DE757172C

DE757172C - Sekundaerelektronenvervielfacher mit an fortlaufend hoeherem Potential liegenden Prallelektroden

Info

Publication number: DE757172C
Application number: DEM141353D
Authority: DE
Inventors: George Baldwin Banks
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1937-04-15
Filing date: 1938-04-15
Publication date: 1952-06-05
Also published as: GB493861A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher, dessen aufeinanderfolgende Prallelektroden an fortschreitend höheneni Potential liegen.

Ein Teil einer bekannten Ausführungsform eines Sekundärelektronenvervielfachers ist in Abb. ι schematisch dargestellt. Dieser enthält eine Reihe von sekundäremittietrenden Platten (Prallelektroden) S₁, S₂, S₃, die praktisch in einer Ebene angeordnet sind und jeweils einer Beschleunigungselektrodte F₁, F₂, F₃ gegenüberstehen. Die Beschleunigungs-

elektroden liegen praktisch in. einer zur Ebene der Prallplatten parallelen Ebene. Die aufeinanderfolgenden sekundäremittierenden Elektroden S₁, S₂, S₃ liegen fortschreitend an höherem Potential, das so gewählt ist, daß die Sekundärelektronen unter der Wirkung eines parallel zu den Elefctrodenebenen und senkrecht zur Entladungsrichtung verlaufenden Magnetfeldes in zykloidenförmigen Bahnen (angedeutet durch die punktierten Linien) von einer Prallelektrode zur nächsten wandern. Die an der letzten Prallelektrode

ausgelösten Sekundärelektronen gehen zu einer Auffangelektrode O₁ die im allgemeinen zwischen den Ebenen der Prallelektroden und der Beschleunigungselektroden, und zwar senkrecht zu diesen Ebenen angeordnet ist. Gewöhnlich verbindet man jede Prallelektrode und oft auch eine Beschleunigungselektrode mit je einem Abgriff P₁, P₂, P₃ eines Spannungsteilers, der mit Gleichspannung gespeist ίο wird. Die für jede Vervielfacherstufe erforderlichen Spannungen liegen zwischen jo und 350 Volt.

Ein Xaehteil des oben beschriebenen Spannungsteilers besteht darin, daß die Potentiale der einzelnen Prallelektroden S₁, S₂, S_ä nicht auf ihren vorbestimmten Werten stehenbleiben, da jede Prallelektrode Strom aufnimmt und dadurch zwangsläufig auch ihr Potential ändert. Diese Erscheinung macht sich besonders stark in den letzten Stufen eines Vervielfachers, wo die Spitzenströme sehr groß werden können, bemerkbar.

Dieser Xachteil soll an Hand der letzten Vervk'lfacherstufen in Abb. 1 näher betrachtet werden. Der Widerstand zwischen den beiden Abgriffen P₂, P₃ habe den Wert R. Es sei ferner der Strom im Spannungsteiler infolge der an den' Enden angelegten Spannung gleich / und der Elektronenstrahl zwischen der vorletzten Prallelektrode JT₂ und der letzten S_s gleich /'. Dieser Elektronenstrom rlieiät durch den Widerstand R dem Strom / entgegen, und infolgedessen ist der tatsächliche Potentialunterschied zwischen der letzten und der vorletzten Prallelektrode gleich R (J-I'). Offenbar rufen also Schwankungen von /' auch Schwankungen des tatsächlichen Potentials hervor. Man kann zwar den Einfluß dieser Schwankungen dadurch herabsetzen, daß man / sehr viel größer als den Spitzenwert von Γ wählt, doch -ist dieses Hilfsmittel sowohl hinsichtlich des Leistungsverbrauches wie hinsichtlich der Kosten des Spannungsteilers unwirtschaftlich. Bei einem Sekundärelektronenvervielfacher, dessen aufeinanderfolgende Prallelektroden an fortschreitend höherem Potential liegen und dieses Potential von einem Spannungsteiler erhalten, besteht erfindungsgemäß jeder zu zwei aufeinanderfolgenden Prallelekroden gehörende Abschnitt des Spannungsteilers, zumindest aber der zur letzten und vorletzten Prallelektrode gehörende Abschnitt aus einem spannungskonstanten Widerstand, z. B. einer dampf- oder gasgefüllten Entladungsröhre. ' Die in Reihe geschalteten Entladungsröhren bilden mit einem als Schutzwiderstand die- ' nenden gewöhnlichen Widerstand den Span- '' nungsteiler. Bekanntlich ist der Spannungsfio abfall in einer Niederdruckgasentladungs- j röhre praktisch konstant, also über einen j großen Bereich von dem durch die Röhre fließenden Strom unabhängig. Der Spannungsabfall ist durch die Art und den Druck des Gases und durch die Austrittsarbeit des Kathodenmaterials der Entladungsröhre bestimmt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt. Dort besteht der Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von Gasentladungsröhren. Er liefert die Betriebsspannungen für einen Sekundärelektronen- \-ervielfacher, bei dem in an sich bekannter Weise jede Beschleunigungselektrode mit der Prallelektrode der nächstfolgenden Stufe verbunden ist. Zwischen der Primärkathode K und der ersten Prallelektrode S₁, zwischen je einem Paar von benachbarten Prallelektroden und zwischen der letzten Prallelektrode S- und der Auffangelektrode 0, im letzten Fall in Reihe mit einem Widerstand R₂. ist eine gasgefüllte Entladungsröhre geschaltet. Der dargestellte Vervielfacher weist fünf Prallelektroden S₁, S₂, S_s, S₁, S-, sechs Beschleunigungselektroden P₁, P₂, P₃, P₄, Pfcj P₆, eine Primärkathode K und eine Auffangelektrode 0 auf. Die den Spannungsteiler bildendien Entladungsröhren sind mit DT₁, DT₂ ... DT₆ bezeichnet. Iu Reihe mit diesen Entladungsröhren liegt ein gewöhnlicher, vorzugsweise regelbarer Widerstand R₁, der als Schutzwiderstand dient. Die Anode des Elektronenvervielfachers ist über einen Ausgangswiderstand R₂ mit einem Punkt zwischen dem Schutzwiderstand R₁ und der Entladungsröhre DT₆ verbunden; die letzte Beschleunigungselektrode P,. ist mit dem gleichen Punkt verbunden.

Die verwendeten Gasentladungsröhren, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, können beispielsweise, wie an sich bekannt, je zwei Elektroden P₁, P₂ enthalten (Abb. 3), die ineinandergeschachtelt und in ein Glasgefäß V eingeschmolzen sind. Statt dessen können sie aber auch, wie aus Abb. 4 hervorgeht, ausgebildet sein. Die Elektrode P₁ entspricht derjenigen nach Abb. 3, die andere Elektrode P₂F ist als Metallgefäß ausgebildet und stellt zusammen mit einem Glasteil SM die Gefäßwand dar. Wenn die Spannungen zwischen no zwei aufeinanderfolgenden Prallelektroden des Vervielfachers klein sein können, verwendet man zweckmäßig Entladungsröhren, deren Kathode aus einem Metall mit kleiner Austrittsarbeit besteht, oder Röhren, in die ein Metall mit geringer Austrittsarbeit bei der Herstellung eingefüllt wurde. Wenn man Gasdruck und Gasart geeignet wählt, kann man Röhren erhalten, die einen Spannungsabfall innerhalb eines ziemlich weiten Bereiches, etwa zwischen 70 und 350 Volt, aufweisen.

Man hat festgestellt, daß man praktisch konstante Betriebsspannungen an den Prallelektroden erhält, wenn der Strom durch jede der im Spannungsteiler angeordneten Entladungsröhren nicht unter 0,5 mÄ/cm² Kathodenfläche fällt und nicht über 5 mA/cm² Kathodenfläche steigt. Unter diesen Umständen braucht der durch den Spannungsteiler fließende Strom den Sprtzenstrom im Vervielfacher nur um einige Milliampere zu übersteigen.

Claims

Patentansprüche.·

ι . Sekundärelektronenvervielfacher, dessen aufeinanderfolgende Prallelektroden an fortschreitend höherem Potential liegen und dieses Potential von einem Spannungsteiler erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zu zwei aufeinanderfolgenden Prallelektroden gehörende Abschnitt des Spannungsteilers, zumindest aber der zur letzten und. vorletzten Prallelektrode gehörende Abschnitt aus einem spannungskonstanten Widerstand, z. B. einer gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhre, besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Spannungsteiler aus in Reihe geschalteten gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhren und einem vorzugsweise regelbaren, als Schutzwiderstand - dienenden Widerstand besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Entladungsröhren mit einer Strombelastung von nicht weniger als 0,5 und nicht mehr als 5 mA/cm² Kathodennäche.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Nr. 561 4S9,

574924, 600 128, 601 316;

britische Patentschrift Nr. 478 153;
USA.-Patentschrift Nr. 1 973 082;
Zeitschrift für techn. Physik, 1936,

17. Jahrg., S. 170 bis 183;

Zeitschrift für Hochfrequenztechnik ti. Elektroakustik, 1932, Bd. 40, S. 185 bis 187;

Zeitschrift »Helios«, 1936, 42. Jahrg., Nr. 34, S. 1041 und 1042.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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