DE890235C

DE890235C - Electron multiplier tubes

Info

Publication number: DE890235C
Application number: DES14894D
Authority: DE
Inventors: Georg Zorn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-04-07
Filing date: 1939-04-07
Publication date: 1953-09-17

Description

Elektronenvervielfacherröhre Die Erfindung betrifft eine elektrische Verstärkerröhre, welche nach dem Prinzip der Elektronenvervielfachung durch Selcu.nd!äremission arbeitet. Die Eldktronenvervielfachung erfolgt bei derartigen Röhren in der Regel in mehreren Stufen derart, daß der an einer Prallelektrode ausgelöste Elektronenstrom jeweils einer weiteren Prallelektrode zugeleitet wird, welche durch Sekundäremission ein Vielfaches des ihr zugeführten Elektronenstromes an die Prallelektrode der nächstfolgenden Verstärkers.tude abgibt. Um die Ausbeute an Sekundlärelektronen iin. jeder Verstärkerstufe zu erhöhen, wurde bereits. vorgeschlagen, die einzelnen Prallelektroden schau,-felförmig gekrümmt auszuführen derart, daß ihre von den Elektronen beaufschlagte konkave Seite ,der in Richtung der Elektronenlbewegung folgenden Elektrode zugewandt ist. Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, zwischen den Gchaufelförmigen Prallelektroden :drahtförmige ,Zwischenelektroden anzuordnen, welche zu den Kanten der schaufelförrnigen Elektroden. parallel liegen. Die Anordnung derartiger drahtförmiger Zwischenelektroden winkt im Sinne einer Verbesserung der Feldverhältnisse derart, daß die Elektronen, welche von einer Pra.llelektrode ausgehen, beschleunigt werden und das Entstehen von Raumladungen erschwert wird. Die drahtförmigen Zwischenelektroden erhalten zu diesem Zweck ein Potential, welches etwas höher liegt als, das der jeweils nächstliegenden schaufelförmigen Prallelektroden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zwischenelektroden gitteriförmig, etwa in Art eines Ra mnladegitters: nus.zubiliden. Ein ,gewisser Nachteil der ibeschriebenen Anordnungen besteht jedoch .darin, daß die Hilfselektroden einen verhältnis-,mäßig großen Elektronenstrom aufnehmen, was. einen Verlust bedeutet.Electron Multiplier Tube The invention relates to an electrical Amplifier tube, which works according to the principle of electron multiplication by selective emission is working. Electron multiplication usually takes place in such tubes in several stages in such a way that the electron flow triggered at a collision electrode in each case a further impact electrode is fed, which by secondary emission a multiple of the electron current fed to it to the impact electrode of the next following one Amplkers.tude delivers. To reduce the yield of secondary electrons iin. each amplifier stage increase has already been. suggested that the individual impact electrodes look-shaped to be curved in such a way that its concave side acted upon by the electrons facing the electrode following in the direction of the electron movement. It is has also already been proposed between the vane-shaped impact electrodes : wire-shaped, intermediate electrodes to be arranged, which are to the edges of the shovel-shaped Electrodes. lie parallel. The arrangement of such wire-shaped intermediate electrodes beckons in the sense of an improvement of the field conditions in such a way that the electrons, which emanate from a Pra.llelectrode, are accelerated and the emergence is made more difficult by space charges. The wire-shaped intermediate electrodes get too for this purpose a potential which is slightly higher than that of the closest shovel-shaped impact electrodes. It has also been proposed to use the intermediate electrodes Lattice-shaped, roughly in the manner of a loading grille: nus.zubiliden. Someone specific disadvantage However, the above-described arrangements consist in that the auxiliary electrodes take up a relatively large electron current, What. means a loss.

Durch die Erfindung wind der erwähnte Nachteil vermieden. Erfindungsgemäß werden bei einem Elektronenvervielfacher mit schaufelförmiigen Sekundläremi.ssionselektrod ien an deren konkaver, -d-,-m Elektronenstrom zugewandten Seite dra'htförmi.ge, ,zu den Prallanoden parallele Zwischenelektroden angebracht -sind, .diese Zwischenelektroden ,derart im Raum zwischen den schaufelförmigen Verstärkerelektroden angebracht, daß sie nm wesentlichen außerhalb des infolge der herrschenden Feldkonfiguration gebündelten Elektronenstromes liegen. Vorzugsweise wird jeder Prallelektrode nur eine einzige Zwischenele'ktroade zugeordnet. Die Erfindung iberuht auf oder Erkenntnis, daß man die Wirkung der Zwischenelektroden, welche in ,einer Beschleunigung der Elektronen und wei.tigehenden Aufhebung der Raumladungen besteht, auch ,dann erreichen kann, wenn man eine einzelne Zwischenelektrode so anbringt, .daß sie im Gege-nsat!z zu den bekannten Ausfüihrungen außerhalb des gebündeltem Elektronenstromes liegt. Es. ergibt sich nicht nur eine (hohe Elektronenausbeute, wobei sämtliche an einer Prallelektrode ausgelösten Sekundärelektronen zur nächsten Prallelektrode abgesogen werden, sondern durch die besondere An,-ordnwng der ,Zwischenelektroden wird' auch weitgehend das Auftreten eines Verluststromes vermieden. Der Elektronenstrom fließt ja im wesentlichen an den Zwischenelektroden vorüber, und nur wenige :Elektronen können auf diese auftreffen.The above-mentioned disadvantage is avoided by the invention. According to the invention are in an electron multiplier with a shovel-shaped secondary emission electrode on their concave, -d -, - m side facing the electron flow, wire-shaped, , intermediate electrodes parallel to the impact anodes are attached, .these intermediate electrodes , so mounted in the space between the scoop-shaped amplifier electrodes that they nm essentially outside of the bundled as a result of the prevailing field configuration Electron current lie. Each impact electrode is preferably only one Assigned intermediate electrical routes. The invention is based on or knowledge that one the effect of the intermediate electrodes, which in, an acceleration of the electrons and extensive abolition of the space charges, also, can then achieve if a single intermediate electrode is attached in such a way that it, on the contrary, closes the known versions is outside of the bundled electron stream. It. there is not only a (high electron yield, with all at one impact electrode released secondary electrons are sucked to the next impact electrode, but Due to the special arrangement of the 'intermediate electrodes', this is also largely achieved Occurrence of a leakage current avoided. The electron stream essentially flows past the intermediate electrodes, and only a few: electrons can hit them.

Zur näheren- Veranschaulichung der Erfindung .dient Fig. i. In dieser bedeutet i eine Kathode, 2 ein Steuergitter, 3., q. und! 5 .die schaufel,förtn.ig gekrümmten Prallelektroden, deren Krümmung nicht über ihre ganze Länge konstant, sondern an der nach der Kathode zu gelegenen Seite etwas stärker als an -der von der Kathode abgewendeten Seite ist. Die Anode ist mit 6 bezeichnet. 7 und-8 sind .die erwähnten drahtförmigen Zwischenelektroden. Inder Figur sind auch die Potentiallinien ;gezeichnet, wie sie ,sich etwa bei einer Messung im elektrolytischen Trog ergeben. Die jeweilige Höhe des Potentials ist an den einzelnen Äquipotentiallinien angeschrieben. Man erkennt, -daß sich ein elektrisches: Feld zwischen den Pral'lelektroden herausgebildet, welches so gestaltet ist, daß der von der einen zur anderen Prallelektrode übergehende Elektronenstrom stark gebündelt wird: !Durch die Begrenzungslinien 9 und io ist unge'fä'hr gekennzeichnet, innerhalb welchen Bereiches ein intensiver Elektronenstrom fließt. D,ie drahtförmigen Hilfselektroden 7 und 8 sind nun derart angebracht, daß sie im wesentlichen außerhalb dieses Hauptelektronenstnomes liegen. Sie nehmen also nur wenige .Elektronen auf und verursachen keinen Verluststrom, beeinflussen aber dennoch .die Potential-' verhälltnisse in vorteilhafter Weise im Sinne einer starken Beschleunigung der Elektronen. Es. ist 'klar, dafi das Feldbild nicht allein von Form .und- Potential der schaufelförmigen Prallelektroden,sondern großenteils auch von der Lage und Odem Potential der drahtförmigen Zwischenelektroden abhängt. Die aufgestellte Regel ist daher natürlich .sinngemäß derart aufzufassen, daß sie für das fertige Potentialbild, das sich bei Vor-,handensein der Zwischenelektrode ergibt, gilt. Man wind! daher vorteil!hafterweise den ,geeigneten Feld- verlauf cm@gi-risch ermitteln.For a more detailed illustration of the invention, Fig. I. In this, i means a cathode, 2 a control grid, 3., q. and! 5 .the blade, partially curved impact electrodes, the curvature of which is not constant over its entire length, but is somewhat stronger on the side facing the cathode than on the side facing away from the cathode. The anode is labeled 6. 7 and -8 are .the mentioned wire-shaped intermediate electrodes. In the figure, the potential lines are also drawn as they result, for example, from a measurement in the electrolytic trough. The respective height of the potential is written on the individual equipotential lines. It can be seen that an electrical field is formed between the impact electrodes, which is designed in such a way that the electron stream passing from one to the other impact electrode is strongly bundled:! The boundary lines 9 and io are roughly marked , within which area an intense electron current flows. The wire-shaped auxiliary electrodes 7 and 8 are now attached in such a way that they are essentially outside this main electron nucleus. So they take in only a few electrons and do not cause any leakage current, but nevertheless influence the potential ratios in an advantageous manner in the sense of a strong acceleration of the electrons. It. It is clear that the field pattern depends not only on the shape and potential of the shovel-shaped impact electrodes, but also largely on the position and potential of the wire-shaped intermediate electrodes. The rule that has been established is therefore of course to be interpreted in such a way that it applies to the finished potential image that results from the presence of the intermediate electrode. Man wind! therefore it is advantageous to determine the appropriate field course cm @ gi-rically.

Es 'hat sich als. vorteilhaft erwiesen, die drahtförmigen Zwischenelektroden derart anzuordnen, daß sie in der Nähe der Kante der schaufelförmigen Prallelektroden, und ,zwar auf der Seite derselben liegen, welche den kleineren Knümmungsradius besitzt. Eine derartige Anordnung- ist auch in Fig. i dargestellt. Die drahtförmigen Hilfselektroden liegen bei. dein Elektrudensystem nach dieser Figur in Richtung der Systemachse gesehen etwa in einer Linie mit der erwähnten Kante der zugehörigen Prallele'ktrode. Auf alle Fälle ist es empfehlenswert, .die drahtförmigen Zwischenelektroden nicht in der Symmetrieobere des Elektrodtnsystems, sondern außerhalb derselben anzuordnen.It 'turned out to be. proved advantageous, the wire-shaped intermediate electrodes to be arranged in such a way that they are close to the edge of the shovel-shaped impact electrodes, namely, lie on the side of the same which has the smaller radius of curvature. Such an arrangement is also shown in FIG. The wire-shaped auxiliary electrodes are included. your electrode system according to this figure in the direction of the system axis seen approximately in line with the mentioned edge of the associated Prallele'ktrode. In any case, it is advisable not to use the wire-shaped intermediate electrodes in the upper symmetry of the electrode system, but outside of it.

Das Potential, welches jede drahtförmige Zwischenelektnoide erhält, ist vorzugsweise das der nächstfolgenden Verstärkerelektrode (der Verstärkerelektrode, welche auf die der Zwischene'lektnodt unmittelbar ;benachbarte Verstärkerelektrode folgt).The potential which every wire-shaped intermediate electron receives, is preferably that of the next amplifier electrode (the amplifier electrode, which on the amplifier electrode directly adjacent to the intermediate electrode follows).

Um die ' ;Stromaufnahme der drahtförmige n Zwischenelektroden praktisch völlig ,zu unterdrücken, empfiehlt es sieh, diesen einen sehr kleinen Durchmesser, vorzugsweise unter 0,2 mim, zu geben.To the '; current consumption of the wire-shaped n intermediate electrodes practically completely, to suppress it, see this one very small diameter, preferably less than 0.2 mim.

Fig. 2 .zeigt .schematisch eine Ansicht eines Verstärkers nach der Erfindung. .Der von der Kathode ii ausgehende, idurch das. Gitter 12 gesteuerte Elektronenstrum wird in zwei symmetrischen Systemen 13 und 14 verstärkt. Zu diesem. Zweck sind< <beispielsweisse .bei dem System 13 die Prallelektroden 15, 16, 17, i$, i9 und 2.o und die drahtförmigen Zwischene-Idztrolden 2i, 22 bzw. 23 und 24 vorgesehen. In ,denn System 13 wird, wie in der Figur ersichtlich ist, der Elektronenstrom in zwei Teile zerlegt. Der verstärkte Elektronenstrom wind von der Anode 25 aufgenommen. Die Anode .des Systemteiles 14 ist mit 26 bezeichnet.FIG. 2 shows .schematically a view of an amplifier according to FIG Invention. The one emanating from the cathode ii and controlled by the grid 12 Electron flow is amplified in two symmetrical systems 13 and 14. To this. Purpose are <<, for example, in the system 13 the impact electrodes 15, 16, 17, i $, i9 and 2.o and the wire-shaped intermediate trims 2i, 22 and 23 and 24 provided. In, because the system 13 becomes, as can be seen in the figure, the electron flow disassembled into two parts. The increased electron flow is absorbed by the anode 25. The anode of the system part 14 is denoted by 26.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electron multiplier with electrostatic Beam guide and 'scoop-shaped secondary emission electrodes, on their concave, The sides facing the electron flow are wire-shaped and parallel to the secondary electrodes Intermediate electrodes .are attached, which have a higher. Have potential than that associated .secondary emission electrodes, characterized in that .that these intermediate electrodes are attached in such a way in the space between the shovel-shaped amplifier electrodes, that they are near that of the Kafhiode closer edges of the secondary emission electrodes and essentially outside. of the passing between the secondary lines bundled electron flow lie.

2. Multiplier tube according to claim i and 2, characterized in that the part which is closer to the cathode is each paddle-shaped The impact electrode has a greater curvature than that which is closer to the anode Part.

3. Multiplier tube according to claim i. characterized in that the wire-shaped, elongated auxiliary electrodes in the vicinity of that edge of the scoop-shaped secondary electrode lies, in the vicinity of which the secondary electrode has the greater curvature. q ..

Multiplier tube according to claims i to 3, characterized in that the a secondary electrode adjacent wire-shaped intermediate electrode with the on this secondary electrode is conductively connected to the following secondary electrode.

5. Multiplier tube according to claims i, to q ,, characterized in that the auxiliary electrons lie outside the symmetry plane of the electrode system.

6. Multiplier tubes according to claims i Ibis 5., characterized in that the intermediate electrodes made of very thin wires, the diameter of which does not exceed 0.2 minutes.