DE1927603A1 - Elektronenvervielfacher - Google Patents

Description

Die Erfindung "betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher der Kanalbauart. .

Gegenstand der Erfindung ist ein verbesserter Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Tragplatte, die zwei Arten geneigter Oberflächen aufweist, auf deren einer ein Sekundärelektronen emittierendes Material abgelagert wird, während die andere mit einem Material hohen elektrischen Widerstandes beschichtet ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 schematisch einen herkömmlichen Sekundärelektronenvervielfacher der Kanalbauart, . ·

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung zu den vom Sekundärelektronenvervielfacher nach Fig. 1 emittierten Elektronen, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Sekundärelektronenvervielfachers, und ■

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung zu den vom Sekundärelektronenvervielfacher nach Fig. 3 emittierten Elektronen.

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Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Sekundärelektronenvervielfacher 10. Dieser weist zueinander parallel angeordnete j Platten 11 und 12 auf, die an ihren inneren Oberflächen mit * :. Sekundärelektronen emittierendem Material beschichtet sind, das ^! Sekundärelektronen emittierende Schichten 13 und 14 bildet. Die Schichten 13 und 14 weisen äußere Anschlußklemmen 15, 16, 17 und, 18 an ihren Enden auf. Von diesen sind die Anschlußklemmen 15 und 17 mit der negativen Klemme einer Spannungsquelle 19 und ; die Anschlußklemmen 16 und 18 mit der positiven Klemme der : Spannungsquelle 19 verbunden. Auf diese Weise werden Ebenen·⁵: gleichen Potentials senkrecht zu den Sekundärelektronen emittierenden Schichten 13 und 14 aufgebaut, wie das durch die in Fig. 2 gestrichelt angegebenen Linien angedeutet ist. Senkrecht zu diesen Äquipotentialebenen ist zwischen den Platten 11 und 12 ein elektrisches Feld aufgebaut, das die von den Schichten 13 und 14 emittierten Sekundärelektronen in axialer Richtung beschleunigt.

Der Sekundärelektronenvervielfacher arbeitet auf folgende Weise: Primärelektronen 20 (Fig. 2) werden von einer nicht gezeigten Primärelektronenquelle aus zugeführt. Sie werden veranlaßt, auf die Sekundärelektronen emittierende Schicht 14 in der Nähe der äußeren Anschlußklemme 17 aufzufallen. Dabei setzen sie eine Anzahl von Sekundärelektronen frei, die großer ist als die Anzahl der einfallenden Primärelektronen. Die freigesetzten Elektronen laufen auf parabolischen Bahnen ■ 21 und treffen unter .Einfluß des axialen elektrischen Feldes j auf der Oberfläehe der gegenüberliegenden Sekundärelektronen* · emittierenden Schicht 13 auf. Auf das Auftreffen der Sekünäärelektronen auf die Schicht 13 hin wird von dieser eine wieder

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vergrößerte Anzahl von Sekundärelektronen abgegeben, die sich wieder auf einer ähnlichen parabolischen Bahn 22 weiterbewegen und neuerlich auf die Schicht 14 auftreffen. Dieser Vorgang wiederholt sieh, bis die vervielfachten Sekundärelektronen von einer Kollektorelektrode 23 eingefangen werden, die in unmittelbarer Nähe des Ausgangsendes des Sekundärelektronenvervielfachers 10 angeordnet ist. In Sekundärelektronenvervielfachern dieser Bauart ist die Frequenz, mit der die !Elektronen zum Auftreffen auf den Schichten 13 und 14 gebracht werden und als Folge davon auch der Vervielfachungsfaktor der Elektronen direkt proportional zur Länge· der Sekundärelektronen emittierenden Schichten 13 und 14 und umgekehrt proportional zum Abstand dieser Schichten voneinander. Um einen angehobenen Vervielfaehungsfaktor zu erhalten, ist es also erforderlich, die - Sekundärelektronen emittierenden Schichten 13 und 14 langer zu machen und den Abstand zwischen diesen Schichten zu verringern. Darüber hinaus müssen die zum zwischen den Schichten 13 und 14 aufgebauten elektrischen Feld normal liegenden Äquipotentialebenen gleichmäßig senkrecht auf den Sekundärelektronen emittierenden Schichten stehen. Die Vergrößerung der Länge dieser Schichten würde aber lediglich den Baumbedarf und die Sperrigkeit des Sekundärelektronenvervielfachers vergrößern,

Diese Schwierigkeit ist beim erfindungsgemäßen Sekundärelektronenvervielfa.cher ausgeschaltet. Fig, 3 zeigt einen Sekundärelektronenvervielfacher 24, der im wesentlichen aus einer Sekundarelektronen emittierenden Platte 25 besteht. Diese Sekundärelektronen emittierende Platte 25 besteht aus einem fragteil 26 von im Querschnitt etwa sägezahnmäßig ausgebildeter Form mit zwei Arten von geneigten Oberflächen 27 und

28. Das Tragteil 26 weist auf jeder seiner langen geneigten Oberflächen 27 eine Beschichtung 29 aus einem Material niedrigen elektrischen Widerstandes auf. Dafür wird beispielsweise ein Metall verwendet. Auf die Oberfläche der Beschichtung 29 wird eine sekundäremittierende Schicht 30 aufgebracht. Diese Schicht 30 kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, das ein hohes Sekundäremissionsverhältnis und einen hohen Widerstand aufweist. Als Material sind beispielsweise Magnesiumoxyd und Kaliumchlorid geeignet. Das Tragteil 26 kann aus Glas oder Keramik hergestellt sein. Auf jeder der kurzen geneigten Ober- j flächen 28 des Tragteils 26 wird eine Beschichtung 31 aus Ma- . j terial hohen elektrischen Widerstandes abgelagert. Die Beschich-; tungen 29 niedrigen Widerstandes und 31 hohen Widerstandes wer- ; den elektrisch in Beine geschaltet.

Fig. 4 deutet mit Widerständen 32 die durch die Beschichtungen 31 hohen Widerstandes gebildeten Widerstandswerte an.

Äußere Anschlußklemmen 33 und 34 sind mit den in Reihe ! geschalteten Beschichtungen 29 und 31 niedrigen bzw. hohen J

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elektrischen Widerstandes verbunden, und zwar an deren gegenüber-! liegenden Enfen. Sie dienen dazu, eine Beschleunigungsspannung anzulegen. Zwischen die äußeren Anschlußklemmen 33 und 34 ist eine Spannungsquelle 35 eingeschaltet. Da jede der Sekundärelektronen emittierenden Schichten 30 wegen der unter ihnen ^; angeordneten Beschichtungen 29 niedrigen Widerstandes im wesentlichen eine Äquipotentialebene bildet, werden Äquipotentialebenen 36 in einer Form aufgebaut, wie sie in Fig. 4 durch die strichlierten linien angedeutet ist.

Eine Elektrode 37 sammelt die vervielfachten Sekundärelektronen. Sie ist in der Iahe des Ausgangsendes der Sekundär-

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elektronen emittierenden Platte 25 angeordnet. Zwischen die Elektrode 37 und die äußere Anschlußklemme 34 ist eine Spannungsquelle 38 geschaltet. Dadurch wird die Elektrode 37 in Bezug zur äußeren Anschlußklemme 34 auf positivem Potential gehalten. Die die Sekundärelektronen emittierende Platte 25 verlassenden Sekundärelektronen werden so nahezu vollständig von der Elektrode 37 eingefangen.

Es soll nun die Funktion des Elektronenvervielfachers von Fig. 3 beschrieben werden:

Elektronen 39 von einer nicht gezeigten Primärelektronenquelle werden zum Auffallen auf die sekundäremittierende Schicht 30 gebracht, die der äußeren Anschlußklemme 33 am nächsten benachbart ist. Das geschieht durch eine beliebige geeignete Einrichtung. Die Schicht 30 gibt dabei eine Anzahl von Sekundärelektronen ab, die größer ist als die Anzahl der einfallenden Primärelektronen 39. Diese emittierten Sekundärelektronen laufen unter dem Einfluß des senkrecht zu den Äquipotential ebenen 36 stehenden elektrischen Feldes auf einer parabolischen Bahn 40 und treffen auf die nächste sekundäremittierende Schicht 41 auf. Dabei werden weitere Sekundärelektronen freigesetzt, die dann zum Einfallen auf der nächsten sekundäremittierenden Schicht 42 gebracht werden. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis durch die von der vorhergehenden sekundäremittierenden Schicht emittierten Sekundärelektronen diejenige sekundäremittierende Schicht erregt wird, die zur äußeren Anschlußklemme 34 am nächsten liegt, und von ihr Sekundärelek- : tronen freigesetzt werden, die durch die Kollektor-Elektrode 37'

' ■ . . - . ■ - ί eingefangen werden.

Bei dieser Ausführungsform ist es wesentlich, daß die

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Sekundärelektronen emittierende Platte 25 einen solchen Auf-Bau erhält, daß man das höchstmögliche Sekundäremissionsverhältnis erhält. Es kann dabei ein höherer Vervielfachungsfaktor erzielt werden, als bei den herkömmlichen Kanal-Elektronenvervieifachern, da, wie sich am besten aus einer Überprüfung der Äquipotentialebenen 36 in der Nähe der sekundäremittierenden Schichten 30, 41 und 42 ergibt, diese Schichten nahezu senkrecht zu den einfallenden Elektronen liegen.

Die Beschichtungen 2S~ und 31 und die Schicht 30 können · auf das Tragteil 26 dadurch aufgebracht werden, daß man zunächst ein Material niedrigen elektrischen Widerstandes,· beispielsweise ein Metall und dann ein sekundäremittierendes Material auf jede der langen geneigten Oberflächen 27, und zwar von einer Seite her, aufdampft. Anschließend wird auf jede der kurzen geneigten Oberflächen 28 von der anderen Seite her ein Material hohen elektrischen Widerstands aufgebracht.

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Claims (7)

1. Pat en t a η s ρ r ü c h e :

   1J Elektronenvervielfacher, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tragplatte-(25, 26) mit zwei Arten geneigter Oberflächen (27, 28) vorgesehen ist, von denen die eine (27) eine Beschichtung (29) aus einem Material niedrigen elektrischen Widerstandes trägt, auf der eine Sekundärelektronen emittierende Schicht (30) ausgebildet ist, und die andere (28) eine Beschichtung (3Ό aus einem Material hohen elektrischen Widerstandes aufweist, und daß die beiden Beschichtungen (29, 3D eine Reihenschaltung bilden, über die zum Aufbauen eines elektrischen Reflektorfeldes um die Oberflächen der Sekundärelektronen emittierenden Schichten eine Spannungsquelle (35) g'eschaltet ist, wodurch die von einer Primärelektronenquelle abgegebenen Primärelektronen (39) auf die Sekundärelektronen emittierende Schicht (30) auffallen, eine größere Anzahl Sekundärelektronen freisetzen, als Primärelektronen eingefallen sind, die dann wieder Sekundärelektronen freisetzend auf die nächste Sekundärelektronen emittierende Schicht (41) aufallen usw.., bis die letzten emittierten Sekundärelektronen schließlich von einer Kollektorelektrode (37) eingefangen werden, die gegenüber den Sekundärelektronen emittierenden Schichten auf positivem Potential gehalten ist.
2. 2. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäremittierende Schicht (30, 41, 42) aus Magnesiumoxyd besteht.
3. 3. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen emittierende Schicht (30, 41r 42) aus Kaliumchlorid besteht.

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4. 4. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch ge- ' kennzeichnet,. daß die Tragplatte (25, 26) aus Glas besteht.
5. 5. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (25, 26) aus Keramik besteht.
6. 6. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch ge- · kennzeichnet, daß die die sekundäremittierende Schicht (30, 41, 42) tragenden geneigten Flächen (27) länger sind als.die die Beschichtungen (3D hohen elektrischen Widerstandes tragenden Oberflächen (28).
7. 7. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den sekundäremittierenden Schichten (30, 41, 42) emittierten Sekundärelektronen auf diese Schichten unter nahezu rechtem Winkel auffallen (Fig. 4). ■ ■ !

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