DE890393C

DE890393C - Secondary electron amplifier working as a series multiplier

Info

Publication number: DE890393C
Application number: DEF4469D
Authority: DE
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1936-05-30
Filing date: 1936-05-31
Publication date: 1953-09-17

Description

Als Reihenvervielfacher arbeitender Sekundärelektronenverstärker Es sind Vervielfacher bekannt, bei denen :die von einer Elektronenquelle, z. B. einer Photo- oder Glühkathode herrührenden Primärelektronen auf eine als Netz, Sieb oderFolie ausgebildete und eine stark sekundäremittierende Oberfläche aufweisende Prallelektrode beschleunigt werden. Die an der Prallelektrode frei gemachten Sekundärelektronen werden auf eine weitere in gleicher Weise ausgebildete Prallelektrode zu beschleunigt. Ferner sind Röhren bekannt, in denen eine einmalige Vervielfachung an einer Prallpl.atte vorgenommen wird, während die Anode zwischen dieser Platte und der Kathode angeordnet ist. Eine solche Prallplatte liefert eine höhere Vervielfachung, da keine Elektronen ungenutzt durch die Elektrode hindurchgehen können, wie es bei einemGitter möglich ist. Andererseits ist es bei einem mehrstufigen Prallplattenvervielfacher viel schwieriger, die Elektronen sicher auf den gewünschten Bahnen zu führen. Der Prallgitbervervielfacher zeichnet sich demgegenüber durch roße Einfachheit des Aufbaues, übersichtlichen" Feldverlauf und geringen Raumbedarf aus.Secondary electron amplifier Es working as a series multiplier multipliers are known in which: from an electron source, e.g. B. one Photo or hot cathode originating primary electrons on a mesh, sieve or film formed and a strongly secondary emitting surface having impact electrode be accelerated. The secondary electrons released at the impact electrode are accelerated to a further impact electrode designed in the same way. Furthermore, tubes are known in which a single multiplication on a baffle plate is made while the anode is placed between this plate and the cathode is. Such a baffle gives a higher multiplication because there are no electrons can pass unused through the electrode, as is possible with a grid is. On the other hand, with a multi-stage baffle multiplier, it is much more difficult to guide the electrons safely on the desired paths. The impingement grid multiplier is characterized by the great simplicity of the structure, clear " Field and small space requirements.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sämtliche Vorteile des Prallgittervervielfachers beibehalten werden, jedoch noch höhere Verstärkungsziffern erzielt werden können, wenn in einer Stufe des Vervielfachers eine undurchlässige Prallplatte benutzt wird.The invention is based on the knowledge that all advantages of the impact grid multiplier are retained, but with even higher reinforcement figures can be achieved if in one stage of the multiplier an impermeable Baffle plate is used.

Bei einem Reihenvervielfacher mit mindestens zwei hintereinander angeordneten Prallelektro-.den, von denen mindestens eine elektronendurchlässig (Netz, Gitter oder- Folie) ausgebildet ist, wird erfindungsgemäß die von der Kathode aus gesehen letzte Prallelektrolde elektronenundurchlässig, die ,andere bzw. anderen dagegen elektronendurchlässig ausgebdldet, und; es wird die das höchste Potential führende elektronenrdurchlässige Anode zwischen zwei Prallelektroden angeordnet. Die Anode kann insbesondere zwischen der Prallplatte und der kathodenfernsten durchlässigen Prallelektrode angeordnet sein. Zwischen der Prallplatte und der Anode wird gegebenenfalls noch eine Prallelektrode angeordnet, deren Potential zwischen dem fier beiden benachbarten Elektroden liegt.In the case of a series multiplier with at least two one behind the other Parallel electrons, at least one of which is electron-permeable (Network, Grid or film) is formed, according to the invention, starting from the cathode seen last bounce electron impermeable, die, other or other on the other hand designed to be electron-permeable, and; it will be the highest potential leading electron-permeable anode arranged between two impact electrodes. The anode can in particular be permeable between the baffle plate and the one furthest from the cathode Be arranged impact electrode. If necessary, between the baffle plate and the anode another impact electrode is arranged, its potential between the fier two neighboring ones Electrodes.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der in Fig, i ein Ausführungsbeispiel einer Röhre dargestellt ist, @in Fig. 2 eine Kurve, die die Abhängigkeit der Verstärkung von der Plattenspannung zeigt, und in Fig. 3 eine Kurve, die die Verstärkung einer Stufe in Abhängigkeit von der Maschenweite angibt.For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawing taken, in which in Fig, i an embodiment of a tube is shown, @ In Fig. 2 a curve showing the dependence of the gain on the plate tension shows, and in Fig. 3 a curve showing the gain of a stage as a function of the mesh size.

Die Röhre enthält in der Hülle i eine Photokathode 2 und Beine Anzahl von Prallgittern 3, 4, 5 und 6, die von Stufe zu Stufe steigende Potentiale aufweisen. Es können weitere Prallelektroden an der gestrichelt .gezeichneten Stelle: eingefügt werden. Auf die letzte Prallelektrode 6 folgt die Anode 7, darauf wieder ein Prallgitter 8 ünd eine Prallplatte 9. Sämtliche Elektroden liegen im Innern eines Zylinders. oder Wandbelages io, dessen Potential praktisch gleich dem der Kathode ist. Die Prallelektroden 3 bis 6 haben ein von Elektrode zu Elektrode um je etwa Zoo Volt steigendes Potential. Die Anode 7 wird an das höchste Potential, z. B. i8oo Volt, angeschlossen, das Prallgitter 8 erhält ein etwas geringeres Potential, z. B. 1700 Volt, und die Platte 9 ein Potential, das zwischen dem der Prallelektnode 6, von beispielsweise goo, Volt und dem der Anode 7 bzw. des Prall.gitters 8 liegt. Im .dargestellten Beispiel beträgt das Plattenpotential i too Volt. Diese Potentialverteilung hat die Wirkung, daß die Verstärkung auf einen bisher nicht erreichbaren Höchstwert gesteigert wird. Diese Wirkung läßt sich etwa so erklären, .daß auch die an dem letzten vor der Anode liegenden Gitter ausgelösten Elektronen nicht nur am Gitter 8, sondern auch an der Platte 9, soweit sie diese erreichen, eine für die Auslösung von Sekundärelektronen ;günstige Geschwindigkeit haben. Dne an der Platte ausgelösten Sekundärelektronen werden dann durch die zwischen der Platte g und dem Gitter 8 liegende Spannung wiederum so beschleunigt, ,daß sie imstande sind, an dem Gitter 8 neue Sekundärelektronen auszulösen. Die hier frei gemachten Elektronen sowie alle von den vorhergehenden Prallgittern stammenden Elektronen werden mit Sicherheit von der Anode 7 gesammelt.The tube contains a photocathode 2 and legs number in the envelope i of impact grids 3, 4, 5 and 6, which have increasing potentials from step to step. Additional impact electrodes can be inserted at the point indicated by the dashed line: will. The last impact electrode 6 is followed by the anode 7, followed by another impact grid 8 and a baffle plate 9. All electrodes are inside a cylinder. or wall covering io, the potential of which is practically equal to that of the cathode. the Impact electrodes 3 to 6 have an area of about zoo volts each from electrode to electrode increasing potential. The anode 7 is connected to the highest potential, e.g. B. i8oo volts, connected, the impact grid 8 receives a slightly lower potential, for. B. 1700 Volts, and the plate 9 has a potential between that of the Prallelektnode 6, of for example goo, volt and that of the anode 7 or the Prall.gitters 8 is located. in the The example shown is the plate potential i too volts. This potential distribution has the effect of reducing the gain to a previously unattainable maximum is increased. This effect can be explained roughly as follows: that also on the The last electrons in front of the anode are not only released on the grid 8, but also on the plate 9, as far as they can reach this, one for the release of secondary electrons; have favorable speed. Thrown on the plate Secondary electrons are then passed through between the plate g and the grid 8 lying tension in turn accelerated so that they are able to attach to the grid To release 8 new secondary electrons. The electrons released here as well as all of them electrons originating from the preceding impact grids will definitely be collected from the anode 7.

Die bei dem beispielsweise dargestellten Verstärker auftretenden Verhältnisse sind in der Kurve ,der Fig. 2 ,dargestellt. Es ist hier die Verstärkung V in Abhängigkeit von dem Potential Up der Platte 9 aufgetragen. Das Potential der Anode ist mit UA, ,las des Gitters 8 mit UB, -das .der letzten Prallelektrode vor der Anode mit Us bezeichnet. Die Kurve zeigt, daß die Verstärkung,in dem Bereich, indem das Potential der Platte zwischen dem der Anode 7 bzw. dem des Gitters 8 und dem der Elektrode 6 liegt,. ein ibedeutendes Maximum aufweist. Dieser Bereich wird zweckmäßig für den Betrieb benutzt. Das Potential der Platte liegt vorzugsweise um einen solchen Betrag über dem Potential der letzten Elektrode 6, daB ,die auf die Platte treffenden Elektronen eine genügende Geschwindigkeit haben, um Sekundärelektronen auszulösen; es ist z. B. um etwa tob Volt höher als das der Elektrode 6. Der Potentialsprung zwischen der Anode und dem Gitter 8 kann verhältnismäßig klein, z. B. 5o -bis ioo Volt sein, da die Anode nicht zur Sekundäremission, sondern nur zur Sammlung der anderwärts ausgelösten Elektronen von vorzugsweise kleinen Eigengeschwindigkeiten dient. Aus diesem Grund wird auch die Anode aus ennem Material wie z. B. Nickel hergestellt, das wenig sekundäremissionsfähig ist, während sämtliche anderen Elektroden eine Oberfläche aufweisen, die die Sekundäremission möglichst begünstigt. Da angestrebt wird, daß eine möglichst .große Zahl der .an .den. vor ,der Anode liegenden Elektroden, speziell der an der Elektrode 6 ausgelösten Elektronen durch die Anode hindurch bis zu :den Elektroden 8 und 9 gelangen sollen, ist es zweckmäßig, die Anode weitmaschig auszuführen. Man benutzt z. B. ein Netz aus Nickeldraht von o,2 mm Durchmesser mit io bis 25 Maschen je Quadratzentimeter.The relationships occurring in the amplifier shown as an example are shown in the curve in FIG. The gain V is plotted here as a function of the potential Up of the plate 9. The potential of the anode is designated with UA,, read of the grid 8 with UB, -das .the last impact electrode in front of the anode with Us. The curve shows that the gain in the region in which the potential of the plate is between that of the anode 7 or that of the grid 8 and that of the electrode 6. has a significant maximum. This area is used appropriately for operation. The potential of the plate is preferably by such an amount above the potential of the last electrode 6 that the electrons hitting the plate have a sufficient speed to trigger secondary electrons; it is Z. B. about tob volts higher than that of the electrode 6. The potential jump between the anode and the grid 8 can be relatively small, z. B. 5o to 100 volts, since the anode is not used for secondary emission, but only to collect the electrons released elsewhere, preferably at low velocities. For this reason, the anode made of a material such as. B. made of nickel, which has little secondary emission capability, while all other electrodes have a surface that promotes secondary emission as much as possible. The aim is to have the largest possible number of. Before the electrodes lying on the anode, especially the electrons released at the electrode 6, should pass through the anode up to the electrodes 8 and 9, it is expedient to make the anode wide-meshed. One uses z. B. a network of nickel wire 0.2 mm in diameter with 10 to 25 meshes per square centimeter.

Die Maschenweibe der Prallelektroden 3 bis 6 darf nicht zu gering sein, damit die ausgelösten Elektronen unter der Einwirkung des von der nachfolgenden Elektrode erzeugten Zugfeldes durch,die Elektrode hindurchgezogen werden. Die Maschen--weite darf andererseits nicht zu groß sein, da sonst von den auf die Elektrode zu fliegenden Elektronen eine zu geringe Anzahl zur Auslösung von Sekundärelektronen beitragen würde. Es wird daher eine solche Maschenweite gewählt, daß einerseits möglichst viele Elektronen auf die sekundäremittierende Netzfläche auftreffen, andererseits die dadurch aus-.gelösten Sekundärelektronen möglichst vollständig durch das Netz hindurchgezogen werden. In Fig. 3 ist die Verstärkung einer Stufe Vs als . Funktion der Maschenweite M dargestellt. Die Kurve besitzt ein Maximum, ,das .den Wert der günstigsten Maschenweite angibt. Die Durchzugswirkung des .der betreffenden Elektrode folgenden Feldes hängt von der angelegten Spannung ab. Der zwischen der Anode und der vor ihr liegenden Elektrode 6 vorhandene Potentialsprung bedingt, @daß ,diese Elektrode 6 und gegebenenfalls auch die unmittelbar davor liegenden Elektroden zweckmäßig eine geringere Maschenweite als die ersten Prallelektroden erhalten. Für die ersten Netze hat eine Maschenzahl von iooo je Quadratzentimeter, für die Elektrode 6 eine von 36oo je Quadratzentimeter befriedigende Resultate ergeben.The mesh size of the impact electrodes 3 to 6 must not be too small so that the released electrons are under the action of the subsequent Electrode generated tensile field by pulling the electrode through. The mesh - width On the other hand, it must not be too large, otherwise it will fly onto the electrode Too few electrons contribute to the release of secondary electrons would. It is therefore selected such a mesh size that on the one hand as possible many electrons strike the secondary emitting network surface, on the other hand the secondary electrons released thereby as completely as possible through the network be pulled through. In Fig. 3, the gain of a stage Vs is as. function the mesh size M shown. The curve has a maximum, that is the value of indicates the most favorable mesh size. The pull-through effect of the .the relevant electrode The following field depends on the applied voltage. The one between the anode and the existing in front of her electrode 6 potential jump, @ that, this Electrode 6 and possibly also the electrodes immediately in front of it are expedient obtained a smaller mesh size than the first impact electrodes. For the first Netze has a number of meshes of 100 per square centimeter, one for the electrode 6 of 36oo per square centimeter give satisfactory results.

Die an der Elektrode 8 ausgelösten Sekundärelektronen werden nicht mehr :durch das Netz hindurchgezogen, sondern zur Anode abgesaugt. Man macht daher gegebenenfalls auch die Elektrode 8 engmaschiger als die ersten Elektroden. In diesem Fall liefert die der Anode zugewandte Seite ,der Elektrode 8 den wesentlichen Beitrag zur Verstärkung. Wählt man die Elektrode 8 weitmaschig, etwa iooo Maschen je Quadratzentimeter, so gelangt ,die Platte 9 zu vers.tärleter Wirkung. Die an ihr ausgelösten. Sekundärelektronen werden. dann ihrerseits an der der Anode abgewandten Seite -der Elektrode 8 Sekundärelelctro@nen auslösen, dlie durch @die Elektrode 8 .hindurchgezogen werden und dann auf die Anode gelangen. Die für die Elektrode 8 angewandte Maschenweite und das für eine möglichst hohe Verstärkung des gesamten Bremssystems 8 und 9 günstigste Potential der Elektrode 8 bedingen sich gegenseitig.The secondary electrons released at the electrode 8 are not more: pulled through the net, but sucked off to the anode. If necessary, the electrode 8 is therefore also made more closely meshed than the first Electrodes. In this case, the side facing the anode supplies the electrode 8 the essential contribution to reinforcement. If you choose the electrode 8 with a wide mesh, about 10000 meshes per square centimeter, so the plate 9 gets to vers.tärleter Effect. The ones triggered on her. Secondary electrons will be. then in turn at the the side facing away from the anode -the electrode trigger 8 secondary electrons, dlie be pulled through @ the electrode 8 and then get onto the anode. The mesh size used for the electrode 8 and that for the largest possible Reinforcement of the entire braking system 8 and 9, the most favorable potential of the electrode 8 are mutually dependent.

Die beschriebene Anordnung,der Elektroden läßt sich auch bei Röhren. anwenden, die zwei Elektrodensysteme in Gegentaktschaltung enthalten oder bei denen eine Modulation einer angelegten Wechselspannung durchgeführt wird.The described arrangement of the electrodes can also be used with tubes. use that contain two electrode systems in push-pull circuit or where a modulation of an applied alternating voltage is carried out.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Secondary electron multiplier working as a series multiplier with at least two impact electrodes arranged one behind the other, of which at least an electron-permeable (as a sieve, mesh, grid, film) is designed, thereby characterized in that the last impact electrode seen from the cathode is electron-impermeable, the other or the other on the other hand electron-permeable: g are and that furthermore, the Electron-permeable anode at the highest potential between two impact electrodes, especially between the last. (Baffle plate) and the most cathode-distant permeable Impact electrode is arranged.

2. M iplier with more than two impact electrodes according to claim i, characterized in that the last impact electrode (impact plate) has a higher potential than .the parallel electrodes arranged in front of the anode.

3. Multiplier according to claim 2, characterized in that in front of the last impact electrode (Impact plate) initially an electron-permeable impact electrode, its potential between that of the baffle plate and that of the anode, and in front of this the anode is arranged is. q ..

Multiplier according to Claim 2, characterized in that the potential , the baffle plate by an amount favorable for the release of secondary electrons, z. B. by 200 volts, higher than that of the anode in front of the anode and this next Impact grille.

5. Multiplier according to claim i, characterized in that the The anode is wider meshed than the other or other electron-permeable electrodes.

6. Vervielfach.er according to claim i, characterized in that the anode is not made of or there is little secondary emitting material, while the impact electrodes have a strongly secondary emitting surface.

7. Multiplier according to claim 2, characterized in that the one or more lying in front of the anode and it first Impact nets are more closely meshed than the impingement nets closer to the cathode. B.

Multiplier according to Claim 2, characterized in that the anode is approximately 10 to 25 meshes per square centimeter, while the first impact nets about iooo, the last contain about 3,600 meshes per square centimeter.

9. Multiplier according to claim i, characterized in that the electrodes are arranged inside a cylinder or wall covering (io) which is practically at cathode potential. Energized publications: British Patents Nos 364 OO6, 381 3o6;. German patent specification No. 587 1i3.