DE900596C - Sekundaerelektronenverstaerker - Google Patents

Description

rDie Erfindung 'betrifft einen Sekundärelektronenverstärker, bei dem mit einfachen Mitteln ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden soll.

Es sind Sekundärelektroneniverstärker bekanntgeworden, bei denen sich zwei Reihen von flächenhaften Elektroden gegenüberstehen und bei denen jede Elektrode ein höheres Potential als die vorangehende Nachbarelektrode besitzt. Bei diesen Anordnungen besteht zunächst der Nachteil, daß auf ίο ein und derselben Elektrode sowohl Feldlinien der vorangehenden Stufe endigen als auch solche der nächstfolgenden Stufe beginnen. Das bedeutet, daß die auf der Elektrode ausgelösten Sekundärelektronen nicht immer ein Zugfeld vorfinden, welches sie der nächsten Verstärkungsstufe zuführt. Es sind auch Anordnungen bekanntgeworden, bei denen zur Führung der Elektronen ein Magnetfeld vorgesehen ist, so daß diese zwischen zwei Auslöseelektroden eine etwa halbkreisförmige Bahn beschreiben. In diesem Fall wird nur die eine Reihe der Elektroden zur Auslösung von Sekundärelektronen ausgenutzt, während die gegenüberliegende Reihe lediglich zur Beschleunigung der Elektronen dient.

Um auch ohne Magnetfeld zu erreichen, daß die Primärelektronen auf die nächste Auslöseelektrode

*) Von der Patentsucherin ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Roll Colberg, Hamburg

auftreffen und daß die dort ausgelösten Sekundärelektronen stets ein Zugfeld vorfinden, kann gemäß einer älteren Erfindung eine elektronendurchlässige Zwischenelektrode, z. B. ein Netz, angeordnet werden, das ebwa auf dem Potential der folgenden Auslöseelektrode liegt, so daß die Felder aufeinanderfolgender Stufen nicht mehr ineinandergreifen. Das Zugfeld der nächsten Stufe kann dann auf der vollen Fläche der Auslöseelektrode ansetzen, so'daß die Sekundärelektronen mit Sicherheit abgesaugt werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine entsprechende Führung der Elektronen auch möglich ist, ohne daß ein Netz od. dgl. in den Weg der Elektronen gestellt zu werden braucht. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß seitlich der Elektronenbahn zwischen zwei Elektroden eine oder mehrere Zusatzelektroden angeordnet werden, die so ausgebildet und an ein ao solches Potential angeschlossen sind, daß die Elektronen bereits vor Erreichen der positiveren der beiden Elektroden eine dem Potential dieser Elektrode entsprechende Geschwindigkeit besitzen. Bei einer besonders einfachen Anordnung tritt am die Stelle einer solchen Zusatzelektrode eine Auslöseelektrode der nächsthöheren Stufe, so daß also lediglich durch geeignete Anordnung dieser Elektroden die gewünschte Feldverteilung erhalten wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι eine schematische Darstellung zur Erklärung der Wirkung der Zusatzelektroden ist, während die

Fig. 2 ibis 5 einige weitere Ausführungs'beispiele von Sekundärelektronenverstärkern darstellen.

In Fig. ι ist mit 1 die Kathode bezeichnet, auf der die Elektronen beispielsweise durch Photoeffekt ausgelöst werden. Mit 2 ist eine Auslöseelektrode bezeichnet, die sich auf einem um 400 Volt höheren Potential befindet. Die dort ausgelösten Sekundärelektronen werden auf die Anode 5, deren Potential 8oO'Volt beträgt, beschleunigt und dort gesammelt. Die Anordnung ist beispielsweise drehsymmetrisch ausgebildet, so daß die Elektrode 2 einen Kegel und die Anode 5 einen Ring darstellt. Mit 3 ist die im vorliegenden Fall ebenfalls ringförmig ausgebildete Zusatzelektrode gemäß der Erfindung bezeichnet, die ein Potential von 600 Volt führt. Es stellt sich dann zwischen dem Ring 3 und der Auslöseelektrode 2 ein Potentialsattel von etwa 500 Volt Höhe ein, d. h. die von der Kathode herrührenden Elektronen durchlaufen bereits vor Erreichen der Elektrode 2 einen Bereich, in dem sie eine höhere Geschwindigkeit als 400 Volt besitzen. Unmittelbar vor dieser Elektrode findet eine geringe Abbremsung statt, die jedoch ohne Nachteil ist, da die Elektronen immer noch mit einer zur Auslösung von Sekundärelektronen im Verhältnis größer als 1 hinreichenden Geschwindigkeit auftreffen. Der Vorteil der vorliegenden Anordnung besteht nun darin, daß das Zugfeld für die Sekundärelektronen auf der ganzen Fläche der Auslöseelektrode ι ansetzt. In der Zeichnung sind die den Potentialen 100, 200, 300 Volt usw. entsprechenden Niveauflächen eingezeichnet. Es sind ferner schematisch einige Elektronenbahnen angedeutet.

Fig. 2 zeigt einen mehrstufigen Verstärker, bei dem mit ο die Kathode, mit 4, 8, 12, 16, 2,0 und 24 die Auslöseelektroden bezeichnet sind, die sich auf ^₀ einem positiven Potential von 400 bzw. 800, 1200, 1600 Volt usw. gegen Kathode befinden. Die Auslöseelektroden bestehen aus ebenen, senkrecht zur Zeichenebene liegenden Platten. Jeder Auslöseelektrode ist eine stab- oder drahtförmige Zusatzelektrode 6 bzw. 10, 14» 18, 2&, 26 vorgelagert, die sich auf einem Potential von 600 bzw. 1000, 1400, 1800 Volt usw. befindet. Es stellt sich dann die dargestellte Potentialverteilung ein, wobei mit 200, 400 usw. die .diesen Potentialen entsprechenden Niveauflächen bezeichnet sind. Die Auslöseelektrode 4 befindet sich dabei auf gleichem Potential ■wie die Linie 400. Die von der Kathode kommenden Elektronen besitzen also bereits beim Überschreiten der Linie die volle Geschwindigkeit, mit der sie auf der Elektrode 4 auftreffen. Der zwischen beiden" liegende Raum ist lediglich mit einem verhältnismäßig schwachen, zur nächsten Stufe führenden Zugfeld erfüllt, welches aber auf die Primärelektronen ihrer hohen Geschwindigkeit _go wegen keinen nennenswerten Einfluß ausübt. Der Potentialverlauf ist praktisch der gleiche, als wenn an der Stelle der Potentiallinie 400 ein Netz angeordnet wäre. Es besteht jedoch der Vorteil, daß die durch das Netz bedingten Elektronenverluste fortfallen und daß der Aufbau einfacher ist.

Zur weiteren Vereinfachung wind man zweckmäßig die Zusatzelektroden etwas außerhalb der Reihe 'der Auslöseelektroden anordnen und ihnen ein noch höheres Potential erteilen, so daß sie gleiches Potential mit eimer Auslöseelektrode höherer Ordnung erhalten und mit dieser leitend verbunden werden können. Dieser Fall ist in der Fig. 3 dargestellt, die eine grundsätzlich ähnliche Anordnung, jedoch mit zylindrisehen Auslöseelektroden zeigt. Die Kathode ο und die Auslöseelektrode 8 und 16 umschließen hier die im Innern angeordneten Auslöseelektroden 4 und 112. Die Zusatzelektroden 8', 12', 16' und ao' sind als konzentrische Ringe ausgebildet und mit je einer der no übrigen Elektroden verbunden. Die Platte 20 dient als Sammelanode. Die Potentiale der Elektroden sind wie bei der Fig. 2 bereits durch die Bezugsziffern angedeutet. Das Licht wird durch eine Linse 31 auf einen konzentrisch angeordneten Kegelspiegel 32 geworfen, der es gleichmäßig auf die Kathode ο verteilt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung der Anordnung nach Fig. 2 im Schnitt. Die Bezugszeichen entsprechen vollständig denen der Fig. 3* Die Elektroden sind jedoch diesmal im wesentlichen eben ausgebildet, und zwar in Form flacher, einander konzentrisch umschließender Kreisringe mit von Stufe 'zu Stufe größerem Durchmesser. Die Anordnung ist drehsymmetrisch in bezug auf die Achse A-A. Den Elektroden 4 und 8 ist an dem

der Anode 20 zugewandten Rand eine gewisse Krümmung erteilt. Hierdurch wird das Feld der auf hohem Potential befindlichen Elektroden 16' und 2o' albgeschirmt. Auf diese Weise werden unter flachem Winkel auf die Auslöseelektrode strebende Elektronen aufgefangen, die sonst vielleicht an der Platte vorbeifliegen wurden.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der keine zusätzlichen Elektroden erforderlich sind, sondern bei der die gewünschte Feldverteilung lediglich durch geeignete Form und Anordnung der Elektroden erreicht wird. Die Potentiale sind wiederum durch die Bezugsziffern angedeutet, und zwar stellt ο die Kathode dar, 4 und 8 sind Auslöseelektroden, während mit 12 die Sammelanoden bezeichnet sind. Die Elektroden können als senkrecht zur Zeichenebene stehende Säulen oder auch, abgesehen von den Elektroden ο und 4 als sich oberhalb und unterhalb der Zeichenebene schließende Ringe ausgebildet sein. Im ersten Fall kann die Kathode z. B. durch eine Glühkathode gebildet werden, die nur in Richtung der Elektrode 4 strahlt. Es sind wiederum die Niveauflächen von 100 zu 100 Volt eingezeichnet, aus deren Verlauf hervorgeht, daß sich vor der Elektrode 4 ein Sattel von etwa 500 Volt und vor den Elektroden 8 ein Sattel von etwa 900¹VoIt einstellt. Es herrscht also wieder überall auf der Auslöseelektrode ein Zugfeld, welches die Sekundärelektronen absaugt und etwa im rechten Winkel der nächsthöheren Elektrode zuführt.

Die Anordnungen der Fig. 1 und 5 können auch dahin abgeändert werden, daß die Elektroden 2 bzw. 4 und 8 in Richtung der Elektronenquelle etwas vorgerückt werden, so daß sie genau auf dem Potentialsattel liegen. Sie werden dann in ihrer Form der Niveaufläche 500 bzw. 900 Volt angepaßt und an deren Potential angeschlossen. Um die von einer Elektrode ausgehenden Elektronen möglichst vollständig auf die nächste Auslöseelektrode zu richten, kann die Elektrode an der Austrittsstelle der Elektronen konkav nach innen gebogen werden, so daß eine Linsenwirkung eintritt. Dies ist bei der Elektrode 1 der Fig. 1 und gestrichelt bei der Elektrode 8 der Fig. 5 angedeutet. Soll eine Trägerfrequenz eingeführt werden, so wird eine der Elektroden an ein hochfrequent schwankendes Potential angeschlossen. Das Anlegen der Hochfrequenz an eine oder mehrere der Zusatzelektroden bringt dabei den Vorteil, daß die Auslöseelektroden sämtlich über einen Kondensator an Erde gelegt werden können. Dies ist zur Ableitung etwaiger Störungen erwünscht, damit diese nicht in den höheren Stufen weiter verstärkt werden. Bei auf eine der Zusatzelektroden fallenden Stromstörungen ist eine weitere Verstärkung von vornherein ausgeschlossen.

Die in den Zeichnungen dargestellten Potentiale sind selbstverständlich nur als Beispiele angegeben. Sämtliche Anordnungen, werden in geeigneter Weise in ein nicht dargestelltes Vakuumgefäß eingebaut. Der Sekundärelektronenverstärker gemäß der Erfindung kann auch mit einer anderen

Einrichtung, z. B. einer Bildzerlegerröhre mit Sondenabtastung, in den gleichen Vakuumraum ein- 65 gebaut werden.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE!

1. Sekundärelektronenverstärker mit zeitlich konstanten Feldern, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der Elektronenbahn zwischen zwei Elektroden (1,2) eine oder mehrere Zusatzelektroden angeordnet sind, die so ausgebildet und an ein solches Potential angeschlossen sind, daß die Elektronen bereits vor Erreichen der positiveren der beiden Elektroden (2) eine dem Potential dieser Elektrode (2) entsprechende Geschwindigkeit besitzen.

2. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch i, 'dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzelektrode oder -elektroden an höherem Potential als die Elektrode (2·) liegen und so ausgebildet sind, daß ein Potentialsattel entsteht.

3. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektrode (2) selbst auf dem Potential der _go Sattellinie befindet.

4. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzelektrode oder -elektroden an die Auslöseelektrode der nächsthöheren Stufe angeschlossen sind.

5. Abänderung des Sekundärelektronenverstärkers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle einer Zusatzelektrode eine Auslöseelektrode der nächsthöheren Stufe tritt.

6. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden einen im wesentlichen runden und von Stufe zu Stufe größeren Querschnitt besitzen.

7. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an der Austrittsstelle der Elektronen konkav nach innen gebogen sind.

8. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenbahnen aufeinanderfolgender Stufen im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen.

9. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch ι mit zwei Reihen nebeneinanderliegender ebener oder zylindrischer Auslöseelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß neben jeder Auslöseelektrode eine stab- oder ringförmige Zusatzelektrode höheren Potentials angeordnet ist.

10. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Reihen von zylindrischen Auslöseelektroden konzentrisch umschließen.

11. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch 9 mit ebenen Auslöseelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auslöse-

elektroden als flache Kreisringe mit von Stufe zu .Stufe größerem Durchmesser konzentrisch umschließen.

12. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung einer oder mehrerer Auslöseelektroden (4, 8), daß das Feld einer benachbarten, auf höherem Potential befindlichen Zusatzelektrode (16', 20') für die auf die Auslöseelektrode fliegenden Elektronen abgeschirmt wird.

13. Sekundärelektronenverstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Zusatzelektroden an ein hochfrequent schwankendes Potential angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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