Elektronenvervielfaeher. Die Erfindung betrifft einen Elektronen vervielfacher, insbesondere für grosse Lei stungen.
Der Elektronenstrom vergrössert sich bei jeder Elektrode sprunghaft. Die Erwärmung der :einzelnen Elektroden ist um so höher, je grösser die Zahl der auftreffenden Primär elektronen ist. Unverhältnismässig stark ist die Erwärmung der Sammelanode, da einer seits die meisten Elektronen an ihr auf treffen und anderseits keine Energie ver brauchende Auslösearbeit für Sekundärelek tronen geleistet wird.
Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die grössere Wärme menge mit zunehmendem Elektronenstrom auf grössere Elektrodenflächen zu verteilen, oder mit andern Worten, die Elektrodengrösse der Zahl der auftreffenden bezw. ausgelösten Elektronen, oder der Differenz zwischen aus gelösten und auftreffenden Elektronen an zupassen.
Die zulässige Höchsterwärmung der Auffanganode bestimmt meistens die maximale Belastung. Ein mit einem Wechsel stromwiderstand, beispielsweise mit einem Transformator, abgeschlossenes Verstärker rohT besitzt füT Wechselstrom und Gleich strom verschiedene Leistungsgrenzen. Mass geblich für die Erwärmung einer Röhre ist der mittlere Gleichstrom. Für die Erwär mung der Auffanganode ist im wesentlichen der mittlere Gleichstrom der Endstufe be stimmend, ider auch durch den Abs,chluss- widerstand fliesst.
Die durch .den mittleren Gleichstrom erzeugte Wärmemenge verteilt sich auf der Röhre und auf den Abschluss- widers:tand. Je kleiner der Abseblusswider- stand, ide@sto kleiner ist die ausserhaalb der Röhre verbrauchte Energie und -desto grösser die Erwärmung der Röhre selbst.
Beispiels weise ein Wechselstromabschlusswiderstand mit geringem Wirkwiderstand kann nur wenig Energie aufnehmen und der über wiegende Teil -der Gesamtleistung muss, inner halb der Röhre in Wärme umgesetzt werden.
Verwenn,det man zum Beispiel zur Ton wiedergabe eines Tonfilmes einen Verviel- facher mit Photokathode, so entsteht beim Reissen des Filmes sehr grosse Gefahr für den Vervielfachen da das auf die Photokathode auffallende Gleichlicht einen hohen konstan. ten Elektronenstrom und daher eine un verhältnismässig hohe Erwärmung der Elek troden, insbesondere der Auffanganode ver ursacht.
Erfindungsgemäss ist zwischen zwei auf einanderfolgenden Elektroden ein durch ent sprechende geometrische Gestalt und ent sprechendes Potential die Elektronenbahnen zerstreuendes Beschleunigungsgitter vorge sehen. Um die Elektroden voll auszunützen, ist es zweckmässig, die Zerstreuung der Elek tronen, soweit überhaupt möglich, entspre chend dem Vervielfachungsfaktor zu wählen, das heisst so gross zu wählen, dass die Flächen dichte der auf die einzelnen Elektroden auf treffenden Elektronen gegen die Endelektro- den hin nicht a11zu stark zunimmt.
Anderseits kann man mit abnehmendem Elektronenstrom Elektroden kleinerer Oberfläche verwenden. Am einfachsten ist es, das Beschleunigungs gitter an das Potential der im Elektronenweg folgenden Elektrode zu .legen. Bei Röhren aus Isolierstoff eignet sich als Auffanganode für die durch das Beschleunigungsgitter ausein- andergestreuten Elektronen am besten eine auf die Röhrenhülle aufgebraehte Graphit- schiebt grosser Oberfläche, über welche sich die entstehende Wärmemenge verteilen kann,
so dass keine Stellen überhitzt werden und zu einer Zerstörung der Röhre Anlass geben könnten. Ausserdem kann bei dieser Ausfüh rung eine Kühlung der Röhre an der Aussen seite durch Zufuhr von Kühlluft oder Kühl wasser ohne grosse Schwierigkeiten vorgenom men werden, wodurch eine weitere Leistungs steigerung ermöglicht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes schema tisch dargestellt.
Fig.l zeigt einen Längsschnitt durch einen Vervielfacher; Fig. 2 zeigt einen Grundriss des Beschleu- nigungsgitters.
In einer Glashülle a ist ein E'lektroden- system untergebracht, das teils aus Kasten elektroden b, teils aus, Netzelektroden c und aus einer auf die Glashülle a aufgebrachten grossflächigen Graphntschicht d besteht.
Zwi schen der letzten Vervielfaeherelektrode und der als Auffanganode dienenden Graphit schicht d befindet sich ein Beschleunigungs gitter e, das durch entsprechende geome trische Gestalt und entsprechendes Potential die Elektronenbahnen auseinanderstreut. Das Besehleunigungsgitter besitzt hier beispiels weise dasselbe Potential wie die Auffang anode.
Es ist als weitmaschiges Drahtnetz ausgebildet, dessen Gestalt derart ist, dass die die Potentialverhältnisse bestimmenden Drahtebenen ein konkav entgegen und konvex in der Elektronen-Bewegungsrichtung lie gendes geometrisches Gebilde darstellen. Die Netzelektroden c besitzen mit zunehmendem Elektronenstrom grössere Oberflächen und sind konkav entgegen der Elektronen-Be- wegungsrichtung,
um auch ohne Beschleuni- gungsgitter die Elektronenbahnen etwas zu zerstreuen. Die Pfeile f deuten zwei Elek tronenbahnen an. Um die Wirkung des Be schleunigungsgitters voll auszunützen, ist es zweckmässig, es nahe an @di#äjemge Elektrode zu verlegen, von welcher die zu zerstreuenden Elektronen abgehen.
Obwohl gekrümmte Netzelektroden ebenfalls eine zerstreuende Wirkung auf die Elektronen ausüben können, besteht zwischen der Wirkungsweise von ge krümmten Netzelektroden und zerstreuendem Beschleunigungsgitter ein wesentlicher Unter schied.
Wie schon durch die Bezeichnung "Ba- schleunigungsgitter" angedeutet, bewirkt das zerstreuende Gitter bei geeigneter Vorspan- riung, also zum Beispiel wenn es am selben Po tential wie die im Elektronenweg folgende Elektrode liegt,
beschleunigend auf die Elek tronen und setzt die Laufzeiten und ebenso die Raumladungen herab. Je näher das Be- schleunigungsgitter an derjenigen Elektrode liegt, von welcher die Elektronen abgesaugt werden sollen, desto geringer ist die Laufzeit der Elektronen und die Raumladung.
Die Leistung der Endstufe. und damit des ganzen Vervielfachers wird durch die gute Absauge wirkung des Beschleunigungsgitters bedeu- 5 tend erhöht und die Erwärmung der End stufe bleibt trotzdem gering, da das Be schleunigungsgitter durch seine Gestalt die Elektronen verteilt auf die Grossflächenanode auftreffen l.ässt.
Electron multiplier. The invention relates to an electron multiplier, especially for large Lei stungen.
The electron current increases by leaps and bounds with each electrode. The heating of the: individual electrodes is higher, the greater the number of primary electrons that strike. The heating of the collecting anode is disproportionately strong, because on the one hand most electrons hit it and on the other hand no energy-consuming release work for secondary electrons is done.
It has therefore already been proposed to distribute the larger amount of heat with increasing electron flow to larger electrode areas, or in other words, the electrode size of the number of impinging respectively. released electrons, or the difference between released and incident electrons to adjust.
The maximum permissible heating of the collecting anode usually determines the maximum load. An amplifier rohT terminated with an alternating current resistor, for example with a transformer, has different power limits for alternating current and direct current. The mean direct current is decisive for the heating of a tube. The mean direct current of the output stage is essentially decisive for the heating of the collecting anode, which also flows through the terminating resistor.
The amount of heat generated by the mean direct current is distributed over the tube and the terminating resistor. The smaller the bleeding resistance, the smaller the energy consumed outside the tube and the greater the heating of the tube itself.
For example, an alternating current terminating resistor with a low effective resistance can only absorb a little energy and the predominant part of the total power must be converted into heat within the tube.
If, for example, a multiplier with a photocathode is used to reproduce the sound of a sound film, there is a very great danger for the multiplier when the film tears, since the constant light falling on the photocathode has a high constant. th electron flow and therefore a relatively high heating of the electrodes, in particular the collecting anode.
According to the invention, an acceleration grid that disperses the electron paths is provided between two successive electrodes by means of a corresponding geometric shape and corresponding potential. In order to make full use of the electrodes, it is advisable to choose the scattering of the electrons, if at all possible, in accordance with the multiplication factor, i.e. to choose so large that the area density of the electrons hitting the individual electrodes against the end electrons which does not increase too much.
On the other hand, electrodes with a smaller surface area can be used as the electron current decreases. The easiest way is to place the acceleration grid at the potential of the electrode following in the electron path. In the case of tubes made of insulating material, the best way to collect the electrons scattered by the accelerating grid is to use a graphite surface that is sprayed onto the tube shell, over which the resulting amount of heat can be distributed.
so that no areas are overheated and could lead to destruction of the tube. In addition, with this design, the tube can be cooled on the outside by supplying cooling air or cooling water without great difficulty, which enables a further increase in performance.
In the drawing, an embodiment example of the subject invention is shown schematically.
Fig.l shows a longitudinal section through a multiplier; 2 shows a plan view of the acceleration grille.
An electrode system is accommodated in a glass envelope a, which consists partly of box electrodes b, partly of mesh electrodes c, and of a large-area graphnt layer d applied to the glass envelope a.
Between the last multiplier electrode and the graphite layer d serving as a collecting anode, there is an acceleration grid e, which spreads the electron trajectories apart due to the corresponding geometric shape and potential. The acceleration grid has, for example, the same potential as the collecting anode.
It is designed as a wide-meshed wire network, the shape of which is such that the wire planes determining the potential relationships represent a concave, opposite and convex geometric structure lying in the direction of electron movement. The net electrodes c have larger surfaces with increasing electron current and are concave against the direction of electron movement,
in order to disperse the electron orbits somewhat even without an accelerating grid. The arrows f indicate two electron orbits. In order to fully utilize the effect of the acceleration grid, it is advisable to place it close to the same electrode from which the electrons to be scattered originate.
Although curved mesh electrodes can also have a scattering effect on the electrons, there is a significant difference between the action of curved mesh electrodes and the dispersing accelerator grid.
As already indicated by the term "acceleration lattice", the dispersive lattice, with suitable biasing, for example when it is at the same potential as the electrode following in the electron path,
accelerates on the electrons and reduces the running times and also the space charges. The closer the acceleration grid is to the electrode from which the electrons are to be extracted, the lower the transit time of the electrons and the space charge.
The power of the power amplifier. and thus the whole multiplier is significantly increased by the good suction effect of the acceleration grid and the heating of the final stage remains low, since the acceleration grid allows the electrons to strike the large area anode in a distributed manner due to its shape.