DE907679C - Sekundaerelektronenvervielfacher - Google Patents

Description

Die Ausbeute eines Sekundärelektronenvervielfachers ist bekanntlich in hohem Maße dadurch bestimmt, daß die Elektronen von einer Stufe zur nächsten hinreichend fokussiert oder sonstwie gelenkt werden. Ein Umstand, der eine \Ollständige Fokussierung verhindert, ist die Tendenz des Elektronenstromes, sich seitlich zu verbreitern, sobald er in einigen Stufen des Vervielfachers verstärkt worden ist. Die Elektronen gehen dann seitlich an den Elektroden vorbei und verursachen ein Röhrenrauschen.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung mehrstufiger Vervielfacher besteht darin, daß der Elektronenstrom nach der Verstärkung durch einige Stufen aus den Gasresten positive Ionen auslösen kann. Diese Erscheinung ist selbst in den höchstevakuierten Röhren beobachtet worden. Die positiv geladenen Teilchen bewegen sich entgegengesetzt zum Elektronenstrom und können auf die Primärkathode oder eine zwischenliegende Sekundärelektrode gelangen, wo sie selber Elektronen auslösen, so daß der Elektronenstrom in unkontrollierbarer Weise anwächst. Der Aufbau des Elektronenstromes ist dabei lediglich durch Raumladungseffekte begrenzt und kann bis zur Sättigung des Anodenstromes gehen.

Es ist bereits bekannt, die Sekundärelektroden so auszubilden, daß sie sich bis in den Raum zwischen Kathode und Anode erstrecken und dadurch den Durchgang der Ionen von der Anode zur Kathode verhindern. Der dadurch erreichte Vorteil ist daraus ersichtlich, daß der Ausgangsstrom unabhängig von seiner Größe dem Eingangsstrom praktisch proportional ist. Indessen zeigt eine solche Röhre in der Nähe des höchsten Ausgangsstromes die Tendenz zu rauschen. Die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen haben ergeben, daß diese Erscheinung davon herrührt, daß einige Ionen die Schranken dadurch zu umgehen vermögen, daß die Äquipotentialflächen an den Seiten der Elektroden infolge der Anwesenheit der Glaswand der Röhre gestört werden.

Es scheint nämlich so zu sein, daß die Ionen auf die Eingangsseite der Röhre hin fliegen, wo sie auf der inneren Gefäßwand eine positive Aufladung erzeugen. Diese zieht einige der primären oder Photoelektronen an. die die positive Ladung neutralisieren, so daß erneut Ionen hierher gelangen und weitere Elektronen aus dem Strahlengang ziehen können. Man hat also danach dafür zu sorgen, daß ein Rückfließen der Ionen vermieden und eine völlige Fokussierung der Elektronen erreicht wird. Dazu kann man beispielsweise die Elektroden auf voneinander getrennten Scheiben anbringen,, die sich bis zur Röhrenwand erstrecken und als mechanische Schranke für die Ionen wirken.

Nach der Erfindung wird die Notwendigkeit der Anordnung besonderer Scheiben dadurch umgangen, daß die Sekundärelektroden so ausgebildet werden, daß die Elektronen auf den Mittelpunkt der nächsten Elektrode fokussiert werden. Man erhält so einen äußerst gedrängten Elektrodenaufbau, der wegen seiner Einfachheit für die Massenfabrikation vorzüglich geeignet ist.

Die Erfindung sei näher erläutert an Hand der Abbildungen. Fig. 3 gibt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, Fig. 1 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 3 und Fig. 2 schließlich eine perspektivische Ansicht einer der Vervielfacherelektroden.

Mit T ist hier ein hochevakuiertes zylindrisches Gefäß bezeichnet, dessen Längsachse durch X angedeutet ist. Dieses Gefäß ist durch zwei einander gegenüberstehende, vorzugsweise ebene Flächend und B abgeschlossen und besitzt eine radiale Einführung C, die sich von einem Punkt in der Nähe der Achse X zur Innenwand erstreckt und den Durchgang von Elektronen von der Niederspannungs- direkt zur Hochspannungsseite der Röhre Λ-erhindert. Gleichzeitig dient der Einschnitt C auch dazu, den Übergang von Ionen zur Niederspannungsseite zu verhindern. Äußerst wichtig ist schließlich die Eigenschaft dieses Einschnitts, daß er die sonst vielleicht mögliche Feldemission des Niederspannungskreises verhindert.

Die Kathode ist hier als Photokathode P ausgebildet, die, wie durch α angedeutet, durch die Gefäßwand belichtet werden kann. Das vorzugsweise mit der Photokathode P verbundene und zwischen ihr und der Wand von T angebrachte Gitter G verhindert die Ansammlung von positiven Ladungen auf der Innenseite der Wandung. Ferner enthält das Gefäß eine Mehrzahl von sekundäremittierenden Elektroden 1 bis 8, die abwechselnd auf beiden Seiten der gekrümmten, vorzugsweise kreisförmigen Leitlinie m angeordnet sind, so daß der Elektronenstrahlengang von der Kathode P zur letzten Elektrode 8 beim jedesmaligen Übergang zur nächsten Elektrode die Leitlinie schneidet. Die letzte Vervielfachungsstufe wird durch die Elektrode 9 dargestellt, die sich bis zur Leitlinie m oder über diese hinaus erstrecken kann. Diese Elektrode 9 enthält einen C-förmigen Teil (bzw. von der Form eines gestreckten U), der seine öffnung >o der Elektrode 8 zuwendet. Innerhalb des von ihm umschlossenen Raumes ist die Auffangelektrode der Anode 10 angebracht, die z. B. als Gitter ausgebildet sein kann, so daß die Elektronen durch sie hindurch ohne merkliche Absorption auf die emittierende Fläche von 9 gelangen können. Wie durch die Pfeile angedeutet, gelangen die Elektronen von der Photokathode aus von einer Elektrode zur nächsten unter der Einwirkung des elektrostatischen Feldes zwischen den Elektroden, wenn diese in der Reihenfolge des Elektronenweges aufeinander mit immer höherem Potential folgen.

Man entnimmt der Fig. i, daß die emittierende Fläche e der Vervielfacherelektroden 1 bis 8 nicht zylindrisch, sondern schalen- oder kugelförmig ist, d. h. nicht nur auf die Leitlinie m zu, sondern auch in der dazu senkrechten Richtung gekrümmt ist. Die beiden Krümmungsrichtungen sind durch die gekreuzten Linie auf der Rückseite der emittierenden Oberfläche der Elektrode in Fig. 2 angegeben. Diese doppelte Krümmung der emittierenden Flächen e liefert ein elektrostatisches Feld, das die Elektronen auf den Mittelpunkt der nächstfolgenden Elektrode lenkt.

Der Fig. 1 ist ferner zu entnehmen, daß zwisehen je zwei Vervielfacherelektroden der inneren (geradzahligen) und der äußeren (ungeradzahligen) Reihe ein isolierender Haltestab angebracht ist, der je zwei benachbarte Elektroden trägt. Jede der Elektroden ist mit einer nichtemittierenden Fort-Setzung f (nach der Anode zu) und g (nach der Kathode zu) versehen, die so gebogen ist, daß sie dem Haltestab R anliegt, ohne die nächste Elektrode der Reihe zu berühren. Nach Fig. 3 erstreckt sich jede Vervielfacherelektrode über den ganzen Raum zwischen den Flächen A und B der Röhre T. Da diese Flächen A und B die Seiten der Elektroden abschließen und die Stäbe R den Raum zwischen aufeinanderfolgenden Elektroden der gleichen Reihe, stellt der Elektrodenaufbau in seiner Gesamtheit eine vollständige Führung für die Elektronen von einer Elektrode zur nächsten dar.

Wie besonders aus Fig. 2 hervorgeht, sind die den Flächen A und B anliegenden Enden der Elektroden mit einem nach außen gebogenen Flansch h versehen, der an den Flächen eng anliegt. Zur Ver-

meidung des Dunkelstromes werden die Elektrodenkanten, an denen eine Feldemission entstehen könnte, zweckmäßig abgerundet.

Wichtig ist ferner die in der Zeichnung dargestellte Maßnahme, die der Kathode zugewandte Kante der Elektroden mit einer vorzugsweise gerundeten Fortsetzung; zu versehen, die über das der Anode zugewendete Ende der vorhergehenden Elektrode der gleichen (inneren oder äußeren)

ίο Reihe hinausragt. Diese Vorsprünge;' bringen eine zusätzliche Beschleunigungskomponente in das elektrostatische Feld zwischen jedem Paar einander gegenüberliegender Elektroden, ohne die Fokussierung des Elektronenstromes ungünstig zu beeinflussen und ohne daß zusätzliche Elektroden erforderlich sind oder der Aufbau komplizierter wird.

Bei der Herstellung einer Röhre nach Fig. 3 wird das Gefäß aus zwei Teilen t_x und t₂ gemacht.

Der mit dem Stutzen versehene Teil Jt₁ enthält die flache Grundlage, auf der die Isolierstäbe R befestigt sind. Diese können aus Glas bestehen und aus einem Stück mit der Fläche A hergestellt sein. Die Elektroden werden einfach so montiert, daß die Flächen / und g über die Stäbe R geschoben werden. Dann wird der obere als Kappe ausgebildete Teil i₂ mit t_± bei s verschmolzen und schließlich das Gefäß in üblicher Weise ausgepumpt (nicht dargestellt). Ebenso sind die Zuführungen für die verschiedenen Elektroden, die durch die Fläche A gelegt sein können, der Übersichtlichkeit halber fortgelassen.

Es ist ersichtlich, daß die Erfindung in gleicher Weise auf Vervielfacher mit gerader Leitlinie angewendet werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Reihe von abwechselnd auf verschiedenen Seiten einer Leitlinie angebrachten Sekundärelektroden, bei dem die Elektronen im Zickzackweg von einer Elektrode auf die nächste laufen und durch das zwischen den Elektroden sich ausbildende elektrostatische Feld fokussiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zur Vermeidung einer seitlichen Verbreiterung des Elektronenbündels auch senkrecht zu der Leitlinie konkav gegen diese gekrümmt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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