Фотоэлектронный умножитель

 

О П И С А Н И E (,961003

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсниа

Социалистичесниз

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! } Дополнительное w авт. свид-ву (22) Заявлено 22,12.80 (2!) 3220837/18-21 (Я)м. кл.

Н 01 т 43/00 с присоединением заявки J49иударстваемй камктвт

ССьР

IIO ДаЯаМ N306PQTOIIIIll и открытий (23) ПриорнтетОпубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 29.09,82 (53) УДК 621. .383.292 (088.8) Г. C. Эильдгрубе и Ж. М. Ронкин (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ

Изобретение относится к фотоэлект-. ронным умножителям (ФЭУ), а точнее к, конструкции выходного каскада ФЭУ.

Известна конструкция анодного ФЭУ, в которой для увеличения линейного участка световой характеристики анод ФЭУ

5 выполнен в виде сетки, расположенной вблизи поверхности последнего эмитте ра (1).

Недостатком такой конструкции является возникновение колебаний электронов вокруг проволок анода-сетки, что приводит к увеличению длительности импульсов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фотоэлектронный умножитель с рефлекторным выходным каскадом, включающий коллектор электродов, расположенный между предпоследним динодом и последним рефлек- ю торным динодом (2), Особенйо эффективен рефлекторный выходной каскад при его использовании с жалюзийной циноцной системой, в которой благодаря плоскопараллельному расположению динодов при небольшом расстоянии между ними, вслецствие высокого градиента поля между каскадами постаточно просто обеспечивается сбор вторичных электронов на коллектор.

Недостаток известного ФЭУ состоит в том, что в нем отбор тока коллектором с последнего динода ограничивается максимальной плотностью тока на единицу поверхности этих электродов.

Линейное увеличение плошали жалюзийного диноца не всегца возможно, так как неизбежно влечет к увеличению габаритов прибора и ухудшению ряда важнейших параметров, таких как время нарастания анодного импульса и длительность анодного иьщульса, функционально связанных с разбросом времен пролета электрнов в умножительной системе.

Недостатком известного ФЭУ является такое мощное послецействие — явление,. выражающееся в виде шлейфа, сонровожпа3 96 100 .ющего основной сигнал в режиме глубокого насыщения анодного импульса.

Целью изобретения является устранение эффекта после действия фотоэлектронного умножителя в режиме насыщения при расширении предела линейности световой характеристики и динамического диапазона прибора.

Uemü достигается тем, что в фотоэлек. тронном умножителе с рефлекторным выходным каскадом, ьклвчаюшим коллектор электроноь, расположенный между предпоследним динодом и последним рефлекторным динодом, коллектор выполнен в виде двух взаимноперпендикулярно наложенных друг на друга решеток с шириной лопастей в пределах 1,5-4,0 мм, с расстоянием между лопастями 1,0-3,0 мм при площади ячейки 1,0-3,0 мм а рефлекторный динод выходного каскада вымол З нен в ьиде чашки с вмонтированными в нее лопастями, расположенными перпендикулярно основанию чашки.

Кроме того, в фотоэлектронном умножителе последний рефлекторный динод вы- >> ходного каскада ьыполнен в виде чашки с вмонтированной ь нее рещеткой, конструкция которой соответствует конструкции решетки коллектора.

На фиг. 1 представлена конструкция

30 коллектора;"на фиг. 2 - конструкция troc ле диего рефлекторного динода.

Устройство содержит рамку 1 и вмонтироьанные в нее дье взаимно перпендикулярно наложенные друг на друга решетки 2 и 3, лопасти 4 и сплошное основание в виде диска 5.

Коллектор выполнен из материала с низким коэффициентом вторичной эмиссии (например, никель или нихром) и представляет собой конструкцию рамки 1 и двух взаимно перпендикулярно наложенных друг на друга решеток 2 и 3, шириной лопасти в пределах 1,5-4,0 мм с шагом лопасти (расст ояния между лопастями) 1-3,0 мм а образующих ячейки с площадью l мм3,0 мма

Предд агаемая конструкция коллектора имеет эффективную отбиравшую плошадь в

2 или более раза превышавшую аффективную площадь коллектора известного ФЭУ. So

Увеличение ширины лопасти свыше 4 мм и уменьшение шага лопасти менее 1 мм, приводят к потере усиления ь линейном режиме за счет частичного перехвата коллектором электронов с предпоследнего динода и торможению пучка вторичных электронов с предпоследнего динода полем коллектора.

3 ф .Уменьшение ширины лопасти менее

1,5 мм и увеличение плошади ячейки свыше 3,0 мм уменьшает эффектиьную экранирувшув плашадь коллектора и поэтому не целесообразно. Известно, что максимальная, плотнссть така на единицу поверхности эмиттера достигается на коллекторе и последних динодах ФЭУ. Особую роль играет последний, рефлекторный каскад умножителя, так как в области этого каскада действуют два мощных электонных пучка - первичный и пучок вторич-. ных электронов.

Временной интервал, отделяющий зти два события пренебрежительно мал (-10 — 10 с) и целиком маскируется разбросом времен пролета электронов в выходном каскаде ФЭУ.

Таким образом, поток вторичных электронов генерируется в сторону коллектора, практически одновременно с приходом потока вторичных электронов с предпоследнего динода на последний динод.

Поэтому близ поверхности последнего динода создается достаточно сложный режим насыщения обьемным зарядом, ограничивающий предел линейности ФЭУ.

Конструкция последнего рефлекторного динода (фиг. 2) состоит из рамки 1 с вмонтированными в нее лопастями 4 из материала с высоким КВЭЭ, например сплав Cu AC AQ . (или решетки, конструкция которой соответствует конструкции решетки коллектора) сплошного основания в виде диска 5 из такого же материала, приваренного к рамке 1.

Конструкция последнего динода предлагаемого изобретения представляет собой естественный секционироьанный экран, препятствующий разлету части электронов за пределы динодной системы в сторону стеклооболочки. Эта часть электронного потока обычно состоит из высокоэнергетических упруго отраженных электронов управление которыми электростатическим полем весьма затруднительно.

Таким образом, в конструкции ФЭУ с выходным узлом предлагаемого изобретения в значительной степени устраняется явление последейстьия, выражавшегося в виде шлейфа, сопровождавшего основной. сигнал, а сам выходной сигнал в режиме насыщения (при прочих равных условиях), имеет длительность в несколько раз меньше, чем у любых фотоумножителей отечественного производства. Кроме того, благодаря увеличенной эффективной рабочей плошади последнего динода и коллекs фитЛ.фиа-2

Составитель Е. Пчелов

Техреа Т,Фанта Корректор Л. Бокшан

Редактор Г. Ус

Заказ 7303/68 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 96 10 тора расширяется динамический диапазон прибора.

Формула изобретения

1. Фотоэлектронный умножитель с рефлекторным выходным каскадом, включав. ший коллектор электронов, расположенный между предпоследним динодом и послец- 10 ним рефлекторным цинодом, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью устранени я эффекта последействия фотоэле кт ронного

1 умножителя в режиме насыщения при расширении предела линейности световой харак ктеристики и динамического диапазона прибора, коллектор выполнен в виде двух взаимно перпендикулярно наложенных друг на . цруга решеток с шириной лопастей в пределах 1,5-4,0 мм, с расстоянием между рй

03 6 лопастями 1,0-3,0 мм при площади ячей« ки 1,0-3,0 мм, а рефлекторный цинод

Я выходного каскада выполнен в вице чашки с вмонтированными в нее лопастями, расположенными перпендикулярно основанию чашки.

2. Умножитель по и. 1, о т л и ч аю ш и и с я тем, что. последний рефлек- торный динод выходного KacKalla выполнен в виде чашки с вмонтированной в нее решеткой, конструкция которой соответствует конструкции решетки коллектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соболева Н. А. и цр. Фотоэлектронные приборы. М., Наука", 1965, с, 252.

2. Вильцгрубе Г. С. и др. Фотоэлектронный умножитель для регистрации когерентного излучения. — "Электронны техника, 1970, вып. 2, с. 3-5 (прототип).