Электронный умножитель с модулирующим электродом Советский патент 1986 года по МПК H01J43/00 

172 Изобретение относится к электронным умножителям, в частности к систе мам эффективного управления или модуляции электронного потока в электронном умножителе (ЭУ), Известны способы модуляции (стробирования) по одному или нескольким динодам (фокусирующим электродам) системы ЭУ. Модулирующая система ЭУ дол:жна иметь протяженный линейный участок вольтамперной характеристики, обеспе чивающий минимальные нелинейные искажения модулируемого сигнала и максимальную глубину модуляции сигнала достаточную крутизну вольтамперной Характеристики (что позволяет исключить предварительное усиление модули рующего сигнала); модулирующая система должна быть безынерционной, что позволит использовать ВЧ-сигнал дпя модуляции электронного потока, например, в режимах гетеродинирования. Важным параметром ввода модулирующего электрода в оптимальньш режим работы можно считать и относи тельную величину потерь усиления. I Известные системы не обладают всеми названными параметрами или имеют низкие -значения отдельньш параметров . Известен также ЭУ с модулирук:щим электродом, расположенным межру фокусирующим электродом и первым диодом. Модуляционная характеристика это го ЭУ имеет изломы и участки с пере менной крутизной вследствие различи коэффициентов вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) динодов и нелинейнос ти пограничных участков вольтамперной характеристики отдельных динодо Кроме того, разветвленная сеть ввод модулирующего сигнала при подаче на несколько динонов одновременно затрудняет реализацию ВЧ-схемы вследствие высоких переходных (междинодньгх) емкостей и паразитной емкости монтажа. . Целью изобретения является получение минимальных потерь усиления при максимально возможном линейном участке модуляционной характеристикн. Поставленная цель достигается те что модулирующий электрод вьтол чен в виде полого цилиндра диаметром d 6-10 мм и длиной I 4-8 мм. вдоль оси которого расположена сплошная перегородка, делящая цилиндр пополам и установленная перпендикулярно оси вторичного эмиттера. На фиг.1 показана схема предложенного ЭУ; на фиг.2 - вольтамперные характеристики ЭУ, Предлагаемый умножитель состоит из эмиттера 1 первичных электронов, фокусирующего электрода 2, модулирующего электрода 3 с перегородкой 4, динодов 5. Модулирующий электрод основанием закреплен на пластине 6, перекрывающей нерабочую часть входной камеры прибора. При потенциале на модулирующем электроде 3 близком или равном потенциалу эмиттера первичных электронов, возникает частичная расфокусировка электронного пучка и его перехват фокусирующим электродом 2. Полное запирание электронного пучка достигается при незначительном отрицательном напряжении на модулирующем электроде относительно напряжения эмиттера первичных электронов. Электрическое поле, сформированное модулирующим электродом, практически не влияет на усиление ЭУ и сбор первичных электронов на первый динод и широком диапазоне напряжений, что позволяет с незначительными потерями усиления создать режим работы модулирующего электрода, соответствующий наибольшей крутизне и линейности Больтамперной характеристики (см. фиг.2). Модуляционная вольтамперная характеристика прибора равномерна, не имеет изломов и скачков, что позволяет без затруднения выбирать рабочую точку на модуляционной характеристике. Изменением режима работы модулирующего электрода обеспечивается изменение усиления по току до пяти порядков. Крутизна характеристики и, следовательно, амплитуда модулирующего напряжения зависят от размеров цилиндра электрода 3 и перегородки 4; По мере уменьшения высоты перегородки 4 и увеличения диаметра электрода 3 крутизна вольтамперной характеристик-падает, однако глубина регулирования остается неизменной. Геометрические размеры модулирующего электрода смоделированы дотя системы электронного умножителя с

диаметром эмиттера первичных электронов (фотокатода) 20-30 мм. Увеличение диаметра цилиндра модулирующего электрода более 10 мм нецелесообразно, так как крутизна модуляционной характеристики при этом изменяется Незначительно, а Нелинейность возрастает.

Использование цилиндра модулирующего электрода диаметром меньше 6 мм и увеличение его высоты более 5-6 мм приводят к ухудшению сбора электронов с краевых участков эмиттера первичных электронов. Инерционность модулирующей системы оценивается по максимальному изменению времени пролета электронов в приборе при максимальном и минимальном значениях регулирующего напряжения (фиг.2, кривая II, точки А и Б) и не превышает 23 НС.

Использование модулирующего электрода предложенной конструкции в ФЭУ позволит значительно снизить себестоимость аппаратуры, в которую входит ФЭУ.

Это обусловлено тем, что высокая крутизна модуляционной вольтамперной характеристики ФЭУ позволяет отказаться от дорогостоящих и чрезвычайно трудоемких в изготовлении высокочастотных усилителей, потребуется меньшая мощность генераторов коротких импульсов при использовании режима строби1)ования сигнала.

ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ С МОДУЛИРУЮЩИМ ЭЛЕКТРОДОМ, расположенным между фокусирующим электродом и первым динодом, отличающий- с я тем, что, с целью получения минимальных потерь усиления при максимально возможном линейном участке модуляционной характеристики, модулирующий электрод вьшолнен в виде полого цилиндра диаметром d = 6-10 мм и длиной 1 = 4-8 мм, вдоль оси которого расположена сплошная перегородка, делящая цилиндр пополам и установленная перпендикулярно оси вторичного 'эмиттера.-/I// / /КФи2.1