Способ управления канальным электронным умножителем и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H01J43/04 

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, отличающееся -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 электроду, дополнительные электроды снаб жены отверстиями для размещения входа и выхода канального электронного умножителя и расположены под углом друг к другу вдоль радиусов, рроходящих через концы умножителя к центру окружности, дугой которой является канальный электронный умножи-. тель,причем расстояние от отверстий до ближайших краев дополнительных электродов удовлетворяет условию

. ,

где К - длина канального электронного умножителя;

- расстояние от отверстий до ближайших краев дополнительных электродов,

3. Устройство по п,2, отличающееся тем, что входи выход канального электронного умножителя через резисторы подключены к соответствующим дополнительным электродам .

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.

Изобретение относится к импульснрй 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 совДания разности потенциалов, между входом и выходом усилителя при подключении его к электродам источника питания С П. Из-за высокого сопротивления КЭУ (10 - 10 Ом) и наличия собственной емкости (2-10 пФ) время установ ления рабочей разности потенциалов вдоль усилительного канала затягивается до значительных величин (10 - 10 с) , что не позволяет использовать известные способ и устройство для управления КЭУ в импуль ном рр.жиме работы. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления микрока нальной пластиной путем создания им пульсной разности потенциалов между ее входом и выходом и размещения ее в однородном электрическом поле пер пендикулярно его силовым линиям с ориентацией вектора напряженности от выхода пластины к ее входу С21. Однако указанный способ неприменим к криволинейным канальным умножителям, например, изогнутым по дуге окружности, поскольку не исключает эффекта накопления зарядов на поверхности КЭУ из-за пересечений силовых линий поля с поверхностью усилителя в момент включенияПОЛЯ 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, содержащее приемный электрод у выхода умножителя, импульсный источник питания, подключенный к первому дополнительному электроду и через последовательные точки .резистивного.делителя к второму дополнительному электроду, третьему электроду и .приемному электроду, подключенному к второму электроду импульсного источника питания, и микроканальную пластину, размещенную в 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, бесконтактном режиме работы. Цель изобретения - повышение быстродействия в импульсном бесконтактном режиме работы криволинейного КЭУ.. Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления канальным электронным умножителем путем создания импульсной разности потенциалов между его входом и выходом, его размещения в электричес ком поле с. ориентацией вектора напряженности от выхода КЭУ к-его входу, создают электрическое поле, форма силовых линий которого у поверхности КЭУ совпадает с формой образующих этой поверхности. Кроме того, в устройстве .тля уп равления КЭУ, содержащем приемный электрод у выхода КЭУ, импульсный источник питания, подключенный к первому дополнительному электроду и через резистор - к второму допол нительному электроду, при этом про странство между электрически разом нутыми дополнительными электродами заполнено диэлектриком с отверстием для размещения канального электронного умножителя, причем диэлек трик имеет одинаковую с канальным электронHfciM умножителем диэлектрическую проницаемость, второй электрод импульсного источника питания через резистор подключен к приемно му электроду, дополнительные электр ды снабжены отверстиями, в которых размещены вход и выход КЭУ, и распо ложены под углом друг к другу вдоль радиусов, проходящих через концы КЭУ к центру окружности, дугой кото рой является КЭУ, причем расстояние от отверстий до ближайших краев дополнительных электродов удовлетворяет условию , где 1 - длина КЭУ; Ч - расстояние от отверстий до ближайших краёв дополнитель ных электродов. Кроме трго, с целью расширения временного диапазона работы КЭУ вход и выход его через резисторы подключены к соответствующим дополнительным электродам. Способ осуществляется следующим образом. Канальный электронный умножитель помещают в электрическое поле с век тором напряженности, направленным о выхода .умножителя к .его входу, .и с формой силовых линий у поверхности умножителя, совпадающей с формой об разующих поверхности. В таком случа вектор напряженности электрического поля у поверхности умножителя парал лелен поверхности, что. означает, что на поверхности отсутствуют поверхностные заряды, а также то, что электрическое поле с внутренней сто роны поверхности умножителя также направлено вдоль поверхности как и в нормальном режиме работы. Указанное поле вызвано поляризацией диэлектрического материала канального умножителя, время установл 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 Яс -цепочки имеет значение 10 - 10 с, что обеспечивает сохранение разности потенциалов между входом и выходом КЭУ в течение промежутков времени дТ, удовлетворяющих соотношению а Т RC-. . Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает работоспособность КЭУ без подключения электродов к внешнему источнику питания в течение промежутоков времени , Подключение электродов кЭУ к внешнему источнику питания 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 питания .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 электрод 1 у выхода канального электронного умножителя 2, импульсный источник 3 питания, подключенный к первому дополнительному электроду 4 и через резистор 5 к второму дополнительному электроду 6, диэлектрик 7, заполняющий пространство между дополнительными электродами 4 и 6, с размещенным в нем канальным умножителем 2f имеющий одинаковую с материалом умножителя диэлектрическую про-. ницаемость, при этом второй дополнительный электрод б через резистор 8 подключен к второму электроду источ« ника 3 питания, который через резнетор 9 подключен к приемному электр ду 1. Дополнительные электроды сна жены отверстиями, в которых размещ ны вход и выход КЭУ, и расположены под углом ci друг к другу вдоль радиусов, проходящих через концы КЭУ 2 к центру окружности, дугой которой является сам КЭУ 2, причем рас стояние и от отверстия до ближайше го края дополните-льных электродов 4 и б удовлетворяет условию R h J где - длина КЭУ. Кроме того, |вход и выход КЭУ че рез резисторы 10 и 11 подключены к соответствующим дополнительным элек тродам 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 6. Разность потенциалов между, допол нительными электродами 4 и 6 создает электрическое поле в материале диэлектрика 7, силовые линии которого по крайней мере в области .раз мещения КЭУ 2 изогнуты вдоль радиусов окружности с центром, совпадающим с центром окружности изгиба КЭУ 2 (так как- ). В резуль тате 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 распределенле поля в .канале .усиления за время, определяемое скорость 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, ко 1вертируется в электронный поток, который усиливается в канале КЭУ 2, и попадает на приемный электрод 1, создавая сигнал на измерительном резисторе 9. Условие обеспечивает радиальный изгиб силовых линий поля по крайней мере в области размещения КЭУ, так как соответствует полю конденсатора, пластины которого размещены под углом оС 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 момент работы (без резисторов 10 и 11). Указанное преимущество важно при измерениях низкоэнергетичной компоненты излучения, позволяет канальному умножителю принимать . плавающий потенциал области, из которой поступает излучение. . Устройство обеспечивает предельно малое время переключения КЭУ, определяемое временем поляризации диэлектрика, что более чем в 10 раз меньше времени включения КЭУ в известных устройствах. Изобретение может быть использовано для создания регистраторов корпускулярно-волновых потоков наос- . нове КЭУ, предназначенных для наблюдения в режиме высокого временного разрешения в научно-исследовательских и промышленных работах.