DE1927603B2 - Elektronenvervielfacher - Google Patents

Description

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Die. Erfindung betrifft eiren Elektronenvervielfacher, bei dem in einen isolierenden Träger mehrere geneigte Sekundärelektronen emittierende Flächen eingearbeitet sind, deren Spannungsverteilung von puf dem isolierenden Träger angeordneten Widerstandsschichten geregelt ist.

Bei einem bekannten Elektronenvervielfacher dieser Bauart (schweizerische Patentschrift 234 441) ist die die Spannungsverteilung regelnde Widerstandsschicht nicht zwischen den Eelektroden und mit diesen in Reihe, sondern seitlich auf dem isolierenden Träger als besondere Spannungsteilerschicht angeordnet, an die die einzelnen Elektroden über Zwischenabgriffe angeschlossen sind. Der Sekundärclcktronenvervielfacher ist weiter aus zwei Teilen zu einem Kanal zusammengesetzt. In diesem sind die Sekundärelektronen dem üblichen, längsgerichteten Beschleunigungsfeld unterworfen.

Derartige Elektronenvervielfacher sind umstandlieh herzustellen, haben einen erheblichen Raumbedarf und weisen überdies pro zurückgelegter Wegstrecke relativ geringe Verstärkungen auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Elektronenvervielfacher so aufzubauen, daß bei ihm mit einer Tragplatte das Auslangen gefunden werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger eine im Schnitt sägezahnförmige Oberfläche aufweist, deren eine Gruppe untereinander paralleler Teilflächen auf einer Beschichtung niedrigen elektrischen Widerstands eine Sekundärelektronenemissionsschicht trägt, während die andere Gruppe untereinander paralleler Teilftächen eine Beschichtung hohen elektrischen Widerstandes aufweist, und daß beide Teilflächengruppen miteinander eine Reihenschaltung bilden, über die zum Aufbau eines elektrischen Reflektorfeldes mit etwa parallel zu den Sekundärelektronen-Emissionsschichten verlaufenden Äquipotentialebenen eine Spannungsquelle geschaltet ist.

Ein so aufgebauter Elektronenvervielfacher kann auf Gland seiner Form sehr einfach hergestellt werden, und zwar beispielsweise durch Formpressen der Tragplatte aus Glas oder Keramik und anschließendes Vakuumaufdampfen der erforderlichen Schichten. Weiter erhält man gegenüber herkömmlichen Elektroncnvervielfachern durch die sich ergebende Art der Sekundärelektronenreflexion einen hohen Vervielfachungsgrad bereits auf einer sehr kleinen Wegstrecke. Da weiter eine Platte für sich bereits den gesamten Elektronenvervielfacher bildet, ist auch der Raumbedarf vermin lert. Der so amgebaute Elektronenvervielfacher ist also seinen Vorläufern hinsichtlich der Herstellungskosten, seiner Funktion und seines verminderten Raumbedarfes überlegen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 schematisch einen herkömmlichen Elektronenvervielfacher der Kanalbauart,

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung zu den vom Elektronenvervielfacher nach Fig. 1 emittierten Elektronen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines cfindungsgemäßen Elektronenvervieltachers und

F i g. 4 eine erläuternde Darstellung zu den vom Elektronenvervielfacher nach Fig. 3 emittierten Elektronen.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Elektronenvervielfacher 10. Dieser weist zueinander parallel angeordnete Platten 11 und 12 auf, die an ihren inneren Oberflächen mit Sekundärelektronen emittierendem Material beschichtet 'ind, das Sekundärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 bildet. Die Sekundärelektronen-Emissionsschichten 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 Spannungsquelk: 19 und die Anschlußklemmen 16 und 18 mit der positiven Klemme der Spannungsquelle 19 verbunden. Auf diese Weise werden Ebenen gleichen Potentials senkrecht zu den Sekundärelektronen-EmibSionsschichten 13 und 14 aufgebaut, wie das durch die in F i g. 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 E.ektronenvervielfacher arbeitet auf folgende Weise: Primärelektronen 20 (Fig. 2) werden von einer nicht gezeigten Primärelekrtoncnquelle aus zugeführt. Sie werden veranlaßt, auf die Sekundärelektronen-Emissionsschicht 14 in der Nähe der äußeren Anschlußklemme 17 aufzufallen. Dabei setzen sie eine Anzahl von Sekundärelektronen frei, die größer ist als die Anzahl der einfallenden Primärelektronen.

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Die freigesetzten Elektronen laufen auf parabolischen Enden. Sie dienen dazu, eine Beschleunigungsspan-Bahnen 21 und treuen unter Einfluß des axialen nung anzulegen. Zwischen die äußeren Anschlußelektrischen Feldes auf der Oberfläche der gegen- klemmen 33 und 34 ist eine Spannungsquelle 35 einübe rliegenden Sekundärelektronen-Emissionsschicht geschaltet. Da jede der Sekundärelektronen-Emis-13 auf. Auf das Auftreffen der Sekundarelektronen 5 sionsschichten 30 wegen der unter ihnen angeordneauf die Schicht 13 hin wird von dieser eine wieder ten Beschichtungen 29 niedrigen Widerstandes im vergrößute Anzahl von Sekundarelektronen abgege- wesentlichen eine Äquipotentialebene bildet, werden ben, die sich wieder auf einer ähnlichen paraboli- Äquipotentialebenen 36 in einer Form aufgebaut, wie sehen Bahn 22 weiterbewegen und neuerlich auf die sie in Fig. 4 durch die strichlierten Linien ange-Sekundärelektronen-Emissionsschicht 14 auftreffen. io deutet ist.

Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die vervielfach- Eine Elektrode 37 sammelt die vervielfachten ten Sekundarelektronen von einer Kollektorelektrode Sekundärelektronen. Sie ist in der Nähe des Aus-23 eingefangen werden, die in unmittelbarer Nähe gangsendes der Sekundärelektronen emittierenden des Ausgangsendes des Elektronenvervielfachers 10 Platte 25 zugeordnet. Zwischen die Elektrode 37 und aiigeordnet ist. In Elektronenvervielfachern dieser 15 die äußere Anschlußklemme 34 ist eine Spannungs-Bauart ist die Frequenz, mit der die Elektronen zum quelle 38 geschaltet. Dadurch wird die Elektrode *37 /Vittrell'en auf den Schichten 13 und 14 gebracht in bezug zur äußeren Anschlußklemme 34 aui positiwer.ien, und als Folge davon auch der Verviel- vem Potential gehalten Die die Sekundarelektronen faclumgsfaktor der Elektronen (;"rekt proportional emittierende Platte 25 vtibssenden Sekundärelektrozur Länge der Sekundärelektronen emittierenden 20 nen werden so nahezu vollständig \on der Elektrode Schichten 13 und 14 und umgekehrt proportional 37 eingefangen.

zum Abstand dieser Schichten voneinander. Um Es soll nun die Funktion des fclektronenvervieleinen angehobenen Vervielfachungsfaktor zu erhal- fachers von Fi g. 3 beschrieben werden:
ten, is' es also erforderlich, die Sekundärelektronen- Elektronen 39 von einer nicht gezeigten Primiir-Emissionsschichten 13 und 14 langer zu machen und 25 elektronenquelle werden zum Auffallen auf die Scden Abstand zwischen diesen Schichten zu verrin- kundärelektronen-Emissionsschicht 30 gebracht, die gern. Darüber hinaus müssen die zum zwischen den der äußeren Anschlußklemme 33 am nächsten be-Sekundärelektroncn-Emissionsschichten 13 und 14 nachbart ist. Das geschieht durch eine beliebige geaufgebauten elektrischen Feld normal liegenden eignete Einrichtung. Die Schicht 30 gibt dabei eine Äquipotentialebenen gleichmäßig senkrecht auf die- 30 Anzahl von Sekundärelektronen ab, die größer ist als sen Schichten stehen. Die Vergrößerung der Länge die Anzahl der einfallenden Primärelektronen 39. der Schichten würde aber lediglich den Raumbedarf Diese emittierten Sekundärelektronen laufen unter und die Sperrigkeit des Elektronenvervielfachers ver- dem Einfluß des senkrecht zu den Aquipotentia'-größern. ebenen 36 stehenden elektrischen Feldes auf einer

Diese Schwierigkeit ist beim erfindungsgemäßen 35 parabolischen Bahn 40 und treffen auf die nächste Elektronenvervielfacher ausgeschaltet. Fig. 3 zeigt Sekundärelektronen-Emissionsschicht 41 auf. Dabei einen Elektronenvervielfacher 24, der im wesent- werden weitere Sekundarelektronen freigesetzt, die liehen aus einer Sekundärelek'ronen emittierenden dann zum Einfallen auf der nächsten Sekundärelek-Platte 25 besteht. Diese Sekundärelektronen emittie- tronen-Emissionsschicht 42 gebracht werden. Dieser rende Platte 25 besteht aus einem Tragteil 26 von im 40 Vorgang wiederholt sich, bis durch die von der vorQuerschnitt etwa sägezahnmäßig ausgebildeter Form hergehenden sekundärem!ttierenden Schicht emittiermit zwei Arten von geneigten Teilflächengruppen 27 ten Sekundärelektronen diejenige Sekundärelektro- und 28. Das Tragteil 26 weist auf jeder seiner langen nen-Emissionsschicht erregt wird, die zur äußeren geneigten Oberflächen der Teilflächengruppe 27 eine Anschlußklemme 34 am nächsten liegt, und von ihr Beschichtung ?.9 aus einem Material niedrigen elek- 45 Sekundarelektronen freigesetzt werden, die durch die taschen Widerstandes auf. Dafür wird beispielsweise Kollektor-Elektrode 37 eingefangen werden.
ein Metall verwendet. Auf die Oberfläche der Be- Bei dieser Ausführungsform ist es wesentlich, daß schichtung 29 wird eine Sekundärelektronen-Emis- die Sekundärelektronen emittierende Platte 25 einen sionsschicht 30 aufgebracht. Diese Schicht kam uai solchen Aufbau erhält, daß man das höchstmögliche einem beliebigen geeigneten Material bestehen, das 50 Sekundäremissionsverhältnis erhält. Es kann dabei ein hohes Sekundäremissionsverhältnis und einen ein höherer Vervielfachungsfaktoi erzielt werden als hohen Widerstand aufweist. Als Material sind bei- bei den herkömmlichen Kanal-Elektronenvervielspielsweisc Magnesiumoxyd und Kaliumchlorid ge- fächern, da, wie sich am besten aus einer Überprüeignet. Das Tragteil 26 kann aus Glas oder Keramik fung der Äquipotentialebenen 36 in der Nähe der hergestellt sein, Auf jeder der kurzen geneigten Ober- 55 Sekundärelektronen-Emissionsschichten 30, 41 und flächen der Teilflächengruppe 28 des Tragteils 26 42 ergibt, diese Schichten nahezu senkrecht zu den wird eine Widerstandsschicht 31 aus Material hohen einfallenden Elektronen liegen,
elektrischen Widerstandes abgelagert. Die Beschich- Die Beschichtungen 29 und 31 und die Schicht 30 tungen 29 niedrigen Widerstandes und die Wider- können auf das Tragteil 26 dadurch aufgebracht standsschicht 31 werden elektrisch in Reihe geschal- 60 werden, daß man zunächst ein Material niedrigen tet. elektrischen Widerstandes, beispielsweise ein Metall

Fig. 4 deutet mit Widerständen 32 die durch die und dann ein sekundäremittierendes Material auf Widerstandsschicht 31 hohen Widerstandes gebilde- jede der langen geneigten Oberflächen der Teilten Widerst? idswerte an. flächengruppe 27, und zwar von einer Seite her, auf-

Äußerc Anschlußklemmen 33 und 34 sind mit den 65 dampft. Anschließend wird auf jede der kurzen ge-

in Reihe geschalteten Beschichtungen 29 und 31 neigten Oberflächen der Teilflächengruppe 28 von

niedrigen bzw. hohen elektrischen Widerstandes ver- der anderen Seite her ein Material hohen elektrischen

bunden, und zwar an deren gegenüberliegenden Widerstandes aufgebracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronenvervielfacher, bei dem in einen isolierenden Träger mehrere geneigte Sekundärelektronen emittierende Flächen eingearbeitet sind, de fen Spannungsverteilung von auf dem isolierenden Trager angeordneten Widerstandsschichten geregelt «si, dadurch gekennzeichnet, daß ovi Träger eine im Schnitt sägezahnförmige Oberfläche aufweist, deren eine Gruppe (27) untereinander paralleler Teilllächen auf einer Beschichtung (29) niedrigen elektrischen Widerstands eine Sekundärelektronen-Emissionsschicht (30) trägt, während die andere Gruppe (28) untereinander paralleler Teilflüchen eine Beschichtung (31 j .ionen elektrischen Widerstandes autweist, und daß beide Teilflächengruppen (27, 28) miteinander eine Reihenschaltung bilden, über die zum Aufbau eines elektrischen Reflektorfeldes mit etwa parallel zu den Sekundärelekironen-Einissionsschichten (30) verlaufenden Äquipotentialebenen (36) eine Spannungsquelle (35) geschaltet ist.

2. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen-Emissior schichten (30) tragende Teilflächengruppe (27) länger ist als die Widerstandsschichten (31) tragenden Teilflächengruppen '28).

3. Elektronenvervielt'acncr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronec-Emissionsschichten (30, 41, 42) aus Magnesiumoxyd bestehen.

4. Elektronenvervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen-Emissionsschichten (30. 41, 42) aus Kaliumchlorid bestehen.