Фотоэлектронный умножитель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсник

Социалистическня

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 21.01; 81(21) 3279354/18-21 ($1) М Кд з с присоединением заявки ¹

Н Ol У 43/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет 18. 11 . 81 (ф 3) УДЦ 6 2 1 ° 3 83 ° .292 (088.8) Опубликовано 30.0 1,83.Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 30.01.83 Г. С. Вильдгрубе. и Ж.М. Ронкнн (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬИзобретение относится к импульсной технике, а более конкретно к фо-. тоэлектронным умножителям (ФЭУ) для регистрации коротких импульсов световых сигналов малой мощности (< 1>

К10 8вт) .

Известны фотоэлектронные умножители (ФЭУ-15 и ФЭУ-16), предназначенные для регистрации коротких импульсов световых сигналов малой мощности.

Чувствительность таких ФЭУ определяется „многоэлектронной .компонейтой амплитудного распределения темновых импульсов ФЭУ вЂ” источником ложных импульсных сигналов, снимаемых .с анода

ФЭУ jl).. Недостаток данных ФЭУ состоит в том, что система входа указанных приборов (фотокатод-модулятор — 1-й динод) характеризуется малым отнсявеннем эффективной площади фотокатода к эффективной площади 1-го динода.

Наиболее близким к предлагаемому является фотоэлектронный умножитель для детектирования импульсных световых сигналов, включающий полупрозрачный фотокатод, фокусирующий электрод в виде конуса и динодную умножительную систему.

В известном фотоэлектронном умно жителе (ФЭУ-84) благодаря усовершен» ствованной системе сбора фотоэлектро нов с фотокатода с помощью фокусирующего электрода, выполненного в виде конуса, получен порог чувствительности в импульсном режиме 1- 16 Вт.

Кроме того, фокуснрующий электрод обеспечивает эффективный сбор фотоэлектронов со всей площади фотокатода на центр динодной системы f.2).

Недостатком системы сбора фотоэлектронов известного ФЭУ является темновая эмиссия многоэлектронного происхождения (послеимпульсы ФЭУ),;. возникающая в результате бомбардировки активной зоны фокусирующего электрода и фотокатода ФЭУ свободными

2() ионами остаточных газов, дрейфующими со стороны динодной- системы в направлении к фотокатоду. активная вторично эмиссионная зона образованная вблизи верхнего среза

25 конуса за счет продуктов напыления фотокатода, может работать так же эффективно, как и обычный эмиттер вторичных электронов.

Другими недостатками системы сбора фотоэлектронов является мягкая характеристика сбора, способ9933б1 ствующая захвату значительной части (до 30%) угловых термоэлектронов,вылетающих с периферии колбы, в области, примыкающей к границе фотокатода, а также перехват вторичных электронов, выбитых из активной зоны фокусирующего электрода.

Указанные влияния в комплексе значительно ухудшают порог чувствительности в импульсном режиме ФЭУ, а также способствуют появлению после-10 импульсов.

Цель изобретения - получение низкого порога чувствительности в импульсном режиме.

Поставленная цель достигается тем, 15 что в фотоэлектронном умножителе для детектирования импульсных световых сигналов, включающем полупрозрачный фотокатод, фокусирующий электрод в виде конуса и динодную умножительную систему, установлена вырезывающая диафрагма с отверстием диаметром 38 мм, расположенная между конусом и первым динодом на расстоянии, не превышающем 5 мм от нижнего среза конуса.

Кроме того, между 1-ым, 2-ым, 3-им и Н-ым динодами системы установлены диафрагмы с возрастающей площадью отверстий в пределах от HF до Н F, но не более полной эффективной площади динода, где Н вЂ” номер динода, а F — площадь отверстия диафрагмы

1-ro динода.

На чертеже представлен предлагаемый фотоэлектронный умножитель, Фотоэлектронный умножитель со-, 35 держит фотокатод 1, фокусирующий электрод в виде конуса 2, динодную систему 3 и вырезывающие диафрагмы 4.

Умножитель работает следующим образом. 40

Электронная оптика, обеспечивающая фокусировку фотоэлектронов на

1-й динод при радиальной форме фотокатода, моделируется таким образом, чтобы пучек фотоэлектронов с рабочей площади фотокатода был сфокусирован на центральную часть 1-го динода.

Обычно диаметр сфокусированного на 1-й динод пучка фотоэлектронов не превосходит нескольких миллиметров. Таким образом, при рабочей площади 1-ro динода 2-5 см использу,ется лишь незначительная, центральная

его часть.

Формула изобретения

60 диафрагма с отверстием диаметром 38 мм, расположенная между конусом и первым динодом на расстояниир не ;превышающем 5 мм от нижнего среза ко65 Hyca °

Так как плотность тока в районе

1-ых динодов обычно невелика, такие явления как насыщение объемным зарядом и т.п. еще не проявляются. В современных ФЭУ обычно все диноды системы выполняются конструктивно одинаковыми, поэтому большая часть эффективной площади 1-ых динодов по существу не используется, а лишь выполняет паразитную роль змиттера положительных ионов, дрейфующих в сторону фотокатода и бомбардирую- щих фотокатод и близлежащие электроды. Поэтому, если в основании конуса 2 поместить вырезывающую диафрагму 4, .выполненную из материала с низким коэффициентом и вторичной электронной эмиссии (KB33) и электрически соединенную с конусом или находящуюся под некоторым потенциалом относительно него, то миграция положительных ионов со стороны динодной системы 3 в направлении фотокатода 1 резко ограничивается (s процентном отношении она равна отношению площадей диафрагмы и динода).

Оптимальное расстояние .расположения диафрагмы относительно основа3ния конуса не превышает 5 мм. При расстоянии более 5 мм диафрагма ока зывается в зоне расфокусировки и начинается частичный перехват потока фотоэлектронов.

Диаметр диафрагмы для рассматриваемой системы входа в пределах 38 мм целиком зависит от ее расположения относительно основания конуса.

По аналогии со входом послеимпульсы

ФЭУ могут зарождаться под действием ионной бомбардировки и в области первых динодов, что также ухудшает порог чувствительности в импульсном режиме.

Целесообразно установить диафрагмы 4 с постоянно возрастающей площадью и перед, последующими динодами системы 3 от 2-го до Н-го. Это не изменяет усиления ФЭУ, но существенно сокращает число и амплитуду послеимпульсов от ионной обратной связи.

Диафрагма, установленная у основания фокусирующего электрода (конуса), позволяет получить и более жесткую зонную характеристику сбора электронов с фотокатода на 1-й динод, обеспечивая тем самым блоее крутой спад характеристики на границе рабочей зоны фотокатода ФЭУ.

Предлагаемый фотоэлектронный умножитель позволяет улучшить порог чувствительности в импульсном режиме, а также повысить процент выхода годных изделий.

1. Фотоэлектронный умножитель для детектирования импульсных световых сигналов, включающий полупрозрачный фотокатод, фокусирующий электрод в виде конуса и динодную умножительную систему,.отличающийся тем, что, с целью получения низкого порога чувствительности в импульсном ре-. жиме, в нем установлена вырезывающай

9933б l ///////// Ю

/////////

Составитель Е. Пчелов

Техред Т.Наточка

Редактор М. Рачкулинец

Корректор A. Ференц

Тираж 701 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1 1 3035, ?1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 491/70

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

2. Умножитель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, .что между l-ым, 2-ым, . 3-им и Н-ым динодами система установлены диафрагмы с возрастающей площадью отверстий в пределах от

HF до ФР, но не более полной эффек, тивной площади динода, где Н - номер динода, а F — площадь отверстия диафрагмы 1-го динода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Вильдгрубе Г. С. ФЭУ-15> ФЭУ-lб.

Днс. на соиск. учен. степени д-ра техн . наук. ВНИИИРП, М., 195 8, с. l l l

117.

2. Дунаевская Н.В. и Роикии Ж.И.

Фотоэлектронный умножитель 4&У-д4 с жалюэийной системой умноженйя и вы« сокоэффективньик многощелочным фотокатодом. — Электронная промышленность, 9 4, 1974, с.,34-36 (про-. 0 готип) .