DE938429C

DE938429C - Circuit arrangement for electron multipliers

Info

Publication number: DE938429C
Application number: DEI5964A
Authority: DE
Inventors: I Alvin Henderson
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1951-06-14
Filing date: 1952-06-08
Publication date: 1956-02-02
Also published as: US2777948A

Description

AUSGEGEBEN AM 2. FEBRUAR 1956ISSUED FEBRUARY 2, 1956

I 5964 VIII a j 2i a*I 5964 VIII a j 2i a *

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen für die Erzeugung eines Schwairzpegels in der Schaltung eines Elektronenvervielfachers durch Anlegung von Dunkeisteuerungsimpulsen an die Sekundäremissionselektroden des Vervielfachers.The invention relates to circuits for generating a black level in the circuit an electron multiplier by applying dark control pulses to the Secondary emission electrodes of the multiplier.

Elektronenvervielfacher bestehen bekanntlich aus Verstärkern, die die Verstärkung von Signalen durch aufeinanderfolgende Anlegung von mit dem Signal modulierten Elektronen an Sekundäremissionselektroden bewirken. Solche Verstärker werden unter anderem ganz allgemein bei Bildabtaströhren, wie Disektorröhren, verwendet, um eine bestimmte Verstärkung des Bildsignals von solchen Röhren zu bewirken, bevor deren Bildsignale an äußere Schaltungskreise angelegt werden. Bei der Übertragung von Bildsignalen müssen gewisse Steuerimpulse für die Synchronisierung des Empfänger» eingeschlossen sein. Diese Steuerimpulse können z. B. Horizontalsynehronisierimpulse, Vertikalsynchronisierimpulse oder Fairbschaltimpulse sein. Solche Signale werden in die Bildsignalwelle eingefügt, nachdem ein Schwarzwert in äußeren Schaltungselemente!!, wie z. B. Verstärkerröhren od. dgl., eingefügt worden ist.As is well known, electron multipliers consist of amplifiers that amplify signals by successive application of electrons modulated with the signal to secondary emission electrodes cause. Such amplifiers are used, among other things, quite generally in picture scanning tubes, like disector tubes, used to give a certain gain to the image signal from such tubes effect before their image signals to external circuits be created. When transmitting image signals, certain control pulses must be used for the synchronization of the receiver »must be included. These control pulses can, for. B. Horizontal synchronization pulses, Be vertical synchronizing pulses or fair switching pulses. Such signals are inserted into the image signal wave after a black level in external circuit elements !!, such as B. amplifier tubes od. Like. Has been inserted.

In einigen Fällen ist es wünschenswert, die Einfugung von Schwarzwertimpulsen in das Signal vorzunehmen, ehe dieses an äußere Schaltungskreise angelegt wird, und zwar deshalb, um denIn some cases it is desirable to insert it of black level pulses in the signal before it is sent to external circuitry is applied, and therefore to the

Schwarzpegel vor einer äußeren Verstärkung zu errichten, so daß ein Verriegelungs- oder Sperrkreis, der später in der Verstärkungskette vorhanden ist, die ganze Niederfrequenzinfoirmation wiedergeben kann, und Klingneigungen und Brummen zu' beseitigen, die in den Verstärkerstufen niedrigen Pegels auftreten. Es ist bereits vorgeschlagen worden, dies dadurch zu erreichen, daß eine positive Spannung an die letzte· Elektronen-Vervielfacherstufe oder Selmndäremissionselektrode angelegt wird, so· daiß diese Elektrode im wesentlichen als ein Kollektorelement dient, und die verstärkte Energie wird deshalb nicht an der Ausgangs- oder Sammelelektrade auftreten. Es wurde.To set up a black level in front of an external gain, so that a locking or blocking circuit, present later in the amplification chain will reproduce the entire low frequency information can, and to eliminate ringing tendencies and hums in the amplifier stages low levels occur. It has been suggested to accomplish this in that a positive voltage to the last electron multiplier stage or selenium emission electrode is applied, so that this electrode is essentially serves as a collector element, and the amplified energy is therefore not transferred to the output or collecting electrodes occur. It was.

jedoch in diesem Fall gefunden, daß ein gewisses Restsdgnal noch auf diese Ausgangseilektrode gelangt, einmal infolge der kapazitiven Kopplung der Sammelelektrode mit der letzten Elektronenvervielf aoherstufe -und in anderen Fällen auch wegen des direkten Elektronenbeschusses der Sammelelektrode von. der vorletzten Elektronenvervielfacherstufe her, hervorgerufen durch die geometrische Anordnung der Vervielfacherelemente. Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein System für die Einfügung von Steuerimpulsen, wie z. B. Dunkelsteuerimpulse, in ein durch einen Elektronenvervielfacher. verstärktes Signal zu schaffen, indem positive Impulse an eine der Sekundäremissiomselektroden des Vervielfachers angelegt werden und die kapazitive Kopplung durch gleichzeitige Anlegung eines Impulses entgegengesetzter Polarität an eine nachfolgende Sekundäremisisions-" elektrode oder an die Kollektorelektrode kompensiert wird.but in this case found that a certain residual signal still reaches this output cable electrode, once due to the capacitive coupling of the collecting electrode with the last electron multiplier aoherstufe - and in other cases also because of the direct electron bombardment of the collecting electrode from. the penultimate electron multiplier stage, caused by the geometric Arrangement of the multiplier elements. It is an object of this invention to provide a system for the insertion of control pulses, such as B. dark control pulses, in one by an electron multiplier. create amplified signal by applying positive pulses to one of the secondary emission electrodes of the multiplier and the capacitive coupling by simultaneous Application of a pulse of opposite polarity to a subsequent secondary emission " electrode or to the collector electrode is compensated.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Kopplungsanordnung zwischen einer Dunkelsteuerungsimpulsquelle und dem Elektronenvervielfacher vorgesehen, wobei Impulse von der Quelle mit positiver Polarität an die letzte Elektroinenvervielfacherstufe oder Sekundäremissionselektrode oder an die vorletzte Sekundäremissionselektrode angelegt werden können und gleichzeitig Impulse von derselben Quelle mit umgekehrter Polarität an die AusgangskollektO'relektrode oder an die letzte Sekundäremis.sionselektrode des Vervielfachers angelegt werden können.According to an embodiment of the invention, a coupling arrangement between a Dark control pulse source and the electron multiplier are provided, with pulses from of the source with positive polarity to the last electrical multiplier stage or secondary emission electrode or can be applied to the penultimate secondary emission electrode and simultaneously Pulses from the same source with reversed polarity to the output collector electrode or can be applied to the last secondary emission electrode of the multiplier.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig. Γ ist eine schematische Darstellung eines Teiles eines Elektronenvervielfachers und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für denselben; -Fig. 6 is a schematic representation of part of an electron multiplier and that of the invention Circuit arrangement for the same; -

Fig. 2 zeigt einen alternativen Löschkreis gemäß der Erfindung.Fig. 2 shows an alternative extinguishing circuit according to the invention.

In Fig. ι bedeutet 1 einen Elektronenvervielfacher, der eine Anzahl Sekundäfemissionselektroden 2, 3, 4, 5, 6 und 7 und eine Ausgangs- oder Sammelelektrode 8 aufweist. Die Sekundäremissionselektroden 2 bis 6 sind mit verschiedenen Widerständen 9 eines Spannungsteilernetzwerkes verbunden, von dem ein Ende ein negatives Potential hat, so daß aufeinanderfolgende Sekundäremissionselektroden aufeinanderfolgend höherepositive Potentiale aufweisen. Wenn so· ein Elektrotienstrom von. irgendeiner gegebenen Quelle auf die Elektrode 2 auf triff t, werden die von derselben ausgehenden Sekundärelektronen von den naohfolgenden· Verstärkerstufen angezogen und erzeugen eine -Verstärkung der angelegten Signalenergie. Die Ausgangselektronen von der Elektrode 7 treffen auf die Elektrode 8 auf, die mit Erde oder einem gemeinsamen Bezuglspotential verbunden ist, welches selbst normalerweise positiv bezüglich der Elektrode 7 ist, und der durch dieses Signal im Widerstand 10 erzeugte Spannungsabfall kann über die Ausgangsklemme 11 an den gewünschten Nutzkreis angelegt werden. Parallel über den einzelnen Widerständen 9 für die Elektroden 2 bis 6 liegen Gasentladungsröhren 12, welche einen einheitlichen Spannungsabfall zwischen diesen Elektroden bewirken. Die Elektrode 7 ist über zusätzliche Widerstände 13 und 14 mit der Klemme 4- B verbunden, und die Elektrode 6"wird durch die Gasentladungsröhre 15 gespeist.In FIG. 1, 1 denotes an electron multiplier which has a number of secondary emission electrodes 2, 3, 4, 5, 6 and 7 and an output or collecting electrode 8. The secondary emission electrodes 2 to 6 are connected to different resistors 9 of a voltage divider network, one end of which has a negative potential, so that successive secondary emission electrodes have successively higher positive potentials. If so · a stream of electrons of. If any given source hits the electrode 2, the secondary electrons emanating from the same are attracted by the subsequent amplifier stages and generate an amplification of the applied signal energy. The output electrons from the electrode 7 impinge on the electrode 8, which is connected to earth or a common reference potential, which itself is normally positive with respect to the electrode 7, and the voltage drop generated by this signal in the resistor 10 can be applied to the output terminal 11 desired useful circle can be created. Gas discharge tubes 12, which cause a uniform voltage drop between these electrodes, are located in parallel across the individual resistors 9 for the electrodes 2 to 6. The electrode 7 is connected to the terminal 4- B via additional resistors 13 and 14, and the electrode 6 ″ is fed through the gas discharge tube 15.

Eine Quelle von Steuerimpulsen oder Schwarzwertimpulsen ist mit 16 bezeichnet, die eine Folge von Steuerimpulsen liefert, deren Potential negativ ist, wie bei 17 angegeben ist. Ferner ist eine ElektiOnenentladungsröhire 18 vorgesehen, deren Anode 19 mit der Elektrode 7 und deren Kathode 20 über einen Widerstand 21 mit der nächstfolgenden Elektrode 6 verbunden ist. Der Spannungsabfall zwischen den Elektroden 7 und 6 ist genügend, um die Röhre 18 normalerweise leitend zu halten. Beim Fehlen von Steuerimpulsen werden so an alle Elektronenvervielfacherelektroden genaue Spannungen angelegt zur Erzielung der Verstärkungswiirkung. Wenn jedoch an das Gitter 22 der Röhre 18 negative Impulse 17 angelegt werden, wird die Röhre gesperrt und erzeugt einen positiven Ausgangsimpuls i8* relativ hoher Amplitude, welcher direkt an die Elektrode 7 angelegt wird. Dieser positive Impuls bringt das Potential der Elektrode7 auf das gleiche hohe Potential, welches die Koilektorelektrode 8 hat, SO' daß die auf die Elektrode 7 auf treffenden Sekundärelektronen dort' gehalten werden und auf diese Weise nicht die Ausgangselektrode 8 erreichen. Infolge der dichten Annäherung der Elektrode 8 an die Elektrode 7 besteht jedoch eine beträchtliche kapazitive Wirkung und demzufolge die Neigung, daß ein Teil der Energie der Ausgangsklemme 11 zugeführt wird. Diese Energie wird im allgemeinen in der Form von positiven und negativen Spitzen am Anfang und Ende des Impulses 18 sein. Um diese Wirkung zu kompensieren, wird der negative Impuls 17 über die veränderliche Kapazität 24 gleichzeitig an die Kollektorelektrode <5 angelegt. Der Kondensator 24 wird vorzugsweise so eingestellt, daß er dieKapazitat zwischen der Elektrode 8 und der Elektrode 7 kompensiert, so daß an diese Elektrode ein negativer Impuls von praktisch derselben Form, aber entgegengesetzter Polarität wie der Impuls, der über die innere Kopplung zwischen den Elektroden auftritt, angelegt wird. Der Widerstand 13 ist gleich dem Widerstand 21, so daß Impulse gleicherA source of control pulses or black level pulses is denoted by 16, which supplies a sequence of control pulses, the potential of which is negative is as indicated at 17. There is also an electrical discharge tube 18 provided, the anode 19 with the electrode 7 and the cathode 20 over a resistor 21 is connected to the next following electrode 6. The voltage drop between electrodes 7 and 6 is sufficient to keep tube 18 normally conductive. In the absence of control pulses, precise voltages are applied to all electron multiplier electrodes designed to achieve the reinforcement effect. If, however, to the grid 22 of the tube 18 negative pulses 17 are applied, the tube is blocked and generates a positive output pulse i8 * relatively high amplitude, which is applied directly to the electrode 7. This positive pulse brings the potential of electrode 7 to the same high potential as the coil electrode 8 has' SO 'that the secondary electrons hitting the electrode 7 kept there' and in this way do not reach the output electrode 8. As a result of the close approach of the electrode 8 to the electrode 7, however, there is a considerable capacitive effect and consequently a tendency for part of the energy to be supplied to the output terminal 11. These Energy is generally in the form of positive and negative spikes at the beginning and end Be the end of pulse 18. To compensate for this effect, the negative pulse 17 is over the variable capacitance 24 is applied to the collector electrode <5 at the same time. The capacitor 24 is preferably adjusted so that the capacitance between the electrode 8 and the electrode 7 is reduced compensated, so that a negative pulse of practically the same shape, but at this electrode opposite polarity as the impulse that is generated by the internal coupling between the electrodes occurs, is applied. The resistor 13 is equal to the resistor 21, so that pulses are the same

Amplitude, aber entgegengesetzter Polarität erzeugt werden. Der Kopplungspunkt zwischen dem Widerstand 23 und dem Widerstand 21 kann bezüglich zu den anderen Widerständen- des Systems genau eingestellt werden, um die gewünschte statische Spannung an der Elektrode 7 zu erzeugen. Aus der vorhergehenden Beschreibung wird klar sein, daß am Ausgangspunkt 11 der normale Signalausgang auftreten wird, bis Lo.schimpul.se von der Quelle 16 an die Elektroden 7 und 8 angelegt werden. Wenn diese Impulse angelegt werden, wird der Ausgang über die Elektrode 8 vollständig abgeschnitten., soi daß die gewünschte Steuerimpulswirkung in die Ausgangsenergie an der Klemme 11 eingefügt wird.Amplitude, but opposite polarity can be generated. The coupling point between the Resistor 23 and resistor 21 can relate to the other resistors of the system can be set precisely in order to generate the desired static voltage at the electrode 7. From the foregoing description it will be clear that at the starting point 11 the normal signal output will occur until Lo.schimpul.se is applied from the source 16 to the electrodes 7 and 8 will. When these pulses are applied, the output across electrode 8 is completely cut off., soi that the desired control pulse effect into the output energy at terminal 11 is inserted.

Die oben beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet vollkommen befriedigend, aber wegen der kritischen Einstellung, die in Verbindung mit dem Kompensationsimpuls erforderlich ist, ist es wünschenswert, Streukapazitäten zu verringern. In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nicht solch einen hohen Neutralisationsgrad erfordert. In dieser Figur sind nur vier Sekundäremissionselektroden 4 bis 7 zusammen mit einer Kollektorelektrode 8 dargestellt. Die Elektroden 4 und 5 erhalten das gewünschte sich aufeinanderfolgend vergrößernde positive Potential. Die Elektrode 7 ist über eine einstellbare Induktivität 26 und einen Widerstand 27 mit Erde verbunden, derart, daß sie das genaue positive Potential bezüglich der Elektrode 6 hat, und die Elektrode 8 ist mit dem Bezugspotential über den Ausgangswiderstand 28 verbunden, so· daß der Signalausgang an der Ausgangsklemme 29 auftritt. Die Elektrode 6 ist auch über eine abstimmbare Induktivität 30 und einen Widerstand 25 mit Erde verbunden.The circuit arrangement described above works completely satisfactory, but because of the It is the critical setting that is required in connection with the compensation pulse desirable to reduce stray capacitance. In Fig. 2, another embodiment is the Invention shown, which does not require such a high degree of neutralization. In this Only four secondary emission electrodes 4 to 7 together with a collector electrode 8 are shown in FIG. The electrodes 4 and 5 receive the desired successively enlarging positive potential. The electrode 7 is via an adjustable inductance 26 and a resistor 27 connected to earth in such a way that it has the exact positive potential with respect to electrode 6, and the electrode 8 is connected to the reference potential via the output resistor 28, so that the signal output occurs at output terminal 29. The electrode 6 is also tunable via a Inductor 30 and a resistor 25 connected to ground.

Wie im Falle von Fig. 1 ist eine Löschimpulsquelle 16 vorgesehen, deren Ausgangsimpuls 31 über einen Koppelkondensator 32 an das Steuergitter 33 einer Röhre 34 angelegt werden kann. Wie dargestellt, sind die Impulse 31 positiv, so> daß negative Impulse an der Anode 35 und positive Impulse an der Kathode 36 dieser Röhre 34 auftreten,. Die Kathode 36 ist mit den Widerständen 37 und 38 und dem Gitterableitwiderstand 39 verbunden. Ein ÜberbrückungskondensatO'r 40 kann zwischen, der Anodenspeiseleitung und Erde vorgesehen sein. Die positiven Ausgangsimpulse¹ vom Kaithodenwidersitand werden über einen Koppelkondensator 41 an das Steuergitter einer Röhre 42 angelegt, deren Anode über die Induktivität 26 mit der letzten Sekundäremissionselektrode 7 verbunden ist. Der positive Impuls 43, der in der Amplitude gleich, aber in der Phase entgegengesetzt dem Impuls 47 ist, da der Widerstand 37 und der Widerstand 38 zusammen gleich dem Widerstand 50 sind, dient zur Anlegung eines negativen Impulses 44 an die Elektrode 7.As in the case of FIG. 1, an erasing pulse source 16 is provided, the output pulse 31 of which can be applied to the control grid 33 of a tube 34 via a coupling capacitor 32. As shown, the pulses 31 are positive, so that negative pulses occur at the anode 35 and positive pulses at the cathode 36 of this tube 34. The cathode 36 is connected to the resistors 37 and 38 and the grid bleeder resistor 39. A bridging condenser 40 can be provided between the anode feed line and ground. The positive output pulses ¹ from the Kaithodenwidersitand are applied via a coupling capacitor 41 to the control grid of a tube 42, the anode of which is connected to the last secondary emission electrode 7 via the inductance 26. The positive pulse 43, which is equal in amplitude but opposite in phase to pulse 47, since resistor 37 and resistor 38 together are equal to resistor 50, is used to apply a negative pulse 44 to electrode 7.

DieAnode35 der Röhre 34 ist über einenKoppelkondensator 45 mit dem Steuergitter einer zweiten Steuerröhre 46 verbunden, deren Anode über eine einstellbare Induktivität30 mit der Elektrodeö verbunden ist. Der negative Impuls 47 von der Anode 35 wird deshalb¹ als ein positiver Impuls 48 an der Elektrode 6 auftreten. Die Kathoden, der Röhren 42 und 46 werden auf einer konstanten Spannung mittels der Röhren 49 gehalten, die zwischen diesen Kathoden und Erde Hegen. Zur Stabilisierung der Spannung der Elektrode 4 dient eine Gasentladungsröhre 49".The anode 35 of the tube 34 is connected via a coupling capacitor 45 to the control grid of a second control tube 46, the anode of which is connected to the electrode 6 via an adjustable inductance 30. The negative pulse 47 from the anode 35 will therefore occur ¹ as a positive pulse 48 on the electrode 6. The cathodes, tubes 42 and 46 are kept at a constant voltage by means of tubes 49 interposed between these cathodes and earth. A gas discharge tube 49 ″ serves to stabilize the voltage of the electrode 4.

Aus der Beschreibung dieser Schaltung geht hervor, daß bei jedem Austastimpuls von der Quelle 16 ein positiver Impuls an die Elektrode 6 angelegt wird. Dieser positive Impuls hat eine hohe Amplitude und macht diese Elektrode 6 positiver als die nachfolgenden Elektroden 7 und 8, so> daß die Elektrode 6 als Kollektorelektrode wirkt. Infolge der Geometrie der Röhre können jedoch noch einige der Elektronen von der Elektrode 5 auf die Elektrade 7 auf treffen, so daß das Signal nicht vollständig abgeschnitten würde. Der an die Elektrode 7 gleichzeitig mit dem positiven Impuls an die Elektrode 6 angelegte negative Impuls macht diese Elektrode 7 negativ, wodurch irgendwelche auf 7 auf treffende Elektronen nach der Elektrode 6 zurückgestoßen werden, so daß sie nicht die Ausgangselektrode 8 erreichen.From the description of this circuit it can be seen that for each blanking pulse from the source 16 a positive pulse is applied to the electrode 6. This positive pulse has a high amplitude and makes this electrode 6 more positive than the subsequent electrodes 7 and 8, see above that the electrode 6 acts as a collector electrode. However, due to the geometry of the tube, some of the electrons from the electrode 5 to the electrade 7 hit, so that the signal is not complete would be cut off. The applied to the electrode 7 simultaneously with the positive pulse the negative pulse applied to the electrode 6 makes this electrode 7 negative, thereby reducing any on 7 electrons striking after the electrode 6 are repelled so that they are not the output electrode 8 reach.

Auf Grund der kapazitiven Kopplung zwischen der Kollektorelektrode 8 und der Elektrode 7 könnten aber eventuell doch noch Reste¹ von Impulsspitzen an den Kollektor gelangen. Durch die Zuführung der positiven Impulse an der Elektrode 6 und der negativen Impulse an der Elektrode 7 ist dieser Effekt bereits derartig unterdrückt, daß er vernachlässigt werden kann.Due to the capacitive coupling between the collector electrode 8 and the electrode 7, however, residues ¹ of pulse peaks could possibly still reach the collector. By supplying the positive pulses to the electrode 6 and the negative pulses to the electrode 7, this effect is already suppressed to such an extent that it can be neglected.

Claims

PATENT CLAIMS: 1QQ

1. Circuit arrangement for the insertion of a pulse signal into a signal energy wave, consisting of an electron multiplier amplifier for the signal wave with a number Secondary emission electrodes and a collector electrode, an output circuit connected to the Collector electrode is coupled, means for normal biasing of the secondary emission electrodes with successively larger no positive potentials, a signal pulse source and first means for applying a signal pulse from the source to one of the electrodes with positive polarity, characterized in that from said source also a negative polarity pulse is applied to a subsequent electrode, whereby the Signal energy is kept away from the output circuit for the duration of the pulses.

2. Circuit arrangement according to claim 1, in which the positive pulse is applied to the last electron multiplier electrode is applied, characterized in that the negative · pulse to the Collector electrode is applied.

3. Circuit arrangement according to claim 1, in which the positive pulse is applied to the penultimate second

the electrode is applied, characterized in that, that the negative pulse to the last secondary immersion electrode is applied.

4. Circuit arrangement according to Claim 2, characterized characterized in that the negative pulse through a capacitor for compensation the internal capacitive coupling between the last electrical multiplier relay and the collector electrode to the collector electrode is applied.

1 sheet of drawings