten zu bespannen, die den Zweck haben, das elektrische
Feld, das zwischen der bespannten :und der vorhergehenden Elektrode vorhanden ist,
von: der Auftreffstelle der Prii. eIcktronen fernzuhalten, weil es für die ausi
fir gelösten Sekundärelektronen als Gegenfeld wirken und sie in die wirksame Schicht
zurückwerfen würde. Durch die Anordnung der Netze oder der Drahtgitter wird erreicht,
daß vor der von Primärelektronen getroffenen aktiven Schicht im Gegenteil ein Absaugfeld
für die Sekundärelektronen zur Wirkung .kommt, das durch die Potentialdifferenz
zwischen der besprochenen Elethtrode und der nächstfolgenden hervorgerufen wird.
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Eine Untersuchung des Potentiallinienverlaufes solcher Elektroden
ergibt, daß eine Bündelung der Sekundärelektronen auftritt. Die Sekundärelektronen
verlassen
eine solche raumumschließende Elektrode vorwiegend in >der Mitte der Austrittsöffnung.
Diese Tatsache kann dazu benutzt werden, um die eingangs erwähnten Netze oder Drahtgitter
entbehrlich zu machen, wodurch nicht nur eine Vereinfachung im Aufbau erzielt, sondern
auch die unerwünschte Absorption von Elektronen durch die das. Hineingreifen des
Felsdes - in das Elektrodeninnere verhindernden Mittel vermindert wird. Gemäß der
Erfindung ist die offene Eingangsfläche jeder Elektrode gegenüber dem an sie anschließenden
Innenraum und gegenüber der offenen Austrittsfläche der vorhergehenden Elektrode
niedrigeren Potentials verengt. Die Verengung ist zweckmäßig durch Ansetzen von
Flächen mindestens längs eines Teils der Öffnungskante bewirkt, so daß -die Eingangsöffnung
z. B. torförmig oder allseitig von den Verengungsflächen umrahmt ist.
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Versuche haben gezeigt, daß diese toi- oder rahmenförmige Ausbildung
der Eintrittsöffnung noch ausreicht, .um ein. Hineingreifen des Feldes der vorangehenden
Stufe in das Elektrodeninnere in hinreichendem Maße .zu verhindern. Zwar ändern.
sich die Feldverhältnisse .bereits etwas, aber wenn die freie Durchgangsöffnung
reicht kleiner gewählt wird als notwendig ist, um an allen von Primärelektronen
betroffenen Stellen, der aktiven Schicht noch ein genügend starkes Absaugfeld zu
haben, wird der elektronenoptische Wirkungsgrad solcher erfindungsgemäß ausgebildeter
Elektroden ebenso gut, in manchen Fällen noch besser als bei Elektroden, deren Eingangsöffnungen
mit Netzen versehen sind.
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Da der abgedeckte Teil der Elektroneneintrittsöffnung nunmehr elektronenundurchlässig
ist, werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch an der Austrittsöffnung
der vorangehenden Elektrode entsprechende Formänderungen vorgenommen, indem die
Ausgangsöffnungen sinngemäß entsprechend verengt werden, z. B. ebenfalls durch Ansetzen
von: Flächen längs der Öffnungskante oder durch Abwinkeln einer ohnedies vorhandenen
Fläche.
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Abb. i a, i b und i c zeigen bekannte bzw. bereits vorgeschlagene
raumumschließende Elektroden, die sich für eine erfindungsgemäße Umgestaltung eignen,;
Abb.2 zeigt in schematischer Darstellung das Potentiallinien- und Elektronenbahnbild,
das sieh ergibt, wenn in. einem Elektrodensystem zwei Elektroden der in Abb. i a
dargestellten Art aneinandergereiht werden:; der Erfindung zeigt schaubildlich eine
gemäß findung umgestaltete Elektrode der in Abb. i a dargestellten. Art; Abb. q.
veranschaulicht ein aus. Elektroden der in Abb. 3 dargestellten Art zusammengesetztes
System und den Verlauf der Potentiallinien in diesem System; Abb. 5 a und 5 b :zeigen
Systeme, bei denen auch die Austrittsfläche der einer zweiten. Elektrode vorangehenden
Elektrode verengt ist; Abb. i a zeigt eine Kastenelektrode, die die Gestalt eines
Dreikantprismas hat und deren Eingangsfläche i mit einem Netz bespannt ist, während
die Austrittsfläche :2 offen ist; Abb. i b zeigt eine entsprechend ausgebildete
zylinderstumpfförmige und Abb. i c eine ebenso ausgebildete quaderförmige Elektrode.
Bei der Darstellung nach Abb. 2 ist eine erste Elektrode 3 mit einem durch eine
punktierte Linie dargestellten Netz q. vor eine ebensolche Elektrode 5 mit einem
durch eine punktierte Linie dargestellten Netz 6 gesetzt.
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Die mit 7, 8 und g bezeichneten Linien. zeigen den ungefähren Potentialverlauf
innerhalb der Elektrode 3. Dieser Potentialverlauf führt zu Elektronenbahnen, die
etwa wie die mit io, ii und 12 bezeichneten Kurven verlaufen. Man sieht, daß eine
Bündelung der Elektronenbahnen. eintritt, so. daß die Sekundärelektronen, die von
der Elektrode 3 abgegeben werden, in der Hauptsache im mittleren Teil des Netzes
6 an der Elektrode 5 in diese eintreten.
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Bei der in Abb. 3 dargestellten erfindungsgemäß: ausgebildeten Elektrode
13 ist die Eingangsfläche .bis auf eine Öffnung i¢ verengt, und zwar .durch ringsum
rahmenförmig angeordnete Ansatzflächen längs der von den Übrigen Flächen gebildeten
Begrenzungskanten. Der nach der Austrittsfläche 1s hin liegende Verengungssteg 16
kann gegebenenfalls weggelassen werden, so daß die Eintrittsöffnung 1q. eine torartige
Begrenzung erhält.
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In dein System nach Abb. q: sind drei Elektroden 17, 18 und i9 der
in Abb. 3 dargestellten Art verwendet. Die eingezeichneten Potentiallinien deuten
an, wie zwar das Feld aus jeder Elektrode in) die nächstfolgende schon bis zu einem
gewissen Grade übergreift, wie aber die um die Eintrittsöffnungen gelegten Stege,
z. B. 20, 23, die Entstehung eines unerwünschten Gegenfeldes vor den wirksamen Flächen
der Elektroden noch: verhindern.. In der Darstellung nach Abb. q. ist auch zu erkennen,,
daß nicht allen Stegteilen dieselbe Bedeutung innerhalb des Systems zukommt. Von
dem. Stegteil 2i ist es wichtig, daß er eine genügende Breite besitzt, damit der
eingezeichnete Potentiallin!ienverlauf zustande kommt. Der Stegtcil 22 könnte dagegen
sehr schmal sein oder sogar ganz weggelassen werden, ohne daß eine merkliche Änderung
des Potentiallinienverlaufes einträte. Würde man dagegen den Stegteil 21 weglassen,
so würden viele Elektronen; ,die vom unteren. Teil der wirksamen Fläche der Elektrode
17 kommen, .die Elektrode 18 durchlaufen, ohne deren aktive Rückwand zu treffen.
So hängt es von der Gesamtanordnung der Elektroden, also von dem gewählten System
ab, welche Gestalt, Lage und Größe die Eintrittsöffnungen zweckmäßig erhalten. Auch
das Verhältnis der aufeinanderfolgenden Stufenspannungen ist dabei zu berücksichtigen.
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Aus Abb. q. geht ferner hervor, daß eine Anzahl der im unteren Teil
der wirksamen Rückwand der Elektrode 18 ausgelösten Sekundärelektronen auf die Stegfläche
23 auftreffen wird. Trotzdem kann
diese Stegfläche nicht wegbelassen
«erden, weil sonst vor dem oberen Teil der wirksamen Fläche der Elektrode i9 ein
Gegenfeld entstünde, das weit mehr Sekundärelektronen in die Schicht zurückwerfen
würde, als durch die auf den Steg 23 auffallenden Primärelektronen gebildet würden.
Es kommt daher darauf an, den Steg gerade so breit zu wählen, daß ein Hin-durchgreifen.
eines schädlichen Gegenfeldes noch in ausreichendem, Maße verhindert wird, ohne
daß vom Steg selbst zu viel Elektronen abgefangen werden. Ein Fehllaufen von Elektronen
läßt sich auch dadurch verhindern, daß die Austrittsfläche der Elektrode iä selbst
entsprechend verengt wird, wie es in den Abb. 5 a und 5 b beispielsweise gezeigt
ist.
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In Abb. 5 a ist ein El&trodenpaar 2d., 25 gezeichnet. Die Eingangsöffnungen
beider Elektroden sind in der besprochenen Weise rahmenartig umgrenzt. Die Austrittsöffnung
der Elektrode 2d. ist jedoch durch einen schmaleren Steg 26 ebenfalls verengt. Die
eingestrichelte Elektronenbahn 27 deutet an, daß dann auch die vom unteren Teil
der wirksamen Fläche der Elektrode 2d. kommenden Sekundärelektronen noch um den
Stegteil28 herum auf die wirksame Fläche der Elektrode 25 gelangen.
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Bei dem in Abb. 5 b dargestellten, aus den Elektroden 29 und 3o bestehenden
Paar ist die Ausgangsfläche der Elektrode 29 dadurch, verengt, daß ihr unterer Teil
3i selbst abgewinkelt ist. Wie die eingestrichelte Elektronenbahn 32 zeigt, wird
auch damit die Umgehung des Steges 33 an der Ele,'1;-trode 30 ermöglicht.
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Wie für die Eingangsflächen, hängt auch für die Ausgangsflächen die
Gestalt, Größe und Lage der vorzusehenden Verengung von der .gegenseitigen Anordnung
,der Elektroden, also von der Wahl des Systems und von den Stufenspannungen ab.