DE1037601B

DE1037601B - Sekundaerelektronenvervielfacher

Info

Publication number: DE1037601B
Application number: DEB42192A
Authority: DE
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1955-10-21
Filing date: 1956-10-19
Publication date: 1958-08-28
Also published as: US2932768A; FR70587E; GB835129A; FR1156222A

Description

DEUTSCHES

BIBLIOTHEK

DES DEUTSCHEN PATEHTAMTES

Die Erfindung betrifft einen Sekundärelektronenvervielfacher mit zwei gegenüberliegend angeordneten, vorzugsweise parallel ausgerichteten Widerstandsflächen, entlang denen jeweils ein solcher Spannungsabfall erzeugt wird, daß einander gegenüberliegende Punkte der zwei Widerstandsflächen unterschiedliche Potentiale aufweisen, um eine senkrecht zu den Flächen verlaufende elektrische Feldkomponente zu erzeugen, wobei mindestens eine der Oberflächen zur Sekundäremission geeignet ist, so daß unter dem gemeinsamen Einfluß des elektrischen Feldes und eines senkrecht zum elektrischen Feld ausgerichteten magnetischen Feldes die Sekundärelektronen entlang der Emissionsfläche beschleunigt werden können.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Sekundärelektronenvervielfachers der vorgenannten Art, dessen Beschleunigerfeld durch Anlegen zuvor festgelegter Potentiale in weiten Grenzen geregelt werden kann, um auf die Elektronenflugbahnen regelnd einwirken zu können. Durch eine Regelung der Elektronenflugbahnen kann dann auch der Verstärkungsfaktor des Elektronenvervielfachers verändert werden. Eine solche Regelungsmöglichkeit war mit den bisher bekannten Sekundärelektronenvervielfachern nicht möglich.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Sekundärelektronenvervielfacher der vorgenannten Art mindestens auf einer der Widerstandsflächen an zuvor festgelegten Stellen ein oder mehrere leitende Elemente, beispielsweise Streifen, anzuordnen, an die bestimmte elektrische Spannungen angelegt werden. Über die Widerstandsflächen können dabei mehrere Elemente oder Streifen verteilt sein, welche dann vorzugsweise parallel zur Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet werden.

Die Erzeugung der Elemente oder Streifen erfolgt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Niederschlagen von Metall beispielsweise Silber auf den die Widerstandsfläche bildenden Überzug.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung, in der der Laufweg der Elektronen eingezeichnet ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit einer etwas anders gestalteten Elektronenbahn,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, aus welcher die Potenitialverteilung längs der Vorrichtung zu entnehmen ist.

Der in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Vervielfacher besteht aus zwei planparallelen Elektroden 16 und 18 aus Isoliermaterial, wie beispielsweise Glas, Sekundärelektronenvervielfacher

Anmelder:

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

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Oktober 1955

Kunstharz od. dgl., deren Abstand beispielsweise 3 mm betragen kann.

Die sich gegenüberliegenden Flächen sind mit Schichten 20 und 22 überzogen, die aus einer Substanz mit bestimmtem Widerstand bestehen und geeignet sind, eine Sekundäremission zu ermöglichen. Sie bestehen beispielsweise aus Zinnoxyd oder einer Substanz auf Kohlebasis.

Auf dem Überzug 20 sind mehrere Plättchen 24, 26, 28, 30, 32, 34 angeordnet, die beispielsweise durch einen Silberniederschlag auf dem Überzug erhalten worden sind. Diese Plättchen verlaufen senkrecht zur Länge der Platten 16 und 18.

Auf dem Überzug 22 sind gleichfalls ähnliche Plättchen 36, 38, 40, 42 angebracht, welche den Plättchen 24, 30, 32, 34 gegenüberliegen.

Eine Sekundäremissionselektrode 12 liegt in Verlängerung des Überzugs 22 und dient zur Aussendung von Sekundärelektronen bei Aufprall von Primärteilchen, beispielsweise von Ionen. Die Ionenquelle ist beispielsweise ein Laufzeit-Massenspektrometer. Jedoch kann die Elektrode 12 natürlich auch eine Primärelektronen aussendende Kathode sein.

Mit 44 ist eine Kollektorelektrode oder Anode bezeichnet. Die verschiedenen Elektroden der Anordnung sind so angeschlossen, daß die nachfolgenden Potentiale entstehen, wobei die angegebenen Werte nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen:

809 599/479

Claims

3 4

Elektrode 12 — 800 V genden Zykloidenbogen nicht konstant ist. Diese Am-

Anode 44 OV plitude ist in der Tat eine Funktion der Intensität des

Elektrodenplättchen 24 — 100 V elektrostatischen Feldes und der diesem mitgeteilten

„ 26 + 100 V Veränderungen. Dieses ist in Fig. 1 übertrieben wie-

28 — 25 V 5 dergegeben. Man bemerkt ebenfalls, daß in dem letz-

„ 30 + 25 V ten Bereich der Bahn, beginnend mit dem Abschnitt

„ 32 OV der Elektrodenplättchen 32 und 40, eine Überlagerung

„ 34 OV auftritt und so die Elektronen wegen der in diesem

„ 36 — 600 V Bereich herrschenden Potentialwerte nicht auf die

38 - 100 V ίο Oberfläche 22 auftreffen. Die Elektronen beschreiben

„ 40 — 125 V aber doch sich allmählich erhebende zykloide Bahnen

„ 42 — 125 V und folgen der allgemeinen Richtung eines gleichen

Potentials. In diesem letzten Bereich der Bahn erfolgt

Diese beiden letzten Elemente 32 und 34 können demzufolge keine Vervielfachung der Elektronenzahl parallel über einen vorgeschalteten gemeinsamen Kon- 15 an dieser Stelle; dieses Beispiel zeigt also schon, wie densator aus einer Impulsquelle versorgt werden. Da- es auf Grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Zwidurch kann das ständig an den Elementen herrschende schenelektroden leicht ermöglicht wird, den Verstär-Potential, z. B. Null Volt von einer negativen Impuls- kungsfaktor quer zur Vorrichtung zu steuern.
spannung, hier —130 V, in einem bestimmten Moment Mittels einer Impulsquelle kann man nun an die periodisch oder nicht periodisch überlagert werden. 20 beiden Elektrodenplättchen 32 und 34 einen negativen In dem Bereich zwischen den Platten 16 und 18 Impuls von —130 V anlegen, wodurch das in dem Bekann ein senkrechtes, d.h. parallel zu den Elektroden- reich 30-32 herrschende Feld sofort abnimmt. Dadurch plättchen 26 usw. verlaufendes magnetisches Feld er- erhält das Feld in dem Bereich 32-34 einen schwach richtet werden, dessen Intensität 300 Gauß betragen negativen Wert, der also dem der ursprünglichen Feikann. 25 der entgegengesetzt ist. Die neue Feldrichtung in Die Potentialverteilung unter der Wirkung des an diesen beiden Bereichen wird durch die gestrichelte den verschiedenen Elektroden der Vorrichtung stan- Linie 30, 40, 42 in Fig. 3 dargestellt. Unter diesen dig herrschenden Potentiale längs des Überzugs 20 ist Bedingungen werden die Elektronen sofort in Richdurch die geknickte ausgezogene gezeichnete Kurve A tung auf den Überzug 20 abgelenkt und dort absorin Fig. 3 wiedergegeben. Die gleiche Potentialver- 30 biert, wie es Fig. 2 zeigt.

teilung längs des Überzugs 22 wird durch die geknickte Man erreicht so mittels eines sehr einfachen und

ausgezogene gezeichnete Kurve B dargestellt. Man be- wirksamen Umschalters eine beliebige Unterbrechung

merkt, daß zwischen den Punkten, an welchen das und ein Abfangen der Elektronenbahn quer zu der

Potential auftritt, die Spannungsfälle auf Grund der Vorrichtung, sei es nach Belieben oder sei es unter

gleichen Widerstände der Überzüge geradlinig sind. 35 der Wirkung anderer über einen zwischengelegten

Die Intensität des elektrostatischen Beschleuni- Impulsgeber wirkender Vorgänge,
gerfeldes in irgendeinem rechtwinklich durch die Fig. 1 Verständlicherweise können die verschiedensten gezeigte Vorrichtung gelegtem Schnitt wird durch Abwandlungen des hier gezeigten und beschriebenen den Abstand (parallel zur Ordinatenachse) zwischen Ausführungsbeispieles getroffen werden, ohne daß das den entsprechenden Punkten der beiden Kurven A 40 Wesen der Erfindung verletzt wird. So können die und B gegeben. Man sieht also, daß das Feld einen Zusatzelektroden oder die leitenden Elemente wie 24 starken konstanten Wert vom rechten Ende der beiden usw., auch anders als durch Metallisierung hergestellt Elektroden bis zu Abszisse des Elektrodenplättchens werden; sie können beispielsweise durch Metallfäden 26 beibehält. Darauf nimmt das Feld schnell bis zum gebildet werden, die aufgezogen oder in dem Überzug rechten Ende des Elektrodenplättchens 28 und sehr 45 eingeschweißt sind. Die Ausdehnung dieser Elemente viel langsamer bis zum rechten Ende des Elektroden- in ihrer transversalen Richtung, d. h. parallel zum plättchens 30 ab, woraufhin es bis zum Elektroden- magnetischen Feld, kann derart schräg oder in Längsplättchen 32 konstant bleibt, obgleich sich der Poten- richtung verlaufen, daß eine transversale Abweichung tialwert jeder der beiden Flächen verringert. der wandernden Elektronen wie in dem hier gezeigten Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: 50 Ausführungsbeispiel in Längsrichtung hervorgerufen Durch das Auftreffen von Primärteilchen, die von wird. Die so abgelenkten Elektronen können wiederum der nicht dargestellten Quelle ausgesandt werden, gibt durch eine seitlich angebrachte Hilfsanode wiedergedie Elektrode 12 Sekundärelektronen ab, welche von wonnen werden. Die erfindungsgemäßen Elektroden dem magnetischen und elektrischen Beschleunigerfeld oder leitenden Elemente müssen nicht geradlinig sein, eingefangen werden. Diese Sekundärelektronen be- 55 sondern können auch eine gebogene Form annehmen, schreiben eine zykloide Laufbahn, um dann auf die um so eine besondere Verteilung des elektrischen FeI-Oberfläche des Überzugs 22 aufzutreffen. Eine neue des hervorzurufen, was für gewisse Zwecke von VorVerstärkung an dieser Stelle und den weiteren läßt teil sein kann,
die Sekundärelektronen jedesmal in einem zykloiden

Bogen weiterwandern. Der Laufweg der Sekundär- 60 Patentansprücheelektronen ist in Fig. 1 wiedergegeben, wo er bis zu

dem linken Ende der Vorrichtung oder dem letzten 1. Sekundärelektronenvervielfacher mit zwei ge-

Elektronenfluß stark vervielfacht auf die Anode 44 genüberliegend angeordneten, vorzugsweise par-

auftrifft. Diese Anode kann an eine übliche Auswerte- allel ausgerichteten Widerstandsflächen, entlang

vorrichtung angeschlossen sein, beispielsweise an ein 65 denen jeweils ein solcher Spannungsabfall erzeugt

Kathodenstrahloszilloskop, um so die Intensität des wird, daß einander gegenüberliegende Punkte der

hervorgerufenen Signals anzuzeigen und zu messen. zwei Widerstandsflächen unterschiedliche Poten-

Es ist zu bemerken, daß wegen der Ungleichförmig- tiale aufweisen, um eine senkrecht zu den Flächen

keit des elektrostatischen Beschleunigerfeldes längs verlaufende elektrische Feldkomponente zu erzeu-

der Vorrichtung die Amplitude der aufeinanderfol- 70 gen, wobei mindestens eine der Oberflächen zur

Sekundäremission geeignet ist, so daß unter dem gemeinsamen Einfluß des elektrischen Feldes und eines senkrecht zum elektrischen Feld ausgerichteten magnetischen Feldes die Sekundärelektronen entlang der Emissionsfläche beschleunigt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer der Widerstandsflächen (20, 22) an zuvor festgelegten Stellen· ein oder mehrere leitende Elemente, beispielsweise Streifen, angeordnet sind, an die bestimmte elektrische Spannungen angelegt werden,
2. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Widerstandsfläche («) mehrere Elemente oder Streifen verteilt sind.
3. Sekundärelektronenvervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente oder Streifen parallel zur Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet sind.
4. Sekundärelektronenvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente oder Streifen durch Niederschlagen, z. B. Versprühen, von Metall, wie beispielsweise Silber, auf den die Widerstandsfläche bildenden Überzug erzeugt werden.
5. Sekundärelektronenvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente (24-36, 30-38, 32-40, 34-42) auf den gegenüberliegenden Flächen (20, 22) einander gegenüberliegend angeordnet sind.
6. Sekundärelektronenvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens eines der Elemente (32, 34) eine pulsierende Spannung angelegt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizer Patentschriften Nr. 188161, 231986, 985.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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