МНОГОКАНАЛЬНАЯ ВТОРИЧНО-ЭМИССИОННАЯ УМНОЖИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Российский патент 1998 года по МПК H01J43/20 

Описание патента на изобретение RU2118870C1

Изобретение относится к электронной технике, в частности к вторично-эмиссионным умножительным системам, используемым в многоканальных фотоэлектронных умножителях (МкФЭУ).

Обычно в МкФЭУ используют вторично-эмиссионные умножительные системы с широким входом, т.е. умножительные системы, содержащие диноды, у которых размер рабочей (приемной) части динода близок к его наружному размеру (без крепежных элементов). В настоящее время известны три разновидности таких умножительных систем.

Известны многоканальные вторично-эмиссионные умножительные системы на сеточных динодах [1]. Недостатком таких систем является их невысокая эффективность из-за того, что, во-первых, значительная часть первичных электронов пролетает в отверстие последующего динода, не умножаясь, и, во-вторых, часть поверхности, i-го динода находится под значительным отрицательным потенциалом (i - 1)-го динода и потому не может эмиттировать вторичные электроны.

Известны многоканальные вторично-эмиссионные умножительные системы на основе перфорированных фольг [2]. В такой системе происходит значительный отсев электронов в процессе умножения и в силу того, что система открытая, т.е. фотоны и ионы, возникающие на выходных каскадах, имеют прямой доступ на первые диноды и катод, возникают обратные связи и, как следствие, увеличивается темновой ток и появляется нестабильность МкФЭУ, в котором используют эту систему.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является многоканальная умножительная система жалюзийного типа [3], разработанная фирмой Hamamatsu (Япония). Достоинством такой системы в сравнении с предыдущей является отсутствие сквозных зазоров, приводящих к возникновению обратных связей, возрастанию темнового тока и появлению нестабильности работы МкФЭУ. Жалюзийная умножительная система содержит диноды в виде пластин сложного фигурного профиля с щелевыми отверстиями, количество которых превышает количество каналов системы, так что на один канал приходится несколько входных щелевых отверстий.

Недостатком прототипа является невысокий процент сбора фотоэлектронов на первый динод за счет того, что один канал умножительной системы включает несколько входных щелевых отверстий, и фотоэлектроны, попадающие между отверстиями, оказываются в отсеве. Кроме того, для обеспечения требуемого профиля динодов используют метод вытравливания динодов из пластин, являющийся сложным, дорогостоящим и малопроизводительным.

Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является повышение процента сбора фотоэлектронов на первый динод, а также возможность использования для изготовления динодов метода штамповки, более простого, дешевого и производительного, чем метод вытравливания.

Технический результат достигается тем, что в многоканальной вторично-эмиссионной умножительной системе, содержащей диноды в виде пластин с отверстиями, каждый динод образован двумя прижатыми друг к другу пластинами - эмиттирующей и полеобразующей, эмиттирующая пластина содержит N идентичных участков, где N - число каналов умножительной системы, в виде воронок с отверстиями в их вершинах, в полеобразующей пластине выполнено N отверстий с отогнутыми под прямым углом экранами, причем экраны одного канала умножительной системы лежат в одной плоскости, диноды расположены друг под другом так, что отверстия в полеобразующей пластине i-го динода расположены по одну сторону экранов, в полеобразующей пластине (i+1)-го динода - по другую сторону экранов, а экраны полеобразующей пластины i-го динода своими концами входят в отверстия эмиттирующей пластины (i- 1)-го динода.

Предлагаемая многоканальная вторично-эмиссионная умножительная система представлена на фиг.1, на фиг.2 показан один канал системы. Принятые обозначения: 1 - эмиттирующая пластина, 2 - полеобразующая пластина, 3 - отверстие в эмиттирующей пластине, 4 - отверстие в полеобразующей пластине, 5 - экран, 6 - пучок вторичных электронов. Многоканальная вторично-эмиссионная умножительная система содержит от i > 1 до i = n динодов, расположенных друг под другом, количество которых определяется требуемым усилением системы. Каждый динод образован двумя прижатыми друг к другу пластинами - эмиттирующей 1 и полеобразующей 2. Каждая эмиттирующая 1 пластина содержит N идентичных участков, где N - количество каналов умножительной системы, каждый из которых выполнен в виде воронки с отверстием 3 в ее вершине. В каждой полеобразующей 2 пластине выполнено N отверстий 4 и N экранов 5, отогнутых под прямым углом. Экраны 5 одного канала умножительной системы лежат в одной плоскости. Диноды расположены друг под другом так, что отверстия 4 в полеобразующей 2 пластине i-го динода расположены по одну сторону экранов 5, отверстия 4 в полеобразующей 2 пластине (i + 1)-го динода - по другую сторону экранов 5. При этом экраны 5 полеобразующей 2 пластины i-го динода своими концами входят в отверстия 3 эмиттирующей 1 пластины (i - 1)-го динода. Отверстия в эмиттирующих 1 и полеобразующих 2 пластинах имеют круглую или овальную форму, в отличие от прототипа, где отверстия щелевые. Была разработана конструкция 15 - канальной умножительной системы.

Пластины умножительной системы изготовлены методом штамповки. Эмиттирующие пластины штампуют из вторично-эмиттирующих материалов (сплавы или никель с напылением на него сурьмы), а для изготовления полеобразующих пластин используют любой вакуумный металл.

При подаче соответствующих потенциалов на диноды умножительной системы фотоэлектроны попадают в умножительную систему через отверстия в первом диноде. Так как каждый канал умножительной системы имеет одно входное отверстие, за которым расположены последующие диноды, образующие данный канал, то сбор фотоэлектронов на первый динод оказывается существенно выше, чем в прототипе, где на один канал умножительной системы приходится несколько входных отверстий, и фотоэлектроны, попадающие между этими отверстиями, отсеиваются.

Заявляемая конструкция вторично-эмиссионной умножительной системы, была подобрана экспериментально путем многократного моделирования на ЭВМ.

Таким образом, заявляемая многоканальная вторично-эмиссионная умножительная система в сравнении с прототипом позволяет более эффективно осуществлять сбор фотоэлектронов на первый динод, который близок к 100%, и фокусировку вторичных электронов. В зависимости от требуемого усиления число динодов умножительной системы может быть различным.

Кроме того, конструкция умножительной системы позволяет использовать для изготовления пластин более простой, производительный и дешевый метод штамповки, чем метод вытравливания, используемый для получения сложного фигурного профиля динодных пластин в прототипе.

Источники информации
1. Photomultiplier Tubes, Hamamatsu, 1995, р.5.

2. Photomultiplier Tubes, Principles and applications, Philips Photonics, 1994, p. 15.

3. IEEE Transactions on Nuclear Science; v.41, N 4, p. 725-729, 1994 (прототип).

Похожие патенты RU2118870C1

название год авторы номер документа
ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ 1991
  • Берковский А.Г.
  • Гусельников В.Г.
SU1825230A1
Устройство для хронографирования 1973
  • Берковский Аркадий Григорьевич
SU480140A1
Способ хронографирования однократных световых сигналов 1973
  • Берковский Аркадий Григорьевич
SU464030A1
ФОТОУМНОЖИТЕЛЬ 2007
  • Дятченко Владимир Алексеевич
  • Медынский Михаил Вячеславович
  • Рыкалин Владимир Иванович
  • Садовский Сергей Анатольевич
  • Сиродеев Рамиль Халимович
RU2368978C2
СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СЛАБЫХ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Румянцев К.Е.
  • Суковатый А.Н.
  • Хайров И.Е.
RU2190196C1
Фотоэлектронный прибор 1975
  • Берковский А.Г.
  • Костин А.Б.
SU573088A1
Электронная умножительная система 1982
  • Петров Игорь Алексеевич
  • Непомнящая Алевтина Анатольевна
SU1061192A1
Способ регистрации фотонов и устройство для его осуществления 1983
  • Цирук Б.Ф.
  • Петроков И.А.
  • Решетников А.И.
SU1108953A1
РЕГИСТРАТОР СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ 1997
  • Румянцев К.Е.
  • Омар М.Хакан
  • Румянцев Ю.К.
RU2117263C1
Фотоэлектронный умножитель 1981
  • Вильдгрубе Георгий Сергеевич
  • Ронкин Жорес Моисеевич
SU993361A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 118 870 C1

Реферат патента 1998 года МНОГОКАНАЛЬНАЯ ВТОРИЧНО-ЭМИССИОННАЯ УМНОЖИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к электронной технике, в частности к вторично-эмиссионным умножительным системам, используемым в многоканальных фотоэлектронных умножителях. Технический результат от использования изобретения - повышение процента сбора фотоэлектронов на первый динод, а также возможность использования для изготовления динодов метода штамповки. Многоканальная вторично-эмиссионная умножительная система содержит диноды в виде пластин, в каждой из которых выполнено N отверстий, где N - число каналов умножительной системы. Каждый динод образован двумя прижатыми друг к другу пластинами - эмиттирующей и полеобразующей. Эмиттирующая пластина содержит N идентичных участков в виде воронок с отверстиями в их вершинах. В полеобразующей пластине выполнено N отверстий и N отогнутых под прямым углом экранов, причем экраны одного канала умножительной системы лежат в одной плоскости. Диноды расположены друг под другом так, что отверстия в полеобразующей пластине i-го динода расположены по одну сторону экранов, в полеобразующей пластине (i + 1)-го динода - по другую сторону экранов, а экраны полеобразующей пластины i-го динода своими концами входят в отверстия эмиттирующей пластины (i - 1)-го динода. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 118 870 C1

Многоканальная вторично-эмиссионная умножительная система, содержащая диноды в виде пластин с отверстиями, отличающаяся тем, что каждый динод образован двумя прижатыми друг к другу пластинами - эмиттирующей и полеобразующей, эмиттирующая пластина содержит N идентичных участков, где N - число каналов умножительной системы, в виде воронок с отверстиями в их вершинах, в полеобразующей пластине выполнено N отверстий с отогнутыми под прямым углом экранами, причем экраны одного канала умножительной системы лежат в одной плоскости, диноды расположены друг под другом так, что отверстия в полеобразующей пластине i-го динода расположены по одну сторону экранов в полеобразующей пластине (i + 1)-го динода - по другую сторону экранов, а экраны полеобразующей пластины i-го динода своими концами входят в отверстия эмиттирующей пластины (i + 1)-го динода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2118870C1

Photomultiplier Tubes, Hamamatsu, 1995, p
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Photomultiplier Tubes, Principles and applications, Philips Photonics, 1994, p
Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава 1917
  • Колоницкий Е.А.
SU15A1
IEEE Transactions on Nuclear, v
Механический грохот 1922
  • Красин Г.Б.
SU41A1
ПЛАМЕННАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ИЛИ НАГРЕВАНИЯ МЕТАЛЛОВ 1920
  • Неймайер К.Ф.
SU725A1

RU 2 118 870 C1

Авторы

Берковский Аркадий Григорьевич

Даты

1998-09-10Публикация

1997-07-14Подача