Elektrodensystem für Elektronenvervielfaclier. Es sind Elektroden für S.ekundärelektro,- nenvervielfachor bekannt geworden, die die Form von kleinen Kästchen haben, auf deren einer Innenseite eine sekundäremittierende Schicht aufgebracht ,
ist und deren übrige Seiten einen Einifluss auf die Form des elek- trischen Feldes zwischen den einzelnen ver vielfachenden Elektroden ausüben sollen.
Als, besonders vorteilhaft hat sich unter diesen Elektroden eine Form erwiesen, die die eine Hälfto eines durch einen Diagonalschnitt ,ge teilten hohlen Quaders darstellt. Eine solche Elektrode ist in Fig. 1 dargestellt. Der rechte obere Teil des Quaders ist weggeschnitten.
Die Diagonalfläche a trägt auf ihrer der Fläche b zugekehrten Seite die sekundär- emittierende Schicht, ,die Seitenfläche b ist -durch ein Gitter aus dünnen Drähten ersetzt, w ä# Ihrend #di#e vorn liegende Seite völlig weg- gelassen .ist.
Dar dargestellte Teil des Qua- ders ist also ein hohles, dreiseitiges Prisma, .dessen eine Seite a im Innern, des Prismas elie sekundäremittierende Schoht trägt,
während der Eitritt der Elektronen dürch -die zweite Seite b, der Austritt der Elektronen durch die dritte (fehlende) @Stite erfolgt.
Diese Elektroden werden vorzugsweise aus Silberblech gebogen und in bestimmten Anordnungen zu Elektrodensystemen ver- einigt, die besondere Vorteile hiusichtlich der Raumausnutzung bieten.
Eine solche Anord nung ist als Beispiel in. Fig. 2 @dargestedlt: die Kästchenelektroden sind s,o in einer Ebene an.geo@rd'net, dfass ein Jumchfliegencles Elektron die Elektronenbahn d beschreibt, die aus nebeneinanderliegenden Vierecken zusammen gesetzt ;
gedacht werden kann. Eine weitere hinsichtlich, der Elektronenausnutzung noch günstigere Art der Anordnung dieser Kästt- chen ist derart, dass eine Elektrenenlyahn e zustandekommt, wie sie in der Fig. 3 dar gestellt ist. Man kann aus dieser Figur un- schwer entnehmen,
wie die Lage der einzel nen Kästchen zueinander sein russ, urn d iese Bahn zu ergeben. Der besseren Übersicht halber sind sie in der Figur nicht mit ein- gezeichnet.
Es rfordert nun aber Mühe und grosse Genauigkeit deer Arbeit, diese Kä.stehen aus Silberblech so zusammenzubauen, dass ein guter elektronenoptischer Wirkungsgrad zu- s:tandekommt. Abstand und Höhenlage der einzelnen Kästchen müssen genau stimmen. An jede einzelne der Elektroden muss eine besondere Stromzuführung angelötet werden.
Gemäss Ader Erfindung wird, ein E.lektro- densystem für Elektronenvervielfacher da durch erhalten, dass die Elektrodenfläc-hen in isolierende Körper, beispielsweise in Form kleiner Blöcke aus isolierendem Material, ein gearbeitet und metallisiert sind. Als 1Glate- rial dieser Blöcke eignet sich jede keramische Masse, insbesondere sogenannte ,;dichte Ke ramik", aber jauch Glas oder Kunstharz.
In diese Stoffe werden Vertiefungen einge formt - vorzugsweise gleich beider Herstel lung der Blöcke durch Giessen, Pressen oder dergleichen - oder aber nachträglich ein gearbeitet, also z. B. durch Schleifen, Scha ben oder einen ähnlichen Vorgang. Die Flä chen dieser Vertiefungen bilden dann, nach dem sie metallisiert sind, die Elektroden flächen.
Es ist auf diese Weise möglich, eine ganze Anzahl von Elektroden in einen ein zigen kleinen Block aus Isoliermaterial ein zuarbeiten, so da.ss die Abstände dieser Elek troden voneinander bezw. ihre Lage zii- eina-nder von vornherein als unverrückbar fest gegeben sind und nicht erst eingestellt zu werden brauchen.
Die einzelnen Elektro,- den brauchen dabei keineswegs gleich gross zu sein; man kann die Vertiefungen in den Blöcken aus Isolierstoff auch von versehie- dener Grösse machen. Insbesondere ist es möglich, auf diese Weise die Elektroden höherer Stufen, die ja. eine wesentlich höhere Belastung aufweisen, grösser zu machen als die Elektroden der Anfangsstufen.
Auch Elektroden verschiedener Gestalt können in die gleichen isolierend@en Körper eingearbei tet werden. Die Metallisierung der Elektrodenfläelien bann nach einem der üblichen bekannten Verfahren erfolgen, z. B. durch Einbrennen von Metallen, vorzugsweise aber durch Nie derschlagen einer dünnen bleta-llschicht im Vakuum aus einem Metalldampf.
Unter Um- -ständen kann man den ganzen Keramil@bloelt auf einmal metal@l.isieren und das Metall dann nur an den Stellen, an denen die einzelnen Elektroden voneinander isoliert werden müssen, nachträglich entfernen, etwa. durch Wegschleifen, durch chemische Mittel oder durch Überführen der Metallschicht an diesen Stellen in nichtleitende Verbindungen.
Beim MTegsehleifen der Metallschicht hat man es in der Hand, durch die Tiefe der Schleifnut die Beeinflussung der Elektronen bahnen durch auf nichtleitenden Stellen -des isolierenden Körpers sich bildende Ladungen möglichst klein zu halten. Durch tieferes Ausschleifen kann, man ja die Entfernung zwischen s@o,lehen Stellen und den Elektro nenbahnen hinreichend gross machen.
Die -Weiterbehandlung der Elektroden kann dann in der von .den Silberelektroden her bekann ten Form erfolgen, beispielsweise kann in die sekundäremittierenden Schichten Cäsium oder ein anderes seku:adäremittierendes 'Me tall eingelagert werden.
Die Stromzuführungen zu den Elektro den können ebenfalls mit auf den Block auf- metallisiert werden, so dass Zuführungs drähte nicht unmittelbar an den Elektroden flächen, sondern. erst in einiger Entfernung, heispielswei.se auf einer Seitenfläche des Blocks, an@gebra-cbt @ierd;
@n können. plan kann auch so vor@!ehen, dass man auf den Block selbst eine uTidflrstands;sühicht, beispielsweise aus IToehg-lanzli:ohleaufbringt, die man dann als Spannungsteiler schaltet und an die man mittels aufmetallisierter Stromanschluss- bahnen, die einzelnen Elektroden anschliesst.
Sie erhia.lten entsprechend dem Spannungs- sefä.lle ini Spannting-steiler jeweils das ge- ivün"chte Potential.
Diese Ausführung kaiirr man aber auch auf die Eingangsstufen des Elektronenvervielfachers beschränken. wo der Parallelstrom durch den Widerstand wegen der verhältnismässig ,geringen Stufen ströme nicht so gross, zu sein braucht, und kann dann clen Elektroden der letzten Stufen den Strom durch besondere, unmittelbar mit .den Elektrod'enfl@ächen in Verbindung stehende Zuleitungsdrähte zuführen.
Auch beim Aufbringen der Widerstandsschicht kann man so vorgehen, dass man den ganzen Block damit überzieht und dann .durch Ent fernen der Schicht durch Wegschleifen oder dergleichen bestimmte Strombahnen mit den ,gewünschten Widerstandswerten herstellt. Unter Umständen können die Metallflächen unmittelbar auf diese Widerstandsschicht aufgebracht werden, so ,d-ass, besondere Zulei tungen zwischen Widerstand und Elektroden wegfallen.
Durch Anordnung mindestens zweier solcher Blöcke nebeneinander kann man Elektronenbahnen erreichen, die eine ähn liche räumliche Gestalt haben, wie die in Fig. 3 dargestellte. Die Verbindung mehrerer solcher Blöcke mitesnander wird zweckmässig ,dadurch hergestellt,
dass man sie nach ein- -wandfreier EinateU.'ung zueinander mit eini gen Tropfen eines leichter schmelzenden Glasflusses oder durch. Kitten ein für allemal in ihrer Lage festlegt. Man kann auch be sondere Metallfl.ächen an ihnen vorsehen oder Metallteile .in: sie einlagern, mit deren Hilfe sie zusammengelötet werden können.
Statt kleiner Blöcke sind mit Vorteil auch flache Platten verwendbar, die auch auf mehreren Seiten mit eingearbeiteten Elektroa den versehen sein können.
"Will man bei- spielsweiEe mehrere Elektrodensysteme in der gleichen Röhre nebeneinander anordnen, o kann man,dies auf die Weise erreichen, dass man eine der Platten auf zwei Seiten mit eingearbeiteten Elektroden versieht und ihr auf diesen Seiten jeweils eine andere auf einer Seite mit Elektrodenflächen versehene Platte gegenüberstellt.
Kathode, ,Steuergitter und Anode des mit .dem erfindlungsgemässen Elektrodensystem ausgerüsteten Vervielfachers können in der üblichen Weise als vom Elektrodensystem ,getrennte Bauteile bekannter Ausführungs <B>form</B> ausgebildet sein.
Die Fig. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein System., bei dem zwei mit .eingearbeiteten Elektroden versehene Isolier- stoffplatten einander gegenübergestellt sind. Der Deutlichkeit halber ist,der Abstand :der beiden Platten voneinander übertrieben gross ,dargestellt.
In der Abbildung bedeuten f und g ,die Isolierstoffplatten, in die die Elektroden- flächen eingearbeitet sind. So sind in die Platte f die Elektroden 1, 2, 5, 6, 9 und 10, in die Platte g die Elektroden 3 und 4 und 7 und 8 eingearbeitet.
Der Verlauf der Elek- tronenbaahnen zwischen diesen Elektroden ist mit h bezeichnet. Die sekundäremittierende Schicht isst jeweilss auf die unter 50s (45 ) zur Oberfläche der Platten geneigten Rück flächen der Elektroden aufgebracht,
so dass eine solche Elektrode .der in F'ig. 1 gezeigten bekannten Elektrodenfürm durchaus ent- smr;cht. Auf die Seite<I>i</I> der Platte<I>f</I> ist tiu Widerstandsstreifen lc aufgebracht, an den die Elektro:dren 2, 5 und 10 über die metalli sierten Flächen<I>1, m</I> und n angeschlossen sind.
Auf ähnliche Weise sind auch die Elek troden 1, 6 und 9 an einen gleichen Wider- standsstreifen auf der rückwärtigen Schmal.- seite der Platte f angeschlossen. An den Wi- derstandsstreifen <I>k</I> sind die Drähte <I>q</I> an dler Stelle o und r als Stramzu- und Abführun gen, angebracht,
be#spieloweise antigelötet. Der WiderAandsstreifen k ist also als Potentio- meter .geschaltet, an dem die Potentiale für ,die drei Elektroden 2, 5 und <B>10</B> an der jeweils passseiden Stelle voneinander abge- griffen werden.
In den Fig. 5-7 ist eine etwas andere Ausführunps@form eines Elektro,densystems gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den untern Teil ,des ElektroJensysteme, Fig. 6 einen Querschnitt durch Jas Elek- troJensystem nach der Zinne VI-VI der Fing.
5, wobei der obere Teil ebenfalls ab gehoben gezeichnet ist,- Fig. 7 einen Querschnitt nach .der Linie VII VII der Fig. 5 durch das fertig zu sammengebaute Elektrodensystem.
Die Elektroden haben in diesem Falle die Form der Schirmelektroden nach Pierce. Sie sind in einen untern Teil seines Keramik blocks eingearbeitet, auf den ein Deckel. ebenfalls aus keramischer Masse aufgesetzt wird.
Durch die Öffnung u des fertigen Kera- mikblocks treten die Primärelektronen ein und treffen zunächst auf die erste Verviel- facherelektrodie v,_ auf, aus der sie Sekundär elektronen auslösen. Die Elektronenbahnen durch das Elektrodensystem sind mit iv be zeichnet.
Die sekundäremittierenden Schich- ten, die die einzelnen Elektroden bilden, sind auf .die Wandungen einer Vertiefung x im untern Teil s des Keramikblocks aufgebracht und in bekannter Weise metallisiert und aktiviert. y ste=llt die Endanode dar, von der ,der Endstrom des :Sekundärelektronenverviel- facher,s abgenommen wird.
Soweit die Wan- ,d'ungen metallisiert :sind, sind sie in. Fig. 5 ,dick ausgezogen. Die Stromzuführung zu den einzelnen Blektrodenflächen v, bis rt, erfolgt über Metallbrücken z,
die auf die Oberfläche des untern Teils s des Keramik- bIocks aufgebracht sind und wie beider An ordnung 2n Fig. 4 mit auf die Seitenflächen des Blocks aufgebrachten Widerstandsschi:ch- ten in. Verbindung stehen. Der besseren Über sieht halber ist nur die Zuführung zur Elek trode v, in Fig. 5 eingezeichnet.
Die Teilung des Keramikblocks kann selbstverständlich auch in anderer Form er folgen. So kann insbesondere, wenn die Breite der Elektrodenflächen bei den höheren Stufen des Verviel.fachers, zunehmen soll, die, Trennung zwischen Unier- und Oberteil des Keramikblocks auch quer d@wrch die Elektro- denflächen .gelegt werden.
So zeigt Fi,g. 8 einen Querschnitt durch ein Elektroden system,dessen unterer Teil s in der Drauf sicht genau so aussieht, wie in Fig. 5 dar <B>5</B> gestellt. Die Trennung zwischen Oberteil t und Unterteil s isst jedoch nicht so durch geführt, dass der Oberteil lediglich ein flacher Deckel zu einem Unterteil ist, in welchen das Elektrodensystem in seiner ganzen Breite eingearbeitet ist.
Vielmehr ist hier die obere Hälfte der Elektroden in den Oberteil und nur die untere Hälfte in den Unterteil verlegt,, so dass die Trennfuge zwischen diesen Teilen quer durch die Elek- trodenflächen verläuft.
Dabei wächst die Brei-to der Elektro-denfläehen von Stufe zu Stufe, das heisst sowohl im Oberteil wie im Unterteil wird die eibearbeitete Vertiefung, deren Wände die Elektrodenflächen bilden, von der Eintrittsseite bei der Eintritts- öffnung u bis zu der als Anode ausgebildeten Rückwand y immer tiefer.
Electrode system for electron multipliers. Electrodes for secondary electrons have become known, which have the shape of small boxes, on one inside of which a secondary emitting layer is applied,
and the other sides of which should exert an influence on the shape of the electrical field between the individual multiplying electrodes.
Among these electrodes, a shape has proven to be particularly advantageous which represents one half of a hollow cuboid divided by a diagonal cut. Such an electrode is shown in FIG. The upper right part of the cuboid has been cut away.
The diagonal surface a carries the secondary emitting layer on its side facing the surface b, the side surface b is replaced by a grid of thin wires, while the front side is completely omitted.
The part of the cuboid shown is thus a hollow, three-sided prism, one side of which a inside the prism bears the secondary emitting shoe,
while the electrons enter through the second side b, the electrons exit through the third (missing) side.
These electrodes are preferably bent from silver sheet and combined in certain arrangements to form electrode systems which offer particular advantages in terms of space utilization.
Such an arrangement is shown as an example in. Fig. 2 @dargestedlt: the box electrodes are s, o in a plane an.geo@rd'net, that a Jumchfliegencles electron describes the electron path d, which are composed of adjacent squares;
can be thought of. Another way of arranging these boxes, which is even more favorable with regard to the utilization of electrons, is such that an electrode connection e is created, as shown in FIG. 3. One can easily see from this figure
how the position of the individual boxes to each other is so to give this path. For the sake of clarity, they are not shown in the figure.
However, it requires effort and great accuracy of the work to assemble these boxes made of sheet silver in such a way that a good electron-optical efficiency is achieved. The distance and height of the individual boxes must be exactly right. A special power supply must be soldered to each of the electrodes.
According to the invention, an electrical electrode system for electron multipliers is obtained in that the electrode surfaces are machined and metallized in insulating bodies, for example in the form of small blocks of insulating material. Any ceramic mass, in particular so-called "dense ceramic", but also glass or synthetic resin, is suitable as the material for these blocks.
In these substances, wells are formed - preferably the same during the manufacture of the blocks by casting, pressing or the like - or worked a later, so z. B. by grinding, Scha ben or a similar process. The surfaces of these recesses then form the electrodes after they are metallized.
In this way it is possible to work a number of electrodes into a single small block of insulating material, so that the distances between these electrodes and one another. their position is fixed from the start as immovable and does not need to be adjusted first.
The individual electrics do not need to be of the same size; the indentations in the blocks can also be made of different sizes from insulating material. In particular, it is possible in this way to use the electrodes of higher stages, which yes. have a much higher load to make them bigger than the electrodes of the initial stages.
Electrodes of different shapes can also be incorporated into the same insulating body. The metallization of the electrode surfaces can be carried out using one of the customary known methods, e.g. B. by baking metals, but preferably by knocking down a thin bleta-llschicht in a vacuum from a metal vapor.
Under certain circumstances the entire Keramil @ bloelt can be metal @ lized at once and the metal can then only be subsequently removed at the points where the individual electrodes have to be isolated from each other, for example. by grinding away, by chemical means or by converting the metal layer at these points into non-conductive connections.
When grinding the metal layer, it is up to you, through the depth of the grinding groove, to keep the influence of the electron pathways as small as possible due to charges that are formed on non-conductive points of the insulating body. By grinding out deeper, the distance between the s @ o, lean areas and the electron paths can be made sufficiently large.
The further treatment of the electrodes can then take place in the form known from the silver electrodes, for example cesium or another secondary-emitting metal can be incorporated into the secondary-emitting layers.
The power supply lines to the electrodes can also be metallized onto the block so that supply wires do not lie directly on the electrodes, but rather. at some distance, for example, on one side of the block, an @ gebra-cbt @ierd;
@n can. plan can also be used in such a way that a uTidflstands; see on the block itself, for example from IToehg-lanzli: oil is applied, which is then switched as a voltage divider and to which the individual electrodes are connected by means of metallized current connection strips.
Depending on the voltage drop in the Spannting-Steiler, they each receive the desired potential.
However, this version can also be limited to the input stages of the electron multiplier. where the parallel current through the resistor does not need to be so great because of the relatively small steps, and the current can then be fed to the electrodes of the last steps through special lead wires which are directly connected to the electrode surfaces.
When applying the resistance layer, one can proceed in such a way that the whole block is covered with it and then, by removing the layer by grinding away or the like, certain current paths are established with the desired resistance values. Under certain circumstances, the metal surfaces can be applied directly to this resistance layer, so, d-ass, special supply lines between the resistor and electrodes are omitted.
By arranging at least two such blocks side by side, electron trajectories can be achieved which have a spatial shape similar to that shown in FIG. The connection of several such blocks with each other is expediently established by
that they can, after perfect integration with one another, with a few drops of a glass flow that melts more easily or through. Kitten is locked into position once and for all. You can also provide special metal surfaces on them or store metal parts in them, with the help of which they can be soldered together.
Instead of small blocks, flat plates can also be used with advantage, which can also be provided with incorporated electrodes on several sides.
"If, for example, you want to arrange several electrode systems next to each other in the same tube, you can achieve this by providing one of the plates with built-in electrodes on two sides and another on each side with electrode surfaces provided plate faces.
The cathode, control grid and anode of the multiplier equipped with the electrode system according to the invention can be designed in the customary manner as components of known design that are separate from the electrode system.
As an embodiment of the invention, FIG. 4 shows a system in which two insulating material plates provided with incorporated electrodes are opposed to one another. For the sake of clarity, the distance between the two plates is exaggerated.
In the figure, f and g mean the insulating material plates into which the electrode surfaces are incorporated. Electrodes 1, 2, 5, 6, 9 and 10 are worked into plate f, electrodes 3 and 4 and 7 and 8 are worked into plate g.
The course of the electron paths between these electrodes is denoted by h. The secondary emitting layer is applied to the back surfaces of the electrodes, which are inclined at 50s (45) to the surface of the plates,
so that such an electrode, as shown in FIG. 1, the known electrode form shown in FIG. On the side <I> i </I> of the plate <I> f </I> tiu resistance strips lc is applied, to which the electrodes 2, 5 and 10 via the metallized surfaces <I> 1, m < / I> and n are connected.
In a similar way, the electrodes 1, 6 and 9 are also connected to the same resistance strip on the rear narrow side of the plate f. The wires <I> q </I> are attached to the resistance strips <I> k </I> at points o and r as supply and discharge lines,
for example anti-soldered. The resistance strip k is thus connected as a potentiometer at which the potentials for the three electrodes 2, 5 and <B> 10 </B> are tapped from one another at the respective matching point.
5-7 shows a somewhat different embodiment of an electrode system according to the invention.
FIG. 5 shows a plan view of the lower part of the electrical system, FIG. 6 shows a cross section through the electrical system after the pinnacle VI-VI of the fing.
5, wherein the upper part is also drawn from lifted, - Fig. 7 shows a cross-section along the line VII VII of FIG. 5 through the ready-to-assemble electrode system.
In this case, the electrodes have the shape of the Pierce shielding electrodes. They are incorporated into a lower part of his ceramic block on which a lid. is also placed from ceramic mass.
The primary electrons enter through the opening u of the finished ceramic block and first hit the first multiplier electrode v, _, from which they release secondary electrons. The electron trajectories through the electrode system are marked iv.
The secondary emitting layers that form the individual electrodes are applied to the walls of a recess x in the lower part s of the ceramic block and are metallized and activated in a known manner. y ste = llt represents the end anode from which, the end current of the secondary electron multiplier, s is taken.
As far as the walls are metallized, they are drawn out thickly in FIG. 5. The power supply to the individual sheet metal electrode surfaces v, to rt, takes place via metal bridges z,
which are applied to the surface of the lower part of the ceramic block and, as in the arrangement 2n FIG. 4, are connected to resistance layers applied to the side surfaces of the block. For the sake of better oversight, only the feed to the electrode v is shown in FIG.
The division of the ceramic block can of course also be followed in another form. In particular, if the width of the electrode surfaces is to increase in the higher stages of the multiplier, the separation between the lower and upper parts of the ceramic block can also be placed across the electrode surfaces.
Thus, Fi, g. 8 shows a cross section through an electrode system, the lower part s of which looks exactly as shown in FIG. 5 as shown in FIG. 5. However, the separation between upper part t and lower part s is not carried out in such a way that the upper part is merely a flat cover to a lower part in which the electrode system is incorporated in its entire width.
Rather, the upper half of the electrodes is placed in the upper part and only the lower half in the lower part, so that the joint between these parts runs transversely through the electrode surfaces.
The breadth of the electrode surfaces grows from step to step, that is, both in the upper part and in the lower part, the egg-machined recess, the walls of which form the electrode surfaces, extends from the inlet side at the inlet opening u to the rear wall designed as an anode y deeper and deeper.