DE921762C

DE921762C - Arrangement with a static secondary electron multiplier

Info

Publication number: DE921762C
Application number: DEB9923D
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Rer Nat Maurer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1944-03-18
Filing date: 1944-03-18
Publication date: 1954-12-30

Description

Anordnung mit statischem Sekundärelektronenvervielfacher Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit statischem Sekundärelektronenvervielfacher, dem die Stufenspannungen über ein aus ohmschen Widerständen bestehendes Potentiometer zugeführt werden. Sie besteht darin, daß bei einer solchen Anordnung der primäre Elektroneneingangsstrom J, die Gesamtspannung UD, der Gesamtwiderstand R der ersten bis vorletzten Stufe des Potentiometers und der Widerstand Re der letzten Stufe des Potentiometers so bemessen sind, daß bei betriebsmäßiger, auch stetiger Änderung mindestens einer dieser Größen die Vervielfachung V, welche sich aus der Vervielfachercharakteristik V = f (U), wenn U die insgesamt an den vervielfachenden Stufen liegende Spannung ist, und aus der durch die Schaltung bedingten Gleichung ergibt, einen solchen Wert auf der Charakteristik erreicht, bei dem ihre Steilheit größer ist als wobei eine sprunghafte Änderung der Vervielfachung auftritt.Arrangement with a static secondary electron multiplier The invention relates to an arrangement with a static secondary electron multiplier, to which the step voltages are fed via a potentiometer consisting of ohmic resistors. It consists in the fact that, with such an arrangement, the primary electron input current J, the total voltage UD, the total resistance R of the first to the penultimate stage of the potentiometer and the resistance Re of the last stage of the potentiometer are dimensioned so that at least one during operational, even continuous change of these variables the multiplication V, which results from the multiplier characteristic V = f (U), if U is the total voltage applied to the multiplying stages, and from the equation required by the circuit gives such a value on the characteristic that its steepness is greater than being a sudden change in the Multiplication occurs.

Bekannt sind Vervielfacher, bei denen die Abhängigkeit des Elektronenendstromes vom primären Eingangsstrom nicht linear verläuft, und zwar sowohl Vervielfacher mit Fotokathode, bei denen der Eingangsstrom von dem einfallenden Lichtstrom und der Ausbeute der Fotokathode abhängt, als auch Vervielfacher mit thermischer Elektronenemission, bei denen der Eingangsstrom von der Temperatur und der Ausbeute der Glühkathode abhängt. Es ist auch bekannt, eine solche nicht lineare Abhängigkeit durch Einschalten von Widerständen z. B. in die Zu-Leitungen zu einzelnen vervielfachenden Elektroden zu erreichen oder zu demselben Zweck die Tatsache auszunutzen, daß z. B. durch Einschalten eines Schwingungskreises in die Zuleitung zu einer Elektrode einer Stufe die Spannung steigt, wenn der Elektronenstrom in der betreffenden Stufe zunimmt, und daß sie fällt, wenn der Elektronenstrom in der betreffenden Stufe abnimmt. In allen diesen Fällen, in denen sich eine nicht lineare Abhängigkeit des Vervielfacherendstromes von dem Eingangsstrom ergibt, bleibt der Endstrom aber stetig veränderlich. Durch die Erfindung wird im Gegensatz dazu erreicht, daß die Abhängigkeit des Endstromes vom Eingangsstrom unstetig wird, also sich an wenigstens einer Stelle sprunghaft ändert. Der Vervielfacher erhält damit bei bestem Vakuum Eigenschaften, die Ähnlichkeit mit denen einer Gasentladungsstrecke haben, ohne die Nachteile von Gasentladungsstrecken aufzuweisen. Gegenüber Gasentladungsstrecken bieten erfindungsgemäß ausgebildete Vervielfacher insbesondere den Vorteil, daß sich der Unstetigkeitspunkt an nahezu jede beliebige Stelle der Charakteristik legen läßt. Bei den Gasentladungsstrecken ist der die Durchbruchbedingungen bestimmende Gasdruck mit der Fertigstellung der Röhre ein für allemal festgelegt. Bei der erfindungsgemäßen Vervielfächerbauart läßt sich dagegen die Lage des Unstetigkeitspunktes durch Veränderung der Widerstände, gegebenenfalls auch zugleich mit einer Änderung der am Vervielfacher liegenden Gesamtspannung und/oder eines wählbaren Elektronenruhestromes weitgehend ändern. Anordnungen der neuen Art sind z. B. für solche Anwendungsfälle besonders vorteilhaft, bei denen es darauf ankommt, eine sprunghafte Änderung des Stromes zu erzielen. Dies kann z. B. der Fall sein bei Anzeigevorrichtungen, bei denen Vervielfacher mit Fotokathode verwendet sind und bei denen es sich darum handelt, durch ein einfallendes Stör-oder Untergrundlicht noch keine großen Endströme auszulösen, dagegen beim Überschreiten eines gewissen Schwellenwertes des einfallenden Lichtes plötzlich zu sehr großen Endströmen zu gelangen, oder wenn es darauf ankommt, für sehr kurzzeitige Signale eine Beobachtungsmöglichkeit zu schaffen. Ebenso kann man beim Unterschreiten eines Schwellenwertes des einfallenden Lichtes eine plötzliche große Abnahme der Endströme erreichen. Weil in derartigen Anwendungsfällen die steuernden Lichtströme beliebig groß gewählt werden können, kann man dabei mit Vervielfachern geringer Stufenzahl auskommen. In diesen Fällen war bisher die Verstärkung eines Signals mit Röhrenverstärkern oder Vervielfachern notwendig und z. B. die anschließende Zündung einer Gasentladungsstrecke.Multipliers are known in which the dependence of the final electron current is non-linear from the primary input current, both multipliers with photocathode, where the input current depends on the incident luminous flux and the Yield of the photocathode depends, as well as multiplier with thermal electron emission, where the input current depends on the temperature and the yield of the hot cathode depends. It is also known to switch on such a non-linear dependence of resistances z. B. in the supply lines to individual multiplying electrodes to achieve or for the same purpose to take advantage of the fact that z. B. by switching on an oscillating circuit in the supply line to an electrode of a stage the voltage increases when the electron current increases in the stage concerned, and that it falls when the electron flow decreases in the relevant stage. In all of these Cases in which there is a non-linear dependence of the final multiplier current from the input current, the final current remains continuously variable. By the invention is achieved in contrast that the dependence of the final current becomes discontinuous by the input current, i.e. erratic at at least one point changes. With the best vacuum, the multiplier receives properties, the similarity with those of a gas discharge path without the disadvantages of gas discharge paths to have. Compared to gas discharge paths, those designed according to the invention offer Multiplier in particular has the advantage that the point of discontinuity is almost at can be placed at any point in the characteristic. At the gas discharge lines is the gas pressure that determines the breakthrough conditions upon completion of the Tube set once and for all. In the case of the multiplexer design according to the invention on the other hand, the position of the point of discontinuity can be determined by changing the resistances, possibly also at the same time with a change in the total voltage applied to the multiplier and / or a selectable electron bias current largely change. Arrangements of the new kind are z. B. particularly advantageous for such applications where it is important to achieve a sudden change in the current. This can z. B. be the case with display devices in which multipliers with photocathode are used and in which it is a matter of an incident interference or Background light does not yet trigger large final currents, but if it is exceeded a certain threshold value of the incident light suddenly becomes very large End currents to arrive, or when it comes down to it, for very short-term signals to create a means of observation. Likewise, if you fall below a Threshold value of the incident light a sudden large decrease in the end currents reach. Because in such applications the controlling luminous flux is arbitrary can be chosen to be large, one can use multipliers with a small number of stages get along. In these cases, the amplification of a signal with tube amplifiers was previously used or multipliers necessary and z. B. the subsequent ignition of a gas discharge path.

Schaltanordnungen gemäß der Erfindung können auch beim Bau von Kippschaltungen verwendet werden, bei denen der Kippvorgang etwa durch periodische Änderungen der Gesamtspannung hervorgerufen wird, ohne daß dabei die Verstärkung irgendwelcher Signale wesentlich ist. Wenn man nämlich den Lichtstrom konstant hält, so tritt eine sprunghafte Änderung des Vervielfacherendstromes in Abhängigkeit von der Gesamtspannung U, auf, ähnlich wie bei konstanter Gesamtspannung und veränderlichem Eingangsstrom JP eine sprunghafte Änderung des Elektronenendstromes verursacht wird. Bei Verwendung von Fotovervielfachern können dabei aber die Kippbedingungen durch Ändern des einfallenden Lichtstromes herbeigeführt werden.Switching arrangements according to the invention can also be used in the construction of flip-flops be used in which the tilting process is caused by periodic changes in the Total stress is created without increasing any gain Signals is essential. If you keep the luminous flux constant, you kick a sudden change in the final multiplier current as a function of the total voltage U, on, similar to a constant total voltage and variable input current JP causes a sudden change in the final electron current. Using of photo multipliers can change the tilting conditions by changing the incident Luminous flux can be brought about.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden bei der sprunghaften Änderung des Vervielfacherendstromes an den Potentiometerwiderständen auftretende Spannungsänderungen dort abgegriffen und als Steuerspannung zur Auslösung weiterer Vorgänge nutzbar gemacht. Wenn der Teilwiderstand der letzten - Stufe des Potentiometers am größten ist, kann es zweckmäßig sein, dort die Steuerspannung abzugreifen. Man kann aber auch gegensinnig sich ändernde Spannungsdifferenzen am Potentiometer abgreifen, und zwar die eine Spannungsdifferenz zwischen dem Minuspol der Gesamtspannung U, und einer Abgreifstelle am Widerstand R und die andere zwischen dem Pluspol der Gesamtspannung U, und einer Abgreifstelle am Widerstand Re. Man kann aber auch an einem Teil des Widerstandes Re der letzten Potentiometerstufe die eine und an einem vom Vervielfacherendstrom durchflossenen Arbeitswiderstand die zweite von zwei gegenphasigen Steuerspannungen abgreifen.In a further embodiment of the invention, the erratic Change of the multiplier end current occurring at the potentiometer resistors Voltage changes are tapped there and used as a control voltage to trigger additional ones Processes made usable. When the partial resistance of the last - stage of the potentiometer is the greatest, it can be useful to tap the control voltage there. Man but can also tap voltage differences that change in opposite directions on the potentiometer, namely the one voltage difference between the negative pole of the total voltage U, and a tap on the resistor R and the other between the positive pole of the Total voltage U, and a tap point at the resistor Re. But you can also one part of the resistor Re of the last potentiometer stage and one on one The working resistance through which the multiplier end current flows is the second of two antiphase Pick up control voltages.

Abb. i zeigt die Abhängigkeit des Elektronenendstromes 1, vom Elektroneneingangsstrom 1, Mit zunehmendem J, steigt l,' bis zum Punkt i. Wird J, weiter vergrößert; so schnellt J1 sprunghaft in die Höhe bis zum Punkt 2 und steigt weiter nach 3 hin. Wird dann J" wieder fortschreitend kleiner gewählt, so fällt J1 über Punkt 2 hinaus stetig bis zum Punkt q.. Nimmt dann aber J. um einen kleinen Betrag weiter ab, so fällt jl nunmehr sprunghaft bis zum Punkt 5, der auf dem ersten aufsteigenden Kurvenast o bis i liegt. Von Punkt 5 aus ändert sich J1 dann längs dieses Kurvenastes nach o hin, wenn J, noch weiter abnimmt.Fig. I shows the dependence of the final electron current 1, on the electron input current 1, With increasing J, l, 'increases up to point i. If J, is further enlarged; so J1 skyrockets up to point 2 and continues up to point 3. If J "is then chosen to be progressively smaller, J1 falls steadily beyond point 2 to point q .. But if J. then continues to decrease by a small amount, jl now drops suddenly to point 5, the one on the first rising Curve branch o to I. From point 5, J1 then changes along this curve branch to o, if J, decreases even further.

Bei zunehmendem JD liegen auf den Zweigen o bis i und 2 bis 3 stabile Verhältnisse vor. Solange J1 i sich längs dieser Zweige ändert, kann JD auch wieder verkleinert werden, ohne daß sprunghafte Änderungen von J1 auftreten. Bei abnehmendem J" bleiben die Verhältnisse von Punkt 3 ausgehend bis zum Punkt q. stabil und umkehrbar und von Punkt i ausgehend bis zum Punkt o stabil und umkehrbar. Wird aber bei der Verminderung von Jp von Punkt 3 her der dem Punkt q. entsprechende Wert unterschritten, so fällt jl sprunghaft. Ist das einmal geschehen, so ist der Punkt 2, also der Zweig q., 3, nur auf dem Wege über die Punkte 5, i wieder zu erreichen. Ebenso ist bei Zunahme von 1, längs des Kurvenastes o, i bei ansteigendem JD über den zu Punkt i gehörenden Wert der auf diesem Kurvenast liegende Punkt 5 nur auf dem Weg über die Punkte 2 und q. wieder zu erreichen. In Abb. 2 ist eine Vervielfachungsanordnung schematisch dargestellt, wie sie sich für die Zwecke der Erfindung verwenden läßt. Abb. 2 zeigt eine achtstufige Vervielfachungsbahn mit den vervielfachenden Elektroden i bis 8, denen eine Fotokathode o vorgeschaltet ist. Am entgegengesetzten Ende der Vervielfachungsbahn ist die Anode 9 angebracht. Bei dem gezeichneten Beispiel sind die vervielfachenden Elektroden Netze. Sie erhalten ihre Spannungen über ein Potentiometer zugeführt, das sich aus ohmschen Widerständen y1 bis y$ und aus einem zur Endstufe gehörenden Widerstand Re zusammensetzt. Die Widerstände r1 bis y$ sind unter sich gleich und zusammen etwa so groß wie der Widerstand Re. An dem ganzen Potentiometer liegt eine Gesamtspannung U, An der Stelle der letzten vervielfachenden Elektrode 8 könnte auch ein als Anode wirkendes Netz vorgesehen bzw. es könnte das dort angeordnete Netz als Anode geschaltet sein, während die Anode 9 dann als letzte vervielfachende Elektrode ausgenutzt würde. Diese letzte, an sich bekannte Ausführungsmöglichkeit ist insofern von Bedeutung, als für sie in erhöhtem Maße gilt, daß der überwiegende Teil des in den Vervielfacher einfließenden Stromes über die Zuleitung zur letzten vervielfachenden Elektrode einfließt. Diese Vorstellung wiederum legt man zweckmäßig zugrunde, wenn man die Bedingungen errechnen will, unter denen ein Vervielfacher die erfindungsgemäße Wirkung zeigt.With increasing JD, stable conditions exist on branches o to i and 2 to 3. As long as J1 i changes along these branches, JD can also be reduced again without sudden changes in J1. With decreasing J ", the relationships from point 3 to point q. Remain stable and reversible, and from point i to point o remain stable and reversible. However, when Jp is reduced from point 3, the value corresponding to point q Once this has happened, point 2, i.e. branch q., 3, can only be reached again via points 5, I. Likewise, if 1 increases, along the branch of the curve o, i with increasing JD above the value belonging to point i, point 5 on this branch of the curve can only be reached again on the way via points 2 and q .. In Fig Fig. 2 shows an eight-stage multiplication track with the multiplying electrodes i to 8, which are preceded by a photocathode O. At the opposite end of the multiplication track, the anode 9 is attached The same example is the multiplying electrode meshes. They receive their voltages via a potentiometer made up of ohmic resistances y1 to y $ and a resistor Re belonging to the output stage. The resistances r1 to y $ are the same among themselves and together are about the same as the resistance Re. A total voltage U is applied to the entire potentiometer. A network acting as an anode could also be provided at the point of the last multiplying electrode 8 or the network arranged there could be connected as an anode, while the anode 9 would then be used as the last multiplying electrode. This last, known per se implementation option is important insofar as it applies to an increased extent that the predominant part of the current flowing into the multiplier flows through the supply line to the last multiplier electrode. This concept, in turn, is expediently taken as a basis if one wants to calculate the conditions under which a multiplier shows the effect according to the invention.

Die Widerstände in der Anordnung nach Abb. 2 sind derart bemessen, daß der größte gewünschte Vervielfacherendstrom mindestens gleich groß ist wie der Potentiometerruhestrom, in der Regel sogar ein Mehrfaches, vorzugsweise das Doppelte des Potentiometerruhestromes beträgt. Bei sonst üblichen Schaltungen mit nur aus ohmschen Widerständen bestehendem Potentiometer wird im Gegensatz dazu der Potentiometerruhestrom groß gehalten gegenüber dem Vervielfacherendstrom.The resistances in the arrangement according to Fig. 2 are dimensioned in such a way that that the largest desired final multiplier current is at least as large as that Potentiometer quiescent current, usually even a multiple, preferably double of the potentiometer quiescent current is. With otherwise usual circuits with only off ohmic resistances existing potentiometer, in contrast, the potentiometer quiescent current kept large compared to the final multiplier current.

Abb. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild für die Anordnung nach Abb.2. An Hand dieses Ersatzschaltbildes sollen die Bedingungen errechnet werden, unter denen sprunghafte Änderungen des Vervielfacherendstromes in Abhängigkeit vom Eingangsstrom zu erwarten sind. Wie oben erörtert, fließt durch die Zuleitung zur letzten vervielfachenden Elektrode der weitaus größte Strom in den Vervielfacher hinein, besonders wenn eine Prallplatte als letzte vervielfachende Elektrode benutzt ist. Um die Rechnung zu vereinfachen, wird angenommen, daß gegenüber dem durch die Zuleitung zur letzten vervielfachenden Elektrode einfließenden Strom die durch die Zuleitung zu den anderen Elektroden einfließenden Ströme vernachlässigt werden können, daß also der gesamte Elektronenstrom durch die Zuleitung zur letzten vervielfachenden Elektrode in die Röhre hineinfließt und aus der Anode herausfließt. Bei einer Stufenspannung von i5o Volt fließen bei einer Bauart der beschriebenen Art etwa 8o °/o des Endstromes durch die Zuleitung zur letzten und etwa 5o °/, des Restes durch die Zuleitung zur vorletzten Elektrode ein. Die die Rechnung vereinfachende Annahme ist also zulässig. Bei dem Ersatzschaltbild nach Abb. 3 ist mit R die Summe der Widerstände r1 bis y$ bezeichnet. Durch diese Widerstände fließt der Strom J. Die zugehörige Spannung ist U = R - J. Dementsprechend sind Re, Je und UB Widerstand, Strom und Spannung des letzten parallel zur Endstufe des Vervielfachers liegenden Potentiometergliedes. Mit R1 ist der nach Art eines Widerstandes zu betrachtende Wert bezeichnet, der sich aus dem Verhältnis von der an der Endstufe liegenden Spannung UB zum Vervielfacherendstrom J1 ergibt, also den Wert Je hat. Die gesamte zur Verfügung stehende und am Potentiometer liegende Spannung ist Up = U + Ue. Der gesamte Potentiometerwiderstand ist Re = R + Re.Fig. 3 shows an equivalent circuit diagram for the arrangement according to Fig. 2. Using this equivalent circuit diagram, the conditions are to be calculated under which sudden changes in the final multiplier current depending on the input current are to be expected. As discussed above, by far the greatest current flows into the multiplier through the lead to the last multiplying electrode, especially when a baffle is used as the last multiplying electrode. In order to simplify the calculation, it is assumed that compared to the current flowing in through the supply line to the last multiplying electrode, the currents flowing in through the supply line to the other electrodes can be neglected, i.e. the entire electron flow through the supply line to the last multiplying electrode into the tube flows in and flows out of the anode. With a step voltage of 150 volts, about 80% of the final current flows through the lead to the last electrode and about 50% of the rest through the lead to the penultimate electrode in a design of the type described. The assumption that simplifies the calculation is therefore permissible. In the equivalent circuit diagram according to Fig. 3, R denotes the sum of the resistances r1 to y $. The current J flows through these resistors. The associated voltage is U = R - J. Accordingly, Re, Je and UB are resistance, current and voltage of the last potentiometer element lying parallel to the output stage of the multiplier. The value to be considered in the manner of a resistor is denoted by R1, which results from the ratio of the voltage UB applied to the output stage to the multiplier final current J1, that is to say has the value Je . The total voltage available and applied to the potentiometer is Up = U + Ue. The total potentiometer resistance is Re = R + Re.

Der Eingangsstrom im Vervielfacher, also der primäre Elektronenstrom sei JP. Falls die Gesamtspannung U, konstant gehalten wird, ist stets J = il + Je # (i) Daraus folgt, daß bei Veränderung dieser Größen um A j, A j, und A j, auch für diese die Beziehung gilt dJ=dJ1+dje' (2) d. h. die Veränderung des Potentiometerstromes J um d J ist gleich der Summe der Veränderungen der verzweigten Ströme J1 und Je. Da ferner U + UB = JR + Je Re = U, ist, besteht zwischen d J und d Je die Beziehung d JR + A j, Re = o, (3) d. h. U, nimmt um denselben Betrag AU. ab, um den U zunimmt, denn U, ist nach Voraussetzung konstant. Die Gleichungen (2) und (3) ergeben zusammen A j, = d J - d Je = d J + d J R = d J l i + Re) = dR Re s R . Läßt man die d-Werte\\gegen Null gehen, so wird aus dJl = R + RB ,U R#Re aus dem der Differentialquotient -#J -' = R + Re d U R . Re R+Re durch Integration f d J1 = f R , Re . d U, wo Uo o Uo = U, R + Re (Ruhespannung am Widerstand R) hervorgeht. Da andererseits J1 = V - J, ist, erhält man die Zustandsgleichung wobei sich gleichzeitig V und U entsprechend der Vervielfachercharakteristik V = f (U) verändern.The input current in the multiplier, i.e. the primary electron current, is JP. If the total voltage U, is kept constant, J = il + Je # (i) It follows that if these quantities change by A j, A j, and A j, the relationship dJ = dJ1 + dje also applies to these ' (2) ie the change in the potentiometer current J by d J is equal to the sum of the changes in the branched currents J1 and Je. Furthermore, since U + UB = JR + Je Re = U, the relationship between d J and d Je is d JR + A j, Re = o, (3) ie U, increases AU by the same amount. from, by which U increases, because U is constant by assumption. Equations (2) and (3) give together A j, = d J - d Je = d J + d JR = d J li + Re) = dR Re s R. If you leave that d-values \\ go to zero, then dJl = R + RB , UR # Re from the the differential quotient - # J - ' = R + Re d UR. re R + Re by integrating fd J1 = f R, Re . d U where Uo o Uo = U, R + Re (open circuit voltage at resistor R) emerges. On the other hand, since J1 = V - J, the equation of state is obtained whereby V and U change simultaneously according to the multiplier characteristic V = f (U) .

Dem Verständnis dieser Zustandsgleichung dient Abb. q. Dort ist die dem Vervielfacher eigentümliche Charakteristik V = f (U) aufgetragen und die von der Röhrencharakteristik ganz unabhängige und durch die Schaltmittel R, Re und die Gesamtspannung U, sowie durch die gewählte Primärintensität J. bestimmte, notwendig zu erfüllende zweite Bedingung die eine gerade Linie darstellt, deren Steilheit durch den Ausdruck Kurven sind beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt. gegeben ist. Im Schnittpunkt beider Er stellt den Zustand des Vervielfachers dar und liefert den bei der gewählten Primärintensität J, sich einstellenden Wert U der Vervielfacherspannung, der um U - U, über dem rein schaltungsmäßig durch R, Re und U9 bestimmten Wert U., also bei der JP = o - vorhandenen Vervielfacherspannung (ohne die Endstufenspannung), liegt. Gleichzeitig ergibt der Schnittpunkt die zugehörige Vervielfachung V, aus der durch Multiplikation mit der gewählten Primärintensität JP der Endstrom J1 hervorgeht.Fig. Q serves to understand this equation of state. There the characteristic V = f (U) peculiar to the multiplier is plotted and the second condition, which is completely independent of the tube characteristic and which is determined by the switching means R, Re and the total voltage U, as well as the selected primary intensity J. which represents a straight line whose steepness by the expression curves both conditions are fulfilled at the same time. given is. At the intersection of the two it represents the state of the multiplier and supplies the value U of the multiplier voltage that is set at the selected primary intensity J, which is U - U above the value U. JP = o - existing multiplier voltage (without the output stage voltage). At the same time, the point of intersection gives the associated multiplication V, from which the final current J1 results by multiplying with the selected primary intensity JP.

Verändert man Jp, so ändert sich die Steilheit zunehmendem JD ab, wodurch der Schnittpunkt zu der geraden Linie. Sie nimmt mit größeren U- und V-Werten rückt, so lange, bis die Gerade zur Tangente wird.If Jp is changed, the steepness changes with increasing JD, whereby the point of intersection increases the straight line. It advances with larger U and V values until the straight line becomes a tangent.

In dem bisher besprochenen Bereich war stets die Steilheit der Vervielfachercharakteristik kleiner als Das bedeutet geometrisch, daß stets ein Schnittpunkt auftrat; physikalisch bedeutet es, daß die durch eine kleine Veränderung von J" entstehende Vergrößerung des Endstromes J1 zwar zu einer Erhöhung von U um 4 U Anlaß gibt, wobei aber wegen des `Wertes von die dadurch hervorgerufene erneute Zunahme von nur zu einer erneuten Zunahme von U + d U um einen kleineren Betrag als d U führt, so daß der sich endgültig einstellende Wert von V (oder U) durch Summation nach Art einer geometrischen Reihe mit ständig kleiner werdenden Gliedern einen endlichen, dem vorherigen benachbarten, stetig erreichbaren Wert annimmt.The steepness of the multiplier characteristic was always in the range discussed so far smaller than That means geometrically that always an intersection occurred; In physical terms it means that the increase in the final current J1 resulting from a small change in J "gives rise to an increase in U by 4 U, but because of the` value of the resulting renewed increase in only leads to a renewed increase of U + d U by a smaller amount than d U , so that the final value of V (or U) by summation in the manner of a geometrical series with constantly decreasing terms becomes a finite, adjacent to the previous one , assumes a continuously achievable value.

Wird aber - so ist geometrisch gesehen ein Schnittpunkt zwischen beiden Kurven nicht mehr möglich. Beide Bedingungen können nicht mehr gleichzeitig erfüllt werden, die Anordnung ist instabil geworden. Wie man auch bei Betrachtung der Abb.4 erkennt, führt die Annäherung an den Instabilitätspunkt, der durch Übergang der geraden Linie zur Tangente an V = f (U) gekennzeichnet ist, bei einer kleinen Zunahme von J., d. h. kleiner Drehung der geraden Linie nach rechts, zu einer immer größer werdenden Veränderung von V, die aber immer noch stetig bleibt. Wird der Instabilitätspunkt erreicht bzw. überschritten, so ist dies nicht mehr der Fall, vielmehr springen V und U unstetig auf einen praktisch nur noch durch den Widerstand R und durch die Gesamtspannung U, bestimmten Wert, d. h. es wird J1 ungefähr gleich und U wird fast gleich U, Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich Y und U bzw. J1 und U gegenseitig schlagartig hochtreiben, da eine kleine Veränderung von U wegen zu einer so großen Veränderung von Anlaß gibt, daß auf dem Umweg über J1 die Spannung U erneut, diesmal aber um einen größeren Betrag als U, zunimmt.But if - from a geometrical point of view, there is an intersection no longer possible between the two curves. Both conditions can no longer be fulfilled at the same time, the arrangement has become unstable. As can also be seen when looking at Fig. 4, the approach to the instability point, which is characterized by the transition from the straight line to the tangent at V = f (U) , leads to a small increase in J., ie a small rotation of the straight line to the right, to an ever increasing change in V, which, however, still remains constant. If the instability point is reached or exceeded, this is no longer the case, rather V and U jump discontinuously to a value determined practically only by the resistance R and the total voltage U, ie J1 becomes approximately the same and U is almost equal to U, this is due to the fact that Y and U or J1 and U push each other up suddenly, because of a small change in U. to such a big change from The reason for this is that the voltage U increases again via J1, but this time by a greater amount than U.

So ergibt sich also als Bedingung dafür, daß ein Sprung der Vervielfachung V bzw. des Endstromes J, oder der Vervielfacherspannung U und ebenso der Endstufenspannung U" = U, - U in umgekehrter Richtung auftritt, der Ausdruck Er muß während des Betriebs erfüllt werden, wenn ein Sprung nach oben oder nach unten auftreten soll. Für den nach dem Sprung erreichten Endwert gilt dann wieder Die in Abb. 4 dargestellte Vervielfachercharakteristik weist im Gegensatz zu dem üblichen Verlauf der Vervielfachercharakteristiken bei relativ niederen Stufenspannungen einen Wendepunkt und ein Maximum auf. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei konstantem U, und steigendem U die Endstufenspannung U" abnimmt und daß deshalb bei Annäherung von U an U, mangelnde Stromsättigung in der Endstufe auftritt. Dies bedeutet aber, daß dann die letzte vervielfachende Stufe nicht mehr alle Elektronen abgibt und ihre Vervielfachung abnimmt. Es tritt hierdurch eine weitere Spannungsverschiebung in dem Sinne auf, daß die Spannung der ersten Stufen zunächst auf Kosten der Spannung der letzten, dann der zweitletzten, drittletzten usw. Vervielfachungsstufe zunimmt, während die letzten Stufen nur noch den Elektronentransport zur Endelektrode übernehmen, ohne selbst zu vervielfachen. Hervorgerufen wird diese Erscheinung durch Steigerung von JD, wobei die Summe der Ströme, die in die Röhre hineinfließen, schon ohne die letzten Stufen solche Werte annimmt, daß sich auf den von ihr durchflossenen Teil des Potentiometers fast die ganze Gesamtspannung verteilt. Wohl nimmt der Endstrom J1 mit steigendem J" nach dem Sprung noch zu, aber teilung einer selbst langsam abnehmenden Spannung nimmt ab, als notwendige Folge der Verauf immer weniger noch vervielfachende Stufen. In der Vervielfachercharakteristik tritt also ein Wendepunkt auf, von dem an ihre Steilheit wieder abnimmt und rechts vom Kurvenmaximum sogar negativ wird.Thus, the condition for a jump in the multiplication V or the end current J, or the multiplier voltage U and also the output stage voltage U " = U, - U occurs in the opposite direction is the expression It must be fulfilled during operation if a jump up or down is to occur. For the final value reached after the jump then applies again The multiplier characteristic shown in Fig. 4, in contrast to the usual course of the multiplier characteristics, has a point of inflection and a maximum at relatively low step voltages. This is due to the fact that with constant U and increasing U the output stage voltage U "decreases and that, therefore, when U approaches U, insufficient current saturation occurs in the output stage. This means, however, that the last multiplying stage no longer emits all electrons This results in a further voltage shift in the sense that the voltage of the first stages increases initially at the expense of the voltage of the last, then the penultimate, third from the last, etc. multiplication stage, while the last stages only increase the electron transport to the end electrode This phenomenon is caused by an increase in JD, whereby the sum of the currents flowing into the tube, even without the last steps, assumes such values that on the part of the potentiometer through which it flows almost the whole Total voltage distributed. The end current J1 certainly increases with increasing J "after de The jump is still closed, but sharing a slowly decreasing tension decreases, as a necessary consequence of the sale of fewer and fewer multiplying stages. A turning point occurs in the multiplier characteristic, from which its steepness decreases again and even becomes negative to the right of the curve maximum.

Die Vervielfachung nach dem Sprung ergibt sich aus dem Schnitt der Geraden (Zustandsgleichung) mit der Vervielfachercharakteristik rechts vom Wendepunkt. Bei abnehmendem J., also abnehmendem U; wandert der Arbeitspunkt auf der Charakteristik hoch; geht über das Maximum weg bis zu dem Wert, an dem nun die Steilheit wird. Dieser Punkt wird durch die zweite, über der unteren liegende, vom Abszissenpunkt U, ausgehende Tangente bestimmt. Da die beiden Tangenten in der Regel nicht zusammenfallen, tritt auch der Sprungpunkt zu hohen Werten und der zu tiefen Werten nicht bei derselben Primärintensität auf.The multiplication after the jump results from the intersection of the straight line (equation of state) with the multiplier characteristic to the right of the turning point. With decreasing J., thus decreasing U; the operating point moves up the characteristic; goes beyond the maximum up to the value at which the slope is now will. This point is determined by the second tangent above the lower one, starting from the abscissa point U. Since the two tangents usually do not coincide, the jump point to high values and the too low values do not occur at the same primary intensity.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement with static secondary electron multiplier, to which the step voltages are fed via a potentiometer consisting of ohmic resistors, characterized in that the primary electron input current (J,), the total voltage (U,), the total resistance (R) of the first to the penultimate step of the potentiometer and the resistance (Re) of the last stage of the potentiometer are dimensioned so that with operational, also constant change at least one of these variables the multiplication (V), which results from the multiplier characteristic V = f (U), if U the total of the multiplying Is the voltage lying in steps, and from the equation caused by the circuit gives such a value on the characteristic that its steepness is greater than the multiplication occurs. being a sudden change

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the sudden change in the multiplication by changing the primary electron input current, especially with photo multipliers by changing the incident luminous flux is brought about.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the there is a sudden change in the multiplication by changing the total voltage (U,). q ..

Arrangement according to one of claims i to 3, characterized in that the ohmic resistances and the total voltage (U,) of the potentiometer are that the largest desired final multiplier current is at least the same like the potentiometer quiescent current, usually even a multiple, preferably double the potentiometer quiescent current.

5. Arrangement according to claim i or one of the following, characterized in that the last multiplying Stage belonging to the potentiometer section has a considerably larger ohmic resistance has than the other sections, preferably about the same size as the remaining sections together.

6. Arrangement according to one of claims i to 5, characterized characterized in that control voltages used to trigger further processes the potentiometer resistors are tapped for the purpose of utilizing the at these at the sudden change in the final multiplier current that occurs suddenly Change of tensions.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the control voltage used to trigger further processes at the partial resistance of the last stage is tapped. B. Arrangement according to claim 6, characterized in that that voltage differences that change in opposite directions are tapped on the potentiometer are, namely the one voltage difference between the negative pole of the total voltage U, and a tap on the resistor R and the other between the positive pole of the Total voltage U, and a tap point at the resistor Re. G. Arrangement according to claim i to 5, characterized in that on part of the resistor Re the last Potentiometer stage one and on one of which the multiplier current flows through The second working resistance is tapped from two control voltages in antiphase is.