DE1041182B - Sekundaerelektronen-Vervielfacher mit mindestens zwei in einem Vakuum-gefaess untergebrachten Dynodensystemen - Google Patents

Description

Bei lichtelektrischen Messungen werden oft zwei getrennte Lichtbündel verwendet, die, wenn sie nur sehr geringe Helligkeitswerte haben, verstärkt werden müssen. Eine Verstärkung der Intensität ist beispielsweise durch Sekundärelektronen-Vervielfacher möglich. Für diesen Zweck wurden bisher meist zwei getrennte Vervielfacher benutzt. Es ist auch ein Sekundärelektronen-Vervielfacher bekannt, bei dem zwei Vervielfachersysteme und zwei Kathoden in einem Vakuumgefäß vereinigt sind, so daß die vakuumtechnischen Eigenschaften dieses einen Gefäßes in gleicher Weise für beide Systeme gelten. Bei diesem sogenannten Zweibahn-Vervielfacher können sich die beiden getrennten Photokathoden und die Tatsache, daß die beiden Vervielfachersysteme zueinander nicht symmetrisch aufgebaut sind, nachteilig auswirken. Auch sind Photozellen, die aus schaltungstechnischen Gründen in einem gemeinsamen Vakuumgefäß zwei Anoden und nur eine einzige Photokathode besitzen, bereits bekannt.

Die Erfindung richtet sich auf einen Mehrfach-Vervielfacher, bei dem die genannten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei einem Sekundärelektronen-Vervielfacher mit zwei oder mehreren in einem gemeinsamen Vakuumgefäß untergebrachten Dynodensystemen und gemeinsamer Photokathode das Feld in unmittelbarer Kathodennähe beeinflussende elektrostatische oder magnetische Ablenkmittel mit hoher Richtstrahlwirkung vorgesehen sind, durch die die von getrennten Lichtbündeln aus der gemeinsamen Photokathode ausgelösten Photoelektronen in je eines der Systeme geleitet werden. Es ist vorteilhaft, die Elektrodensysteme symmetrisch zur Kathode anzuordnen. Bei Verwendung von zwei Vervielfachersystemen läßt sich z. B. in dem die Kathode umgebenden Raum durch Anlegen entsprechender Potentiale an die Eingangselektroden der beiden Vervielfachersysteme in Verbindung mit einer auf Kathodenpotential liegenden Hilfselektrode, die auch durch die Kathode selbst gebildet werden kann, eine solche Feldverteilung erzeugen, daß die durch zwei räumlich voneinander getrennt einfallende Lichtbündel aus der Kathodenoberfläche ausgelösten Photoelektronen in verschiedene, vorzugsweise gegenüberliegende Richtungen und damit in je eines der Vervielfachersysteme geleitet werden.

Bei einer derartigen Ausbildung der Vervielfacheranordnung ergeben sich gegenüber den bekannten Anordnungen beträchtliche Vorteile. So gilt bei der erfindungsgemäßen Anordnung die spektrale Verteilung der Empfindlichkeit der Photokathode für alle in der Vervielfacheranordnung ausgelösten Photoelektronen. Ebenso wirken sich Änderungen in den Eigenschaften

Sekundärelektronen -Vervielfacher mit mindestens zwei in einem Vakuumgefäß untergebrachten Dynodensystemen

Anmelder:

VEB Carl Zeiss Jena, Jena, Carl-Zeiss-Str. 1

Lothar Schmidt und Eberhard Hahn, Jena, sind als Erfinder genannt worden

der Photokathode in gleicher Weise auf alle ausgelösten Photoelektronen aus. Ferner verteilt sich bei symmetrischer Anordnung der Vervielfachersysteme der thermische Dunkelstrom der Photokathode statistisch gleichmäßig auf sämtliche Systeme. Durch den symmetrischen Aufbau der Anordnung wird außerdem eine gleichmäßige Formierung garantiert, wodurch gleichmäßige Eigenschaften der ganzen Röhre in bezug auf Vakuum, Ermüdungserscheinungen und Verstärkungsfaktor bedingt werden. Der symmetrische Aufbau der Systeme bietet vielerlei Möglichkeiten für vergleichende photometrische Messungen, insbesondere bei Anwendung von Kompensation- und Koinzidenzverfahren, da auch die gleichmäßige Verteilung der Kapazitäten für derartige Meßanordnungen besonders vorteilhaft ist. Es ergeben sich dabei ferner verhältnismäßig einfache Konstruktionen. Schließlieh dürfte klar sein, daß sich bei symmetrischen Systemen die Linearitätsbedingungen sowie die Abhängigkeit der Gesamtverstärkung von der Gesamtspannung besser als bei einzelnen Vervielfachern oder bei einer Röhre mit getrennten Kathoden in unsymmetrischer Bauart für die einzelnen Systeme in Übereinstimmung bringen lassen.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele für Vervielfacheranordnungen gemäß der Erfindung näher erläutert. Die Abb. 1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vervielfacheranordnung im Längs- und Querschnitt, während in Abb. 3 der Feldlinienverlauf für einen besonderen Betriebsfall dieser Anordnung dargestellt ist. Zwei weitere Anwendungsbeispiele der Erfindung sind in den Abb. 4, 5 und 6 gezeigt.

Die Zweifach-Vervielfacheranordnung nach Abb. 1 und 2 enthält in einem zylindrischen Vakuumgefäß 1 eine Durchsichtkathode 2, zu der zwei Vervielfachersysteme 3 und 3' symmetrisch angeordnet sind. Gern 65W351

geniiber del Kathode 2 befindet sich eine auf Kathodenpotential liegende Hilfselektrode 4, die zusammen mit der Kathode einen in der Längsrichtung zweifach geschlitzten Zylinder darstellt. Wenn diese Zylinderstücke auf gleichem, nämlich Kathodenpotential liegen, wirken sie elektronenoptisch praktisch wie ein geschlossener Zylinder. Liegen nun die Eingangselektroden 5, 5' der beiden Vervielfachersysteme auf positivem Potential gegenüber der Kathode, so bildet sich ein Potentialverlauf aus, wie er in Abb. 1 schematisch eingezeichnet ist. d. h., es entsteht ein Potentialgebirge mit einem Sattel, wie es für elektrostatische Elektronenlinsen allgemein bekannt ist, die entsprechend der Anordnung der Elektroden 3-2, 4-3' aufgebaut sind. Läßt man auf die Fläche der Kathode 2 in einer bestimmten Entfernung voneinander zwei getrennte Lichtbündel 6, 6' auffallen, dann werden die von ihnen aus der Kathode 2 ausgelösten Photoelektronen infolge der Wirkung des Potentialfeldes in \'erschiedene Richtungen abgelenkt. Durch die Öffnungen der Elektroden 5 und 5' gelangen diese Photoelektronen in je eines der beiden Vervielfachersysteme. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich in verhältnismäßig einfacher Weise für die Meßtechnik vorteilhafte Wirkungen erzielen; so ist es z.B. möglich, auch beide von den Lichtbündeln 6 und 6' ausgelösten Photoelektronenströme abwechselnd in je eines der Vervielfacher sy sterne abzulenken, indem abwechselnd eine der Elektroden 5 und 5' an negatives Potential gelegt wird. Zur Erläuterung dieses Vorganges dient die Abb. 3, in der der für diesen Fall typische Feldlinienverlauf dargestellt ist. Je nach der Einstellung des Potentials der Elektroden 5 und 5' in bezug auf das Kathodenpotential ist es ferner möglich, beispielsweise die durch das Lichtbündel 6 ausgelösten Elektronen durch die Öffnung der Elektrode 5' zu leiten, während die vom Lichtbündel 6' ausgelösten Photoelektronen von der Elektrode 5' abgefangen werden. Durch Umpolen der Elektroden 5 und 5' können dann ebenso die vom Lichtbündel 6' ausgelösten Elektronen durch die Öffnung der Elektrode 5 in das Vervielfachersystem 3 geleitet werden, während dann die vom Lichtbündel 6 ausgelösten Elektronen von der Elektrode 5 abgefangen werden.

Wie die in den Abb. 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, können die Vervielfachersysteme auch in anderer Weise gegenüber der gemeinsamen Kathode angeordnet werden. Bei der Anordnung nach Abb. 4, von der die Abb. 5 einen Schnitt längs der Linie X-X' darstellt, befinden sich in einem Vakuumgefäß 7 eine Durchsichtkathode 8 und z\vei symmetrische, parallel zueinander angeordnete Vervielfachersysteme 9 und 9' mit den Kollektorelektroden 10 und 10'. Die Vervielfachersysteme sind zur Vermeidung von gegenseitigen Beeinflussungen durch einen Steg 11 voneinander getrennt, der auf einem solchen Potential liegt, daß die Elektronen nicht von einem System in das andere überwechseln können. Durch geeignete Potentialverhältnisse zwischen der Kathode und den Hilfselektroden 12 und 13 ist zweckmäßig eine Feldgestaltung in dem an die Kathode angrenzenden Raum in der Weise anzustreben, wie sie durch die gestrichelten Linien 14 angedeutet ist. Dabei ist es wichtig, in unmittelbarer Nähe der Kathode eine solche Feldverteilung zu bekommen, daß ein relativ hoher Richtstrahlwert entsteht. Dadurch wird vermieden, daß nicht senkrecht aus der Kathodenfläche austretende Photoelektronen in das falsche Vervielfachersystem gelangen. Zur Erreichung eines hohen Richtstrahlwertes gibt es verschiedene Möglichkeiten.

ίο Bei der Anordnung nach Abb. 4 und 5 wird die gewünschte Wirkung durch ein relativ starkes Feld in der Nähe der Kathode erreicht.

Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 6 besitzt zwei Vervielfachersysteme 15 und 15', die in der Weise einander gegenüberstehend angeordnet sind, daß in jeder Stufe eine Elektrode 16, 17, 18, 19 beiden Vervielfachersystemen gemeinsam ist. Zwischen der Kathode und den Eingangselektroden 21, 21' der Vervielfachersysteme ist eine weitere Hilfselektrode 22 angebracht, die in einem kleinen napfartigen Behälter 23 die Verdampfungswendel für das Kathodenunterlagemetall enthalten kann.

Claims (5)

Patentansprüche·.

1. Sekundärelektronen-Vervielfacher mit zwei oder mehreren in einem gemeinsamen Vakuumgefäß untergebrachten Dynodensystemen und gemeinsamer Photokathode, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld in unmittelbarer Kathodennähe beeinflussende elektrostatische oder magnetische Ablenkmittel mit hoher Richtstrahlwirkung vorgesehen sind, durch die die von getrennten Lichtbündeln aus der gemeinsamen Photokathode ausgelösten Photoelektronen in je eines der Systeme geleitet werden.

2. Lichtelektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Systeme symmetrisch zur Kathode angeordnet sind.

3. Lichtelektrische Sekundärelektronen-Vervielfacheranordnung nach Anspruch 1 mit zwei Vervielfachersystemen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenfläche als Zylinder oder Kugelkalotte ausgebildet ist und in Verbindung mit den beiden ersten auf positivem Potential gegenüber der Kathode liegenden Elektroden der Vervielfachersysteme eine elektrostatische Linse bildet.

4. Lichtelektrische Sekundärelektronen-Vervielfacheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Kathode in zwei oder mehrere voneinander isolierte Teile aufgeteilt ist, die wahlweise auf Kathodenpotential oder einzeln oder paarweise auf ein davon verschiedenes Potential gelegt werden können.

5. Lichtelektrische Sekundär elektronen-Vervielfacheranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektroden der Vervielfachersysteme auf gleichem positivem Potential gegenüber der Kathode liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 655 646, 684 522.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©S0&658/3R1 10.58