DE4417529A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Überlastschutz einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Überlastschutz einer SekundärelektronenvervielfacherröhreInfo
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- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzschaltung für eine
Sekundärelektronenvervielfacherröhre, insbesondere eine
Überlastschutzschaltung, die allmählich den Verstärkungsfaktor
einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre vermindert, wenn
diese hohen Beleuchtungsstärken ausgesetzt wird.
Sekundärelektronenvervielfacherröhren werden durch hohe
Beleuchtungsstärken in ihrem Betrieb gestört. In vielen Fällen
werden die physikalischen Mechanismen, die für diese Erschei
nungen verantwortlich sind, nicht verstanden. Das Ergebnis
dieser Erscheinungen ist ein vorübergehender Verlust der
Empfindlichkeit und damit verbunden ein Ansteigen des Dunkel
stroms. Diese Erscheinungen können bis zu mehreren Stunden nach
dem Aussetzen einer intensiven Lichtquelle andauern. Es wurde
experimentell festgestellt, daß diese Erscheinungen durch
Sperrvorspannen der Photokathode signifikant vermindert werden
können.
Aus der US-PS 4 436 994 von James G. Van Vliet und James R.
Brown von der Firma Beckman Instruments, Inc. in Fullerton,
Kalifornien, USA, mit dem Titel "Sekundärelektronenverviel
facher-Detektor Schutzvorrichtung und -verfahren" ist eine
Schutzvorrichtung für Sekundärelektronenvervielfacher bekannt.
Der Sekundärelektronenvervielfacher von Van Vliet benutzt einen
negativen Rückkopplungskreis um einen Sekundärelektronenverviel
facher-Detektor unter einem vorbestimmten Ausgangsniveau zu
halten. Der Rückkopplungskreis von Van Vliet weist einen
Komparator auf, der auf das Ausgangssignal des Sekundärelektro
nenvervielfachers anspricht. Das Ausgangssignal des Sekundär
elektronenvervielfachers wird durch ein Signal beschränkt, das
von einem Digital-Analog-Wandler erzeugt wird. Das Spannungs
regelsignal regelt die Ausgangsleistung eines Netzteils, das den
Sekundärelektronenvervielfacher-Detektor versorgt. Das Ausgangs
signal des Sekundärelektronenvervielfacher-Detektors wird von
einem Hochspannungsnetzteil moduliert, welches seinerseits von
einem Digital-Analog-Wandler moduliert wird, der einen Zähler
als Stellspannung benutzt. Van Vliet mißt das Ausgangssignal der
Sekundärelektronenvervielfacherröhre und nicht die Zahl der auf
die Sekundärelektronenvervielfacherröhre auftreffenden Photonen.
Auch wird von Van Vliet die Spannung des Hauptnetzteils geregelt
und die Spannung an der Fokussierelektrode nicht separat gere
gelt. Van Vliet sieht auch keinen Digital-Analog-Wandler vor,
der gebraucht würde um die Frequenz der auftreffenden Photonen
zu messen. Die Schutzvorrichtung und das -verfahren für einen
Sekundärelektronenvervielfacher-Detektor von Van Vliet hängt in
erheblichen Maße von der Möglichkeit ab, ein vorverstärktes Aus
gangssignal des Sekundärelektronenvervielfachers zu erfassen,
das die auftreffende Strahlung voll vervielfältigt um eine Aus
gangsspannung zu erzeugen. Der Schutzmechanismus von Van Vliet
funktioniert nicht mit einer Photonen zählenden Elektronik.
Die Erfindung ist ein Schaltkreis, der allmählich den Verstär
kungsfaktor einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre vermin
dert, wenn diese einer hohen Beleuchtungsstärke ausgesetzt wird.
Der Schaltkreis enthält einen Frequenz-Spannungs-Wandler und
einen Hochspannungsverstärker. Der Frequenz-Spannungs-Wandler
wandelt das Impulsfolge-Ausgangssignal des Photonen zählenden
Schaltkreises in eine Spannung um, die der einfallenden Beleuch
tungsstärke entspricht. Wenn diese Spannung einen Schwellenwert
überschreitet, wird die Differenz verstärkt und dazu benutzt den
Verstärkungsfaktor der Röhre zu vermindern, indem die Photoka
thode sperrvorgespannt wird. Bei dem ersten Prototypen wurde der
Verstärkungsfaktor so um drei bis vier Größenordnungen vermin
dert, mit einer entsprechenden Vergrößerung der Röhrentoleranz
gegenüber hohen Beleuchtungsstärken, bevor Überlastverhalten
einsetzte. Die Rückkehr zu normalem Betriebsverhalten bei
Wegnahme der starken Lichtquelle dauerte weniger als 10 ms.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Überlastschutz-
Schaltkreis für eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre
bereitzustellen, der mit herkömmlichen Sekundärelektronen
vervielfacherröhren eingesetzt werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Überlastschutz-
Schaltkreis für eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre
bereitzustellen, der eine Photonen zählende Elektronik benutzt
anstatt den Anodenstrom direkt zu messen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Überlast
schutz-Schaltkreis für eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre
bereitzustellen, der dazu dient, die Sekundärelektronenverviel
facherröhre bei hohen Beleuchtungsstärken zu schützen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden dem Fachmann anhand der Beschreibung des
bevorzugten Ausführungsbeispiels, der Patentansprüche und der
Zeichnungen offenbart, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf
gleiche Teile beziehen.
Um die Erfindung näher zu erläutern, wird ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Sekundärelektronen
vervielfacherröhre der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Prinzipdiagramm, das aufzeigt, wie die Vorrichtung
der Erfindung benutzt wird, um eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre vor Überlast zu schützen,
Fig. 3 einen detaillierten schematischen Schaltkreis eines
Überlastschutzes für Sekundärelektronenvervielfacher,
und
Fig. 4 einen weiteren Schaltkreis zum Verarbeiten der
Ausgangssignale der Sekundärelektronen
vervielfacherröhre der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltdiagramm einer Sekundär
elektronenvervielfacherröhre 12 der Vorrichtung der Erfindung.
Die Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 weist eine
Photokathode 24, die das auftreffende Licht (Photonen)
absorbiert und Elektronen 26 in das Vakuum der Sekundär
elektronenvervielfacherröhre 12 emittiert, einen Sekundär
elektronenvervielfacher 28, der viele, typischerweise 1 000 000,
Elektronen für jedes einfallende Elektron erzeugt, und eine
Anode 30, die die Elektronen des Sekundärelektronenverviel
fachers 28 sammelt, auf.
In einem jalousienförmigen Sekundärelektronenvervielfacher
werden die einzelnen Elektroden Dynoden D1-D12 genannt; eine
Fokussierelektrode 32 kann auch benutzt werden um Photoelek
tronen von der Photokathode 24 zu dem Sekundärelektronenverviel
facher 28 zu lenken.
Aufgrund des sehr hohen Verstärkungsfaktors des Sekundär
elektronenvervielfachers 28 ist es sinnvoll den Ladungsimpuls,
der durch ein einziges Photoelektron erzeugt wird, zu messen und
die Ladung in ein digitales Signal umzuwandeln, das der
Detektion eines einzigen Photons entspricht. Derartige Schalt
kreise werden als Photonen zählende Schaltkreise bezeichnet. Die
Zurückweisung von Impulsen mit niedriger Amplitude , die von dem
Sekundärelektronenvervielfacher 28 stammen, und die Zuweisung
einer einheitlichen Amplitude zu jedem Impuls sorgt für ein
Rauschen, das sehr nah am theoretischen Minimum liegt, insbeson
dere bei extrem schwachen Lichtverhältnissen.
Die Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 liefert ein Anoden
signal 1 auf der Signalleitung P2 und ein Dynodensignal 2 auf
der Signalleitung P1. Die Signalleitungen werden durch ein
abgeschirmtes Kabel 62 geführt. Das abgeschirmte Kabel 62 ist
über die Signalerdung 64 geerdet. Die Signale 1 und 2 stehen
dann für die Weiterverarbeitung bereit.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 wird im Folgenden die
Vorrichtung zum Überlastschutz einer Sekundärelektronenverviel
facherröhre 12 beschrieben. Das auftreffende Licht 10 tritt in
die Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 ein und trifft auf
die Photokathode 24. Die Photokathode 24 absorbiert das
auftreffende Licht und emittiert Elektronen in Richtung eines
Sekundärelektronenvervielfachers 28, der für jedes eingangs
seitige Elektron ausgangsseitig Millionen Elektronen erzeugt.
Das Ausgangssignal der Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12
wird von der Signalleitung 14 an die Photonen zählende
Elektronik 16, die ein Ausgangssignal 18 erzeugt, das der auf
die Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 auftreffenden
Lichtintensität entspricht. Die Photonen zählende Elektronik 16
sendet auch ein hochfrequentes Ausgangssignal, das proportional
zum einfallenden Licht 10 ist, an den Frequenz-Spannungs-Wandler
22. Der Frequenz-Spannungs-Wandler 22 erzeugt ein Regelsignal
auf einer Leitung 25 zu einem Hochspannungsverstärker 27. Der
Hochspannungsverstärker regelt den Verstärkungsfaktor der
Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 mittels einer
Verstärkungsfaktor-Regelleitung 29. Der Rückkopplungskreis
vergleicht eine geregelte Variable mit einem geeigneten
Referenzwert und verändert den Verstärkungsfaktor der Röhre
mittels der Regeleinrichtung, um die Regelvariable möglichst nah
am Referenzwert zu halten.
Die Fig. 3 zeigt einen detaillierten schematischen Schaltkreis
der Überlastschutzvorrichtung für eine Sekundärelektronenver
vielfacherröhre. Die Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 ist
an die Photonen zählende Elektronik 16, den Frequenz-Spannungs-
Wandler 22 und den Hochspannungsverstärker 27 angeschlossen.
Die Photonen zählende Elektronik weist einen Hochfrequenz
verstärker 34 auf, der zwei Eingänge hat, einen für die Anode 30
und einen für die Dynode 33. Das Ausgangssignal des Hochfre
quenzverstärker 34 ist ein analoges Spannungssignal auf einer
Leitung 35, das den Photonenimpulsen der Sekundärelektronen
vervielfacherröhre 12 entspricht. Die dem auftreffenden Licht 10
entsprechende analoge Spannung wird mittels der Leitung 35 einem
Diskriminator 36 zugeleitet. Der Diskriminator erzeugt
komplementäre digitale binäre Logiksignale 54 und 56, die in
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 4 und 5 Volt betragen. Das
komplementäre Ausgangssignal 54 liefert einen Logikimpuls, der
proportional zu dem Übergang des Spannungsniveaus über ein
vorbestimmtes Niveau ist. Die Logikniveauleitung 54 ist logisch
komplementär zu der Logikniveauleitung 56. Die Logikniveau
leitungen 54 und 56 sind mit dem Frequenz-Spannungs-Wandler 22
verbunden, der ein Regelsignal an den Hochspannungsverstärker 27
liefert. Die Logikniveauleitung 54 führt zu einem Widerstand 40
und einem Kondensator 38 als Beschleunigungsvorrichtung für
einen Transistor 42. Die komplementäre Logikniveauleitung 56
führt zu der Basis des Transistors 52. Wenn die Basisspannung 4
Volt und die Emitterspannung 5 Volt beträgt schaltet der
Transistor 42 und ein Kondensator 48 wird aufgeladen. Die kurze
Dauer der Impulse an den Transistor 42 erfordert die Benutzung
eines Kondensators 38. Das Ausgangssignal des Transistors 42
wird von dem Kondensator 48 aufintegriert, der jedesmal
aufgeladen wird, wenn ein Impuls von der Logikniveauleitung 54
kommt, der einem Photonenimpuls von der Sekundärelektronenver
vielfacherröhre 12 entspricht. Eine Diode 46 kompensiert
Temperaturschwankungen des Schaltkreises.
Die Regelung der Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 wird
durch eine Leitung 29 zu der Fokussierelektrode 32 bewerk
stelligt. Die Basis des Transistors 52 ist mit dem Ausgang des
Transistors 42 und dem Kondensator 48 verbunden, und schaltet,
wenn die Frequenz der Impulse durch den Diskriminator 36 ein
vorbestimmtes Maß überschreitet. Wenn dieser Fall eintritt
vermindert der Transistor die Fokussierspannung und damit den
Verstärkungsfaktor der Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12.
Wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Photokathode 24 und der
Fokussierelektrode 32 derart ist, daß die Kathodenspannung
größer als die Fokussierspannung ist, wird der Verstärkungs
faktor der Sekundärelektronenvervielfacherröhre um einen Faktor
1000 bis 10 000. Ist die Kathodenspannung geringer als die
Fokussierspannung, so wird der Verstärkungsfaktor der Sekundär
elektronenvervielfacherröhre 12 wiederhergestellt. Der Fachmann
wird unschwer erkennen, daß die Kathodenspannung größer als die
Spannung an der ersten Dynode sein sollte, um die bestmögliche
Verminderung des Verstärkungsfaktors zu erzielen. Wenn der
Transistor 52 schaltet, ändert sich die Spannung an dem
Widerstand 44 nicht. Auch wird die Fokussierspannung effektiv
geerdet, wenn der Transistor 52 schaltet. Ein Kondensator 50
bestimmt den Verstärkungsfaktor der Spannung nachdem die
Schwelle überschritten wird. In einem Ausführungsbeispiel hat
der Kondensator 50 eine Kapazität von etwa 10 pF und der
Kondensator 48 von etwa 2200 pF.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Schaltkreises
zum Verarbeiten der Ausgangssignale der Sekundärelektronenver
vielfacherröhre. Die Signale 1 und 3 werden dem Komparator U3
zugeführt, der ein differentielles Ausgangssignal 70 erzeugt,
das bezeichnend für ein von dem Sekundärelektronenvervielfacher
kommenden Signal ist. Das differentielle Ausgangssignal 70 wird
einem D Flip-Flop U4 zugeleitet, der ein Logiksignal 75 erzeugt,
das dem differentiellen Ausgangssignal 70 entspricht. Der D
Flip-Flop U4 wird mittels eines Rücksetzschaltkreises zurück
gesetzt, der ein analoges Verzögerungsglied benutzt, das das
Einfangen von zwei Impulsen durch die D Flip-Flops U4 und U2
ermöglicht. Das Logiksignal 75 des D Flip-Flops U4 wird einem
Inverter U8 zugeleitet, der ein Taktsignal an U2 liefert. U2
wird durch eine weitere Stufe des analogen Rücksetz-
Verzögerungs-Zeitgeber-Schaltkreises zurückgesetzt, der im
Folgenden näher beschrieben wird.
Der Flip-Flop U2 liefert ein Q und Ausgangssignal auf den
Signalleitungen 79 bzw. 78. Diese Ausgangssignale werden
invertiert und können bei Bedarf an eine externe Vorrichtung zur
Weiterverarbeitung als Hoch-Signal 80 und Tief-Signal 82
weitergeleitet werden. Der analoge Zeitgeber-Schaltkreis weist
verzögernde Inverter U8, Pins 5 und 6, U9, Pins 3 und 4, U10,
Pins 8 und 9, und diesen zugeordnete Bauteile auf. Der analoge
Zeitgeber-Schaltkreis wird mit dem Ausgangssignal von 78
versorgt, das durch einen Widerstand R13 und einen Kondensator
C17, sowie zu der Diode CR6 und den verzögernden Invertern U8
und U9 geleitet wird. Der Ausgang des Verzögerungskreises bei
U8, Pin 6, ist mit einer Diode CR5 verbunden, die den Inverter
U10 mit einem Verzögerungssignal versorgt, das auf den Eingang
des Rücksetzanschlusses 71 des D Flip-Flops U4 gegeben wird.
Wenn die Rücksetzleitung 71 auf logisch 0 geschaltet ist, zeigt
dies einen nichtbesetzten Zustand an. Dieser Zustand wird die
meiste Zeit eingenommen. Das Maß der Impulsfolge des verzögerten
Rücksetzsignals 71 ist ein Maß für die Anzahl der auftreffenden
Photonen. Der Ausgang des Zeitgeberkreises bei Pin 8 des U10 ist
mit dem ersten Eingang eines Operationsverstärkers U5 verbunden,
wo das Ausgangssignal der Zeitgeberkreises mit der Referenz
spannung verglichen wird, die an einem zweiten Eingang des
Operationsverstärkers U5 anliegt. U5 stellt an seinem Ausgang
ein Gattersignal bereit, das die Dynode und Fokussierelektrode
durch einen Transistor Q1 und Widerstand R16 gegen Erde gattert
und dadurch die Überlastung der Sekundärelektronenvervielfacher
röhre verhindert.
Im Betrieb, wenn die Regelspannung von Q1 0 ist, ist Q1 ausge
schaltet und das System arbeitet normal. Wenn die Spannung von U5
den Wert der Speisespannung erreicht, wird Q1 eingeschaltet und
erdet die Dynode und Fokussierelektrode über den Widerstand R16.
Wie der Fachmann leicht erkennen wird, stellt die erfindungs
gemäße Vorrichtung ein Mittel zum Zählen der Anzahl der
Photonenimpulse dar und regelt die Fokussierspannung, um den
Verstärkungsfaktor der Sekundärelektronenvervielfacherröhre zu
vermindern, wenn die Anzahl der Photonenimpulse einen vorbe
stimmten Wert überschreitet. Das Messen der Photonenfrequenz
kann auch anders als durch digitale Verarbeitung erreicht werden
und die Regelung der Fokussierspannung kann durch einen Mikro
prozessor bewerkstelligt werden, der einen Hochspannungsver
stärker regelt.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die
Sekundärelektronenvervielfacherrohre 12 entweder von einem
jalousienförmigen Sekundärelektronenvervielfacher gebildet, oder
von einem Mikrokanalplatten-Sekundärelektronenvervielfacher.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Strom
der Anode 30 dazu benutzt werden einen Überlastzustand der
Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12 festzustellen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der
Strom einer der Dynoden D1-D13 dazu benutzt werden einen
Überlastzustand der Sekundärelektronenvervielfacherröhre 12
festzustellen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der
Strom 26 des Sekundärelektronenvervielfachers dazu benutzt
werden einen Überlastzustand der Sekundärelektronenverviel
facherröhre 12 festzustellen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die
Vorspannung der Photokathode 24, die Spannung der internen
Elektrode, die Spannung der Fokussierelektrode 32 oder eine
beliebige Kombination dieser Möglichkeiten dazu benutzt werden
einen Überlastzustand der Sekundärelektronenvervielfacherröhre
12 festzustellen.
Der Fachmann wird unschwer feststellen, daß die erfindungsgemäße
Vorrichtung einen Frequenz-Spannungs-Wandler zum Zählen der
Photonen einsetzen kann, und eine Anzahl seriell geschalteter
Transistoren zum Erhöhen der Ausgangsspannung.
Die Erfindung wurde im Vorangehenden detailliert beschrieben um
den Patentvorschriften gerecht zu werden und den Fachmann mit
der Information zu versorgen, die notwendig ist die Erfindung
anzuwenden und die speziellen Bestandteile zu konstruieren und
gebrauchen. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch mit
anderen als den hier beschriebenen Mitteln verwirklicht werden
kann, und daß verschiedene Änderungen, sowohl an den Vorrichtun
gen als auch an der Vorgehensweise, vorgenommen werden können,
ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen.
Claims (24)
1. Vorrichtung zur Regelung des Verstärkungsfaktors eines
Sekundärelektronenvervielfachers (Fig. 1 und Fig. 3), mit
- (a) einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12), die eine Fokussierelektrode (32) mit einer daran liegenden Fokussierspannung und einem durch die Fokussierspannung einstellbaren Verstärkungsfaktor aufweist, und
- (b) einem Spannungsregler zur Regelung der Fokussierspannung.
2. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) jalousienförmige Sekundärelektronenvervielfacher (28)
aufweist
3. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) einen Mikrokanalplatten-Sekundärelektronenvervielfacher
(28) aufweist.
4. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) mehrere Anoden (30) aufweist.
5. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) eine Anode (30) mit einem Anodenstrom aufweist, und daß der
Verstärkungsfaktor der Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12)
in Abhängigkeit von dem Anodenstrom vermindert wird.
6. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) mindestens eine Dynode (D1-D13) mit mindestens einem
Dynodenstrom aufweist, und daß der Verstärkungsfaktor der
Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) in Abhängigkeit von
mindestens einem Dynodenstrom vermindert wird.
7. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) einen Sekundärelektronenvervielfacher (28) mit einem
Sekundärelektronenstrom (26) aufweist, und daß der Verstärkungs
faktor der Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) in
Abhängigkeit von dem Sekundärelektronenstrom (26) vermindert
wird.
8. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) eine Photokathode (24) mit einer Photokathoden-
Verstärkungsspannung aufweist, und daß der Verstärkungsfaktor
der Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) in Abhängigkeit
von der Photokathoden-Verstärkungsspannung vermindert wird.
9. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) eine interne Elektrode mit einer internen Elektroden
spannung aufweist, und daß der Verstärkungsfaktor der
Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) in Abhängigkeit von
der internen Elektrodenspannung vermindert wird.
10. Vorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) eine interne Elektrode mit einer internen Elektroden
spannung aufweist, und daß der Verstärkungsfaktor der
Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) in Abhängigkeit von
der internen Elektrodenspannung vermindert wird.
11. Überlastschutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für einen
auf einem Sekundärelektronenvervielfacher aufbauenden Detektor,
mit
- (a) einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) zum Detektieren einer Anzahl auftreffender Photonen (10) und zum Bereitstellen eines Photonen-Ausgangssignals (18), das proportional zur Anzahl der detektierten auftreffenden Photonen (10) ist, wobei die Sekundärelektronenverviel facherröhre (12) eine Fokussierelektrode (32) mit einem Verstärkungsfaktor aufweist, und der Verstärkungsfaktor der Sekundärelektronenvervielfacherröhre (12) durch eine Fokussierspannung einstellbar ist;
- (b) einem Photonenzähler (16), der einen an das Photonen- Ausgangssignal (18) angeschlossenen Sekundärelektronen vervielfacher-Photonen-Eingang (14) und einen Photonen- Zählerausgang (20) aufweist;
- (c) einem Frequenz-Spannungs-Umwandler (22) zum Umwandeln der Anzahl der detektierten Photonen (10) in ein Spannungssignal, wobei der Frequenz-Spannungs-Umwandler (22) an den Photonen-Zählerausgang (20) angeschlossen ist, und der Frequenz-Spannungs-Umwandler (22) auch einen Regelspannungsausgang (25) aufweist; und
- (d) einem Hochspannungsverstärker (27) zum Regeln des Verstärkungsfaktors der Spannung der Sekundärelektronen vervielfacherröhre (12) in Abhängigkeit von dem Regelspannungsausgang (25).
12. Überlastschutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach
Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen
vervielfacherröhre (12) jalousienförmige Sekundärelektronen
vervielfacher (28) aufweist.
13. Überlastschutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach
Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen
vervielfacherröhre (12) einen Mikrokanalplatten-Sekundär
elektronenvervielfacher (28) aufweist.
14. Überlastschutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach
Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronen
vervielfacherröhre (12) mehrere Anoden (30) aufweist.
15. Überlastschutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach
Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenz-Spannungs-
Wandler (22) vorgesehen ist.
16. Überlastschutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) nach
Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß seriell geschaltete
Transistoren (42, 52) vorgesehen sind, um die Leistungsfähigkeit
ihrer Ausgangsspannung zu erhöhen.
17. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre, mit
- (a) einem Sekundärelektronenvervielfacher (12) mit einer Anode (30), einer Vielzahl von Dynoden (D1-D13) und einer letzten Dynode (D13), die ein Ausgangssignal (P1) aufweist, wobei der Sekundärelektronenvervielfacher (12) auch eine Fokussierelektrode aufweist;
- (b) einem Hochfrequenzverstärker (34) zum Verstärken des Anodensignals (P2) und des Ausgangssignals (P1) um ein Hochfrequenzausgangssignal (35) zu erzeugen;
- (c) einem Diskriminator (36) zum Vergleich des Hoch frequenzausgangssignals (35), so daß wenn das Hochfrequenz ausgangssignal (35) eine vorbestimmte Schwelle überschrei tet der Diskriminator (36) ein logisches Hoch auf einer ersten Leitung (54) und ein komplementäres logisches Tief auf einer zweiten Leitung (56) erzeugt;
- (d) einer Zählvorrichtung (16) für die Impulse auf den komplementären Leitungen (54, 56), so daß wenn die Zählvorrichtung (16) einen bestimmten Wert überschreitet ein Signal auf der ersten Leitung (54) und ein komplementäres Signal auf der zweiten Leitung (56) ausgesendet wird; und
- (e) eine Vorrichtung (27) zum Regeln der Hochspannung, die an die Zählvorrichtung (16) angeschlossen ist, um ein Regelsignal (25) zu empfangen, wobei die Vorrichtung (27) zum Regeln der Hochspannung ein Spannungsregelausgang (29) aufweist, und wobei die Vorrichtung (27) zum Regeln der Hochspannung an die Fokussierelektrode (32) angeschlossen ist.
18. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung (16) für Impulse einen
Transistor (42) aufweist, dessen Basis an die eine Leitung (56)
und dessen Emitter an die andere Leitung (54) angeschlossen ist.
19. Schutzvorrichtung für eine Sekundärelektronenvervielfacher
röhre nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Regelvor
richtung (27) für die Hochspannung als Spannungstransistor (52)
ausgebildet ist, dessen Basis an den Kollektor des Photonen
zählenden Transistors angeschlossen ist.
20. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) jalousienförmige Sekundärelektronenvervielfacher (28)
aufweist.
21. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) einen Mikrokanalplatten-Sekundärelektronenvervielfacher
(28) aufweist.
22. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenvervielfacherröhre
(12) mehrere Anoden (30) aufweist.
23. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Frequenz-Spannungs-Wandler (22) vorgesehen
ist.
24. Schutzvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 3) für eine Sekundär
elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß seriell geschaltete Transistoren (42, 52)
vorgesehen sind, um die Leistungsfähigkeit ihrer Ausgangs
spannung zu erhöhen.
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