Способ управления канальным электронным умножителем и устройство для его осуществления

 

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ УМНОЖИТЕЛЕМ, включающий создание импульсной разности потенциалов между его входом и выходом и его размещение в электрическом поле с ориентацией вектора напряженности от выхода канального электронного умножителя к его входу, о т лич ающийся тем, что, с целью повышения быстродействия в импульсном бесконтактном режиме работы криволинейного канального электронного умножителя, создают электрическое поле, форма силовых линий которого у поверхности канального эле1 тронного умножителя совпадает с формой образую1цих этой поверхности .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (П) (5Н Н 01 ) 43 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСМОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3536945/18-21 (22) 11 ° 01.83 (46) 15.09.84. Бюл. 9 34 (72) В.И.Коротеев (71) Сибирский институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн СО АН СССР (53) 621.383.292 (088.8) (56) 1. Айнбунд М.P. и др. Вторичноэлектроннйе умножители открытого типа и их применение. М., Энергоиздат, 1981, с. 37-40.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 866611, кл, H 01 J 43/04, 1981 (прототип) . (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛЬНЫМ

ЭЛЕКТРОННЫМ УМНОЖИЕТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОННЫХ УМПОЖИТЕЛЕМ, включаю. щий создание импульсной разности потенциалов между его входом и выходом и его размещение в электрическом поле с ориентацией вектора напряженности от выхода канального электронного умножителя к его входу, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия в импульсном, бесконтактном режиме работы криволинейного канального электронного умножителя, создают электрическое поле, форма силовых

-линий которого у поверхности канального электронного умножителя совпадает с формой образующих этой по- Е ( верхности.

1113860

2. Устройство для управления канальным электронным умножителем, со держащее приемный электрод у выхода канального электронного умножителя, импульсный источник питания, подключенный к первому дополнительному электроду и через резистор — к второму дополнительному электроду, при этом пространство между электрически разомкнутыми дополнительными электродами заполнено диэлектриком с отверстием для размещения в нем канального электронного умножителя, причем диэлектрик имеет одинаковую с канальным электронным умножителем диэлектрическую проницаемость, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в импульсном, бесконтактном режиме работы криволинейного канального электронного умножителя, второй электрод импульсного источника питания через резистор подключен к приемному элекИзобретение относится к импульсной технике и может использоваться. в регистраторах корпускулярно-волновых потоков на основе канальных электронных умножителей (КЭУ) .

Известен способ и устройство, его реализующее, обеспечивающие управления КЭУ в регистраторах корпускулярно-волновых потоков. Управление КЭУ осуществляется путем соз-. дания разности потенциалов между входом и выходом усилителя при подключении его к электродам источника питания (П .

Из-за высокого сопротивления КЭУ (10 — 10"о Ом) и наличия собственной емкости (2-10 пф) время установления рабочей разности потенциалов вдоль усилительного канала затягивается до значительных величин (10 — 10 c) что не позволяет использовать известные способ и устройство для управления КЭУ в импульсном режиме работы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления микроканальной пластиной путем создания импульсной разности потенциалов между ее входом и выходом и размещения ее в однородном электрическом поле перпендикулярно его силовым линиям с ориентацией вектора напряженности от выхода пластины к ее входу С23

Однако указанный способ непримеHHM к криволинейным канальным умно-. жителям, например, изогнутым по дуге окружности, поскольку не исключает эффекта накопления зарядов на по5

35 троду, дополнительные электроды снаб жены отверстиями для размещения вхо- да и выхода канального электронного умножителя и расположены под углом друг к другу вдоль радиусов, проходящих через концы умножителя к центру окружности, дугой которой является канальный электронный умножи-. тель, причем расстояние от отверстий до ближайших краев доголнительных электродов удовлетворяет условию. р )) пp где h — - длина канального электронного умножителярасстояние от отверстий до ближайших краев дополнительных электродов.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вход и выход канального электронного умножителя через резисторы подключены к .соответствующим дополнительным электродам. верхности КЭУ из-за пересечений силовых линий поля с поверхностью усилителя в момент включения поля и, тем самым, ограничивает-быстродействие включения временем перераспределения зарядов вдоль поверхности

КЭУ через его высокое продольное резистивное сопротивление,.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство управления микроканальной пластиной, являющейся по существу также КЭУ, со-. держащее приемный электрод у выхода умножителя, импульсный источник питания, подключенный к первому дополнительному электроду и через последовательные точки .резистивного .делителя к второму дополнительному элек-. троду, третьему электроду и .приемно-. му электроду, подключенному к второ-. му электроду импульсного источника питания, и микроканальную пластину, размещенную s слое диэлектрика одинаковой с ней толщины и диэлектрической проницаемости, электроды которой подключены к второму и третьему дополнительным электродам.

Известное устройство также не обеспечивает достаточного быстродействия при переключении в импульсном, бесконтактной режиме работы, Цель изобретения — повышение быстродействия в импульсном бесконтактном режиме работы криволинейного КЭУ.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления канальным электронным умножителем пу-.

11138бО тем создания импульсной разности потенциалов между его входом и выходом, его размещения в электрическом поле с.ориентацией вектора напряженности от выхода КЭУ к его входу, создают электрическое поле, 5 форма силовых линий которого у поверхности КЭУ совпадает с формой образующих этой поверхности.

Кроме того, в устройстве,чля управления КЭУ, содержащем приемный 10 электрод у выхода КЭУ, импульсный источник питания, подключенный к первому дополнительному электроду и через резистор — к второму доголнительному электроду, при этом пространство между электрически разомк. нутыми дополнительными электродами заполнено диэлектриком с отверстием для размещения канального электронного умножителя, причем диэлектрик имеет одинаковую с канальным электронным умножителем диэлектрическую проницаемость, второй электрод импульсного источника питания через резистор подключен к приемному электроду, дополнительные электроды снабжены отверстиями, в.которых размещены вход и выход КЭУ, и расположены под углом друг к другу вдоль радиусов, проходящих через концы

КЭУ к центру окружности, дугой кото- 30 рой является КЭу, причем расстояние от отверстий до ближайших краев дополнительных электродов удовлетворяет условию

R»h, 35 где Ь вЂ” длина КЭУ;

R — - расстояние от отверстий до ближайших краев дополнительных электродов.

Кроме того, с целью расширения 40 временного диапазона работы КЭУ вход и выход его через резисторы подключены к соответствующим дополнительным электродам.

Способ осуществляется следующим 45 образом.

Канальный электронный умножитель помещают в электрическое поле с вектором напряженности, направленным от выхода .Умножителя к .его входу, .и с . формой силовых линий у.поверхности умножителя, совпадающей с формой образующих поверхности. В таком случае вектор напряженности электрического поля у поверхности умножителя параллелен поверхности, что означает, что на поверхности отсутствуют поверхностные заряды, а также то, что электрическое поле с внутренней стороны поверхности умножителя также направлено вдбль поверхности как и в нормальном режиме работы.

Укаэанное поле вызвано поляризацией диэлектрического материала ка-. нального умножителя, время установлеф-65 ния которой не зависит от величины собственной емкости умножителя.

Таким образом, в момент включения поля внутри канального умножителя создается распределение электрических полей, полностью соответствующих распределению полей в умножителе в установившемся режиме работы.

Выбором величины напряженности внешнего поля устанавливают рабочую напряженность поля внутри КЭУ.

Таким образом, размещение КЭУ во внешнем электрическом поле с заданной формой силовых линий обеспечивает предельно возможное быстродействие управления, определяемое диэлектрическими свойствами материала умножителя.

Разность потенциалов, возникающая между входом и выходом КЭУ в момент создания поля, постепенно уменьшается по закону разряда собственной емкости КЭУ через его внутренее сопротивление. Характерное время разряда указанной -цепочки имеет значение 10 — 10 - с, что обеспечивает сохранение разности потенциалов между входом и выходом

КЭУ в течение промежутков времени ь Т, удовлетворяющих соотношению ьТ(< RC

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает работоспособность

КЭУ без подключения электродов к внешнему источнику питания в течение промежутоков времени д T > Rc, Подключение электродов КЭУ к внешнему источнику пи=ания одновременно с размещением его в электрическом поле не .влияет на процессы поляризации материала КЭУ и установления рабоЧего распределения электрических полей в канале усиления, но обеспечивает длительный режим работы после включения, так как.в этом случае источник питанчя .компенсирует потерю заряда КЭУ, уносимого рабочим током КЭУ на приемный электрод в процессе работы. На чертеже схематически показано устройство, реализующее предлагаемый способ управления.

Устройство содержит приемный элен трод 1 у выхоца канального электронного умножителя 2, импульсный источник 3 питания, подключенный к первому дополнительному электроду 4 и через резистор 5 к второму дополнительному электроду б, диэлектрик 7, заполняющий пространство между допол-. нительными электродами 4 и б, с размещенным в нем канальным умножителем 2 имеющий одинаковую с материалом умножителя диэлектрическую про-. ницаемость, при этом второй дополнительный электрод б через резистор 8 подключен к второму электроду источника 3 питания, который через резис-.

1113860 момент работы (без резисторов 10 и

11). Указанное преимущество важно при измерениях низкоэнергетичной

35 деляемое временем поляризации диэлектрика, что более чем в 10 раз

L. Составитель В.Белоконь

Редактор Л.Алексеенко Техред Т.. Фанта Корректор A.Обручар

Заказ 6628/43 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5.Филиал ППП Патент ., г.ужгород,.ул.Проектная,4. тор 9 подключен к приемному электроду 1. Дополнительные электроды снабжены отверстиями, в которых размещены вход и выход КЭУ, и расположены под углом ы друг к другу вдоль радиусов, проходящих через концы КЭУ

2 к центру окружности, дугой которой является сам КЭУ 2, причем расстояние от отверстия до ближайшего края дополнительных электродов

4 и б удовлетворяет условию

R» h> где — длина КЭУ.

Кроме того, вход и выход КЭУ через резисторы 10 и 11 подключены к соответствующим дополнительным электродам 4 и 6.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения импульсного источника 3 питания напряжение источника подается на дополнительный электрод 4, резисторы 5 и 8 и с их средней точки на дополнительный электрод б.

Разность потенциалов между. дополнительными электродами 4 и 6 создает электрическое поле в материале диэлектрика 7, силовые линии которого по крайней мере в области.размещения КЭУ 2 изогнуты вдоль радиу-. сов окружности с центром, совпадаю-. щим с центром окружности изгиба

КЭУ 2 (так каК R» Ь ) . В результате этого силовые линии электрического поля у внешней поверхности.

КЭУ 2 совпадают по Форме с образующими поверхности КЭУ 2, т.е..поляризация материала КЭУ 2 и диэлек- . трика происходит одновременно и по одинаковому закону, .так как их диэлектрические. постоянные совпадают.

Электрическое поле в канале усиления КЭУ 2 создает необходимую разность потенциалов между его входом и выходом.

Таким образом, происходит включение КЭУ .2 и.достигается рабочее распределение поля в .канале усиления .за время, определяемое скоростью поляризации материалов диэлектрика и КЭУ 2 °

Падение напряжения на резисторе 8 создает необходимую разность потенци алов между выходом КЭУ 2 и приемным электродом 1 °

Исследумое излучение попадает на вход КЭУ 2, конвертируется в электронный поток, который усиливается в канале КЭУ 2, и попадает на прием. ный электрод 1, создавая сигнал на измерительном резисторе 9.

Условие Q > ki обеспечивает радиальный изгиб силовых линий поля по крайней мере в области размещения

КЭУ, так как соответствует полю конденсатора, пластины которого размещены под углом друг к другу.

Резисторы 10 и 11 обеспечивают поддержание рабочей разности потенциалов на КЭУ в непрерывном после включения режиме работы, так как компенсируют потерю заряда, перено-, симого рабочим током КЭУ 2 на прием ный электрод 1.

Устройство обеспечивает работоспособность в импульсном режиме и . при одном из резисторов 10 и 11.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность бесконтактного управления криволинейным канальным умножителем, т.е. возможность поддерживать в заданных пределах произ вольный потенциал на КЭУ по отношению к дополнительным электродам как до включения КЭУ в работу, так и в компоненты излучения, позволяет канальному умножителю принимать плавающий потенциал области, из которой поступает излучение. . Устройство обеспечивает предельно малое время переключения КЭУ, опременьше времени включения КЭУ в из- вестных устройствах.

Изобретение может быть использовано для создания регистраторов корпускулярно-волновых потоков на основе КЭУ, предназначенных для наблюдения в режиме высокого временного разрешения в научно-исследовательских и промышленных работах.