DE926804C

DE926804C - Photocell with secondary electron multiplier

Info

Publication number: DE926804C
Application number: DEG11719A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Schaetti
Original assignee: Gesellschaft zur Foerderung der Forschung an der Eidgenoessischen Technischen Hochschule
Current assignee: Gesellschaft zur Foerderung der Forschung an der Eidgenoessischen Technischen Hochschule
Priority date: 1952-11-12
Filing date: 1953-05-12
Publication date: 1955-04-25
Also published as: CH307125A

Description

Photozelle mit Sekundärelektronen-Vervielfacher Die Anewendungsmöglichkei-ten der Photozellen mit Sed-ju;nidärele'lctronen-Ve.rvielifachern werden in vielen Fällen durch den sogenannten Dunkelstrom dieser Röhren begrenzt, d. h. durch den Strom, der schon bei unbeleuchteter Photokathode fließt. Mit steigendem: Dunkelstrom nimmt nämlich das Verhältnis von Signalstrom zu Duhkelstrom ab, wobei unter Signalstrom derjenige Strom verstanden wird, der bei einer gewiesen Beleuchtung der Photokathode in- der Röhre fließt.Photocell with secondary electron multiplier The possible applications The photocells with sed-ju; nidärele'lctronen-Ve.rmultifold are in many cases limited by the so-called dark current of these tubes, d. H. through the stream, which already flows when the photocathode is not illuminated. With increasing: Dark current increases namely the ratio of signal current to Duhkelstrom from, being below signal current that current is understood, which with a certain illumination of the photocathode flows in the tube.

Der Dunkelstrom einer Pihoto.zel,le wird: in erster Linie durch die the@rm@isdhe Emission der P'hotokat'hode bestimmt, welche bei einer gegebenen Betriebstemperatur der Kathode -diu;rdhderen EchteWl:trisdhe Ei:gensdhaften sowie durc'h .die Größe der hatlhoidenoberfläc'h,e bedingt ist. Bei dien ',heute bekannten; Materialien, für die Photekathode ist der Dunkelstrom um so kleiner, je kurzwelliger die Gren.zwelilenlängge des Photoeffektes ist. Ferner nimmt der Dunlkelistrom mit der Größe der Kathodenoberfläche proportional zu. Bei einer gegebenien Betriebistemperatur erzielt man das optimale Verhältnis. z;wisdhen Signalstrom und DunIkelstrom,dann, wenn die Oberfläche,der Photol<:at!h,ode die lz:lei:nistm.ögl,i.dhe Größe hat, d. h. wenn diese nur so groß ist, daß sie voll ausgeleudhtet wird. Beispielsweise genügt bei der Sternplhotometrie eine Kathodenfläche von 5 bis. 6 mm Durc'hmeisser, bei spektroskopischen Untersuchungen einte solche von 2 X 12 mm. Versuche ihaben jedoch gezeigt, Üaß die Verwendung von ,derart kleinen Photokathoden mit Seil:un,düreleIztro-nen-Zjervi@elfachern an der Unstabilität der Kathoden scheitert, .da eine sogenannte Getterwir'kung auftritt.The dark current of a Pihoto.zel, le is: primarily through the the @ rm @ isdhe emission of the P'hotokat'hode determines which at a given operating temperature of the cathode -diu; rdhderen EchteWl: trisdhe egg: gensdlichen as well as through .the size the hatlhoidenoberfläc'h, e is conditional. At dien ', known today; Materials, For the photocathode, the darker current is smaller, the shorter the wavelength of the limit of the photo effect is. Furthermore, the dark current increases with the size of the cathode surface proportional to. The optimum is achieved at a given operating temperature Relationship. z; with signal current and dark current, then when the surface, the Photol <: at! H, ode die lz: lei: nistm.ögl, i.dhe size, d. H. if only this it is great that it is fully leased. For example, it is sufficient for star plhotometry a cathode area of 5 to. 6 mm diameter tool for spectroscopic examinations one size of 2 X 12 mm. Experiments have shown, however, that the use of , such small photocathodes with rope: un, düreleIztro-nen-Zjervi @ elfachern on the Instability the cathode fails, because a so-called getter effect occurs.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung edier geschilderten Nachteile und betrifft eine Photozelle mit Sekundärelektronen-Vervielfacher, die sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, daß die Photo-'kathode geigen eine am Eintritt des Vervielfaclhers anigeor.dnete Blende gelegt ist, deren, Durchllaßöffnung kleiner als die Fläche der Photokathode ist. Auf diese Weise ergibt sich. die Möglichkeit, -die Photokathoide ohne Rücksicht auf den Dunkelstrom so igroß zu wählen, diaß deren Stabilität ge-@v.ährlenistet -ist, und die wirksame, für ,den Dunkelstrom maßgebende Fläche der Kathode durch idie Eintrittsblende des Vervielfachers beliebig zu verkleinern und: den Dunkelstrom dadurch genügend niedrig zu ihalten.The invention aims to eliminate the disadvantages outlined and relates to a photocell with secondary electron multiplier, which essentially characterized by the fact that the photo cathode fiddles one at the entrance of the multiplier anigeor.dnete aperture is placed whose, passage opening is smaller than the area the photocathode is. In this way it arises. the possibility of -the photocathoids to choose so large, regardless of the dark current, that their stability is listed -is, and the effective, for, the dark current decisive area of the cathode through i to reduce the entrance aperture of the multiplier as desired and: the dark current thereby keeping it sufficiently low.

Zweckmäßiigerweise ist die Photokathode schwenkbar angeordnet und in der Gebrauchslage gegen die Eintrittsblende des Vervielfachers geklappt.The photocathode is expediently arranged so as to be pivotable folded in the position of use against the entrance panel of the multiplier.

WeitereMerkmalederErfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, :der Beschreiibung und der Zeichnung, in welcher beispielsweise eine Ausführungsform dies, Erfindungsgegenstandes veranschaulicht eist. Die -einzige. Figur der Zeichnung stellt eine Photozelle schematisch im Längsschnitt dar.Further features of the invention result from the claims: the Description and the drawing, in which, for example, an embodiment This is illustrated by the subject matter of the invention. The only. Figure of the drawing shows a photocell schematically in longitudinal section.

In einem luftleeren Glasrohr i ist-ein Sekundärelektronen Vervdelifacher2 mit einer Anz:ah1 Dynoden3 angeordnet. Auf der Eintrittsseite des Vervielfac ihers, a. ist eine Blende 4 mit einer Durchlaßöffnung 5 vorhanden. Diese Durchlaßöffnunsg .ist beiispielsweise kreisförmig und ihat eine lichte Weite von beispielsweise 6 mm. Auf .der vom Vervie:Lfacher 2 abgekehrten Seifte der Blende 4 befindet sich eine Photokathodie 6, die in dünner Schicht auf einer Glas- oder Ou.arzpl:atte 7 von beispielsweise 2o X 2o mm Größe aufgebracht isst. Diese Kathode 6 kann voTteidhaft aus einer Cs-Sb-oder einer Li-S:b@Veirbindung bestechen. Die Gliasplatte 7 mit -der Kathode 6 ist mittels einer Achse 8 schwenlkbar gelagert und kann in die mit strichpunktierten Linien gezeigte Lage geschwenkt werdien, bei. welcher die Kathode 6 von ider Blende 4 entfernt isst. Zum Festhalten der Gl:aspl:atte in ider gegen die Blende 4 geklappten Lage kann eine nicht darge,stel te Feder mit Rast vo:rh@anden, sein:, in welsche eine Kante der Platte einrastet.In an empty glass tube i there is a secondary electron doubler2 with a number: ah1 dynodes3 arranged. On the entry side of the multiplier, a. a diaphragm 4 with a passage opening 5 is present. This passage opening .is for example circular and i has a clear width of for example 6 mm. On .the from Vervie: Lfacher 2 turned away soap of cover 4 is a photocathode 6, which is deposited in a thin layer on a glass or resin plate 7 of, for example, 2o X 2o mm in size. This cathode 6 can be vouched for bribes from a Cs-Sb or a Li-S: b @ vein compound. The glial plate 7 with -der The cathode 6 is mounted pivotably by means of an axis 8 and can be inserted into the chain-dotted line Lines shown position are pivoted at. which the cathode 6 of ider diaphragm 4 eats away. To hold the glass aspl: atte in place against the cover 4 Position can be a not shown pen with detent from: rh @ anden, :, in welsche one edge of the panel locks into place.

Die Plh:o:tokathoidie 6 wird im Innfern "der Röhre I hergestellt, d. ih. auf die Gliasplatte 7 aufgebracht, wenn dieselbe in die strichpunktiert gezeichnete Lage geschwenkt isst. Nach :der Fo irmierung der Kauhode wird, ecke Platte 7 mitsamt ider Kathode 6 gegen die Eintrittsblende 4 des Vervieffaehers 3 gekliappt und in, dieser Gebrauchslage fixiert. Durch idie Blende 4 wird einem großen Teil der Oberfläche der Kathode 6. die Möglichkeit der Elektronenemission ein den, Vervielfacher 3 nommen. Nur der ider Duirchlaßöffnung 5 gegen, überliegende Teil der Kathodenoberfläche kann thermische Elektronen und Photoelektronen in den Vervieffacheir abgeben. Auif diese Weise ikann. idas optimale Verhältnis von Signalstrom zu Dunkelstrom erzielt werden.The Plh: o: tokathoidie 6 is produced in the interior "of the tube I, d. ih. applied to the glial plate 7 when the same is drawn in the dash-dotted line Location panned eats. After: the fo irmation of the Kauhode is, corner plate 7 together ider cathode 6 folded against the entrance aperture 4 of the Vervieffaehers 3 and in, this position of use fixed. A large part of the surface is covered by the diaphragm 4 the cathode 6. the possibility of electron emission, the multiplier 3 took. Only that part of the cathode surface lying opposite the duct opening 5 can release thermal electrons and photoelectrons into the multiplier. Auif I can do this in this way. i achieves the optimal ratio of signal current to dark current will.

Wenn ider VeTwelifacher 3 z. B. siieibze!hn;Dyno:den aufweei:st, ergiibt sieh bei einer Betriebsspannung von q:000 VOilt eine Vervielfachung i X iol°. Hat diie Eintrittsöffnung 5 einen Durchmesser von 6 mm, so beträgt @drann der Dunkelstrom mit einer - Cs.-Sb-Kat!hoidie bei Zim:mierternper.atur 3 X I0-7 Ampere und dliie thermische Emdsisio.n ider Pihotoikathodle 3 X i0-17 Ampere.. Durch Verwendiung einer I.n-Sb-Plho:tokatho.de kamen dieser Wert noch weiter gesenkt werden.If ider VeTwelifacher 3 z. B. siieibze! Hn; Dyno: den aufweei: st, yields see at an operating voltage of q: 000 V there is a multiplication i X iol °. Has the inlet opening 5 has a diameter of 6 mm, then the dark current is then with a - Cs.-Sb-Kat! hoidie at Zim: mierternper.atur 3 X 10-7 amps and dliie thermal Emdsisio.n ider Pihotoikathodle 3 X i0-17 Ampere .. By use an I.n-Sb-Plho: tokatho.de came this value to be further reduced.

Form und Größe der Durchlaßöffnunsg 5 der Ein, trittsiblende 4 richtet sich, nach dem Verwendungszweck -der Plhotozelle. Fier Sternphotometrie wählt man idie Öffnung 5 kreisförmig, für Spek:troskopie rechteckig.Shape and size of the Durchlaßöffnunsg 5 of the one, admission 4 is directed depending on the intended use of the photocell. Fier star photometry is chosen The opening 5 is circular, for spectroscopy rectangular.

Gemäß ider Erfindung können. auch Infrarot-ZeIilen (z: B-. Cs2 O-Kathode) mit hoher thermischer Emission verwendet werden.According to the invention can. also infrared lines (e.g. Cs2 O cathode) with high thermal emission can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Photocell with secondary electrons d2 characterized in that the photolmthode against one at the entrance of this multiplier arranged aperture is placed immediately, ideren passage opening smaller than that Surface of the photocathode eats.

2. Photocell according to claim. i, characterized by: that the photocathode is pivotably arranged and give in the Geibrauchsilfage the front end of the multiplier is opened.

3. Photocell according to claim i, characterized in that i fo, rniert the photocathode on a glass plate is.

4. Photocell mch claims I, i thereby: marked iet i that the photocathode . is formed on an Oiuarz: plate.

5. Photocell according to claim i, characterized in that that the photocathode is a Cs-Sb compound.

6. Photo cells according to i, i thereby indicated that the photocathode is a Li-Sb compound.

7. Photocell according to claim i, characterized in that the photocathode is a Cs2 O connection is.