NO121227B - - Google Patents

Description

Anordning ved fotodetektor.

Oppfinnelsen angår en anordning ved en fotodetektor som innbefatter en hovedsakelig plan vegg av gjennomsiktig materiale,f.eks. glass, på hvis innside der er anbragt et belegg av materiale som emitterer elektroner når det treffes av lys. Veggen kan utgjore en del av et lukket hylster, f.eks. en glasskoble. En slik fotode-

tektor, som kan være utfort i form av en fotomultiplikator, kan be-traktes som et elektronror hvor det lysfolsomme belegg danner katoden.

En lysbunt som rettes mot fotodetektoren utenfra, må

forst passere den gjennomsiktige vegg innen lyset treffer fotokatoden. Når lyset faller inn loddrett på veggen, vil en stor del av det bli reflektert dels på utsiden av veggen og dels på innsiden. Bare en relativt liten del av det innfallende lys blir således utnyttet til

å frigjere elektroner fra det fotofolsomme skikt, d.v.s. at virkningsgraden blir lav.

Faller lyset inn i en vinkel på ca. 45° mot katoden,

vil en del av lyset bli reflektert frem og tilbake mellom veggens innside og utside,og hver gang lyset treffer innsiden, bringeren del av det katoden til å avgi elektroner. Derved forbedres virkningsgraden, men den blir dog stadig temmelig beskjeden, da en del av det lys som faller inn utenfra, på grunn av den store innfallsvinkel blir reflektert bort fra fotodetektoren allerede på utsiden av veggen. Det er imidlertid kjent at man kan minske disse refleksjonstap ved på veggens utside å lime fast en prisme som i tverrsnitt har form av en rettvink-let likebenet trekant, og som festes med sin grunnflate på veggen på et sted som ligger foran randområdet av det fotofolsomme belegg, mens den ene av prismets sideflater vender utover fra fotodetektorens midt--akse. En lysstråle kan nu via prismet, innfores 45° mot glassveggen uten at man får den tidligere beskrevne ulempe med stor innfallsvinkel. En ulempe ved denne anordning er imidlertid at lysstrålens innfall sr etning hverken er parallell, med eller faller sammen med fotodetektorens optiske akse. Videre må prismets grunnflate, som ligger an mot veggen, ikke være for stor i forhold til veggens tykkelse, da en del av lyset i så fall ville bli reflektert tilbake inn i prismet og gå tapt. Dette innebærer at prismet, hvis det gjores så lite at

det i veggen inntrengende lys kan bli reflektert tilbake inn i prismet, vil få så små dimensjoner at den maksimalt tillatte diameter av den innfallende strålebunt ofte blir for liten til at anordningen blir brukbar i praksis.

Ved å gi prismet en annen form enn den ovenfor omtalte kan man innrette seg slik at lysbunten kan falle inn parallelt med

, fotodetektorens akse, men man får stadig ulempen med den sterke be-grensning av strålebuntens diameter.

Hensikten med oppfinnelsen er ved en fotodetektor av den innledningsvis angitte art å skaffe en anordning som tillater ve-sentlig storre diameter av den innfallende lysbunt, og som gjor det mulig å rette denne vinkelrett mot det sentrale parti av veggen som det fotofSlsomme belegg er anbragt på.

Anordningen ifolge oppfinnelsen karakterisert ved at der på utsiden av nevnte vegg minst er anbragt ett prisme hvis hovedsnitt har form av et polygon med minst to parallelle sider a hvorav den ene ligger an mot veggen på et sentralt parti foran det nevnte belegg, og at to av prismets ikke parallelle sider danner slike vinkler med de nevnte parallelle sider at lys som faller inn vinkelrett mot den annen av de to parallelle sider, for en dels vedkommende blir reflektert av den ene av de nevnte ikke parallelle sider mot den annen av disse og blir reflektert av den sistnevnte mot veggen, mens den annen del av det lys som faller inn mot den annen av de to parallelle sider, blir reflektert av den ene av de ikke parallelle sider direkte mot veggen slik at både det lys som reflekteres av den ene av de ikke parallelle sider og det lys som reflekteres av begge de ikke parallelle sider, faller inn mot veggen under en vinkel på ca 45°•

Oppfinnelsen vil i det folgende bli belyst nærmere under henvisning til tegningen, og fig. 1-3 viser hver sin utforingsform av anordningen.

Fig. 1 viser i snitt en del av et hylster 1 for en fotodetektor. Hylsen innbefatter en plan vegg 2 av gjennomsiktig materiale, som på innsiden er forsynt med et belegg 3 av materiale som emitterer elektroner når det treffes av lys. Fotodetektoren forutsettes å være av kjent art, og de deler av den som ikke har betydning for forståelse av oppfinnelsen, er derfor utelatt på figuren.

På et sentralt parti av utsiden av veggen 2 er der

festet et prisme 4» Dette prisme har i snitt form av et trapes. De to parallelle sider er betegnet med 5 og 6. Prismet er på kjent måte festet til utsiden av veggen 2 på en slik måte at den korteste av de to parallelle sider ligger an mot denne. Av de to ikke parallelle motstående sider står den ene 7 loddrett på de to parallelle sider, mens den annen danner en vinkel på 22,5° med normalen på veggen. En lysbunt 9 som faller inn i rett vinkel mot prismesiden 6 og i det indre av prismet treffer dettes skrånende side 8 blir totalreflektert av denne og fortsetter i en retning i 45° til normalen på veggen 2.

I begge tilfeller vil lyset trenge inn i veggen 2 i en vinkel på 45° til denne. Den ene del av lysbunten vil bli reflektert oppover mens den annen del.blir reflektert nedover i veggen 2. Lyset treffer innsiden av veggen 2 og en del av dets energi blir brukt til å frigjore elektroner fra belegget 3» De små piler som går ut mot hoyre fra belegget 3 på fig» 1# symboliserer således frigjorte elektroner. Den del av lyset, som ikke er utnyttet til å frigjore elektroner, reflekteres av innsiden av veggen 2 mot dennes utside og reflekteres derfra igjen tilbake mot innsiden, så den treffer nye punkter av denne og bringer belegget 3 til å. avgi nye elektroner. Disse gjentatte refleksjoner fortsetter ut mot randen av veggen 2. Da prismet 4 ©r plasert sentralt på veggen 2, vil både de (på figuren) oppadrettede og nedadret-tede refleksjoner bli utnyttet for å frigjore elektroner. Hadde prismet 4 vært plasert i nærheten av randen av veggen 2, ville derimot bare omkring halvparten av den innfallende lysbunt 9 bli utnyttet til dette formål.

Tykkelsen av veggen 2 er på figuren betegnet med a. Den side 5 av prismet som ligger an mot veggen 2, har en lengde 2a. Det vil lett innses at en sterre lengde av siden 5 enn 2a ville fore til at det lys som ble reflektert fra veggen 2, ville falle inn i prismet og gå tapt.

Hvis prismets sider har de proposjoner seg i mellom som er vist på figuren, kan lysbunt en 9 få en diameter av 2av^2. Tykkelsen av veggen 2, d.v.s. verdien av a, ligger vanligvis på 1,5 mm og lysbunten 9 kan således få en diameter på ca. 4#2 mm. En så stor diameter av lysbunten er hensiktsmessig, da den uten storre vanskelighet kan tilveiebringes med et enkelt optisk system. Videre krever monte-ringen av fotodetektoren i forhold til det optiske system mindre nby-aktighet enn hva som er tilfellet når lysbunten har mindre diameter.

Avstanden mellom de to parallelle sider 5 og 6 bor tydeligvis være minst 4a + 2a/ff.

Som det fremgår av fig. 1 blir visse deler av prismets sider 6 og 7 ikke utnyttet for å oppnå den effekt som tilsiktes med oppfinnelsen. Det er derfor mulig å sl6yfe det hjorne av prismet som begrenses av sidene 6 og 7 og den stiplede linje 10, så prismets hovedsnitt får form av en uregelmessig femkant.

På fig. 2 er det vist en utforelsesform med to prismer anordnet symmetrisk med hensyn på midtnormalen på veggen 2. Hvert av disse prismer er av samme form som prismet 4 på fig. 2. De to prismer 4 og 4a på fig. 2 er plasert slik at kanten mellom sidene 6 og 8 hos prismet 4 ligger an mot en tilsvarende kant mellom sidene 6a og 8a h.Qs prismet 4a« Lysbunten faller inn sentralt mot fotodetektoren. Ved anordningen <pk fig. 2 kan ly shuntens diameter tydå-igvis 6kes

til 4a/2<*>. ;Av praktiske grunner kan det være hensiktsmessig å for-lenge prismet med et parallellepipedisk parti som vist på fig. 3» Denne figur viser likedan som fig. 2 to prismer 4 og 4a, som er for-lenget på denne måte med to parallellepipediske partier begrenset av sidene 6, 7, 11 og 12, resp. 6a, 7a, lia og 12a* Sidene 11 og lia er på figuren markert med stiplede linjer for å antyde at de parallellepipediske partier kan være utfort i ett stykke med resten av de respektive prismer. Disse parallellepipediske forlengelsesdeler kan også være utfort som separate planparallelle plater. Innbefatter anordningen to prismer som vist på fig. 3, kan disse planparallelle plater være forenet til en eneste (d.v.s. at begrensningsflaten 12 faller bort).

Man kan også anvende et prisme av rotasjonssymmetrisk form, d.v.s. et prisme som i tverrsnitt i et plan parallelt med veggen 2 har form av en sirkelring. En anordning med et prisme som har denne form, vil i aksialsnitt få samme utseende som den på fig.

2 eller fig. 3.

Prismet er hensiktsmessig utfort av samme materiale

som veggen 2 eller i det minste av materiale med samme optiske egen-skaper.

Claims (7)

1. Anordning ved fotodetektor som innbefatter en hovedsakelig plan vegg (2) av gjennomsiktig materiale på hvis innside der er anbragt et belegg (3) som emitterer elektroner når det treffes av lys, karakterisert ved at der på utsiden av den nevnte vegg (2) er anordnet minst ett prisme (4) hvis hovedsnitt har form av en polygon med minst to parallelle sider (5, 6) hvorav den ene (5) ligger an mot veggen (2) på et sentralt parti foran det nevnte belegg (3), og at to av prismets ikke parallelle sider (7, 8) danner slike vinkler med de nevnte parallelle sider (5, 6) at lys som faller inn vinkelrett mot den annen (6) av de to parallelle sider, for en dels vedkommende blir reflektert av den ene (8) av de nevnte ikke parallelle sider mot den annen (7) av disse og av den sistnevnte blir reflektert mot veggen (2), mens en annen del av det lys (9) som faller inn vinkelrett mot den annen (6) av de to parallelle sider, reflekteres av den ene (8) av de ikke parallelle sider direkte mot veggen (2), slik at både det lys som reflekteres av den ene av de ikke parallelle sider, og det lys som reflekteres av begge de ikke parallelle sider, faller inn mot veggen under en vinkel på omkring 45°•

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den side (5) av prismet (4) som ligger an mot veggen, har en lengde av omtrent to ganger veggens (2) tykkelse.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ene (8) av prismets ikke parallelle sider danner en vinkel på 22,5° med veggens (2) normal, mens den annen (7) av de to ikke parallelle sider danner en rett vinkel med veggen.

4. Anordning som angitt i krav 2 og 3>karakterisert ved at avstanden mellom de to parallelle sider (5, 6) i prismets hoved snitt minst er lik a .(4+2/2) hvor a betegner veggens tykkelse.

5. Anordning som angitt i krav 2 og 3, karakterisert ved at avstanden mellom de to parallelle sider i prismets hovedsnitt er storre enn a (4+2v^), hvor a betegner veggens (2) tykkelse, samtidig som den del av prismet som ligger i storre avstand ema(4+2/2) fra veggen har rektangulært tverrsnitt (fig. 3)•

6. Anordning som angitt i et av kravene 3~5>karakterisert ved at den innbefatter to prismer (4, 4a) anbragt inntil hverandre slik at den mot veggens normal skrånende side (8) ay det ene prisme (4) vender mot den tilsvarende side (8a) av det annet prisme (4a)

7. Anordning som angitt i et av kravene l-5>karakterisert ved at prismet i snitt parallelt med veggen har rotasjonssymmetrisk form.