DE898192C

DE898192C - Secondary electron multiplier with mesh or grid-shaped impact electrodes

Info

Publication number: DE898192C
Application number: DES14906D
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr-Ing Schnitger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1941-03-08
Filing date: 1941-03-08
Publication date: 1953-11-30

Description

Sekundärelektronenvervielfacher mit netz- oder gitterförmigen Prallelektroden Es sind Sekundärelektronenvervielfacher mit netz- oder gitterförmigen Prallelektroiden bekannt, bei welchen die an dein einzelnen Elektroden ausgelöstenSekundärelektronen durch dieZwischemräume zwischen den einzelnen Stegen oder- Drähten der Elektrod'e hindurohtrcten, in ein beschleunigendes Feld geraten und dann zur nächsten Prallelektrode geführt werden. Um die Sekundärelektronenausbeute zu erhöhen, ist eis bei derartigen Vervielfachern schon bekannt, den Stegen bzw. Drähten besondere Formen zu geben. Dadurch wird erreicht, .daß die Sekundärelektronen möglichst an einem Ort frei gemacht werden, von dem aus sie in das beschleunigende Feld der folgenden Elektrode gelangen können. Der Grund für die verhältnismäßig geringe Ausbeute an Sekundäreilektronem bei Elektronenvervielfachern der erwähnten Art liegt darin, daß ein großer Teil der Elektronen zu der Elektrode selbst zurückkehrt.Secondary electron multiplier with mesh or grid-shaped impact electrodes They are secondary electron multipliers with net-shaped or lattice-shaped parallel electrons known in which the secondary electrons released at the individual electrodes through the spaces between the individual webs or wires of the electrodes kick back, get into an accelerating field and then to the next impact electrode be guided. In order to increase the secondary electron yield, there is ice in such Multiply already known to give the webs or wires special shapes. This achieves .that the secondary electrons are made free in one place as far as possible from which they enter the accelerating field of the following electrode can. The reason for the relatively low yield of secondary electrons in electron multipliers of the type mentioned is that a large part the electrons return to the electrode itself.

Die herrschenden Verhältnisse sind in Fig. i schematisch dargestellt. Mit i sind die Drähte einer Prallnetzelektrod'e bezeichnet, die in Richtung der Pfeile 2 von den Primärelektronen getroffen werden. Der Potentialverlauf ist durch die gestricheltem Linien 3 dargestellt. Sie gelten für die dameben vermerkten Potentiale. Zur Kennzeichnung der in der Praxis vorhandenen Größenverhältnisse isst bei 5 eine dem Wert von o, i mm entsprechende Wegstrecke dargestellt. Nun beträgt die mittlere Geschwindigkeit der ausgelösten Sekundärelektronen etwa 3 Volt. Das bedeutet, daß dieseElektronen gegen das der Elektrode in Richtung auf die vorangehende Elektrode vorgelagerte Feld nur etwa bis zu einer Potentialfläche anlaufen können, die dem um etwa 3 Volt unterhalb des Potentials der Elektro,d:e selbst liegend. Potential zugeordnet ist. Bei den in der Fig. i dargestellten Verhältnissen würden die Sekundärelektronen also etwa bis zu der dem Potential von 97 Volt entsprechenden Fläche anlaufen können. Das hat zur Folge, daß sie in sehr geringem Abstand von der Elektrode umkehren und wieder auf die Elektroden zurückfallen, so wie dies in der Figur durch gekrümmte Pfeile darges-teillt ist. Soweit die Sekundärelektronen also, etwa in dem durch verdichtete Schraffur gekennzeichneten Bereich der Prallelektrocle ausgelöst werden, kommen sie nicht in den Bereich eines beschleunigenden Feldes, welches die, Elektronen nach der folgenden Pralleilektrode führt. An der Elektronenvervielfachung nehmen also, nur die Elektronen teil, diel an den Prallelektroiden seitlich ausgelöst werden.The prevailing conditions are shown schematically in FIG. With i the wires of an impact net electrode are referred to, which in the direction of the Arrows 2 are hit by the primary electrons. The potential course is through the dashed lines 3 shown. They apply to the potentials noted at that time. To identify the proportions that exist in practice, one eats at 5 the distance corresponding to the value of o, i mm is shown. Now the middle one is Speed of the triggered secondary electrons about 3 volts. It means that these electrons against that of the electrode towards the preceding electrode upstream field can only run up to a potential surface that corresponds to the around about 3 volts below the potential of the electric, d: e itself lying. Assigned potential is. With the relationships shown in FIG. I, the secondary electrons would thus can start up to the area corresponding to the potential of 97 volts. As a result, they turn around and at a very short distance from the electrode fall back on the electrodes, as shown in the figure by curved Arrows is shown. So much for the secondary electrons, roughly in the through condensed hatching marked area of the Prallelektrocle are triggered, they do not come into the area of an accelerating field which the electrons leads to the following impact electrode. Take part in the multiplication of electrons So, only the electrons part, which are triggered laterally at the parallel electroids.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß man die abfangende Wirkung der Prallelektroiden dadurch wesentlich vermindern kann, daß man die Wegstrecke, um die sich die Sekundärelektronen von der Prellelektrode entfernen, erheblich größer macht als. drei Breite der Gitterdrähte o,dierStege. Da dieSekun@därelektronen nur zum geringsten Teil genant entgegen der Richtung .des Primäredektronenstromes austreten, hat dies zur Folge, daß sie so@ weit seitlich abgelenkt werden, daß sie bei ihrer rückläufigen Bewegung in einem, Zwischenraum zwischen zwei Drähten oder Stegen gelangen und von dort in das beschleunigende Feld der folgenden Elektrode geraten.The invention is based on the knowledge that the intercepting The effect of the parallel electroids can be significantly reduced by reducing the distance around which the secondary electrons move away from the bounce electrode, considerably larger makes as. three widths of the grid wires o, dier webs. Since dieSekun @ därelektronen only in the least part called against the direction of the primary electron flow emerge, this has the consequence that they are deflected to the side so @ that they at their backward movement in a space between two wires or webs and from there get into the accelerating field of the following electrode.

Die hierbei auftretenden Verhältnisse sind in: der Fig. 2 schernatisch ,d'arges@tellt. Die mit Fig. i übereinstimmenden Teile tragen die gleicheng Bezugszeichen,. In Fig. 2 sind die; Potentiallinien von Volt zu Volt angegeben. Die in ummitteilbarer Nähe der Elektrode liegenden Potentiallinien sind weggelassen, weil sie für den Elektronenaustritt keine wasentlidge Rolle mehr spielen. Die Bahnen der Sekundärelektronen sind unter der Anmahmä eingezeichnet, daß diese Elektronen gegen: eine; Spannung von etwa 3 Volt anlaufen können, also etwa in, der Nähe der Potentiallinie von 97 Volt umkehren. Die Figur zeigt deutlich, daß die an der Oberseite der Drähte ausgelösten S,eiku:n:därelektrGnen mit einer soi großen seitlichen Ablenkung wieder zurückkehren:, da.B sie die Prallnetzebene ziemlich gleichmäßig beaufschlagen. Die abfangende Wirkung des Prellnetzes wird deshalb, praktisch nur durch das. Verhältnis der Fläche der Maischen zu der von den Drähten oder Stegen bedeckten Fläche bestimmt.The relationships occurring in this case are schematic in: FIG. 2 , d'arges @ tellt. The parts that correspond to FIG. I have the same reference numerals. In Fig. 2 are the; Potential lines given from volt to volt. The in redistributable Potential lines close to the electrode are omitted because they are for the Electron leakage no longer played a wasentlidge role. The orbits of the secondary electrons are drawn under the assumption that these electrons against: one; tension of about 3 volts, i.e. about in the vicinity of the potential line of 97 Reverse volts. The figure clearly shows that the tripped at the top of the wires S, eiku: n: därelectrGnen return with such a large lateral deflection :, da.B they apply the impact net level fairly evenly. The intercepting effect of the baffle net is, therefore, practically only through the ratio of the area of the Mashing determined to the area covered by the wires or webs.

Es wird also die Potentialfläche für das gegenüber denn Potential der Pral.leleaktro@de um den Betrag der mittleren Austrittsgeschwindigkeit der Sekundärelektronen verminderte Potential in den Bauteil gealegt, in welchem die Sekundärelektronen umkehren sollen. Der Einfluß der Maschenweite auf die Form der Poitentiallinien in der Nähe der Gitterdrähte oider Stege isst gering und kann meist vernachlässigt werden,. Man. kann einen derartigen Elektrodenaufbau und die zugehörige Stufenspanneng rechnerisch ermitteln. Rasehelr kommt man aber meist durch Ausmessen des. Potentialverlaufs. an einem Modell im elektrolytischen Trog zum Ziel.So it becomes the potential surface for the opposite then potential der Pral.leleaktro@de by the amount of the mean exit velocity of the secondary electrons Reduced potential placed in the component in which the secondary electrons should reverse. The influence of the mesh size on the shape of the poitential lines in the vicinity of the lattice wires oider webs eats little and can mostly be neglected will,. Man. such an electrode structure and the associated step span can be narrow determine arithmetically. Rasehelr is usually obtained by measuring the potential curve. on a model in the electrolytic trough to the goal.

Man. erhält bereits eine wesentliche Verminderung der abfangenden Wirkung der Prellnetze für, die Sekundärelektronen., wenn man dafür sorgt, daß der größte Abstand von der Elektrodenoherfläche, zu welchem die Sekundärelektroneni im Mittel gelangen, etwa das Doppelte. des Drahtdurchmessers oider der Stegbreite beträgt. Zweckmäßiger ist es jedoch, die Verhältnisse so. zu wählen, daß der mittlere erreichbare Abstand der Sekundärelektronen etwa das 3- bis. 20fache, z. B. das iofache des. Drahtdurchngessers beträgt. Je größer man. nämlich den Abstand im Verhältnis zur Drahtstärke macht, um so größer ist der Teil der Sekundärelektronen, die nicht mehr zur Ausgangselektrode zurückkehren. können. Eine weitere Vergrößerung des Ab- standes bringt keinen wesentlichen Gewinn mehr, da schon beim etwa 30fachen Abstand di.e S ekundärelektronen so, gleüchmäß.ig verteilt auf das' Netz zurückkehren, d'aß eine merkbare Steigerung der Elektronenausbeute für weitere Erhöhung des Abstandes nicht mehr eintritt. Ein so großes Verhältnis zwischen Stegbreite und Abstand des Umkehrpunktes der Sekundärelektronen läßt sich bei gegebener Stufenspannung nur durch einen verhältnismäßig großen Abis.tand zwischen den Prellnetzen erreichen. Dadurch würde auch die Laufzeit der Eilektronen merklich vergrößert werden..Man. the intercepting effect of the bouncing nets for the secondary electrons is significantly reduced if it is ensured that the greatest distance from the upper surface of the electrode, to which the secondary electrons reach on average, is about double. of the wire diameter or the web width. It is more appropriate, however, to keep the situation like this. to choose that the mean achievable distance between the secondary electrons is about 3 to. 20 times, e.g. B. ioffach the wire diameter. The bigger you are. namely the distance in relation to the wire thickness, the greater the part of the secondary electrons that no longer return to the output electrode. can. Another increase in the distance provides no substantial gain more because di.e already at about 30 times the distance S ekundärelektronen so gleüchmäß.ig distributed return to the 'net, d'not eat a noticeable increase in the electron yield for further increasing the distance more occurs. Such a large ratio between the web width and the distance between the reversal point of the secondary electrons can only be achieved with a relatively large distance between the baffle nets for a given step voltage. This would also increase the transit time of the egg electrons noticeably.

Im Mittel kann man damit rechnen, daß die Seli#umd'ärelektronen gegen eine Spannung von etwa 3 Volt anlaufen können, obwohl dieser Wert vom Schichtmaterial etwas abhängig ist. Daraus ergibt -sich bei Netzvervielfachern mit einer Stufenspannung vom: etwa ioo. Volt und einem Netzabstand von io mm ein Drahtdurchmesser für die Prellnetze zwischen o,2 und 0,o2 mm. Arbeitet man dagegen mit Stufenspannungen von ioo Volt und etwa 2 mm Netzabstand, dann ruß die Drahtstärke auf oi,o2 bis, o,oo2 mm herabgesetzt werden. Vervielfacher, welche nach dem zuletzt gemannten Angaben aufgebaut sind, eignen sich wegen der geringen Netzabstände insbesondere für B@reitbandverstärker, bei welchen durch eine Gegenkopplung der übertragbare Frequenzbereich erweitert ist.On average one can count on the fact that the selector electrons against a voltage of about 3 volts can start, although this value depends on the layer material something is dependent. This results in -secured in the case of network multipliers with a step voltage from: about ioo. Volts and a network spacing of 10 mm a wire diameter for the Bump nets between 0.2 and 0.2 mm. If, on the other hand, you work with step voltages of 100 volts and about 2 mm network spacing, then the wire size is soot-oi, o2 to, o, oo2 mm. Multiplier, which according to the last stated information are built up, are particularly suitable for broadband amplifiers due to the small network spacing, in which the transmittable frequency range is expanded by means of negative feedback is.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Secondary electron multiplier with mains or Lattice-shaped bounce electrodes, characterized in that the web width or lattice wire diais.ser, The spacing between the electrodes and the step voltage are matched to one another in such a way that the Distance between each parallel electron la and the one in front of it, the um the mean exit speed of the secondary electrons of about 3 volts The potential area assigned to the potential of the reduced potential of the impact electrode at least double, but preferably 3 to 20 times, z. B. rofache the web width or the Gi, animal wire, diameter of the impact electrode amounts to.

2. Secondary electron multiplier with an impingement net spacing of approximately ro mm for operation with approximately 50 volts step voltage according to claim r, characterized marked that the wire diameter is between 0.2 and 0.02 mm.

3. Secondary electrons with a rebound net spacing of about 2 mm for operation with about roo volts step voltage according to claim r, characterized in that the wire diameter is between 0.02 and @ o, oo2 mm.