ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ С ПРОТЯЖЕННЫМ ФОТОКАТОДОМ Российский патент 1996 года по МПК H01J43/00 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности, к фотоэлектронным приборам, использующим вторичную электронную эмиссию, и может быть использовано в физике высоких энергий, ядерной физике, радиационной медицине. Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с протяженным фотокатодом предназначен для работы с пластинчатыми сцинтилляторами.

Известна конструкция ФЭУ с круговым расположением динодов (ФЭУ-КС), содержащая протяженный полупрозрачный фотокатод (Васильченко В. Г. и др. Расчетные характеристики координатно-чувствительных многоанодных ФЭУ: Препринт ИФВЭ 88-1 Серпухов, 1988 г.). ФЭУ-КС предназначен для работы с пластинчатыми сцинтилляторами. Две секции динодов по 100 мм, разделенные поперечной диэлектрической пластинкой, к которой торцами крепятся диноды, составляют протяженную дискретную динодную систему. Длина фотокатода составляет 200 мм.

Однако наличие поперечной диэлектрической пластинки в середине протяженной динодной системы приводит к тому, что фотоумножитель в окрестности пластинки теряет чувствительность и возникает нерабочая область фотокатода.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конструкция ФЭУ-50, предназначенного для работы с пластинчатыми сцинтилляторами (Кацнельсон Б.В. и др. Электровакуумные электронные и ионные приборы. Справочник. М. Энергия, 1976 г.). ФЭУ-50 содержит длинную вакуумную колбу с боковым оптическим входом, на внутренней поверхности которой сформирован протяженный полупрозрачный сурьмяно-цезиевый фотокатод, протяженную дискретную динодную систему, анод. Образующие поверхности фотокатода, динодов и анода расположены параллельно продольной оси прибора. Входное окно однородно по толщине в продольном направлении и изогнуто в поперечной проекции. Протяженные диноды крепятся торцевыми сторонами к поперечным диэлектрическим пластинкам. ФЭУ-50 имеет 11 каскадов усиления. Длительность импульса тока анода составляет 20 нсек.

Недостаточная жесткость динодной системы не позволяет увеличивать длину динодной системы и одновременно уменьшать ее поперечные размеры, что, соответственно, не позволяет увеличивать длину фотокатода и улучшать временное разрушение.

Техническим результатом данного изобретения является улучшение временного разрушения. Фотоэлектронный умножитель с протяженным фотокатодом содержит вакуумную колбу с боковым оптическим входом и последовательно расположенные вдоль поперечной оси прибора протяженный фотокатод, протяженную дискретную динодную систему, анод, образующие поверхности которых расположены параллельно продольной оси прибора.

В устройство дополнительно введены расположенные параллельно продольной оси прибора две протяженные диэлектрические пластины, образующее зазор, внутри которого вдоль пластин расположены диноды и анод, закрепленные на указанных пластинах. Данная конструкция ФЭУ исключает вероятность межэлектродных замыканий, благодаря чему дает возможность увеличивать длину протяженной дискретной динодной системы и одновременно уменьшать ее поперечные размеры, что позволяет соответственно увеличивать длину фотокатода и улучшать временное разрешение ФЭУ.

На фиг. 1 показан общий вид прибора, а на фиг. 2 его поперечное сечение А А.

Фотоэлектронный умножитель с протяженным фотокатодом содержит длинную вакуумную колбу 1 с боковым оптическим входом 2. Внутри колбы 1 последовательно расположены вдоль поперечной оси прибора 3 протяженный полупрозрачный сурьмяно-калиево-цезиевый фотокатод 4, фокусирующие электроды 5 и 6, экранирующий электрод 7, дискретные диноды 8 12, анод 13, образующие поверхности которых расположены параллельно продольной оси 14 прибора. Фокусирующие электроды 5 и 6, напыленные на внутреннюю поверхность колбы 1, имеют электрический контакт с фотокатодом 4. Экранирующий электрод 7, диноды 8 12, анод 13 закреплены на протяженных диэлектрических (например, стеклянных) пластинах 15 и 16. Пластины 15 и 16, закрепленные с торцевых сторон двумя поперечными диэлектрическими пластинками 17, образуют зазор, в котором расположены диноды 9 12 и анод 13.

Фотоэлектронный умножитель с протяженным фотокатодом работает следующим образом. Падающее на протяженный фотокатод 4 световое излучение 18 вызывает фотоэлектронную эмиссию. Фотоэлектроны 19, сфокусированные в поперечном направлении, попадают на первый динод 8, вызывая вторичную электронную эмиссию. Вторичные электроны 20 направляются на второй динод 9, умноженный поток электронов со второго динода 9 на третий динод 10 и т.д. Электрический сигнал снимается с анода 19.

Данная конструкция ФЭУ с протяженным фотокатодом может быть использована в крупногабаритных сцинтилляционных счетчиках, где требуется ФЭУ с длиной фотокатода 200 500 мм.

Для сцинтилляционного счетчика с поперечным сечением сцинтилятора 10 х 200 мм изготовлен согласно заявляемому техническому решению экспериментальный ФЭУ с длиной фотокатода 200 мм (длина фотокатода прототипа составляет 150 мм), что позволило улучшить геометрическую эффективность регистрации счетчика на 25 Кроме того поперечные размеры экспериментального ФЭУ с протяженным фотокатодом, составляющие 34 х 40 мм, более чем в 2 раза меньше поперечных размеров прототипа, диаметр колбы которого составляет 85 мм. Уменьшение поперечных размеров динодной системы более чем в 2 раза соответственно уменьшает длину траектории электронов, сокращая время пролета фотоэлектронов, составляющее 15 20 нсек. Длительность импульса тока анода экспериментального ФЭУ составила по основанию менее 5 нсек (длительность импульса прототипа 20 нсек), что улучшает временное разрешение счетчика более чем в 4 раза.

Использование: изобретение относится к области электронной техники, и обеспечивает увеличение длины фотокатода и улучшение временного разрешения. Сущность изобретения: прибор содержит вакуумную колбу с боковым оптическим входом и последовательно расположенных вдоль поперечной оси прибора протяженный фотокатод, протяженную дискретную динодную систему, анод. В прибор дополнительно введены расположенные параллельно продольной оси прибора две диэлектрические пластины, образующие зазор, внутри которого вдоль пластин расположены динод и анод. 2 ил.

Фотоэлектронный умножитель с протяженным фотокатодом, содержащий вакуумную колбу с боковым оптическим входом и последовательно расположенные вдоль поперечной оси прибора протяженный фотокатод, протяженную дискретную динодную систему, анод, образующие поверхности которых расположены параллельно продольной оси прибора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены расположенные параллельно продольной оси прибора две протяженные диэлектрические пластины, образующие зазор, внутри которого вдоль пластин расположены диноды и анод, закрепленные на пластинах.