DE1927603C3 - Elektronenvervielfacher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenvervielfacher, bei dem in einen isolierenden Träger mehrere geneigte Sekundärelektronen emittierende Flächen eingearbeitet sind, deren Spannungsverteilung von auf dem isolierenden Träger angeordneten Widersiandsschichten 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 Sekundärelektronenvervielfacher ist weiter aus zwei Teilen zu einem Kanal zusammengesetzt. In diesem sind die Sekundärelektronen dem üblichen, längsgerichteten Beschleunigungsfeld unterworfen.

Derartige Elektronenvervielfacher sind umständlich 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 Teilflüchen auf einer Beschichtung niedriaen elektrischen Widerstands eine Sekundärelektionenemissionsschicln trägt, während die andere Gruppe untereinander paralleler Teilflächen eine Beschichtmm hohen elektrischen Widerstandes aufweist, und daß beide Teilflächengruppen miteinander eine Reihenschaltun« bilden, über die zum Aufbau eines elektrischen Reflektorfeldes mit etwa parallel zu den

ίο Sekundürelektronen-Emissionssehichtcn verlaufenden Äquipotentialebener eine Spannungsquelle geschaltet ist.

Ein so aufgebaut·" Elektronenvervielfacher kann auf Grund seiner Form sehr einfach hergestellt werden. und zwar beispielsweise durch Formpressen der Tragplatte aus Glas oder Keramik und anschließendes Vakuumaufdampfen der erforderlichen Schichten. Wetter erhält man gegenüber herkömmlichen Elektronen\er\ielfachern durch die sich ergebende Ar' de; Sekundärelektronenreflexion einen hohen Vervielfachungsgrad bereits auf einer sehr kleinen Wegstrecke. Da weuer eine Platte für sich bereits den gesamten Elektronenvervielfacher bildet, ist auch der Raumbedarf vermindert. Der so aufgebaute Elektionenvervielfacher ist also seinen Vorläufern hinsichtlich der He stellungskostcn. seiner Funktion und seines verminderten Raumbedarfes überlegen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und /war zeigt

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

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung zu den vom Elektronenvervielfacher nach F i g. 1 emittierten Flektronen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Elektronenvervielfachers und

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

F i g. 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 sind, das Sckundärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 bildet. Die Sekundärelektronen-Emisstonsschichten 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 Spannungsquellc 19 verbunden. Auf diese Weise werden Ebenen gleichen Potentials senkrecht zu den Sekundärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 aufgebaut, wie das durch die in Fig. 2 gestrichelt angegebenen Linien iingedeutet ist. Senkrecht zu diesen Äquipotentialebenen ist zwischen den Platten 11 und 12 ein elek trisches Feld aufgebaut, das die von den Schichten 13 und 14 emittierten Sekundärelektronen in axialer

Richtung beschleunigt.

Der Elektronenvervielfacher arbeitet auf folgende Weise: Primärelektronen 20 (Fig. 2) werden von einer nicht gezeigten Primärelekrtonenquelle 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.

927 603

Die Ireigesetzten Elektronen laufen auf parabolischen Bahnen 21 und trelTen unter Einfluß des axialen elektrischen Feldes auf der Oberfläche der s>es>eniiherhegenden Sekundärciektronen-Emissionssxhiclu 13 aiii. Auf das AuftrelTen der Sekundärelektronen auf die Schicht 13 hin wird von dieser eine wieder vergrößerte Anzahl von Sekundärelektronen abgeben, die sich wiede,· auf einer ähnlichen parabolischen B-ihn 22 weiterbewegen und neuerlich auf die Sekundärelektronen-Emissionsschicht 14 aufhellen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die vervielfachen Sekundärelektronen von einer Kollektorelektrode 23 eingefangen werden, die in unmittelbarer Nähe des Ausgangsendes des EIeI :ronenvervielfachers 10 angeordnet ist. In Elektr. .icinervielt'achern dieser Bauart ist die Frequenz, mit der die Elektronen zum Antreffen auf den Schichten 13 und 14 gebracht werden, und als Folge davon auch der VcrviclfachuMgsfakior der Elektronen direkt proportional /itr Lange der Sekundäivlektroncn emittierenden =o Schichten 13 und 14 und umgekehrt proportional /um Abstand dieser Schichten umeinander. Um einen angehobenen Ver\ ielfaehungsfaktor /u erhalten. Kt es also erforderlich, die Sekundärelektronen-Lmissionssehichien 13 und 14 langer zu machen und =5 den Abstand /.wischen diesen Schichten zu verringern. Darüber hinaus müssen die zum /wischen den .vkiindärelektronen-Emissionsschichten 13 und 14 aufgebauten elektrischen Feld normal liegenden Aquipotentialebenen gleichmäßig senkrecht ai>i diesen Schichten stehen. Die Vergrößerung der Länge der Schichten würde aber lediglich den Raumbedarf und Jie Sperrigkeit des Elektronenvervielfacher* vergrößern.

Diese Schwierigkeit ist beim erfindungsgemäßen Elektronenvervielfacher ausgeschaltet. Fig. 3 zeiat einen Elektronenvervielfacher 24, der im wesentlichen aus einer Sekundärelektronen emittierenden Platte 25 besieht. Diese Sekundärelektronen emittierende Platte 25 besteht aus einem Tragtei! 26 von im Querschnitt etwa sägezahnmäßig ausgebildeter Form mit zwei Arten von geneigten Teilflächengruppen 27 und 28. Das Tragteil 26 weist auf jeder seiner langen geneigten Oberflächen der leilflächengruppe 27 eine Beschichtung 29 aus einem Material niedrigen elekirischen Widerslandes auf. Dafür wird beispielsweise ein Metall verwendet. Auf die Oberfläche der Beschichtung 29 wi,d eine Sekundärclektronen-Emis sionsschicht 30 aufgebracht. Diese Schicht 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 Oberflächen der Teilflächengruppe 28 des Tragteils 26 wird eine Widerstandsschicht 31 aus Material hohen elektrischen Widerstandes abgelagert. Die Beschichtungen 29 niedrigen Widerstandes und die Widerstandsschicht 31 werden elektrisch in Reihe geschaltet.

F i g. 4 deutet mit Widerständen 32 die durch die Widerstandsschicht 31 hohen Widerstand«.» gebildeten Widerstandsw?rte an.

Äußere Anschlußklemmen 33 und 34 sind mit den in Reihe geschalteten Beschichtungen 29 und 31 niedrigen bzw. hohi:n elektrischen Widerstandes verbunden, und zwar an deren gegenüberliegenden Enden. Sie dienen dazu, eine Beschleunigungsspannung anzulegen. Zwischen die äußeren Anschlußklemmen 33 und 34 ist eine Spannungsquelle 35 eingeschaltet. Da jede der Sekundärelektronen-Emissionsschichten 30 wegen der unter ihnen angeordneten Beschichtungen 29 niedrigen Widerstandes im wesentlichen eine Äquipotentialebene bildet, werden Aquipotentialebenen 36 in einer Form aufgebaut, wie sie in F i g. 4 durch die stnchlierten Linien angedeutet ist.

Line Elektrode 37 sammelt die vervielfachten Sekundärelektronen. Sie ist in der Nähe des Ausgangsendes der Sekundärelektronen emittierenden Plane 25 zugeordnet. 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 ver'-ssenden Sekundärelcktro neu werden so nahezu vollständig von der Elektrode 37 eingefangen.

Hs soll nun die Funktion des Elektronenvervielfachers von Fig. 3 besehriehen werden:

Elektronen 39 von einer nicht gezeigten Primärelektronenquelle werden zum Auffallen auf die Sekiindärelektronen-Emissionssehicht 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 Priinärelektronen 39. Diese emittierten Sekundärelektronen laufen unter dem Einfluß des senkrecht zu den Äquipotentialebenen 36 stehenden elektrischen Feldes auf einer parabolischen Bahn 40 und treffen auf die nächste Sekundärelektronen-Emissionsschicht 41 auf. Dabei werden weitere Sekundärelektronen treigesetzt, die dann zum Einfallen auf der nächsten Sekundärelektronen-Emissionsschicht 42 gebracht werden. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis durch die von der vorhergehenden sekundäremittierenden Schicht emittierten Sekundärelektronen diejenige Sekundärelektronen-Emissionsschicht erregt wird, die zur äußeren Anschlußklemme 34 am nächsten liegt, und von ihr Sekundärelektronen freigesetzt werden, die durch die Kollektor-Elektrode 37 eingefangen werden.

Bei dieser Ausführungsform ist es wesentlich, daß die Sekundärelektronen emittierende Platte 25 einen solchen Aufbau erhält, daß man das höchstmögliche Sekundäremissionsverhältnis erhält. Es kann dabei tun höherer Vervielfachungsfaktor erzielt werden als bei den herkömmlichen Kanal-Elektronenvervielfachern, du, wie sich am besten aus einer Überprüfung der Äquipotentialebenen 36 in der Nähe der Sekundäielektronen-Emissionsschichten 30, 41 und 42 ergibt, diese Schichten nahezu senkrecht zu den einfallenden Elektronen liegen.

Die Beschichtungen 29 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 Jn sekundäremittierendes Material auf jede der langen geneigten Oberflächen der Teilflächengruppe 27, und zwar von einer Seite her, aufdampft. Anschließend wird auf jede der kurzen geneigten Oberflächen der Teilflächengruppe 28 von der anderen Seite her ein Material hohen elektrischen Widerstandes aufgebracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronenvervielfacher, bei dem in einen isolierenden Träger mehrere geneigte Sekundurele.kiror.en emittierende Flächen eingearbeitet sind, deren Spannungsverteilung \on auf dem isolierenden Träger angeordneten Widerstandsschichten geregelt ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine im Schnitt sägezahnförmige Oberfläche aufweist, deren eine Gruppe (27) untereinander paralleler TeilfiäeVn auf einer Beschichtung (29) niedrigen elektrischen Widerstands eine Sekundärelektronen-Emissions schicht (30) trägt, während die andere Gruppe (28) untereinander paralleler TeilfUichen eine Beschichtung (31) hohen elektrischen Widerstandes aufweist, und dv.ll heidc T^ilflächcnüruppen (27. 28) mil. . under cine Reihenschaltung bilden, über die /um Aufbau eines elektrischen Reflektorfelde*, mit etwa parallel /u den Sekundärelekironen-1 niisMonssciiichten (30) \erlaufenden Aquipoieniialebeneii (36) eine SpannungSLjuelle (35) geschaltet ist.

2. I !ektronemervielfacher nach Anspruch 1, dadu:ch gekenn/eichnet. daß die Sekundärelektroncn-Emission>schichten (.30) tragende Teilllächengruppe (27) langer ist als die Widerstandsschichien (31) tragenden Teillläehenüruppen (28).

o. Elek;.o:iL'n\ervieliacher nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gek.ennze^::hnet. daß die Sekundärelektronen-Emissionsschichten (30. 41. 42) aus Magnesiumoxyd bestehe <..

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