DE1026880B - Sekundaerelektronenvervielfacher und seine Verwendung bei einem Massenspektrometer - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher mit einer Serie von Sekundärelektronen emittierenden Platten und einer Steuerelektrode zur Steuerung des Elektronenflusses zwischen zwei Platten der Serie.

Es ist bekannt, in einem Sekundärelektronenvervielfacher eine Steuerelektrode anzuordnen, um die Strömung der Sekundärelektronen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten des Vervielfachers zu steuern. Eine derartige Anordnung ist in verschiedenen Fällen nützlich, beispielsweise wenn der Vervielfacher als Signalverstärker verwendet wird und das zu verstärkende Signal an die Steuerelektrode angelegt wird. Eine andere nützliche Anwendung einer derartigen Steuerelektrode ist in Fällen gegeben, bei welchen der Vervielfacher am Ausgang eines Massenspektrometer, das auf der Grundlage der Flugzeitmessung arbeitet, verwendet wird. Hierbei ist es durch Einwirkung auf das Potential der Steuerelektrode möglich, die Anwesenheit eines bestimmten Anteiles von Massen in einer Ionenmischung anzuzeigen.

Die früheren Ausführungen, die derartige Steuerelektroden verwenden, haben aber Nachteile. Wenn die Elektronenströmung durch den Vervielfacher unterbrochen werden soll, wird das Steuergitter mit einer derartigen Spannung gespeist, daß die Elektronen von der Platte stromaufwärts der Steuerelektrode auf diese Platte zurückgeworfen werden. Dies kann eine Anhäufung von negativen Ladungen an dieser Platte und eine Raumladung zwischen der Platte und der Steuerelektrode erzeugen, wodurch Energieverluste und Verzerrungen eintreten.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile dadurch vollständig beseitigt, daß die Steuerelektrode so vor einer Hilfselektrode angeordnet ist, daß die Elektronen bei einer bestimmten Größe der an die Steuerelektrode angelegten Spannung diese Steuerelektrode durchsetzen können, um anschließend von der Hilfselektrode aufgefangen zu werden, so daß der Elektronenfluß durch den Vervielfacher aufgehalten wird, während bei einer anderen Größe der an die Steuerelektrode gelegten Spannung die Elektronen die Steuerelektrode nicht durchsetzen und dadurch ihren normalen Weg durch den Sekundärelektronenvervielfacher fortsetzen können.

Bei einer solchen Anordnung darf die an das Steuergitter angrenzende Platte keine Sekundärelektronen aussenden. Die Anzeigeeinrichtung kann sowohl mit der letzten Platte als auch mit der an das Gitter angrenzenden Platte verbunden werden.

Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen erläutert.

In Fig. 1 besteht der Sekundärelektronenvervielfacher aus einem Satz von Platten 16, 20, 22, 24, 26.

und seine Verwendung bei einem Massenspektrometer

Anmelder:

Bendix Aviation Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 43

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 10. August 1953

31. Die erste Platte 16 erhält durch das in der Panzerplatte 14 vorgesehene Fenster 12 Primärteilchen von der Ionenquelle 10 eines Massenspektrometers. Vor einer der Platten des Satzes, nämlich 26, ist die aus einem Gitter von parallelen Drähten bestehende Steuerelektrode 30 angeordnet.

In dem beschriebenen Beispiel sind die Abstände der aufeinanderfolgenden Elektroden von der Panzerplatte 14 die folgenden:

Platte 16 5,65 mm

Platte 20 5,59 mm

Platte 22 4,45 mm

Platte 24 3,81 mm

Gitter 30 4,45 mm

Platte 26 6,35 mm

Platte 31 4,57 mm

Die Breite der Platten 16,20,22,24,31 und des Gitters 30 beträgt jeweils ungefähr 9 mm. Die ersten vier Platten 16, 20, 22, 24 sind, Kante an Kante aneinandergrenzend, in zu der Lotrechten der Platten leicht verschobenen Ebenen angeordnet, so daß der Abstand dieser aufeinanderfolgenden Platten von der Panzerplatte 14 immer geringer wird. Der Abstand der Platte 26 von der Panzerplatte 14 ist größer als der Abstand der Platte 24. Die Platte 26 weist eine

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Claims (1)

1. 3 4

   größere Breite als die anderen Platten auf, und ein Falls jedoch die Steuerimpulsquelle dem Gitter 80

   Teil von ihr ist hinter der Platte 24 angeordnet. Die eine genügende negative Spannung auferlegt, beginnt

   Platte 31 hat einen geringeren Abstand von der Pan- das Gitter die durch die Platte 76 ausgesandten Elek-

   zerplatte als die Platte 26. Das Gitter 30 deckt den tronen zurückzustoßen, so daß dieselbe eine neue

   freien Teil der Platte 26, um alle durch die vorgehende 5 Flugbahn 96 in Richtung der folgenden Platte 80 be-

   Platte 24 in Richtung zur Platte 26 ausgesandten schreiben usw., um schließlich eine starke Sekundär-

   Elektronen abzufangen. elektronenaussendung durch die letzte Platte 86 zu

   Die Elektroden 16, 20,22,24, 30 und 31 liegen an bewirken und durch die Platte 88 aufgefangen zu

   folgenden negativen Potentialen: werden, an welche das Kathodenstrahloszilloskop 89

   Platte 16 ....,; — 1800 V xo angeschlossen ist.

   Platte 20 ........... — 1600 V Der Sekundärelektronenvervielfacher kann vorteil-

   Platte22 ........... — 1400 V haft mit einem Massenspektrometer verbunden wer-

   Platte 24 ........... — 1200 V den, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von

   Gitter30 ........... —1250V Teilchen genau bestimmter Masse anzuzeigen. In

   Platte 31 — 1400 V 15 diesem Fall ist die Primärpartikelquelle die Ionen-

   Mit der Platte 26 ist ein Kathodenstrahloszilloskop quelle des Massenspektrometers. verbunden. Diese Platte 26 ist außerdem über einen
   Widerstand mit der Masse verbunden. Das Gitter ist

   an eine Impulsquelle geschaltet. Schließlich liegt lot- Patentansprüche: recht zu der Vorrichtungsebene ein gleichmäßiges 20

   magnetisches Feld. In dem betrachteten Beispiel kann 1. Sekundärelektronenvervielfacher mit einer dieses magnetische Feld eine Feldstärke von 400 Gauß Serie von Sekundärelektronen emittierenden Plathaben. ten und einer Steuerelektrode zur Steuerung des Die durch die Quelle 10 ausgesandten Elektronen Elektronenflusses zwischen zwei Platten der Serie, oder andere Primärpartikel treffen auf die Platte 16 35 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode auf und verursachen eine Aussendung von Sekundär- (28, 80) so vor einer Hilfselektrode (26, 78) angeelektronen, welche, eine zykloidische Flugbahn 58 be- ordnet ist, daß die Elektronen bei einer bestimmschreibend, auf die nächstfolgende Platte 20 auf treffen, ten Größe der an die Steuerelektrode angelegten diese sendet ihrerseits wieder Sekundärelektronen aus, Spannung diese Steuerelektrode durchsetzen köndie entlang der Flugbahn 60 laufen usw. Bei der an 30 nen, um anschließend von der Hilfselektrode (26, das Gitter 30 angelegten Spannung können die von 78) aufgefangen zu werden, so daß der Elektronender Platte 24 ausgesandten und entlang der Flugbahn nuß durch den Vervielfacher aufgehalten wird, 62 laufenden Sekundärelektronen weder die Platte 26 während bei einer anderen Größe der an die noch die Oberfläche des Gitters 30 erreichen, sondern Steuerelektrode gelegten Spannung die Elektronen werden, einen neuen zykloidischen Bogen 64 beschrei- 35 die Steuerelektrode nicht durchsetzen und dadurch bend, an die Platte 31 weitergeführt. Die durch diese ihren normalen Weg durch den Sekundärelektroletztere Platte 31 ausgesandten Sekundärelektronen nenvervielfacher fortsetzen können, beschreiben den Bogen 66 und werden durch die 2. Sekundärelektronenvervielfacher nach An-Sammelplatte 32 aufgefangen. Das Kathodenstrahl- sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueroszilloskop 27 spricht somit normalerweise nicht an. 40 elektrode (30) mit einem Potential vorgespannt Wenn das Gitter 30 durch die Einwirkung eines ist, das die Elektronen an einem Durchsetzen der Steuerimpulses auf ein im Vergleich zu der Platte 24 Steuerelektrode zur Hilfselektrode hin (26, Fig. 1) positives Potential gehoben wird, zieht es die von der verhindert.

   Platte 24 kommenden Elektronen an, und diese Elek- 3. Sekundärelektronenvervielfacher nach An-

   tronen durchsetzen das Gitter, um auf die Platte 26 45 Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An-

   aufzutreffen und somit das Kathodenstrahloszilloskop zeigeeinrichtung, beispielsweise ein Kathoden-

   27 zur Anzeige zu veranlassen. strahloszilloskop (27), an die Hilfselektrode ange-

   Nach dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei- schlossen ist (Fig. 1).

   spiel ist die Anordnung der Platten, im Vergleich zum 4. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anvorgehenden, ein wenig verändert. Mit Ausnahme der 50 spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdurch das Steuergitter 82 verdeckten Platte 78 sind elektrode (80) mit einem Potential vorgespannt alle Platten fortschreitend im gleichen Sinn ver- ist, das den Elektroden ein Durchsetzen durch die schoben, indem sie mehr und mehr der Panzerplatte Steuerelektrode zu der Hilfselektrode (78 in 14 näher stehen. Beispielsweise betragen die Werte Fig. 2) gestattet.

   für den Abstand gewisser Platten von der Panzer- 55 5. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anplatte 14 sowie für die an diese Platten angelegten spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die AnPotentiale: zeigeeinrichtung, beispielsweise ein Kathoden-Platte 76 3,15 mm, —1200 V strahloszilloskop (89), an die letzte Platte (88)

   Platte 84 3,10 mm, — 1000 V des Vervielfachers angeschlossen ist.

   Platte 86 3,05 mm, — 800 V 60 6. Sekundärelektronenvervielfacher nach einem

   Außerdem steht im vorliegenden Fall das Gitter 82 der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die

   unter einer Spannung von—1150 V. Vervielfacherplatten nebeneinander in einer zu-

   In Abwesenheit eines durch die Steuerimpulsquelle sammenhängenden Reihe stufenweise senkrecht zu

   an das Gitter 82 angelegten Steuerimpulses zieht ihrer Ebene abgesetzt angeordnet sind, dadurch

   das im Vergleich zu der vorgehenden Platte 76 posi- 65 gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode in Form

   tiv gespannte Gitter 82 die durch diese Platte ausge- eines Gitters (30, 80) an einer Stelle angeordnet

   sandten und die Flugbahn 90 beschreibenden Elek- ist, die üblicherweise durch eine Platte des Ver-

   tronen an, und diese Elektronen durchsetzen das Git- vielfachers eingenommen wird, während die Hilfs-

   ter in 92, um durch die Platte 78 aufgefangen zu elektrode (26,78) parallel zu und nahe an der

   werden. 70 Steuerelektrode auf der Seite der letzteren ange-

   ordnet ist, die von den Vervielfacherplatten abgelegen ist.

   7. Verwendung eines Sekundärelektronenvervielfachers nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem auf der Grundlage der Flugzeitmessung arbeitenden Spektrometer, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (28, 80) mit so bemessenen Steuerspannungsimpulsen gespeist wird, daß der Anzeiger (Kathodenstrahloszilloskop 27, 89) nur die Ionengruppen mit einer bestimmten Massezahl anzeigt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 501 740.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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