PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69016932T2 07.09.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0428215
Titel Segmentierte Fotovervielfacherröhre mit hohem Sammelwirkungsgrad und herabgesetzter Übersprechung.
Anmelder Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder Chopy, Herve, Societe Civile S.P.I.D., F-75008 Paris, FR
Vertreter Peuckert, H., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 22335 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69016932
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 08.11.1990
EP-Aktenzeichen 902029545
EP-Offenlegungsdatum 22.05.1991
EP date of grant 15.02.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.1995
IPC-Hauptklasse H01J 43/22
IPC-Nebenklasse H01J 43/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine segmentierte Photovervielfacherröhre mit einer Anzahl von Elementarphotovervielfachern, mit einer Photokathode, einer Anzahl elementarer Elektronenvervielfacher vom Typ "mit Lochblättern", und mit einer Anzahl von Fokussierelektroden, die die Konvergenz der von der Photokathode ausgesandten Photoelektronen nach den Elementarvervielfachern verwirklicht, wobei die entsprechenden Blätter der Elementarvervielfacher auf einer selben segmentierten Leiterplatte verwirklicht werden. In EP-A-0 264 992 und FR-A-2 599 557 sind derartige segmentierte Photovervielfacherröhren beschrieben.

Die Erfindung findet eine besonders vorteilhafte Anwendung im Bereich der Physik mit hohen Energien und insbesondere in dem Bereich der Detektion durch photoelektrische Wirkung der Elementarteilchen, um beispieisweise darin die Strecke zu bestimmen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, Detektoreinrichtungen zu verwirklichen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Photovervielfacherelemente enthalten, die möglichst miteinander verknüpft sind, um Verluste in der Nutzfläche dieser Einrichtungen zu beschränken. Eine Lösung dieses allgemeinen technischen Problems, die außerdem den Vorteil der Senkung der Selbstkosten der erwähnten Detektoreinrichtungen bietet, ist durch die Segmentierung einer Photovervielfacherröhre in eine Anzahl von Elementarphotovervielfachern gegeben. Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 264 992 gibt eine Beschreibung einer segmentierten Photovervielfacherröhre, in der die Elementarvervielfacher durch die Unterteilung eines einzigen Vervielfachers mit Lochblättern erhalten wird, deren Eintrittsraum sich zwischen der Photokathode und dem Elektronenvervielfacher befindet und gleichfalls derart in einer Anzahl elementarer Eintrittsräume unterteiit ist, daß er für Elektronen aus der Photokathode geschlossen ist. Diese Unterteilung des Eintrittsraums bewirkt, daß die Diaphotie der Elektronen vermieden wird, die zwischen den verschiedenen Wegen einerseits dadurch entstehen könnte, daß der Abstand zwischen der Photokathode und dem Vervielfacher verhältnismäßig groß ist, um die Antimongeneratoren anordnen zu können, beispielsweise weit genug vom Eintrittsfenster der Röhre entfernt zum Verwirklichen einer möglichst homogenen Antimonbeschichtung bei der Anfertigung der Photokathode, und andererseits dadurch, daß die Fokussierelektroden ein höheres elektrisches Potential führen, das in der Größenordnung von dem des ersten Blatts des Elektronenvervielfachers liegt.

Außerdem sei bemerkt, daß der unterteilte Vervielfacher der aus EP-A-0 264 992 bekannten segmentierten Photovervielfacher nicht diaphotiefrei ist. Unter Bezugnahme beispielsweise auf die europäische Patentanmeldung Nr. 0 350 111, in der ein Blättervervielfacher vom selben Typ beschrieben wird, wie der in der segmentierten Röhre nach dem Stand der Technik benutzte Vervielfacher, sei bemerkt, daß die Unterteilung zwischen den Extraktor-Halbdynoden und Vervielfächerhalbdynoden einer selben Dynode mit Hilfe eines elektronendichten Zwischenträgers verwirklicht wird. Im Gegensatz dazu ist der Raum zwischen einer Vervielfacherhalbdynode und der Extraktor-Halbdynode der folgenden Dynode derart frei, daß elastisch retrodiffundierte Elektronen auf der Oberfläche der Extraktor-Halbdynode nahe bei der Begrenzung zwischen zwei Elementarvervielfachern einen Elementarvervielfacher auf dem Weg zum benachbarten Elementarvervielfacher passieren können, um dort erneut vervielfacht zu werden und auf diese Weise Diaphotie auszulösen.

Weiter besteht das als Aufgabe der Erfindung zu lösende technische Problem in der Verwirklichung einer segmentierten Photovervielfacherröhre eingangs erwähnter Art, wodurch jede Diaphotie auf dem Pegel der Elementarvervielfacher beseitigt wird, bei der die Eintrittsstufe einfacher herstellbar ist und gleichzeitig eine sehr hohe eiektronische Einfangwirkung und eine minimale Diaphotie der Photoelektronen gewährleistet.

Die Lösung des technischen Problems liegt erfindungsgemäß darin, daß die segmentierten Leiterplatten je eine Totzone enthalten, die die aktiven Zonen mit Löchern entsprechend den verschiedenen Vervielfachern voneinander trennen.

Da die aktiven Zonen der Blätter durch eine Totzone mit einer bestimmten Breite getrennt sind, wird auf diese Weise verhindert, daß die retrodiffundierten elastischen Elektronen diese Totzone zum Fortsetzen ihres Weges von einem Sekundärvervielfacher zum anderen die Totzone überqueren, da dies bewirken kann, daß die Elektronen mehrere aufeinanderfolgende Sprünge mit elastischer Retrodiffusion bei jedem Sprung auflösen können, wodurch eine sehr unvorteilhafte Möglichkeit geschaffen wird. Die Diaphotie auf dem Pegel der Elementarvervielfacher für die erfindungsgemäße Röhre ist daher nahezu unterdrückt.

Wie weiter unten näher erläutert wird, wird andererseits beim Anlegen eines elektrischen in der Nähe des Potentials der Photokathode liegenden Potentials an die Fokussierelektroden der ideale Koppelzustand zwischen der Kathode und den Elementarvervielfachern, und daher der vollendete Sammelwirkungsgrad verwirklicht, da im Raum zwischen der Photokathode und den Elementarvervielfachern das elektronische Beschleunigungsfeld im wesentlichen aus dem ersten Blatt der Elementarvervielfacher herrührt. Ohne daß materielle Unterteilung notwendig ist, aber auch ohne Diaphotie können so Elementarphotokathoden, die den Elementarphotovervielfacherröhren als zugeordneter Oberfläche zur Photokathode der Elementarvervielfacher quer zur elektronischen Eintrittsoptik definiert werden, die durch jede Fokussierelektrode und durch das erste Blatt des entsprechenden Elementarvervielfachers gebildet wird.

Die Unterdrückung der materiellen Unterteilung im Eintrittsraum der erfindungsgemäßen segmentierten Photovervielfacherröhre bietet bereits an sich einen wesentlichen Vorteil im Vergleich zu den Röhren nach dem Stand der Technik.

Auf vorteilhafte Weise werden die Fokussierelektroden mit einem selben Leiterblatt mit Durchgangslöchern, und nicht auf individuelle Weise wie in der bekannten Röhre, mit der größten Einfachheit im Röhrenaufbau verwirklicht, die dies mit sich bringt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße segmentierte Photovervielfacherröhre,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine segmentierte Leiterplatte der Röhre nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Leiterblatt, mit dem die Fokussierelektroden der Röhre nach Fig. 1 verwirklicht werden.

In Fig. 1 ist im Querschnitt eine segmentierte Photovervielfacherröhre 10 mit zwei Elementarphotovervielfachern 11 dargestellt, die eine Photokathode 12, zwei Elementarvervielfacher 13 vom Lochblättertyp und zwei Fokussierelektroden 14 enthält, die die Konvergenz der von der Photokathode 12 nach den Elementarvervielfachern 13 ausgesandten Photoelektroden verwirklichen.

Die Photovervielfacherröhre 10 endet bei einer Anode 23 beispielsweise bei einer Einfangplatte, die als Extraktorelektrode verwendet werden kann.

Die Elementarvervielfacher 13 mit Lochblättern können gleich denen nach der Beschreibung in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 131 339 oder in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 350 111 sein.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, werden die entsprechenden Blätter 15 der Elementarvervielfacher 13 auf einer und derselben segmentierten Leiterplatte 16 verwirklicht, die eine Totzone 17 enthält, die die aktiven Zonen 18 mit Löchern entsprechend den zwei Vervielfachern 13 voneinander trennt. Die zwei Extraktor- und Vervielfacher-Halbdynoden einer und derselben Dynode werden auf dem Pegel der Totzone 17 durch eine leitende Trennwand 22 voneinander getrennt, die für Elektronen abgeschlossen ist und die Diaphotie zwischen den beiden Elementarvervielfachern 13 vermeidet. Zwischen einer Vervielfacher-Halbdynode und der folgenden Extraktor- Halbdynode, für die es keine derartige Unterteilung gibt, wird die Diaphotie zwischen Elementarvervieldfachern durch die Totzone 17 verhindert, die sogar für die elastisch auf der Extraktor-Halbdynode retrodiffundierten Elektronen nahezu undurchdringbar ist.

Im Betrieb führt die Photokathode 12 das elektrische Potential V&sub1;, was gleich 0 Volt angenommen wird, das erste Blatt 21 der Vervielfacher 13 führt ein Potential V&sub3; von einigen hundert Volt, beispielsweise 300 V, während die Fokussierelektroden 14 ein Potential V&sub2; gleich Null oder schwach positiv führen und allgemein genommen unter 20% des Potentials V&sub3; bleiben, beispielsweise von 10% von V&sub3;. Wenn die Fokussierelektroden 14 auf V&sub2; = 0V liegen, werden alle von der Photokathode ausgesandten Elektroden entweder vom einen oder vom anderen der Elementarvervielfacher 13 selektiv eingefangen. Das Einfangen erfolgt also vollständig und die Kopplung zwischen Photokathode und Elementarvervielfachern ist derart, daß die Photokathode 12 auf immaterielle Weise ganz in zwei Halbphotokathoden verteilt wird, die jeweils den einzelnen Elementarvervielfachern zugeordnet sind, während gleichzeitig damit die Elektronenstrecke 24 nach Fig. 1 angegeben wird.

Es sei jedoch bemerkt, daß mit den Potentialen V&sub1; und V&sub2; mit gleichem Wert die zeitliche Beantwortung der Röhre nicht sehr gut ist, da die Durchgangszeit der Photoelektronen abhängig von der Stelle der Photokathode 12, an der sie ausgesandt werden, stark schwanken kann. Um diesen Nachteil zu beseitigen wird gleichfalls ein Potential V&sub2; von einigen zehn Volt, im Beispiel 25 bis 50 V, auf den Fokussierelektroden 14 beabsichtigt, wodurch die Beantwortungszeit der am Umkreis der Photokathode ausgesandten Photoelektronen ohne wesentliche Beeinträchtigung der Einfangwirkungsgrad verbessert wird.

Es entsteht eine leichte optische Ursprungsdiaphotie (Reflexion), die durch Anordnen einer Trennelektrode 25 auf demselben Potential V&sub2; wie das der Fokussierelektroden zwischen den Fokussierelektroden 14 zum Reduzieren der Lichtreflexionen von einem Weg zum anderen beseitigt werden kann.

In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Fokussierelektroden auf einem und demselben Leiterblatt 19, möglicherweise an den Enden zurückgefaltet, und mit Durchgangslöcher 20 für die Photoelektronen nach den Elementarvervielfachern verwirklicht werden, was aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Die Erfindung wurde anhand einer viereckigen und in 2 Elementarvervielfacher segmentierten Photovervielfacherröhre beschrieben. Es wird klar sein, daß sie sich ebenfalls auf Röhren mit einem anderen Querschnitt bezieht, beispielsweise kreisförmig, und mit 3, 4 oder mehr Elementarphotovervielfachern segmentiert, wobei die Segmentierung bevorzugt eine Symmetrieachse entsprechend der Längsachse der Röhre hat.


Anspruch[de]

1. Segmentierte Photovervielfacherröhre (10) mit einer Anzahl von Elementarphotovervielfachern (11), mit einer Photokathode (12), einer Anzahl elementarer Elektronenvervielfacher (13) vom Typ "mit Lochblättern", und mit einer Anzahl von Fokussierelektroden (14), die die Konvergenz der von der Photokathode (12) ausgesandten Photoelektronen nach den Elementarvervielfachern verwirklicht, wobei die entsprechenden Blätter (15) der Elementarvervielfacher auf einer selben segmentierten Leiterplatte (16) verwirklicht werden,dadurch gekennzeichnet, daß die segmentierten Leiterplatten je eine Totzone (17) enthalten, die die aktiven Zonen (18) mit Lochern entsprechend den verschiedenen Vervielfachern (13) voneinander trennen.

2. Photovervielfacherröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierelektroden (14) auf einem selben Leiterblatt (19) mit Durchgangslöchern (20) für die Photoelektronen nach den Elementarvervielfachern (13) verwirklicht werden.

3. Photovervielfacherröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich darin zwischen den Fokussierelektroden (14) wenigstens eine Trennelektrode (25) befindet.

4. Verwendung einer Photovervielfacherröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Photokathode (12) das Potential V&sub1; führt, wobei das Potential V&sub2; der Fokussierelektroden (14) zwischen V&sub1; und mit 20% des Unterschiedszwischen dem Potential V&sub3; des ersten Blattes (21) der Elementarvervielfacher (13) und dem Potential V&sub1; der Photokathode (12) erhöhtem V&sub1; liegt.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com