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Sekundärelektronenvervielfacher Die vorliegende Erfindung betrifft
Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Anzahl von auf Zylindermantelflächen verschiedenen
Durchmessers liegenden, koaxial um eine stabförmige Anode angeordneten uridurchbrochenen
Prallelektroden und einer einen Teil des äußersten Zylindermantels bildenden Photokathode,
bei dem sich gemäß der Erfindung,diePrallelektroden über weniger als r 8o° der jeweils
zugeordneten Zylindermantelfläche erstrecken und in der Ordnung der abnehmenden
Durchmesser derart einander diametral gegenüberliegen, daß die gegebenenfalls mit
einer Lichteintrittsöffnung versehene Prallelektrode des größten Durchmessers der
Photokathode gegenübergestellt ist, und bei dem weiterhin die Prallelektroden mit
Ausnahme der äußersten auf der der Anode abgewendeten Seite durch Abschirmelektroden
abgedeckt sind.
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Sekundärelektronenvervielfacher sind bekannt. Bei einer Ausführungsform
derselben befinden sich zwei Reihen plattenförmiger Elektroden in einem gekreuzten
elektrostatischen und magnetischen Felde. Die Elektroden sind in einem langgestreckten
evakuierten Glasgefäß untergebracht. Die Elektroden der unteren Reihe enthalten
die emissionsfähigen Schichten, während die der oberen Reihe dazu dienen, das elektrische
Beschleunigungsfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld wird durch einen geeigneten Permanent-
oder Elektromagneten erzeugt. Trifft ein Lichtstrahl auf die erste photoaktive Platte,
so werden auf dieser Platte Primärelektronen ausgelöst. Durch das Zusammenwirken
des
elektrischen und des magnetischen Feldes werden diese Primärelektronen auf die nächste
Platte gerichtet, wo sie ihrerseits Sekundärelektronen herausschlagen usw.
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Mit dieser Anördnung lassen sich zwar sehr hohe Verstärkungen erzielen.
Für solche Zwecke, bei denen nur wenig Raum zur Verfügung steht, wie beispielsweise
bei einer Tonfilmabtastung, sind sie jedoch nicht verwendbar. Überdies wird durch
den zur Erzeugung des Magnetfeldes benötigten Magnet der Aufbau ebenfalls vergrößert
und die Bedienung erschwert.
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Es sind ferner auch einstufige Sekundärelektronenvervielfacher bekannt,
bei welchen koaxial zu einer stabförmigen Anode eine aus einem Zylindermantelflächenabschnitt
gebildete Photokathode und eine in gleicher Weise gebildete massive Prallelektrode
einander gegenüberstehend angeordnet sind. Die dem auftreffenden Licht zugekehrte
Gefäßwand hat eine Öffnung für den Lichteintritt. Fällt nun Licht durch die Öffnung
auf die Photokathode, so werden dort Photoelektronen ausgelöst, die durch ein elektrisches
Feld beschleunigt auf die Schicht der gegenüberliegenden, sogenannten Hilfskathode
aufprallen und hier Sekundärelektroden auslösen. Diese werden schließlich von der
Elektrode höchsten Potentials, der Anode, aufgefangen. Derartige Zellen besitzen
zwar einen gedrängten Aufbau, ihre Verstärkung ist aber so gering, daß sie in den
meisten Fällen nicht ausreicht. Der Sekundärelektronenvervielfacher nach der Erfindung
weist dagegen mehrere Prallelektroden auf und vereinigt die Vorteile des gedrängten
Aufbaus mit denen der hohen Verstärkung. Durch Abschirmelektroden wird bei ihm verhindert,
daß die Elektroden eine oder mehrere Stufen überspringen.
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Es sind schließlich auch Vervielfachen bekannt, die kein Magnetfeld
benötigen, z. B. die sogenannten Prallnetzvervielfacher, bei denen mehrere sekundäremissionsfähige,
auf steigendem Potential liegende Netze hintereinander angeordnet sind. Diese Vervielfacher
weisen jedoch den unter Umständen störend in Erscheinung tretenden Mangel auf, daß
der Endstrom Elektronen verschiedenster Geschwindigkeiten enthält, weil ein Teil
der Primärelektronen ohne Vervielfachung durch die Netze hindurchtritt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Vervielfachers nach
der Erfindung dargestellt.
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In den Abb. i und 2 ist mit G der evakuierte Glaskolben bezeichnet.
L bezeichnet die Richtung des auffallenden Lichtes. Der Lichtstrahl L fällt durch
die Öffnung Q auf die Photokathode i und löst dort Photoelektronen aus.
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Diese werden durch das elektrische Feld beschleunigt und fallen auf
die gegenüberliegende Prallelektrode 2, wo sie Sekundärelektronen auslösen, die
auf die gegenüberliegende Prallelek trode 3 fallen. Diese Elektrode weist gegenüber
der Elektrode 2 ein höheres positives Potential auf. Aus der Elektrode 3; werden
ebenfalls Sekundärelektroden losgelöst, die auf die Prallelektrode 4 fallen, an
.die das nächsthöhere Potential gelegt ist. Die hier ausgelösten Elektronen fallen
auf die Elektrode nächsthöheren Potentials, in diesem Fall auf die Anode 5. Es können
jedoch zwischen der Anode 5 und der Elektrode 4 noch weitere Prallelektroden angeordnet
sein. Das auffallende Licht kann auch von seitlich der Kathode befindlichen Stellen
her auf die Photoschicht gelenkt werden, ebenso kann es von ihrer Rückseite her,
z. B. bei einer halbdurchlässigen Kathode, wirken.
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Um zu erreichen, daß die von der Photokathode i emittierten Elektronen
auf die gegenüberliegende Prallelektrode 2 fallen und nicht auf die Elektrode 3,
versieht man die Elektrode 3 und auch die folgenden Elektroden mit einem Schirmgitter
6 bzw. 7. Das Schirmgitter 6 der Elektrode 3 ist mit der Kathode i verbunden. Das
Schirmgitter 7 für die Elektrode 4 befindet sich mit der Prallelektrode 2 auf gleichem
Potential. Die elektrischen Verbindungen können innerhalb oder außerhalb des Glaskolbens
hergestellt sein. Ebenso ist nicht erforderlich, daß die Schirmgitter auf gleichem
Potential liegen wie die jeweils entsprechenden ihre Emissionsschicht ihnen zukehrenden
Elektroden. Sie müssen nur ein solches Potential gegenüber diesen haben, daß der
Elektronenstrom auf die Schicht der gegenüberstehenden und nicht auf die Rückseite
der zunächst gelegenen Elektrode gerichtet wird, daß also eine Abschirmung erzielt
wird. Die Abschirmelektroden können aus durchbrochenem oder aus vollem Material,
z. B. Blech, bestehen. Gegebenenfalls kann auch die Anode auf einer Seite abgeschirmt
werden.
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Mit der konzentrischen Anordnung mehrerer undurchbrochener Prallelektroden
gemäß der Erfindung wird eine wesentlich größere Verstärkung erzielt als mit bekannten
Ausführungen, die den gleichen Raum benötigen.