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Sekundärelektronenvervielfacher Die Erfindung betrifft ein elektrisches
Entladungsgefäß, welches zur Vervielfachung primärer Elektronen durch Sekundäremission
dient. In A,bb. i ist ein derartiger an sich bekannter Vervielfacher dargestellt.
In dem evakuierten Kolben i befindet sich eine Fotokathode 2, aus welcher durch
in Richtung der Pfeile einfallendes Licht die primären Elektronen frei gemacht werden.
Diese werden von einem auf höherem Potential befindlichen Netz 3, welches sekundäremissionsfähig
mit einem Sekundäremissionsfaktor größer als i ist, angesaugt und erzeugen nach
ihrem Aufprall auf 3 sekundäre Elektronen. Diese wiederum fliegen auf ein gegen
das Netz3positivvorgespanntes sekundäremissionsfähiges Netz ,¢ zu, und der beschriebene
Vorgang wiederholt sich. Zur weiteren Elektronenvervielfachung dienen die Netze
5 und 6, die auf 4 mit steigendem Potential folgen. Diejenigen Sekundärelektronen,
die das Netz 6 verlassen, sind ihrer Zahl nach einbedeutendes Vielfaches der Primärelektronen.
Sie werden von der Anode i i aufgefangen. Die Netze 3 bis 6 sind zweckmäßig an Metallzylindern
7 bis io befestigt, von welchen je zwei benachbarte eine elektrische Elektronenlinse
bilden, welche die von einem Netz aufgelösten Sekundärelektronen auf das nächste
Netz fokussiert. Die Bauart :der zumeist verwendeten sekundäremissionsfähigen Netze
ist in Abb. 2 veranschaulicht. Mit 12 ist eine Masche eines solchen Netzes bezeichnet.
Die Masche hat rechteckige Form und wird von kreiszylindrisch ausgebildeten .Drähten
13, 1q., 15, 16 gebildet. Hierbei können die einzelnen Drähte entweder ganz aus
sekundäremissionsfähigem Stoff bestehen oder mit diesem (Stoff nur an ihrer Oberfläche
versehen sein.
Ersichtlich werden nun nicht alle Sekundärelektronen,
die beispielsweise das Netz 3 verlassen und auf das Netz 4 zufliegen, zu .einer
für den Vervielfachungsprozeß optimalen Wirkung gelangen. So wird ein Teil dieser
Elektronen gar nicht auf das Netz 4 auftreffen, sondern hindurchfliegen, während
ein anderer Teil auf solche Stellen des Netzes trifft, von denen jedoch die dort
erzeugten Sekundärelektronen nur mit sehr hohen Spannungen von dem zwischen 4. und
5 herrschenden Feld in Richtung auf 5 abgesaugt werden können. Dieser letztere Nachteil
hängt naturgemäß von der Gestalt des Netzes ab. In diesem Zusammenhang ist noch
zu bemerken, daß stets vorteilhaft ist, mit möglichst geringen Spannungen in einer
Vervielfacherstufe zu arbeiten, weil man dann den Vervielfacher bei vorgegebener
cSpannung zwischen Kathode und Auffanganode mit einer um so größeren z°xnzahl von
Stufen versehen kann.
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:Es ist nun Aufgabe der Erfindung, den beschriebenen Nachteil durch
eine besondere Ausbildung der Netze zu begegnen. Zu diesem Zweck ist ein Sekundärelektronenvervielfacher
mit als Netze ausgebildeten, hintereinander angeordneten Sekundäremissionselektroden
gemäß der Erfindung so .beschaffen, daß die Innenfläche einer jeden Masche der sekundäremittierenden
Netze die Gestalt eines zylindrischen Streifens besitzt.
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In Abb. 3, 4, 5 sind sekundäremittierende Netze, wie sie in einem
Vervielfacher gemäß der Erfindung angeordnet sind, beispielsweise dargestellt. Mit
17 ist die Masche eines Netzes bezeichnet, das aus lauter Lamellen besteht, deren
Flächenebenen senkrecht zur Ebene des Netzes stehen. Teile der Lamellen 1S, r9,
20, 21 bilden die Masche 17, und inan erkennt, daß die Innenfläche dieser
Masche die Gestalt eines rechteckigen Zylinders besitzt, der die Fläche der Masche
zum Querschnitt und die Breite der Lamellen zur Höhe hat. Während also die Innenfläche
der Masche die Gestalt eines zylindrischen Streifens besitzt, womit im folgenden
stets die Fläche eines Zylinders verstanden werden soll, dessen Höhe im allgemeinen
wesentlich kleiner ist als die Abmessungen eines Querschnittes, trifft dies auf
die Gestalt der Innenfläche der Masche 12 nach Abb. 2 nicht zu; denn diese wird
von Teilen der zylindrischen Flächen der Drähte 13 bis 1b gebildet, wobei
:diese zylindrischen Flächen sich paarweise konkav gegenüberstehen. Es besteht somit
ein klarer Unterschied zwischen der Form der Masche 12 nach Abb. 2 und der Form
einer Masche gemäß der Erfindung. Diese unterschiedliche Ausbildung jedoch verleiht
dem Sekundärelektronenv erv ielfacher gemäß der Erfindung wesentliche Vorteile.
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Einmal werden verhältnismäßig mehr Sekundärelektronen von einem Netz
nach der Erfindung zum nächsten Netz abgesaugt als beispielsweise im Fall der in
Abb. 2 dargestellten Netze. Dies erklärt sich daraus, daß bei einem Netz nach der
Erfindung fast alleElektronen auf die dein nächstenNetz -zumindest nicht abgewandte
Flächen der Lamelle auftreffen und die an dieser Lamelle ausgelösten Elektronen
unmittelbar vom nächsten Netz abgesaugt werden können, während beim Netz nach Abb.
2 die primären Elektronen mit großer Wahrscheinlichkeit so auf die zylindrischen
Drähte des Netzes fallen, daß sie zu einem großen Teil die dem nächsten Netz äbge-,vandte
,Seite der zylindrischen Drähte treffen, so däß als Folge davon verhältnismäßig
weniger Sekundärelektronen zum nächsten Netz abgesaugt werden können.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin,
daß die auf die Lamellen fliegenden Elektronen diese in größerem Maß streifend treffen
müssen, da die Flächen der Lamellen senkrecht zur Ebene des Netzes, also parallel
zu den Elektronenbahnen stehen. Das bedeutet aber eine erhöhte Ausbeute an (Sekundärelektronen,
da der Sekundäremissionsfaktor bei streifendem Einfall am größten ist.
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Die beschriebenen Vorteile gelten auch dann, wenn die einzelnen Netzdrähte
nicht ausgesprochene Lamellenform besitzen, sondern im Querschnitt die Form mehr
oder minder schmaler Rechtecke aufweisen. Eine entsprechende Masche ist mit 22 in
Abb. 4 dargestellt, in welcher mit 23 bis 26 die die Masche begrenzenden Drähte
darstellen. Man kann ferner auch die einzelnen Drähte der Masche als Schneiden ausbilden.
In Abb. 5 ist eine Masche 27 gezeigt, welche von den Schneiden 28 bis 3m gebildet
wird. Die iSchneiden stehen zur Ebene des Netzes senkrecht und sind mit ihren spitzen
Seiten dem jeweils vorhergehenden Netz zugewandt. Auch in diesem Falle gelten die
obengenannten Vorteile, und man erkennt; daß .die Innenflächen der Maschen 22 und
27 die 7Gestalt zylindrischer Streifen besitzen, welche diese Vorteile ermöglichen.
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In Abb. 6 ist dargestellt, wie man im Rahmen der Erfindung noch eine
besonders günstige Anordnung aufeinanderfolgender Netze relativ zueinander treffen
kann. Mit 3 und 4 sind zwei aufeinanderfolgende Netze bezeichnet, die man sich als
benachbarte Netze beispielsweise .des in Abb, i dargestellten Vervielfachers vorstellen
kann. 3 und 4 sind nun so zueinander angeordnet, daß dem Mittelpunkt einer Masche
(32) von 3 der gemeinsame Gitterpunkt von vier Maschen des Netzes 4 (33) gegenübersteht.,B:ei
dieser :Anordnung werden nämlich die an einer Masche ausgelösten !Sekun:därelektronen
infolge einer sich zwischen einer zylindrischen Masche und der nächsten Elektrode
bildenden Elektronenlinse auf den Kreuzungspunkt des nächsten Netzes konzentriert
und so für die Vervielfachung besonders wirksam gemacht.