DE1098631B - Photoelektronen-Vervielfacher, insbesondere fuer Szintillationsmessungen - Google Patents

Description

• Photoelektronen-Vervielfacher, insbesondere für Szintillationsmessungen Photoelektronen-Vervielfacher, die speziell für Szintilliationsmessungen verwendet werden sollen, haben in der Regel eine relativ große Durch.sichtphotokathode, die möglichst eben sein soll. Zur quantitativen Messung ist es notwendig, die aus der Photokathode durch Lichtblitze ausgelösten Elektronen möglichst alle auf die erste Dynode,des Verv ie-lfachersystems zu konzentrieren. Bei den bisher bekannten Vervielfachern sucht man dies dadurch zu erreichen, daß eine Hilfselektrode in Verbindung mit dem auf Kathodenpotential liegenden Wandbelag zwischen der Photokathode und dieser Hilfselektrode ein sammelndes Feld erzeugt. Dabei m.uß der Abstand der ersten Dynode von der Photokathode je nachdem Kathodendurchmesser entsprechend groß sein. Aber je größer dieser Abstand ist, um so störanfälliger wird die Anordnung gegen äußere Magnetfelder. Eine weitere Verfälschung des Meßergebnisses kann durch Sekundärelektronen verursacht werden, die durch die Primärelektronen aus den zwischen Photokathode und erster Dynode liegenden Elektroden ausgelöst werden und die zusammen mit dem Primärelektronenstrom zu den Dynoden des Vervielfachersystems gelangen.
• Die Erfindung richtet sich auf die Beseitigung dieser Nachteile, die sich gerade bei Szintillations-Vervielfachern sehr störend bemerkbar machen. Es ist zwar bereits bekannt, bei Photoelektronen-Vervielfachern, die mit einer flächenhaft ausgebildeten Photokathode ausgestattet sind, ein zur Führung des Elektronenstroms dienendes System aus mehreren zylindrischen Linsen zu verwenden. Mit diesen bekannten Anordnungen ist es aber nicht möglich, den Einfluß von Magnetfeldern oder von Sekundärelektronen, die aus den Fokussierungselektroden ausgelöst werden, auf den Elektronenstrom herabzusetzen.
• Gemäß der Erfindung wind diese Aufgabe bei einem Photoelektronen-Vervielfacher mit einem zur Führung ,des von der Photokathode ausgehenden Elektronenstrom dienenden elektrostatischen Linsensystem, bei dem zwischen der Photokathode und der das Linsensystem abschließenden Elektrode mit der Durchtrittsöffnung für die Photoelektronen in das Vervielfachersystem eine Zwischenelektrode mit einem gegenüber der Abschlußelektrode negativen, in der Nähe des Kathodenpotentials liegenden Potential angeordnet ist, dadurch gelöst, daß eine oder mehrere hintereinander angeordnete und auf gleichem Potential liiegend:e Zwischenelektroden im wesentlichen plan oder aber in ihrer axialen Ausdehnung klein gegenüber ihrem Durchmesserausgebildet sind. Hierdurch werden die Potentiallinien im Kathodenraum so gekrümmt, :daß eine Fokussierung auch dann zustande kommt, wenn der Abstand zwischen Photokathode und erster Dynode kleiner ist als der Kathodendurchmesser. Ferner ist es ein Bestandteil der Erfindung, daß auf der Abschlußelektrode ein in die letzte Zwischenelektrode hineinragender Zylinder angebracht ist, der die elektrischeFeldstärke imKathodenraum erhöht, sodaß die Störung durch magnetische Felder verringert und der Überführungskoeffizient vergrößert wird.
• Bei einer derartigen Ausbildung des Linsensystems können schräg aus der Photokathode austretende Elektronen nur wenig Sekundärelektronen aus den Elektroden auslösen. Außerdem treffen bei Anwendung von Lochscheiben, die schräg durch die Öffnung einer Blende fliegenden Elektronen auf nie Fläche der folgenden Lochblende auf, von wo aus kaum Sekundärelektronen zu den weiteren Elektroden gelangen können.
• Der Durchgriff des Feldes der ersten Dynoden auf die Teile der das Linsensystem bildenden Elektroden, aus denen Sekundärelektronen herausgelöst werden können, insbesondere auf die kathodenseitige Fläche der Abschlußelektrode, kann durch einen an die Öffnung der Abschlußelektrode in Richtung auf die Kathode angesetzten, innerhalb des @in die letzte Zwischenelektrode hineinragenden Zylinders liegenden Teil herabgesetzt werden.
• Die zur Verringerung :der Störung ges Primärelektronenstroms durch äußere Magnetfelder vorgesehene kurze Entfernung zwischen der Kathode und der ersten Dyode ermöglicht es, den leitenden Wandbelag im Kathodenteil ebenfalls kurz zu halten. Das wirkt sich bei der Herstellung der Photokathode vorteilhaft aus, :da ein solcher Belag leicht Cäsium aufnimmt. Je kleiner aber die Fläche dieses Beleges ist, um so weniger Cäsium muß in den Kolben destilliert werden. Es ergeben :sich also Vorteile hinsichtlich der Größe des Dunkelstroms.
• Die erste Dynode kann bei Anwendung der Maßnahme .gemäß der Erfindung so klein gehalten werden, daß das Verhältnis ihrer Fläche zu der wirksamen Kathodenfläche kleiner als 1/2s ist. Dies ist unter anderem auch ein Vorteil wegen des Beitrages des thermischen Dunkelstroms der erstem Dynode zum gesamten Dunkelstrom.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Photoelektronen-Vervielfachers schematisch dargestellt. Hierin ist 1 ein Teil der Gefäßwandung eines Photoelektronen-Vervi,elfachers, auf der eine Durehsichtphotokathode 2 aufgebracht ist. Von dem in -dem Gefäß .angeordnetem. Vervielfachersystem ist nur die erste Dynode 3 schematisch dargestellt. Zwischen der Photokathode 2 und der ersten Dynode 3 befinden sich zwei weitere Elektroden 4 un!d 5, die ein zur Führung des von der Photokathode ausgehenden Elektronenstroms -dienendes Linsensystem darstellen. Die Elektroden 4 und 5 sind im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und haben eine im Verhältnis zu ihrem Durchmesser geringe Länge. Die in die Elektrode 4 hineinragende, aber von ihr elektrisch isolierte: Elektrode 5 ist auf der in Richtung des Vervielfachersystems liegerüden Seite mit einer Lochblende6 versehen, die so ausgebildet ist, daß evtl. aus den Elektroden 4 und 5 ausgelöste Sekundärelektronen nicht von dem Durchgriff des Feldes der Elektroden des Vervielfachersystems erfaßt werden können, so daß sie den Ausgangsstrom des Vervielfachers nicht störend beeinflussen können. Wie das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, ist der Abstand der Dynode 3 von der Photokathode 2 kleiner als der Durchmesser der wirksamen Fläche der Photokathode 2.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Photoelektronen-Vervielfacher, insbesondere für Szintillationsmessungen, mit einem zur Führung des von der Photokathode ausgehenden Elektronenstroms dienenden elektrostatischen Linsensystem, bei dem zwischen der Photokathode und der das Linsensystem abschließenden Elektrode mit der Durchtrittsäffnung für die Photoelektronen in das Vervielfachersystem eine Zwischenelektrode mit einem gegenüber der Abschlußelektrode negativen, in der Nähe des Kathodenpotentials liegendem. Potential angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere hintereinander angeordnete und auf gleichem Potential liegende Zwischenelektroden im wesentlichen plan oder aber in ihrer axialen Ausdehnung klein gegenüber ihrem Durchmesser ausgebildet sind, wodurch die Potentiallinien im Kathodenraum so gekrümmt werden, daß eine Fokussierung auch dann zustande kommt, wenn der Abstand zwischen Photokathode und erster Dynode kleiner ist als der Kathodendurchmesser, und daß auf der Abschlußelektrode (6) ein in die letzte Zwischenelektrode (4) hineinragender Zylinder (5) angebracht ist, der die elektrische Feldstärke im Kathodenraum erhöht, so daß die Störung durch magnetische Felder verringert und der Überführungskoeffizient vergrößert wird.
2. 2. Photoelektronen -Vervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgriff des Feldes der ersten Dynoden auf die Teile der das Linsensystem bildenden Elektroden, aus denen Sekundärelektronen herausgelöst werden können, insbesondere auf die kathodenseitige Fläche der Abschlußelektrode (6), durch einen an die Öffnung der Abschlußelektrode in Richtung auf die Kathode angesetzten, innerhalb des Zylinders (5) liegenden Teil herabgesetzt ist.
3. 3. Photoelektronen-Vervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Fläche der ersten Dynode zur wirksamen Kathodenfläche kleiner als 1/2s ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 89'3 239; USA.-Patentschrift Nr. 2 728 014; Glas- und Hochvakuumtechnik, 2 (1953), S. 241 bis 247, Abb. 2c; Z. f. Techn. Phys. (1936), S. 623 bis 629; Trans. IRE an nuclear science, 53 (1956) S. 125 und 138; Nucleourcs, 14 (1956), S. 115.