Устройство для усиления электронных токов Советский патент 1936 года по МПК H01J43/02 

В авторском свидетельстве № 45765 Л. А. Кубецкого описан способ усиления электрических токов на основе использования вторичной эмиссии электронов, заключающийся в осушествлении в вакуумном приборе многократного преобразования электронных потоков в системе последовательно расположенных активированных электродов.

В этой системе вторичное излучение с каждого электрода вызывается попаданием электронных излучений с предшествующего электрода, в результате чего первоначально полученный от термоионного или фотоэлектронного источника ЭМИССИИ электронный ток нарастает лавинообразно.

Настоящее изобретение является развитием изобретения по указанному авторскому свидетельству № 45765 и заключается в том, что для направления потока вторичных электронов с предыдущего электрода на последующий электрод применяется магнитное поле.

На чертеже фиг. la, W, 2, 3 п 4 изображают различные, формы выполнения электронного прибора согласно изобретению.

На фиг. la и 16 изображен прибор 3 продольном .и в поперечном (по линии АВ) разрезе е. В этом приборе электродам 2, 3, 4 и 5 ) сообщаются последовательно возрастающие потенциалы и вся система электродов помещается в магнитное поле, направлейне которого показано на чертеже стрелкой. Подлежащий усилению электронный пучок 7 направляется на активированную поверхность электрода 2; возникающая при этом вторичная электронная эмиссия, при правильном подборе материалов, скорости электронов и при соответствующей обработке поверхности электрода межет в несколько раз пре В данном случае эти электроды имеют вид цилиндрических колец, в общем же случае они быть выполнены и виде i..iocKHX пластин , изогнутых полей и др.

вышать интенсивность вызывающего ее j электронного нучка. Усиленный таким

образом в о раз Го . электрон перв. /

ный пучок, под влиянием ускоряюишх полей и направляющего действия магнитного поля, падает на поверхность следующего электрода, где также вызы- j вает образование усиленного в о раз j пучка вторичных электронов и т. д. i В результате такого многократного преобразования электронных пучков ; в усиленное вторичное - электронное 1 излучение, в приборе получается эффект многокаскадного вторично-электронного | усиления, которое может быть выра- 1 жено законом геометрической прогрессни в виде / {3™, в которой i-интенсивность начального пучка

втор.

коэфициент вторичного

нерв.

излучения

т - число каскадов

/ - электронный ток, полученный в результате усиления.

Особенностью второго варианта конструктивного оформления того же прибора (фиг. 2) является концентрическое расположение активных электродов 2, 3, 4, 5 и ускоряющих электродов 6 в магнитном поле катущки 10.

Процесс многокаскадного усиления в этой системе совершенно аналогичен процессу в приборе, изображенном на фиг. 1, в связи с чем объяснения, данные для предшествующего случая, справедливы также и в данном случае; получающиеся в данном случае электронные траектории, для большей ясности, показаны соответствующими стрелками.

Изображенная на фиг. 1 кольцевая система вторично-электронного преобразования имеет существенный недостаток, заключающийся в необходимости применения центрального электрода, что при простой конструкции этого электрода затрудняет создание в системе однородных полей и неизбежно ведет к общему осложнению и недостаточной полноценности устройства. Без применения ценгрального электрода известная часть внутренней поверхности каждого электрода неизбежно будет находиться под влиянием тормозящих полей колец, расположенных со стороны отрицательных потенциалов, и возникающая вторичная эмиссия будет запираться этим полем.

Учитывая это обстоятельство, в варианте, изображенном на фиг. 3, применены наклонные кольца.

Наклон осуществляется в виде сдвига нерабочей части колец в область отрицательных потенциалов, чем достигается общее увеличение положительной (ускоряющей) составляющей полей на рабочих поверхностях электродов. Получающаяся при этом система дает возможность просто получать весьма большие величины электронного преобразования (выше 1 миллиона раз).

Охарактеризованная электродная система, так же, как и некоторые другие системы, может быть выполнена без применения монтажных электродов, если при помощи того или иного простейшего устройства нанесенный на внутреннюю поверхность баллона тонкий металлический слой разделить на электроды соответствующей формы.

Для устранения требующегося непосредственного подвода напряжения к каждому из электродов от некоторого наружного потенциометра можно отдельные кольца связывать между собою полупроводящими элементами, что может быть осуществляемо нанесением колец на внутренней поверхности полупроводящей трубки или же выполнением металлического слоя в виде спиральной ленты с включенными в нее полупроводящими элементами.

Такая электродная система может быть, например, выполнена, если при изготовлении . заготовок , покрывать сплошным слоем металла лишь некото- рую часть внутренней поверхности трубки (ограниченную по образующим цилиндра); оставшаяся же часть может быть покрыта (методом катодного распыления и др.) полупроводящим слоем.

При нанесении спирали на внутренней поверхности обра1ботанной таким образом трубки автоматически получается электродная система с подразделенным внутренним потенциометром. Совершенно очевидно что такая спиральная система может быть выполнена с одновременным соблюдением изложенного выше условия наклона электронов в виде скошенной спирали.

В изображенном на фиг. 4 приборе электродная система состоит из чередующихся реи1етчатых элементов 1, 3, 5 и расположенных между ними сеток 2, 4. Каждый решетчатый электрод представляет собой ряд параллельных ребер, соединенных между собой. На эти решетчатые электроды даются последовательно возрастаюшие потенциалы с тем, чтобы вторичные электроны, излучаемые с поверхности каждого из них, попадали на следующий электрод со скоростью, наиболее благоприятной для эффективного образования следующего каскада вторично-электронного излучения.

Поверхности решетчатых электродов покрываются активными в отношении вторично-электронного излучения слоями, благодаря чему и мржет быть по.лучено последовательное усиление элек-тронных потоков. Применениеч сеток 2, 4 по существу является не обязательным. Назначение их-защитить активные шэ,верхности каждого из электродов от тормозящих йблей предшествующего электрода, всегда имеющего некоторый отрицательный потенциал по отнощению к данному электроду. В соответствии с этим условием им сообщаются потенциалы, близкие к потенциалам выщележащих электродов. Однако, при соответствующем подборе конфигурации электродных систем указанные тормозящие поля могут быть исключены и без применения сеток. Для простоты предполагается, что первоначальным источником электронов является фотоэлектрический активньш слой 7, дающий фотоэлектронное излучение под влиянием света, падающего на него от источника 8, а усиленный электронный поток последнего каскада собирается электродом 6.

На чертеже стрелками показаны траектории электронов, соответствующие данному расположению электрических полей.

Искривление электронных траекторий получается за счет действия магнитного поля, ось которого в данном случае перпендикулярна к плоскости чертежа.

Проведенные исследования показали как полную реальность основных принципов построения систем, так и наличие материалов, дающих излучение вторичных электронов, в 3-4 раза превышаюдцее интенсивность первичного пучка. Следует отметить, что применение Факих материалов с значением 3 4 дает возможность, в соответствии с приведенной, выше формулой, получить в приборе с пятикратным (), например, преобразованием, усиления:

/./3 / 4 1024 .

Учитывая же данные, .имеющиеся в литературе, и полагая, в соответствии с этими данными, з 10, для того же прибора получаем:

/ г 10.

Следует отметить, что все это усиление происходит в одном приборе, не имеющем накаливаемых катодов и сеточных цепей, необходимых в ламповых усилителях.

Отсюда ясно значение этого вопроса для радиотехники и для многих специальных случаев силения. В частносп:. этот метод усиления имеет особенное значение для дальновидения, где требуется неискаженно усиливать чрезвычайно слабые фототоки в условиях широкой полосы частоты. Применение ламповых усилителей в таких условиях представ. принципиальные трудности из-за явлений в сеточных цепях (тепловые флуктуации,, емкостные явления, газовые искажения и др.) вюричноэлектронное же усиление, являясь по существу бессеточным усилением, принципиально свободно от этих трудностей.

Предмет изобретения.

1. Устройство, для осуществления способа усиления электронных токов по авт. свид. № 45765, отличающееся тем, что для направления потока вторичных электронов с предыдущего на последующий электрод применена магнитное поле. I 2. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что отдельные электроды выполнены в виде ряда наклонных к оси прибора колец.

3. Применение в приборе по пп. 1 и 2 внутреннего потенцнометра путем наложения электродов на полупроводящий слой, присоединенный в начале и конце прибора к источнику напряжения.

4. Видоизменение прибора по пп. 1- 3, отличающееся тем, что не эквипотенциальный электрод выполнен в виде винтообразной ленты, нанесенной на диэлектрик или полупроводник.

И г. 1-а

( 0 0 я

аи рЛ J| :- Р

cpnr.l-J-С|3иг. 3

Т

сРиг4