DE893239C - Mit Sekundaeremission arbeitende Verstaerkereinrichtung fuer Fotokathoden - Google Patents

Mit Sekundaeremission arbeitende Verstaerkereinrichtung fuer Fotokathoden

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DE893239C
DE893239C DES3923D DES0003923D DE893239C DE 893239 C DE893239 C DE 893239C DE S3923 D DES3923 D DE S3923D DE S0003923 D DES0003923 D DE S0003923D DE 893239 C DE893239 C DE 893239C
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DE
Germany
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photocathode
cathode
electrode
amplifier
amplifier device
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Expired
Application number
DES3923D
Other languages
English (en)
Inventor
Otto Krenzien
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers
    • H01J43/06Electrode arrangements
    • H01J43/08Cathode arrangements

Landscapes

  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)

Description

  • Mit Sekundäremission arbeitende Verstärkereinrichtung für Fotokathoden Bei zahlreichen technischen Anwendungen von Fotozellen bedürfen die durch das auftreffende Licht ausgelösten sehr kleinen Fotoströme erst einer großen Verstärkung, damit sie die gewünschte Betätigung elektrischer Nutzstromkreise bewirken können.
  • Eine solche Verstärkung von Fotoströmen geschieht in den sogenannten Sekundäremissionsverstärkern oder Vervielfachern, indem man die an einer Kathode lichtelektrisch ausgelösten Primärelektronen auf eine Elektrode auftreffen läßt, die gegenüber der Fotokathode eine möglichst hohe positive Spannung besitzt, so daß Sekundärelektroneu an ihr ausgelöst werden. Überzieht man: die betreffende Gegenelektrode oder Platte an den Auftreffstellen der lichtelektrischen Primärelektronen mit einer elektronenaktiven Schicht, beispielsweise mit .Alkali- oder Erdalkalimetallen, so vermag unter geeigneten Verhältnissen jedes auftreffende Primärelektron etwa acht bis zehn Sekundärelektronen zu erzeugen, d. h. man kann bei Verwendung einer einzigen Gegenplatte annähernd eine zehnfache Verstärkung durch Sekundäremission erzielen. Um die Sicherheit zu haben, daß die an der Fotokathode ausgelösten Primärelektronen tatsächlich auf die Sekundär# emissionsplatte aufprallen, kann man im Wege zwischen der Fotokathode und der Sekundäremissionselektrode Hilfselektroden anbringen, welche den Elektronenstrom auf die Verstärkerelektrode lenken.
  • Läßt man die ausgelösten Sekundärelektronen ihrerseits, auf weitere einander folgende ähnliche Platten aufprallen, wobei jeder nächsten Platte eine um den gleichen Betrag erhöhte positive Spannung gegenüber der vorhergehenden erteilt wird, so erfolgt an jeder Platte infolge Sekundäremission eine entsprechende Steigerung des Elektronenstroms. Trotzdem wird natürlich ein möglichst großer Wert des Anfangsstroms anzustreben sein, .der in das Verstärkersystem eintritt. Um diese Aufgabe zu lösen, ist bei einer mit Sekundäremission arbeitenden Verstärkereinrichtung für Fotokathoden gemäß der Erfindung eine solche großflächige Fotokathode vorgesehen, deren Oberfläche größer ist als :die Eingangsöffnung des Verstärkersystems, und zwischen dieser Eingangsöffnung und der Fotokathode sind Hilfselektroden derart angeordnet, daß die von der Fotokathode ausgehenden Elektronen. durch die Fokussierung dieser Hilfselektroden auf die Eingangsöffnung konzentriert werden. Eine derartige Einrichtung macht es möglich, lichtelektrisch aktive Kathoden von sehr großer Ausdehnung zu verwenden und trotzdem praktisch alle lichtelektrisch ausgelösten Elektronen so zu vereinigen, daß sie in das Verstärkersystem hineingelangen. Die größere Fotokathode gestattet, auffallende Lichtstrahlen größerer Lichtbündel zu verwenden und auch bei geringer Lichtintensität die in das Verstärkers.ystem gelangenden Anfangsenergien wesentlich zu erhöhen.
  • Die Wirkungen der Hilfselektroden auf das elektrische Feld vor Fotokathoden gemäß der Erfindung gehen aus den Fig. i! bis 3 hervor. In diesen Figuren sind die Ergebnisse experimenteller Messungen über die Potentialverteilung bei verschiedenen Elektrodenanordnungen wiedergegeben. Die Ausmessung der betreffenden Potentialverteilungen wurde im elektrolytischen Wassertrog in bekannter Weise vorgenommen.
  • Die Fig. i zeigt den bekannten Aufbau einer Fotokathode K mit vorgelagerter zylindrischer Hohlelektrode Z1 ohne jede Hilfselektrode, wobei Z1 die erste Stufe eines Sekundäremissionsverstärkers :darstellt und positiv vorgespannt ist gegenüber :der Kathode. Eine Anzahl Äquipotentiallinien zwischen K und Z1 sind als volle Linien eingezeichnet, .die angeschriebenen: Zahlen geben jeweils die Potentiale in Volt an, die für die betreffenden Stellen gegenüber der Fotokathode er= mittelt wurden. Die gestrichelten Linien in, der Figur deuten die .elektrischen Feldlinien an, denen die Elektronen, die ohne nennenswerte Anfangsgeschwindigkeit ausgelöst werden, im elektrischen Felde folgen und die bekanntlich senkrecht zu den Äquipotentiallinien gelegen sind. Die Figur läßt erkennen, daß im wesentlichen nur diejenigen an der Kathode ausgelösten Elektronen. in die Öffnung Ü der Elektrode Z1 gelangen, können, die vom mittleren Teil der Kathode zwischen a1 und a2 ihren Ausgang nehmen, während :die der Kathodenoberfläche außerhalb dieses Raumwinkels entstammenden Elektronen an der Elektrode Z1 vorbeiströmen.
  • Die Fig. a und 3 zeigen dagegen erfindungsgemäß Anordnungen mit je einer Hilfselektrode G, die zwischen der Fotokathode K und der Verstärkerelektrode Z1 vorgesehen ist. Aus der Lage der Äquipotentiallinien beispielsweise der Fig. a geht hervor, :daß der ausnutzbare Raumwinkel über der Kathodenoberfläche schon bis zu den Begrenzungslinien bi' und b2 reicht, wenn die Hilfselektrode G auf dem Kathodenpotential gehalten wird.
  • Entsprechend der Xquipotentiallinien der Fig. 3 kann man ferner sogar zu einer vollen Ausnutzung der ganzen Kathodenoberfläche gelangen, wenn der Elektrode G ein negatives Potential gegenüber Kathode erteilt wird. Die Potentialbezeichnungen sind in Fig. 3 auf die Hilfselektrode G als Nullwert bezogen, wobei die Kathode K beispielsweise :den Potentialwert ioo besitzt, während die Verstärkerelektrode Z1 als am meisten positive Stelle des Feldes mit der Niveaulinie Zoo zusammenfällt.
  • Einige praktische Ausführungsbeispiele von Verstärkerröhren nach der Erfindung sind schematisch in den Fig. q. bis 6 wiedergegeben. Die Fig. q. zeigt eine als Hohlspiegel ausgebildete, schräg zur Röhrenwand W liegende Kathode K mit einer die Innenfläche bedeckenden lichtelektrisch aktiven Schicht P, beispielsweise bestehend aus einer Oberflächenschicht von Caesekum auf einem metallischen Silberspiegel als Unterlage und Caesiumoxyd als Zwischenschicht. Ein mit der Kathode verbundenes Hilfsgitter G wird gebildet aus drei Streben, die sich über die Kathodenoberfläche so weit erheben, daß ihre parallel zur Spiegelöffnung verlaufenden Teile annähernd den gleichen Abstand von der Glaswandung der Röhre haben. Der Sekundäremissionsverstärker ist in diesem Falle zweistufig ausgebildet mit wachsendem Potential in Richtung zur Anode A. Jede Stufe besteht aus einer zylindrischen Hohlelektrode Z1 bzw. Z2 in der' bekannten L-Form. Die Primärelektronen werden nach Z1 hin beschleunigt, treten bei Ö in die Hohlelektrode ein und erzeugen Sekundärelektronen in der Hauptsache an dem besonders aktivierten Kniestück Bi. Die entstehenden Sekundärelektronen werden ihrerseits durch Z2 beschleunigt und führen an dem ebenfalls aktivierten Kniestück bei B2 aufs neue zur Emission von Sekundärelektronen. Der auf diese Weise entstehende verstärkte Elektronenstrom gelangt schließlich zu der die höchste Spannung aufweisenden Anode A. Die Spannungszuführung für die einzelnen Stufen erfolgt über die Zuleitungen durch :den Quetschfuß Q. Das erregende Licht fällt von rechts auf die Fotokathode und wird, wie auch aus der zweiten Ansicht der Kathode in Fig. q. zu erkennen ist, durch die schmalen Hilfsgitterstreben fast gar nicht behindert. Da das Hilfsgitter G Kathodenpotential besitzt, wird ein großer Teil des auch näher dem Kathodenrand emittierten Fotostroms in das Verstärkersystem noch hineingelenkt, der ohne das erfindungsgemäße Hilfsgitter an der Systemöffnung vorbeiströmen würde.
  • Die Hilfselektrode G gemäß der Fig. 5 ist durch Streben S mit .der Fotokathode K verbunden und besteht aus einem dünnen Metallring, der sich über dem mittleren Teil der Hohlkathode erhebt. Das Sekundäremissionssystem besitzt in diesem Falle drei Verstärkerstufen. Z1, Z2, Z3, wobei die einzelnen Hohlzylinder in der bekannten T-Form ausgebildet sind, die hochaktivierten Stellen liegen jeweils direkt den Eintrittsöffnungen für die Elektronen gegenüber, d. h. an den mit B1, B2,, B3 bezeichneten Innenteilen der Zylinderelektroden. Die Beschattung der aktiven Kathodenschicht durch das Hilfsgitter ist ebenfalls belanglos. Die Ausdehnung.der (Kathode ist außerdem groß genug, so daß die Zylinderelektrode Z1 bei von links annähernd horizontal einfallendem Licht nur einen verhältnismäßig kleinen Teil der Kathodenoberfläche beschattet und mit in Kauf genommen werden kann.
  • Die Anordnung in Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 5 dadurch, daß das Hilfsgitter G nicht mehr unmittelbar mit der Fotokathode IL verbunden. ist, sondern vermittels einer besonderen Zuleitung L isoliert von ihr in die Röhre eingeführt ist. Hierdurch wird es möglich, dem Hilfsgitter ein stark negatives Potential gegen Kathode zu erteilen, so daß die Konzentration der lichtelektrisch ausgelösten Elektronen wesentlich verbessert wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit iSekundäremission arbeitende Verstärkereinrichtung für Fotokathoden, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche großflächige Fotokathode vorgesehen ist, .deren Oberfläche größer ist als die Eingangsöffnung des Verstärkersystems, und daß zwischen dieser Eingangsöffnung und der Fotokathode mindestens auf Kathodenpotential liegende Hilfselektroden derart angeordnet sind, daß die von der Fotokathode ausgehenden Elektronen durch die fokussierende Wirkung dieser Hilfselektroden auf die Eingangsöffnung des Verstärkersystems konzentriert werden. z. Verstärkereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode mit der als Hohlspiegel ausgebildeten. Kathode durch Streben verbunden ist und aus einem oder mehreren Stab- oder ringförmigenDrähten oder einer gitterförmigen Elektrode besteht. 3. Verstärkereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß die Hilfselektrode isolierte Zuleitungen besitzt und gegenüber der Fotokathode negativ vorgespannt ist.
DES3923D 1936-05-31 1936-05-31 Mit Sekundaeremission arbeitende Verstaerkereinrichtung fuer Fotokathoden Expired DE893239C (de)

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DE (1) DE893239C (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1015953B (de) * 1955-01-22 1957-09-19 Fernseh Gmbh Anordnung zur Erzeugung einer photoempfindlichen Schicht in einer insbesondere fuer Filmabtastgeraete dienenden Photozelle mit Sekundaerelektronenvervielfacher, bei der zwischen Photokathode und Blende eine ringfoermige Elektrode angeordnet ist
DE1028706B (de) * 1956-06-05 1958-04-24 Zeiss Jena Veb Carl Photoelektrische Einrichtung, insbesondere Sekundaerelektronenvervielfacher, bei der nur ein Teil der Kathodenflaeche belichtet wird
DE1043526B (de) * 1957-02-04 1958-11-13 Jenoptik Jena Gmbh Sekundaerelektronen-Vervielfacher fuer Szintillationsmessungen
DE1098631B (de) * 1957-03-05 1961-02-02 Jenoptik Jena Gmbh Photoelektronen-Vervielfacher, insbesondere fuer Szintillationsmessungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1015953B (de) * 1955-01-22 1957-09-19 Fernseh Gmbh Anordnung zur Erzeugung einer photoempfindlichen Schicht in einer insbesondere fuer Filmabtastgeraete dienenden Photozelle mit Sekundaerelektronenvervielfacher, bei der zwischen Photokathode und Blende eine ringfoermige Elektrode angeordnet ist
DE1028706B (de) * 1956-06-05 1958-04-24 Zeiss Jena Veb Carl Photoelektrische Einrichtung, insbesondere Sekundaerelektronenvervielfacher, bei der nur ein Teil der Kathodenflaeche belichtet wird
DE1043526B (de) * 1957-02-04 1958-11-13 Jenoptik Jena Gmbh Sekundaerelektronen-Vervielfacher fuer Szintillationsmessungen
DE1098631B (de) * 1957-03-05 1961-02-02 Jenoptik Jena Gmbh Photoelektronen-Vervielfacher, insbesondere fuer Szintillationsmessungen

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