DE1614313A1 - Elektronenvervielfacherroehre - Google Patents

Description

Patentanwalt

Ar.-.-.-/:!«:: N. V. Philips'

Akte No. PHH- 2308 PBH.2308

Anmeldung vom» 8 „Januar 1968 dJo/AvdV

"Elektronenvervielfacherröhre", -o-o-o-

Die Erfindung betrifft eine Elektronenvervielfacherröhre mit einer halbdurchsichtigen Fhotokathode mit einer Photoelfcktronen emittierenden Oberfläche und Mindestens einer ersten Dynode mit einer Sekundärelektronen emittierenden Oberfläche, wobei die emittierende Oberfläche der ersten Dynode aurch eine Umdrehungsfläche gebildet wird.

Es gibt Elektronenvervielfacher, in denen Photonen die Photokathode durchdringen und auf der Rückseite Emission von Photoelektronen verursachen, Es handelt sich in diesem Falle um Elektronenvervielfaoherröhren mit einer "halbdurchsichtigen" Photokathode, die sich von Elektronenvervielfacherröhren mit einer "undurchsichtigen" Photokathode" unterscheiden, bei denen die Photoelektronen die Photokathode auf der Seite verlassen, wo die Strahlung die Photokathode trifft.

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Es sind weiter Elektronenvervielfacherröhren bekannt, deren Photokathode Abmessungen von mehr als einigen Zentimetern hat. Diese werden, wie üblich, nachstehend als Elektronenvervielfacherröhren mit einer Photokattode mit "grosser Oberfläche" bezeichnet. Grosse emittierende Oberflächen bringen insbesondere Schwierigkeiten in bezug auf die Streuung der Laufzeit der Photoelektronen und auf den Wirkungsgrad beim Auffangen der Photoelektronen mit sich, und die Erfindung

" betrifft insbesondere ElektronenvervielfacherrShren mit einer halbdurchsichtigen Fhotokathode mit grosser Oberfläche.

Es ist «ine Elektronenvervielfacherröhre bekannt, in der eine halbdurchsichtige, konkave Photokathode, zwei Fokussierungselektrod· und eine Beschleunigungselektrode zum Beschleunigen der Photoelektronen untergebracht sind, welche Elektroden Umdrehungskörper bilden. Die Dynoder.struktur wird durch eine Anzahl von Dynoden mit zylindrischer Geometrie gebildet und der Kollektor ist elektrisch mit einem koaxialen Ausgang verbunden. Dank der Umdrehungsstruktur der Pokussierungs-

\ elektroden und der Beschleunigungselektrode und der konkaven Gestalt der Photokathode lassen sich grosse LaufZeitunterschiede der Photoelektronen vermeiden, aber der Uebergang von der Umd~ ' mgsstruktur. der Fokussierungselektrode und der Beschleunigungselektrode auf die zylindrisch· Struktur der Dynoden erschwert «ine gute Fokussierung und eine effektiv· Auffangung der Elektronen.

Elektronenvcrvielfaoherröhren mit einer Photokathod· grosser Oberfläche besitzen Jedoch häufig eine Umdrehungaetruktur bildende Dynoden.

Eine bekannte Elektronenvervielfacherröhre hat ringförmige, in Richtung auf die Umdrehungaaohee gekrümmte Umdrehungekörper bildende!

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Dynoden und eine zus. grössten Teil flache Photokathode. Die Photokathode ist undurchsichtig und der zentrale Teil der Flache der Photokathode ist zur Aufnahme der ersten Dynode ausgespart, so aass nur ein ringförmiger ""eil der KathoaenflMche für die Detektion der auffallenden Strahlung empfindlich ist.

In einer bekannten Elektronenvervielfacherröhre- der im ersten Absatz genannten Art befindet sich zwischen einer sphärischen, halbaurchsichtigen Fhotokathode und einer ersten Dynode, welche die Form eines konkaven, kegelförmigen Umdrehungskörpers hat, eine kegelförmige Elektrode zum Erzeugen eines möglichst günstigen'Feldlinienverlaufs. Diese kegelförrai^e Dynode hat eine Öffnung zum Durchlassen der Fhotoelektronen, welche Öffnung in bezug auf die Photokathode klein ist und such die erste Dynode ist in bezug auf die Photokathode klein, so dass eine erhebliche Laufzeitstreuung unü ein wesentlicher Verlust an Photoelelctronen in den Räumen zwischen der Fhotoköthode und der ersten Dynode auftreten können. In einer Abart dieser Röhre ist die Thotokathode ein kegelförmiger Umdrehungskörper. Dabei ist' die 'Photokathode jedoch undurchsichtig und klein im Vergleich zum Fenster, durch welches die auffallende Strahlung eintritt.

Die Erfindung bezweckt, eine Elektronenvervielfacherröhre mit einer halbdurchsichtigen Photckathode mit grosser Oberfläche anzugeben, wobei die Streuung der Laufzeit der Photcelektronen gering und der Wirkungegrad hoch ißt·.

In einer Elektronenvervielfacherröhre der .Im ersten Absatz erwähnten Art bildet nach der Erfindung die ea.ittierende Oberfläche der Photokathode eine zu der durch die emittierende Oberfläche der ersten ■ ' Dynode gebildeten UmdrehungsflSehe koaxiale Umdr.ehungBfl Stehe, von der · ein durch die UmdrehungjB&ohäe gehender Schnitt auf beiden Seiten der

BADORiQiNAL

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Urr-drehungsachse einen eine zur Umdrehungsachse nahezu quer verlaufende (nicht aaterialle) Sehne uDspannenden Bogen einer Kurve aufweist, dessen konkave Seite der ersten Dynode zugewandt ist.

Die besondere Gestalt .,er Fhotokathoae in dieser Elektronenvervielfacherröhre ermöglicht, die unwirksame Zone in der Mitte der Photokathode auf ein vernachla'ssigbar kleines Gebiet zu beschränken. Mittels eines Lichtbündels kreisförmigen Querschnittes kann dabei-ein P Strom von Fhotoelektronen ringförmigen Querschnittes erzielt werden, der nahezu vollständig an der ersten Dynode aufgefangen wird. Die Krümmung der betreffenden Bögen wird derart gewählt, dass gleichzeitig an der Photokathode emittierte Photoelektronen nahezu gleichzeitig die erste Dynode erreichen. Die betreffenden Bögen sind daher vorzugsweise Bogen von Ki-eisen, deren Mittelpunkte nahe der ersten Dynode liegen* Vorzugsweise wird eine drahtförraige Fokussierungselektrode längs der UmdreLungsachse angebracht, un den Verlust an Photoelektronen aus der Lütte der Photokathode zu beschränken. *

w Die Erfindung v.ird an Hand beiliegender Zeichnung erlSutert,

in der

Fig. 1 einen Schnitt durch den oberen und den unteren Teil einer Ausführungsform einer Elektronenvervielfacherröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Teil der Eingangsetufe der Röhre nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Veretärkeretufe der Röhre nach Fig. 1 zeigen.

Der für die Erfindung wesentliche Teil der Röhre nach Pig. I wird durch die Eingangsetufe gebildet. Die Eingangsetufe enthllt die Photokathode 1, die auf der Rückseite einer Vorderplatte 2 aus Glas angebracht ist. Die Vorderplatte ist an einem Metallring 3 fest geschmolzen,

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an dem der weitere^ Teil 4 der Röhrenhülle befestigt ist und der al3 elektrisches Verbindungsglied für uie Photokathode 1 aient. Sine erste Fokussierungselektrode F.. besteht aus einem Draht 5, ^⁶*" ^a" eier ^iitte der Photckathode 1 befestigt ist, und einem Rohr 6, 3ine zweite PoKussierungseiektrode F_? wird durch Aufdampfung von Aluminium auf die Röhrenhülle erhalten. Me Fokussierungselektrode P, hat das Potential der Photokfithode 1 und die Pokussierungeelektrode F„ wird durch eine Durchführung 7 mit einer (nicht gezeichneten) Spannungsquelle verbunden. i Sine erste BescLleunigungtelektrode A. und eine zweite Beschleunigungselektrode Ap haben das Potential der ersten Dynode S,. Die Form der Photokathoce 1, die einen Umdrehungskorper um die Röhrenechse bildet, ist in der Zeichnung genau dargestellt. Die Form der Photokathode und die Lagen der Fokussierungselektroden ermöglichen, auf Grund eines Lichtbündelfc kreisförmigen Querschnittes ein Photoelektronenbündel ringförmigen Querschnittes zu erzielen, das praktisch vollkommen auf d^r ertten Dynode S, aufgefangen wird. Die wirksame Oberfläche der Photckathode ist eine ringförmige Flüche zwischen Kreisen mit Durchmessern von 90 am und 3 mm. Theoretisch wird in diesem Falle 99»9 $ der Photoelektronen aufgefangen. In Fig. 2 wird die Konfiguration des elektrischen Feldes in der EingangBstufe der Röhre nach Fig. 1 durch eine Anzahl äquipotentialer Linien dargestellt, von denen eine mit 8 und eine mit 9 bezeichnet ist. In Fig. 2 sind weiter genau Bahnen der Photoelektronen angegeben. Eine dieser Bahnen let mit 10 bezeichnet.

Die Verstärkerstufen aer in Fig. 1 dargettell ten R?hre bilden Oegemi.tand der Patentanmeldung PHN. ϊ'734 der Anmelderin, Die VerstärkerEtufen enthalten (siebe Fig. 1) Aussendynoden mit ungeraden OrdnungBnummern S,, S,, usw. und Innendynodtn mit geraden Ordnungenummern

BAD ORIGINAL

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S„, S., usw. Die Umdrehungsdynoden S, , S₂, S~, S. usw. werden vonelektrisch leitenden Scheiten D₁, D₅, D,, D uaw. abgestützt. Die Scheiben

¹ .^J 4 sind an d&n zwischen ihnen liegenden Ringen R festgeschmolzen und dienen als elektrische Zufuhrglieder für die Dynoden. Die Zufuhrglieder werden in bekannter Weise an positiv zunehmende Spannungen gelegt, welche dazu angepasst sind, gute Kennlinien der Linearität und Geschwindigkeit zu erzielen.

^ Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer Verstärkerstufe der RShre

nach Fig. 1. Die Veretärkerstufe ist in Fig. 3 teilweise aufgebrochen. Sie enthält die Aussendynode S^ und die Innendynode S.. Die Aussendynode S, ist an einem ringförmigen Träger 11 befestigt, der mit einer Befestigungszungelt zur Befestigung an der Dynode S^ und einer Befestigungszunge 13 zur Befestigung an der Scheibe D versehen ist. Die Form des Trägers 11 ergibt eine vorzügliche-mechanische Steifheit. Die Innendynode 5. wird von zwei gekreuzten Drähten 14 und 15 aue Metall abgestützt, die an einem Träger 16 befestigt sind, der auf der Scheibe D. ruht· Die Dynode

. S hat Durchgänge 17 für die Drähte 14 und 1% Auch die Befestigung der Innendynode ergibt eine gute mechanische Steifheit, während die Befestigungsmittel den Elektronenstrom praktisch, nicht beeinflussen.

Die Ausgangsstufe der in Fig. 1 dargestellt .«n Röhre bildet Gegenstand der Patentanmeldung PHN. 2309 der Anmelderin. Die Ausgangsstufe (siehe Fig. l) enthält eine zylindrische Anode 18 mit einer konischen Verlängerung 19, die meohanisoh und elektrisch mit dem zentralen Leiter 20 eines koaxialen Auegangsglieds C verbunden ist, dee im Röhrenboden eingeschmolzen ist. Der Aussenleiter 21 des koaxialen Ausgangsgiieds C ist mit dem leitenden Kegelstumpf 22 verbunden, der die Anode koaxial umgibt. Bei 23 und Ή iat tin· in dar Röhre integrierte

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KapazitSt ?ur Entkopplung der Elektroden vorgesehen. 19 und 22 bezeichnen eine koaxiale Leitung mit einem Wellenwiderstand von ^O Ohm, so dass der Ausgang des Elektronenvervielfachers sich leicht mit Signaldetektionsgeräten verbincen lässt. ■ ·

BAD ORlGiMAL

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Claims (3)

16U313 -8- P HN. 2.308 FATE?; TAN SPRUECHE:

1. Elektronenvervielfecherröhre mit einer halbdurchsichtigen Photokathode mit einer Photoelektronen emittierenden Oberfläche und mindestens einer ersten Dynode mit einer Sekundärelektronen emittierenden Oberfläche, wobei die emittierende Ooerflache der ersten Dynode eine Umdrehungsflache bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierend« Oerfläche der Fhotokathcde eine zur erwShnten Umdrehungs-

" fläche koaxiale Umdrehungsfläche bildet, vcn der ein durch die Umdrehungsachse gehender Schnitt auf beiden Seiten der Umdrehungsachse einen eine zur Un,drehungsachse nahezu quer verlaufende Sehne umspannenden Bogen einer Kurve aufweist, dessen konkave Seite der ersten Dynode zugewandt ist.

2. Elektronenvervielfacr.erröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnten Bogen den Bogen eines Kreises bildet, dessen /Mittelpunkt nahe der ersten Dynode liegt.

3. Elektronenvervielfacherröhre nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtförmige Fokussierungselektrode längs der erwähnten Ümdrehun^sachse angebracht ist.

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