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Spannungsgesteuerte Elektronenvervielfacheranordnung Die Erfindung
hat es sich zum Ziel gesetzt, unter Verwendung eines Sekundärelektronenvervielfachers
eine Röhre besonders hoher Steilheit herzustellen. Der Gedanke, gesteuerte Elektronenströme
durch Sekundäremissionselektroden zu verstärken und so Röhren hoher Steilheit herzustellen,
ist an sich schon mehrfach ausgesprochen und auch verwirklicht worden. Bei Verwendung
von Steuergittern konnte man ohne besondere Kunstgriffe bis jetzt jedoch kaum Steilheiten
von mehr als q.o bis 50 mA/V erreichen. Dies hat seinen Grund darin, daß-
bei kleinen Steuerspannungen der zu steuernde primäre Strom nur wenig moduliert
wird, während der Vervielfacher dann den gesamten primären Strom verstärkt, von
dem der Wechselstromanteil nur einen kleinen Bruchteil ausmacht. Wegen der nur beschränkten
Belastbarkeit der Vervielfacher mußte daher die Verstärkung an einem Punkte abgebrochen
werden, an dem der Steilheitsgewinn noch verhältnismäßig klein war. Bei einer Vervielfacheranordnung
mit mehreren getrennten gleichen oder voneinander verschiedenen Vervielfacherbahnen
(z. B. Doppel-oder Mehrfachvervielfacher) ist gemäß der Erfindung der von einer
Ursprungssteuerspannung gesteuerte Strom am Ende der ersten Vervielfacherbahn dazu
benutzt, um an einem Arbeitswiderstand eine Wechselspannung zu erzeugen, die ihrerseits
als Steuerspannung für eine andere Vervielfacherbahn benutzt ist. Auf diese Weise
lassen sich wesentlich höhere Steilheiten, z. B. 2o ooo mA/V erzielen. Bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Doppelvervielfächer benutzt, in den eine
Elektronenquelle und
zwei Steuergitter eingebaut sind, wobei dem
ersten Steuergitter die ursprüngliche Steuerspannung und dem zweiten Steuergitter
die vom Endstrom der ersten Vervielfacherbahn an einem Arbeitswiderstand erzeugte
Spannung zugeleitet ist.
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Die Zeichnung zeigt schematisch die Schaltanordnung für dieses bevorzugte
Ausführungsbeispiel. In der Röhre ist eine Elektronenquelle, z. B. eine Glüh- oder
Fotokathode i angebracht, vor der sich zwei getrennte Steuergitter 2 und 3 befinden.
Zwischen diesen ist ein Abschirmblech q. angeordnet, so daß zwei getrennte Steuerräume
entstehen. Die beiden Elektronenströme, die durch die Gitter 2 und 3 hindurchtreten,
gelangen unmittelbar oder über nicht gezeichnete elektronenoptische Hilfsmittel
in den Vervielfacherteil der Röhre, der bei dem gezeichneten Beispiel als Doppelvervielfacher
ausgebildet ist. Die erste Vervielfachungsbahn ist mit 5, -die zweite mit 6 bezeichnet.
Der durch die zweite Bahn gehende Strom wird unabhängig von dem durch die erste
gehende vervielfacht, auch wenn die einander entsprechenden Stufen beider Bahnen
galvanisch miteinander verbunden sind, z. B. aus Doppelelektroden mit Scheidewand
bestehen. Jede solche Doppelelektrode besitzt dann nur eine Zuleitung durch die
Röhrenwand, so daß der Röhrenbau einfach bleibt: Nur die Endelektroden 7 und 8 der
beiden Bahnen sind voneinander getrennt und besitzen je eine besondere Ableitung.
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An die Pole g und io wird eine Steuerspannung gelegt, die über die
Kapazität ix und den Widerstand 12 an das erste Gitter 2 gelegt ist. Der in der
ersten Vervielfachungsbahn 5 vervielfachte Strom ist also durch die an die Pole
g und io gelegte Steuerspannung moduliert. Der aus der Endelektrode 7 der ersten
Bahn austretende Strom ist nun, wenigstens zu einem Teil, durch einen Arbeitswiderstand
13 geleitet, an dem. somit -wiederum eine Wechselspannung entsteht, die über eine
Kapazität 15 und einen Widerstand 16 ale Steuerspannung für den durch die zweite
Bahn geleiteten Strom benutzt, nämlich an das zweite Steuergitter 3 gelegt ist.-
Der Endstrom der zweiten Bahn kann dann an dem Widerstand 14 Arbeit leisten. Die
Zeichnung zeigt noch die Spannungsquellen 17 und ihre Anschlüsse an die verschiedenen
Spannungsverbraucher, insbesondere die Stufen des Doppelvervielfachers.
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Das folgende Beispiel zeigt, welche Steilheit die beschriebene Gesamtanordnung
ergibt. Die.Belastbarkeit' des Vervielfachers sei derart, daß der Endstrom der ersten
Vervielfachungsbahn 2 mA,.der der zweiten Vervielfachungsbahn io mA betragen darf.
Jedes aus dem Steuergitter und der anschließenden Vervielfachungsbahn bestehende
System habe für sich eine Steilheit von 2o mA/V. Eine Steuerwechselspannung von
10-4 V ruft dann im Endstrom der ersten Vervielfachungsbahn eine Wechselstromkomponente
von 2. io 3 mA hervor. Wenn der Widerstand 13 ios Ohm hat, so ergibt sich unter
Berücksichtigung, der Spannungsteilung vor diesem Widerstand für die zweite Vervielfachungsbahn
eine Steuerwechselspannung von io 1 V, die somit iooomal größer ist als die an das
Gitter für die erste Vervielfachungsbahn gelegte ursprüngliche Steuerspannung. Bei
dieser iooomal größeren Steuerspannung enthält der Endstrom der zweiten Vervielfachungsbahn
eine Wechselstromkomponente von 2 mA, die somit :iooomal größer ist als die Wechselstromkomponente
im Endstrom der ersten Vervielfachungsbahn. Die Gesamtsteilheit ist somit
= 2 # 104 mA/V, also iooomal größer als die Steilheit einer Vervielfachungsbahn
allein.
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Bei Verwendung mehrerer Vervielfachungsbahnen brauchen diese nicht
gleichartig aufgebaut zu sein; z. B. kann die eine Bahn gegenüber der anderen noch
zusätzliche vervielfachende Elektroden besitzen. Auch ist die Erfindung nicht an
die im Beispiel beschriebene Verwendung eines Doppelvervielfachers gebunden, sondern
kann auch mit Mehrfachvervielfachern mit mehr als zwei Parallelsystemen verwirklicht
werden. Die vervielfachenden Systeme können auch in getrennten Röhren untergebracht
sein. Weil aber ein Doppel- bzw.- Mehrfachvervielfacher nur wenig mehr Raum beansprucht
als ein Einfachvervielfacher und außerdem bei Verwendung eines Mehrfachvervielfachers
Zuführungen durch die Röhrenwand hindurch und im Schaltplan erspart werden, ist
die Verwendung eines Mehrfachvervielfachers raummäßig und schaltungstechnisch vorteilhafter.
Dazu kommt noch, daß ein Mehrfachvervielfacher billiger herzustellen ist als die
entsprechende Anzahl von Einfachvervielfachern, weil nicht der Aufbau des vervielfachenden
Systems, sondern die hochvakuumtechnische Behandlung und die Herstellung der Schaltung
den größten Arbeitsaufwand bedingen.