DE886343C - Elektronenvervielfacher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenvervielfacher, also auf Elektronenentladungseinrichtungen, die eine oder mehrere Prallelektroden aufweisen.

Bei mehrstufigen Elektronenvervielfachern hat man eine Reihe von Prallelektroden, die der Reihe nach zwischen einer Hauptkathode und einer Anode oder Sammelelektrode angeordnet sind. Vor allem bei solchen Einrichtungen, bei welchen die Prallelektroden versetzt angeordnet sind, zeigen die verschiedenen Elektronenströme eine auffallende Neigung zu Divergenz, so daß nicht alle Elektronen die nächstfolgende Elektrode erreichen oder deren wirksame Fläche treffen. Infolgedessen haben diese Einrichtungen einen geringen Wirkungsgrad. Die Zerstreuungsneigung der Elektronenströme beruht auf den verschiedenen Anfangsgeschwindigkeiten der. Sekundärelektronen und den verwickelten Anordnungen der auftretenden elektrischen Felder, so daß in gewissen Fällen das Feld große Komponenten in Richtung entlang oder gegen, die Emissionsflächen der Prallelektroden anstatt von dieser weg aufweist. . -_: . _; .... , .·...■.

Nach der Erfindung sollen im wesentlichen diese Nachteile beseitigt werden, „ und man will einen Elektronenvervielfacher mit reinen elektrostatischen. Konzentrations-, Führungs- und gleichbleibenden Arbeitsmerkmalen. ■ . . . .

Bei der Erfindung handelt es sich demnach um Elektronenvervielfacher, bei welchen, die Führung und Konzentration der Elektronenströme elektrostatisch erfolgt und bei welchem man eine Haupt-

kathode, eine Anzahl von Prallelektroden und eine Sammelelektrode oder Anode hat. Erfindungsgemäß weisen die Prallelektroden Schutz- oder Abschirmstücke auf, die an diesen befestigt sind oder damit ein einheitliches Ganzes bilden; sie sind ferner erfindungsgemäß in zwei Reihen angeordnet, im , denen die Elektroden der einen Reihe zwecks Konzentration der von den Emissionsflächen der Prallelektroden ausgesandten Sekundärelektronen auf die

ίο Emissionsflächen der nächstfolgenden Elektroden gegenüber den der anderen Reihe versetzt sind.

In bestimmten Fällen will man auch die Laufzeit der Elektronen zwischen den aufeinanderfolgenden Elektroden verkürzen und auch erreichen, daß alle ausgesandten Sekundärelektronen wirklich die Elektroden verlassen und keine Raumentladung in ihrer Nähe bilden, so daß man starke Felder bei der Fläche einer jeden Prallelektrode erhält.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ergeben infolgedessen die Prallelektroden, die in zwei versetzten Reihen angeordnet sind, eine symmetrische Ebene in bezug zu einer Mittelebene zwischen den Reihen. Sie sind aber nicht symmetrisch in bezug zu einer Ebene, die senkrecht zu der erwähnten Mittelebene und der Längsachse der Reihe verläuft.

. . Es wurde gefunden, daß ein Elektrodensystem dieser Art die in dem vorhergehenden Absatz erwähnten gewünschten Felder erzeugt.

Bei einer anderen · Ausführungsform der Erfindung sind die Prallelektroden, die eine symmetrische Ebene zu der obenerwähnten Ebene ergeben, auch symmetrisch zu einer Längsachse, die senkrecht zu der Mittelebene ist,

Nach einer weiteren Ausbildung sind die Prallelektroden konkav, um die Konvergenz der Elektroneriströme zu unterstützen und zu bewirken, daß sie auf enge Teile der Elektroden auftreffen.

Man kann auch eine oder mehrere Hilf selektroden zwischen den Reihen der Prallelektroden vorsehen, um eine Beschleunigung der Elektronenströme zu erhalten und sie in ihrer Konvergenz zu unterstützen. Diese Hilfselektroden können Stäbe oder Drähte sein, die in der Mittelebene zwischen den Elektroden und rechtwinklig zu der Längsachse der Anordnung liegen, die sich in der Mittelebene befindet. Man kann auch diese Hilfselektroden zwischen den aufeinanderfolgenden Prallelektroden einerjeden Reihe anordnen.

In dem einen Fall ist die Prallelektrode nach der Erfindung ein schac'htelä'hnliches Gebilde. Die

■■■■■ Innenfläche der einen Seite istxlabei mit einem die Sekundärelektronen aussendenden Material überzogen. Die dieser wirksamen Fläche gegenüberliegende Seite hat die Form eines offenen Drahtgitters, während die andere Seite fehlt.

Nach einer anderen Ausführung der Prallelektroden hat man einen im wesentlichen ebenen Teil, der mit dem die Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogen ist. Ein Schutz- oder Abwehrstück ist an der einen Kante dieses Teiles befestigt, bildet mit der überzogenen Fläche dieses Teiles einen stumpfen Winkel und ist gegen die vorhergehende Elektrode der gleichen Reihe gerichtet. Ein zweites'Schutzstück ist an der anderen Kante des ebenen Teiles befestigt, liegt im weseht- ■ liehen rechtwinklig zu der überzogenen Fläche und ist gegen die nachfolgende Elektrode der gleichen Reihe gerichtet.

Bei einer anderen Ausführung der Prallelektrode hat man ein trogähnliches Stück mit einem im wesentlichen stetig gekrümmten Teil rechtwinklig zu seiner Längsachse. Ein Teil dieser konkaven Fläche ist mit dem die Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogen. Die Elektroden sind in der einen Richtung so angeordnet, daß ihre konkaven Flächen einander zugekehrt sind. Bei einer Abänderung dieser Elektrode nimmt die Krümmung von der einen Kante des Troges zur anderen ab. Der Teil der größten Krümmung ist mit dem Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogen. Der Teil der kleinsten Krümmung dagegen schirmt den überzogenen Teil gegen die vorhergehende Elektrode der gleichen Reihe ab. Die Enden dieser trogähnlichen Elektroden können durch Stücke geschlossen oder teilweise geschlossen sein, die zur Feldformung dienen.

Bei einer noch weiteren Ausführung der Elektrode hat man ein trogähnliches Stück, von dem ein Teil im rechten Winkel zu der Längsachse der Elektrode liegt. Das Stück hat einen im wesentliehen geraden Mittelteil und gekrümmte Endteile. Die Kanten des Troges sind um ungefähr i8o° nach hinten gebogen, und die somit entstehenden Lappen oder Flansche weisen daran befestigte Schutz- oder Abwehrstücke auf oder bilden damit ein einheitliches Ganzes. Ein Schutzstück hat eine beträchtlich größere Fläche als das indere. Der die Sekundärelektronen aussendende Überzug der Prallelektrode befindet sich an dem im wesentlichen geraden Teil. Die Enden des Troges können mit Flanschen ver- ^10D sehen sein, um damit Feldformstücke zu haben.

Um die letzten Prallelektroden gegen das Feld der Sammelelektrode oder Anode abzuschirmen, kann zwischen beiden Elektroden ein durchlässiger Schirm angeordnet sein. Dieser Schirm hat nicht durchlässige Schutzstücke an seinen Enden.

Weitere Ausführungen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert. In

Fig. ι ist eine perspektivische Darstellung eines Elektronenvervielfachers nach der Erfindung gezeigt; ein Teil des Gefäßes ist dabei weggelassen, um die Elektrodenanordnung klarer zeigen. zu können;

Fig. 2 bringt eine Seitenansicht teilweise geschnitten von der Elektrodenanordnung der Einrichtung der Fig. 1; in

Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer der Prallelektroden der Einrichtung nach Fig. ι gezeigt;

Fig. 4 bringt eine schematische Seitenansicht der Elektrodeneinrichtung der Fig. 1, wobei im besonderen die. Form der Elektroden und deren räumliche Anordnung gezeigt ist;

Fig. 5 zeigt eine Stromkreisanordnung, wie man die Elektronenvervielfacher der Fig. 1 betreilwn kann; in

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung einer besonderen Arbeitsweise· der Einrichtung der Fig. ι gebracht, wie sie nach der Stromkreisanordnung der Fig. 5 betätigt wird;

Fig. 7 bringt ähnliche Kurven für die verschiedenen Arbeitsweisen der Einrichtung der Fig. 1, wenn man verschiedene Zwischenelektrodenpotentiale hat;

Fig. 8, 9 und 10 enthalten maßstäbliche schematische Seitenansichten vom Abänderungen der Einrichtung der Fig. ι; in

Fig. fi ist ein anderer Elektronenvervielfacher nach der Erfindung perspektivisch gezeigt, wobei Teile des Gefäßes und des Elektrodenaufbaus weggelassen sind;

. Fig. 12 bringt hierfür eine Seitenansicht der Elektrodenanordnung, in der Hauptsache geschnitten;

Fig. 13 ist hiervon eine Ansicht von oben, teilweise geschnitten nach derLinie 13-13 der Fig. 11 ;in Fig. 14 ist \rergrößert perspektivisch eine der Prallelektroden dargestellt, wie sie bei der Einrichtung der Fig. 11 Verwendung finden;.

Fig. 15 zeigt eine Stromkreisanordnung, wie man die Einrichtung der Fig. 11 betreiben kann;

Fig. 16 zeigt vergrößert und schematisch die Elektronenwege bei der Einrichtung der Fig. 11; in Fig. 17 ist perspektivisch ein weiterer Elektronenvervielfacher nach der Erfindung dargestellt; ein Teil des Gefäßes'ist hierbei weggelassen;

Fig. 18 ist· hiervon eine Seitenansicht, wobei

gleichfalls ein Teil des Gefäßes weggelassen ist; in Fig. 19 ist eine Prallelektrode der Einrichtung

der Fig. 17 und 18 vergrößert und perspektivisch dargestellt;

Fig. 20 und 21 bringen dimensionierte Endansichten der Hauptkathode und einer der Prallelektroden der Einrichtung nach den Fig. 17 und 18;

Fig. 22 ist eine Stromkreisanordnung für die Einrichtung nach den Fig. 17 und 18; in

Fig. 23 ist ein anderer Elektronenvervielfacher nach der Erfindung perspektivisch dargestellt, wobei ein Teil des Gefäßes weggelassen ist;
Fig. 24 ist hiervon eine Seitenansicht, wobei gleichfalls ein Teil der Hülle weggebröchen ist; in Fig. 25 ist perspektivisch und vergrößert eine Prallelektrode der Einrichtung nach den Fig. 23 und 24 gezeigt; .

Fig. 26 bringt die Stromkreisanordnung für die Einrichtung nach den Fig. 23 und 24; in

Fig. 27 ist schematisch die Elektrodenanordnung für einen anderen Elektronenvervielfacher gemäß der Erfindung gezeigt.

Nach den Fig. 1, 2 und 4 hat man die Elektronenvervielfacheinrichtung ein evakuiertes Gefäß 20 mit einem Pumpstutzen 21, der einen Flansch 22 aufweist. Die Glasstücke 23 sind mit dem Stutzen 21 verschmolzen, und Haltedrähte 24 tragen die Elekt roden.

Die Elektroden bestehen aus einer Hauptkathode 25, den Prallele'ktroden 27¹ bis 27¹⁰ und einer Anode oder Sammelelektrode 26, die durch den Schirm 28 gegen die letzte Prallelektrode 27¹⁰ abgeschirmt ist.

Die Prallelektroden sind, versetzt in zwei parallelen Reihen angeordnet. Sie sind im wesentlichen in Form und Konstruktion gleich und sind' v^; vorzugsweise so angeordnet, daß sie zusammen eine symmetrische Ebene ergeben, d. h. diese Elektroden sind von solcher Form und so angeordnet, daß, wenn eine Reihe um einen Abstand λ· (Fig. 4) parallel zu der Mittelebene zwischen den. beiden ' Reihen verlagert wäre (s. A-A, Fig. 4), jede der Prallelektroden in der einen Reihe genau der entsprechenden in der änderen Reihe gegenüberliegen würde, und die beiden Reihen würden genau symmetrisch zu der erwähnten Mittelebene sein. '·■ Die verschiedenen Prallelektroden sind weiter vorzugsweise symmetrisch in bezug zu einer Längsebene parallel zu der erwähnten Mittelebene, sind aber nicht symmetrisch zu einer Ebene (beispielsweise die durch B-B₁ Fig. 4, hindurchgeht), die rechtwinklig zu den beiden erwähnten Ebenen liegt. Es wurde gefunden, daß diese Nichtsymmetrie von großer Wichtigkeit insofern ist, als dadurch starke Felder in Entfernung von den großen Teilen einer jeden Prallelektrode erhalten werden, wodurch man ein reichliches Aussenden und Konvergenz der Elektrodenströme schnell erzielen kann. '

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Prallelektroden einer jeden Reihe voneinander und von der Mittelebene zwischen den beiden Reihen gleichweit entfernt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht jede Prallelektrode aus einer Metall-, beispielsweise Nickelplatte 29 mit Flanschen 30 und ferner aus einem Metallstück mit den Teilen 32^ und 32^s, die an die Flansche 30 durch die Drahtstücke 31 angemacht sind. Letzteres · Metallstück kann aus Silber bestehen und hat einen schalenförmigen Teil 32, der mit einem Elektronen aussendenden Stoff, beispielsweise einem Niederschlag aus Silber, Cäsiumoxyd und' reinem Cäsium überzogen ist.

Die Enden der Konkavfläche 32 jeder Prallelektrode und die daran 'befestigten Stücke 32^ und 32<^ß dienen zum Schutz der wirksamen Fläche der Kathode und zur Verhinderung, daß eine Elektrode in der Nähe der anderen Elektroden der gleichen Reihe Feldkomponenten erzeugt, die die Aussendung der Elektronen verzögern könnten. Die Teile 32^ dienen auch dazu, daß ein starkes Beschleunigungsfeld zwischen dem unteren Teil der vorhergehenden Elektrode in der gleichen Reihe und dem oberen Teil der folgenden Elektrode in der anderen Reihe'entsteht. '

Seitenflansche 33 können vorhanden sein, um eine seitliche Zerstreuung des Elektronenstromes zu verhindern.

Die Elektroden 27 können auch zwischen · den Flanschen 33 gegen die Platte 29 zu gekrümmt sein, um weiter eine seitliche Zerstreuung der Elektronen zu verhindern.

Jede Prallelektrode 27 ist an zwei Querdrähten 24 durch Klammern 34 befestigt, und durch die Leiter 35 wird die elektrische Verbindung hergestellt. ■ ·

Die Hauptkathode ist im wesentlichen gleich der

-.-,, Prallelektrode und hat außerdem noch ein Abschirm- oder Schutzstück 36, welches durch Drähte 37 an dem Endstück 32^s befestigt ist, um die Vereinigung der Elektronen auf die Prallelektrode 27¹ zu fördern. Die Konkavfläche der Kathode 25 kann fotoelektrisch wirksam sein.

Wird die Primärkathode durch einen Elektronenstrom von einer Elektronenglü'hkathode oder auch durch einen Kathodenstrahl erregt, so kann die Emissionsfläche der Kathode aus einem Material bestehen, welches sehr wirksam ist, beispielsweise aus Nickel, Aluminium oder einem oxydierten Stoff.

Die Primärkathode liegt hinter der Reihe der Prallelektroden und wird in der gleichen Weise gehalten. Die elektrische Verbindung wird durch den Leiter 38 hergestellt.

Die Sammelelektrode oder Anode 26 besteht aus den Platten 39 und 41, die miteinander starr verbunden sind und einen spitzen Winkel bilden.

. : . Gehalten wird sie durch die Drähte 40.

Die Schirmelektrode 28, die zur Abschirmung der Prallelektroden 27⁹ und 27¹⁰ gegen die Anode 26 dient, besteht aus Platten 43 und 44 mit einem Elektronen durchlässigen Gitter¹45, welches daran befestigt ist. Das Ganze wird durch Drähte 42 gehalten.

Die Stromkreisanordnung für die Einrichtung ist in der Fig. 5 gezeigt. Jede Elektrode hat ein positives Potential in bezug auf die vorhergehende

: Elektrode. Beispielsweise kann die Prallelektrode 27¹ ein Potential von 25 bis 100 Volt gegenüber dem der Hauptkathode aufweisen. Jede weitere Prallelektrode !hat ein Potential von 25 bis 100 Volt gegenüber dem der vorhergehenden Elektrode, und ähnliche Potentialunterschiede hat man zwischen der Kathode 27¹⁰ und dem Schirm 28 einerseits und dem Schirm 28 und der Anode 26 andererseits. Das Potential für die Prallelektroden kann man vom Potentiometer 46 und dem Gleichrichter 47 ab-

.: . nehmen, während das Potential für den Schirm 28 und die Anode 26 aus den Batterien 48 und 49 geliefert wird.

Die Wirkungsweise ist kurz folgende: Die von der Hauptkathode 25 ausgesandten Elektronen, welche durch die Lichtquelle 50 ausgelöst werden, werden auf die Prallelektrode 27 gerichtet, wo sie vier- bis achtmal mehr Sekundärelektronen als auffallende Primärelektronen von der Emissionsfläche der Kathode auslösen. Dieser Vorgang wird bei jeder der Prallelektroden der Reihe nach wiederholt, und der von der Elektrode 27¹⁰ ausgehende Elektronenstrom wird durch die Anode 26 gesammelt.

Die durch die Elektronenströme zurückgelegten :- Wege sind in der Pfeilrichtung der Fig. 5 angezeigt.

Es wurde gefunden, daß das<Maß der Konvergenz der Elektronenströme und die Intensität und Richtung der Felder in der Nähe dieser verhältnismäßig - im hohen Maße von den .relativen Größen der Prallelektroden abhängt. Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen nachfolgende Beziehungen zwischen diesen Größen:

α= ΐΐ,6·2 ο = 0,78

b = 10,78 χ = 6,20

c = 2,90 T₁ ^ 4,20

d = 0,84 r₂ £^ 4,43

m = 1,63 r₃ > r_v r₂ und r_t

η = 4,53 r₄ 92 0,23

und Θ = 75°.

Es sei bemerkt, daß die für r_v r₂ und r_t angegebenen Werte ungefähr gleich sind, insoweit, als die dadurch angezeigten Kurven nicht stetige, einfache, kreisförmige Bogen sind.

Alle diese Werte sind in Einheiten ausgedrückt. Eine Einheit ist 0,169 ^cm·

Bei der gleichen Einheit sind die relativen Größen der in der Fig. 4 gezeigten Anode 26 und des Schirmes 28 folgende:

Ä = 5>48 I = 3,375

/ = 5»875 s = 0,78

k = 3>3o t = 0,78

und Φ = 5i,2° und β = i7°.

Die Hauptkathode kann nachfolgende Größen haben:

/-5,625 P =115°

£ = 2,51

Die Betriebs'kurven für eine Einrichtung mit Elektroden der obenerwähnten Art sind in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Die Fig. 6 zeigt die Verstärkung pro Stufe der Vervielfachung, und man sieht/, daß sie über einen großen Spannungsbereich linear ist. Die einander ähnlichen Kurven der Fig. 7 zeigen den Ausgangsstrom, den man bei verschiedenen Primärströmen erhält, und bei verschiedenen Potentialunterschieden zwischen den Stufen. Die Abweichung bei P von der Linearität bei der

100 Volt _T_ _ , .

= Kurve ist der · Raumentladung zuzuschreiben.

Weitere Formen der Elektrode oder Elektrodenanordnung, die als ausreichend gefunden worden sind, sind in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt, die maßstablich gezeichnet sind.

Bei der Anordnung der Fig. 8 kann der gekrümmte Teil 32^& einen Radius von sechs Einheiten haben, und die Dimension a¹ des geraden Teiles 32^C beträgt 4,5 Einheiten. Die anderen Dimensionen no sind ähnlich den in der Fig. 4 gezeigten.

Bei der Ausführung der Fig. 9 sind die Elektroden 32¹ im wesentlichen -die gleichen wie die der Fig. 4, wobei Hilf selektroden 51 von Streifenform zwischen den einzelnen Elektroden angeordnet sind. Diese tragen zur Konzentration und Beschleunigung der Elektronenströme bei. Die Hilfselektrode» haben Potentiale, die etwas höher sind als die der vorhergehenden Prallelektroden der gleichen Reihe und ihrer gegenüberliegenden Elektrode. Sie können mit der nachfolgenden Prallelektrode der gleichen Reihe eine Einheit bilden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 10 sind die Kathodenflächen 32² gegen die Mittelebene A^x-A^x geneigt. Die Größen können die gleichen sein wie die bei der Fig. 4, mit Ausnahme, daß m_x und M₁

1,03 bzw. 4,52 Einheiten betragen· und ©_x 71,8° beträgt, wobei eine Einheit 0,106 cm ist..

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in den Fig. 11 bis 14 dargestellt. Die Elektrodenanordnung wird innerhalb der Hülle 120 auf einer Glknmerscheibe 55 gehalten, die wiederum durch Stutzen 54 gehalten wird, welche an den halbkreisförmigen Ringen 53 i am Quetschfuß 121 befestigt sind. Die Glimmerplatten 57 werden durch Zungen an der Scheibe 55 gehalten, die bei 56 mit den Stutzen 54 verbunden ist.

Zwischen den Platten.57 sind die Hauptkathode 125, die Anode 126 und die Prallelektroden 127¹ bis 127⁸ angeordnet. Die Elektroden 127¹ ibis 12.7⁸ sind versetzt reihenweise angeordnet mit symmetrischen Beziehungen, wie sie bei der Fig. 4 beschrieben worden sind. Die Prallelektrode 127¹ ist etwas kurzer als die anderen.

Die Prallelektroden weisen, wie in Fig. 14 gezeigt, einen stetig gekrümmten Teil 132 auf, der die Sekundärelektronen aussendet, und einen Flansch 133. Das Ganze ist aus Streifenmetall, beispielsweise aus Silber, hergestellt. Die Halteklammer 59 besteht aus Nickel und ist mit der Kathode verschweißt. Sie ist an den Platten 57 angemacht, und zwar mit Hilfe der Lappen 61. Die elektrische Verbindung wird durch Leiter 135' hergestellt, die an dem einen Arm der Klammern 59 befestigt sind und durch Einschmelzstellen 52 in das Gefäß gehen.

Die Hauptkathode ist gleich den Prallelektroden. Es sei bemerkt, daß die oberen Teile der Prallelektroden die Emissionsflächen gegen die benachbarten Elektroden abschirmen.

Die Anode 126 besteht aus einer ebenen Metallplatte, die durch Drähte 75 gehalten wird. Die elektrische Verbindung hierfür wird durch den Draht 62 hergestellt.

Eine Stromkreisanordnung hierfür ist in der Fig. 15 gezeigt, wobei die Elektronenwege durch Pfeile angedeutet sind.

Um die Konzentration und Beschleunigung der Elektronenströme zu fördern, sind Hilfselektroden 63¹ bis &3⁸ mit kleiner Fläche in den Mittelebene zwischen den Kathodenreihen angeordnet, während

4-5 die Elektrode 63 neben der oberen Kante der Kathode 127¹ liegt.· Die Anordnung dieser Elektroden ist in Fig. 12, 13 bis 16 gezeigt. Die Leiter 64 sind die Stromzuführung für diese Elektroden. Die Hilfselektroden können ein höheres positives Potential haben als sowohl die gegenüberliegende Prallelektrode und die nächstfolgende Prallelektrode, wie in Fig. 15 gezeigt.

Mit Hilfe dieser Hilfselektroden wird die Laufzeit der Elektronen verkürzt, die verschiedenen Anfangsgeschwindigkeiten der Sekundärelektronen und die Raumentladung verringert.

Die Wirkung dieser Hilfselektroden auf die Elektronenströme ist in der Fig. 15 gezeigt. Wenn die Potentiale der Hilfselektroden richtig sind, können die Elektronen auf die Prallelektroden streifend fallen, wodurch die Aussendung der Sekundärelektronen gefördert wird. Weiter ist es durch Änderung des Potentials der Hilfselektroden möglich, daß der Elektronenstrom bestimmte Prallelektroden. nicht trifft, und somit kann eine veränderliche Verstärkung erzielt werden. ;

Die Anode kann teilweise von Schirmen 65, 66 und 67 umgeben sein, die durch Drähte 68, 69 und 70 gehalten werden, welche an den Platten 57 (s. Fig. 1.1) angebracht sind. Diese Schirme unterstützen die Lenkung !des Elektronenstromes auf die Anode oder einen besonderen- Teil dieser. Geeignete. elektrische Verbindungen für diese Schirme sind in der Fig. 15 gezeigt. .

Eine weitere Form eines Elektronenvervielf achers nach der Erfindung ist in den Fig. 17 und. 18 gezeigt. Das Gefäß 210 hat einen Pumpstutzen 21 i, der in einem Quetschfuß 212 endigt, durch welchen, die Elektrodenanordnung gehalten wird.

Die Elektrodenanordnung besteht aus Isolierstoffplatten 214, die· durch. Zungen 251 in einer Glimmerscbeibe 213 gehalten werden. Zwischen den Platten. 214 werden die Hauptkathode 215, . das Schutz- oder Abschirmstück 216, die Anode 217 und die Prallelektroden 218¹ bis 218⁶ gehalten. Die Prallelektroden sind in zwei Reihen versetzt angeordnet und ergeben eine Symmetrieebene.

Die Hauptkathode 215, die im einzelnen in der Fig. 20 dargestellt ist, besteht aus einem ebenen Teil 219, einem rechtwinkligen Absehirm- oder Schutzstück 220 und dem Schirm 221. Das Ganze besteht aus Metall, beispielsweise Silber. Die. Innenfläche der Kathode ist elektronenaussendend. Die Kathode wird durch Drähte 222 gehalten, von welchen einer mit dem Stromleiter 223 durch den Draht 224 verbunden ist. ' \ ■ ■ ·

Das Schutzstück 216 wird'-.durch Drähte 225 gehalten und ist vorzugsweise mit der Hauptkathode, beispielsweise durch den Draht 226, verbunden. ■

Jede Prallelektrode. besteht aus einem glatten Mittelteil 227 (Fig. 21), einemSchutzstück 228 und: einem Schirm 229. Die Innenfläche des glatten. Teiles ist mit einem die Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogen. Diese Prallelektrode wird durch -Drähte 230 (Fig. 19) gehalten, und die elektrische Verbindung zu ihnen wird durch Drähte 231 mit den Stromleitern 23:2 hergestellt.

Die Anode 217 hat einen■ V-förmigen Querschnitt. Die eine Wand hiervor läuft parallel zu dem: Schirm 229 der Prallelektrode 218⁵, und die andere verläuft no parallel zu dem Schutzstück 228 der Prallelektrode 218⁶. Die Anode wird durch.Drähte233 gehalten, von welchen einer durch den Draht 234 mit dem. Stromleiter 232 verbunden ist.

Eine Stromkreisanordnung für diese Einrichtung. ist im der Fig. 22 -dargestellt. Die. Potentiale zwischen jedem Elektrodenpaar 'liegen ungefähr bei 100 bis 150 Volt. Wie oben bereits erwähnt/ erhält man die erforderlichen Potentiale vom Potentiometer 235, dem Gleichrichter. 236 und der Batterie 237. Die, Figur.zeigt auch die Wege der Elektronen.

Das Schutzstück 216 und die Kathodenteile 220 und 221 schirmen, die wirksame Fläche der Hauptkathode ab und. verhindern,. daß der. ausgesandte Elektronenstrom durch Außenfelder oder Ladungen an den Wänden des Gefäßes-beeinflußt wird. ■

Claims (11)

1. Bei der gezeigten Elektrodenanordnung und den angegebenen Potentialgrößen besitzen die Felder neben der Prallelektrode eine Symmetrieebene. Andere Verhältnisse sind von Wichtigkeit für die Herstellung eines geeigneten Feldes, z. B. die Unsymmetrie der Reihen in bezug auf eine Ebene, beispielsweise durch B-B der Fig. 22, die senkrecht zu der Mittelebene und den Reihen der Prallelektroden liegt, und die Symmetrie der Prallelektroden in bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu der Mittelebene durch A-A und Seitenebene durch B-B.

   Der Zweck der ,Schutzstücke 228 und des Schirmes

   229 ist, einen Elektronenfluß zwischen benachbarten Elektroden zu verhindern und die Elektronen auf einen engen Teil der nächsten Elektrode zu vereinigen. Sie fördern auch die Abschirmung der wirksamen Fläche der Elektroden gegen Außenfelder.

   Geeignete Werte für die Elektrodena>bmessungen der Fig. 20 und 21 sind nachfolgende:

   Hauptkathode
   a = 1,78 cm
   b = 0,51 cm
   c = 0,32 cm
   d = 0,38 cm
   / = 0,63 cm

   Prallelektrode
   A = 0,72 cm
   B = 0,76 cm
   D = 0,25 cm
   E = o,si cm
   Θ = 45°

   Bei. diesen Dimensionen ist die Flächenebene 219 der Elektroden 218², 218⁴ und 218⁶ von der entsprechenden Ebene der Elektroden 218¹, 218³ und 218⁵ 1,40 cm entfernt. Die obere Kante eines jeden Teiles 227 ist 0,51 cm vom Flansch 228 der Prallelektrode' oberhalb entfernt und 0,63 cm entfernt von der oberen Kante der Innenfläche des gegen-

   .35 überliegenden vorhergehenden Teiles 227. Jede Elektrode kann '21,54^cm breit sein, während die Elektrode 216 2,54 cm lang und 0,76 cm breit ist. Sie ist 0,21 cm von der oberen Kante des Teiles 229 der Elektrode 218¹ entfernt und liegt ungefähr rechtwinklig dazu. Die Grundfläche der Anode 217 kann 2,54 cm lang und 1,08 cm breit sein. Sie ist 0,51cm vom Flansch 228 der Kathode 218⁵ entfernt. Wenn erforderlich, können Teile der Platten 214 zwischen den Elektroden weggelassen werden, um die dadurch entstehenden Kantenvvirkungen zu reduzieren.

   Noch andere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 23 bis 27 dargestellt.

   Der Vervielfacher der Fig. 23 und 24 besteht aus einem Gefäß 310 mit Kuppel 311 und einer Elektrodenanordnung, die .am Pumpstutzen 312 gehalten wird. Die Elektrodenhaltestücke bestehen aus Glimmerplatten 313, die durch Zungen 315 in der Glimmerscheibe 314 gehalten sind.

   Der Rahmen 313,314 trägt die Hauptkathode316, die Anode 317 und die Prallelektroden 318¹ bis 318°, " die versetzt in zwei Reihen angeordnet sind.

   Die Hauptkathode 316 aus Nickel-Silber wird durch Drähte 319 gehalten, von welchen der eine mit dem Stromleiter 320 verbunden ist. Dieser ist an der Scheibe 314 bei 321 festgemacht .und ist demnach eine zusätzliche Stütze. Die Wandfläche 322 der Kathode sendet die Elektronen aus, wofür sie mit·Beryllium überzogen ist, wenn die Kathode aus Nickel besteht.

   Jede Prallelektrode (Fig. 25) hat die Form eines rechteckigen Kastens mit der Grundplatte 323, der Wand 324 rechtwinklig dazu, der offenen Seite 325 und einer offenen Deckelseite. Über diese ist ein Gitter gespannt, welches aus Drähten 229 zusammengesetzt ist, die an den Stäben 326 festgehalten sind. Diese tragen auch die Prallelektrode zwischen den Platten 313. Die elektrische Verbindung zu den Prallelektroden wird durch Stäbe 327 hergestellt, die an den Stäben 326 befestigt sind und zu den Stromleitern 328 führen. Die Innenfläche der Grundplatte 323 jeder Elektrode ist so mit einem Stoff überzogen, daß sie Sekundärelektronen aussenden kann.

   Die Anode 317 hat im allgemeinen die gleiche Form wie die Prallelektroden, mit Ausnahme der nicht offenen Seite. Sie wird durch Drähte 330 gehalten, und die Stromzuführung erfolgt über den Leiter 331, der gleichfalls mit der Scheibe 314 bei 332 verbunden ist und demgemäß als Stütze wirkt. Die Stromkreisanordnung ist in der Fig. 26 gezeigt. Der Potentialunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Elektroden beträgt ungefähr 100 Volt. Das Potentiometer 334, der Gleichrichter 335 und eine Batterie sorgen für die notwendigen Potentiale. Die Erregung der Hauptkathode erfolgt durch den Lichtstrahl L, der von der Lichtquelle 337 ausgeht.

   Die festen Seiten 324 der Prallelektroden stellen die Schutzstücke dar, und ihre Endwände bilden Feldplatten, so daß die Elektronenströme verengt und vereinigt werden. Die Gitter schirmen die wirksamen Flächen der Elektroden gegen die Felder der anderen Elektroden ab.

   Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 27 sind die Elektroden der oben beschriebenen Form 'honigwabenförmig angeordnet, so daß man ein kleineres und kompakteres Gebilde erhält. Die Stromkreisanordnung der Fig. 26 ist auch für diese Art der Einrichtung geeignet.

   105 Pat ε ν τα ν s ρ r ü g η ε:

   . ι. Elektronenvervielfacher, bei welchem die Führung und Konzentration der Elektronen-Ströme vollständig mit Hilfe elektrostatischer Mittel erfolgt, mit einer Hauptkathode, einer Anzahl von Prallelektroden und einer Sammelelektrode odetf Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden Schutz- oder Abschirmstücke aufweisen, die an diesen befestigt sind oder damit ein Ganzes bilden und in zwei Reihen angeordnet sind, und daß die Elektroden der einen Reihe gegenüber den Elektroden der anderen Reihe zwecks Konzentration der von der Emissionsfläche der einen Prallelektrode ausgesandten Sekundärele'ktronen auf die Emissionsfläche der nächstfolgenden Elektrode versetzt sind.
2. 2. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet, daß die beiden Reihen der Prallelektroden eine Symmetrieebene in

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   bezug zu einer Mittelebene ergeben, die zwischen den Reihen hindurchgeht, und in bezug auf eine andere Ebene unsymmetrisch sind, die senkrecht zu der erwähnten Mittelebene und zu der Längsachse der Reihen steht.
3. 3. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden auch symmetrisch zu einer Längsebene sind, die senkrecht zu der erwähnten Mittelefoene steht.
4. 4. Elektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Flächen der Prallelektroden konkav sind.
5. 5. Elektronenvervielfacher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Hilfsekktroden zwischen den Reihen der Prallelektroden vorgesehen sind, um die Sekundärelektronen zu beschleunigen und zu konzentrieren.
6. 6. Elektronenvervielfacher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Hilfselektrode!! zwischen den aufeinanderfolgenden Elektroden jeder Reihe zwecks Beschleunigung und Konvergenz der Sekundärelektronen vorhanden sind.
7. 7. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden aus einem ebenen Stück bestehen, welches mit einem sekundäremissionsfähigen Stoff überzogen ist, ferner aus einem Schutz- oder Abschirmstück, welches etwa rechtwinklig zu dem ebenen Stück steht, und schließlich aus einem Drahtnetz, das im wesentlichen rechtwinklig zu dem Schutzstück liegt und im wesentlichen parallel zu dem ebenen Stück verläuft.
8. 8. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden aus einem im wesentlichen ebenen Teil bestehen, der mit einem sekundäremissionsfähigen Stoff überzogen ist, ferner aus einem Schutz- oder Abschirmstück, welches mit der einen Kante des ebenen Stückes verbunden ist und mit der emissionsfähigen Fläche dieses Teiles einen stumpfen Winkel bildet und gegen die vorhergehende Elektrode der gleichen Reihe gerichtet ist, und außerdem noch aus einem zweiten Schutz-stück, welches an der anderen Kante des ebenen Teiles befestigt ist, im wesentlichen rechtwinklig zu der Emissionsfläche dieses Stückes liegt und gegen die nachfolgende Elektrode der gleichen Reihe gerichtet ist.
9. 9. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Prallelektrode eine trogförmige Gestalt hat, mit einem im wesentlichen stetig gekrümmten Teil rechtwinklig zur Längsachse, und daß die Prallelektroden mit ihren konkaven Flächen so angeordnet sind, daß sie einander zugekehrt sind, und ein Teil jederKonkavfläche mit dem sekundäremissionsfähigen Stoff überzogen ist.
10. 10. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 3, dadurch ,gekennzeichnet, daß jede Prallelektrode trogförmi.g ist, ein Teil hiervon rechtwinklig zu der Längsachse der Elektrode Hegt und in der Mitte einen im wesentlichen geraden Teil und kurvenförmige Endstücke aufweist, ferner daß die Kanten des Troges nach hinten um ungefähr i8o° so gebogen sind, daß die entstehenden Lappen oder Flansche Schutzstücke aufweisen, die entweder daran befestigt sind oder damit ein Ganzes bilden, und daß das eine Schutzstück hiervon eine beträchtlich größere Fläche aufweist als das andere und an ihrem im wesentlichen ebenen Teil mit dem sekundäremissionsfähigen Stoff überzogen ist. _v
11. 11. Elektronenvervielfacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektronen durchlässiger Schirm zwischen der letzten Prallelektrode und der Sammelelektrode oder Anode angeordnet istr

    Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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