Фотоэлектронный умножитель Советский патент 1982 года по МПК H01J40/16 

(54) ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ У/VlHOЖИTEЛЬ

1

Изобретение относится к электровакуумным приборам, конкретнее к фотоэлектронным умножителям с дискретными динодами и может быть использовано при их-изготовлении.

Известен фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с боковым входом, содержащий во входной камере фотокатод, расположенный в плоскости, перпендикулярной плоскости торца оболочки входной камеры, систему дискретных динодов с линейной фокусировкой вдоль оси прибора 1.

Недостатком этого ФЭУ является наличие обратной оптической связи между анодом и фотокатодом, а также недостаточно высокие значения коэффициента усиления и амплитудного разрещения из-за плохой фокусировки фотоэлектронов на первый динод, обусловленной отсутствием каких-либо фокусирующих электродов (фокусирующей системы). Сброс фотоэлектронов на первый динод, осуществляется лишь «тянущим полем, образованным этим динодом и фотокатодом, и благодаря близкому их взаиморасположению, что приводит к возможности возникновения обратной оптической связи.

Известен также ФЭУ, содержащий фотокатод, дискретные диноды и систему фокусировки фотоэлектронов на первый динод непролетного типа, включающую плоский отражательный электрод, расположенный в плоскости, перпендикулярной плоскости фотокатода и параллельной ближайшему к фотокатоду краю первого динода.

В этом приборе улучшается сброс фотоэлектронов на первый динод и исключается обратная оптическая связь между фотокатодом и анодом за счет указанного расположения фотокатода и наличия отражательного электрода 2.

Однако известный ФЭУ имеет недостаточно высокие значения коэффициента усиления, амплитудного и временного разрешения, из-за того, что/стопроцентный сброс на первый динод осуществляется лишь для фотоэлектронов, векторы начальных скоростей которых лежат в плоскости симметрии прибора или параллельных ей, а для фотоэлектронов, векторы начальных скоростей которых составляют угол с этой плоскостью, сбор неудовлетворительный, так как в этом случае отсутстсвует фокусировка.

Цель изобретения - увеличение коэффициента усиления, амплитудного и временного разрешения.

Указанная цель достигается тем, что в фотоэлектронном умножителе, содержащем фотокатод, дискретные диноды и систему фокусировки фотоэлектронов на первый динод непролетного типа, включающую плоский отражательный электрод расположенный перпендикулярно фотокатоду, система фокусировки дополнительно содержит два электрода, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к плоскостям фотокатода и отражательного электрода, на равных расстояниях от плоскости симметрии умножителя, проходящей через центр фотокатода, причем расстояния между каждым из электродов и плоскостями, в которых лежат фотокатод и отражательный электрод, одинаковы.

Электростатическое поле в системе фокусировки в пространстве между фотокатодом и первым динодом, выполненного таким образом ФЭУ, содержит составляющие, обеспечивающие одновременную фокусировку и отклонение фотоэлектронов на первый динод как в продольном, так и в поперечном направлениях.

В случае несимметричного расположения упомянутых электродов относительно плос-. кости симметрии умножителя или на разном расстоянии катода, возникают дополнительные силы убодящие пучок фотоэлектронов с первого динода в поперечном направлении, что ведет к ухудшению параметров прибора.

На фиг. 1 показана схема прибора; на фиг. 2 - траектории фотоэлектронов в плоскостях YOZ и YOX.

Прибор состоит из систем фокусировки, представляющий собой фотокатод 1, лежащий в плоскости XOZ (начало координат находится в торце фотокатода), отражательный электрод 2, расположенный в плоскости XOY, два электрода 3, установленные у краев фотокатода, симметрично плоскости YOZ и параллельно ей и первый динод дискретной динодной системы 4, расположенной параллельно плоскости XOZ и направленной по оси Z.

Прибор работает следующим образом.

Фотоэлектроны, векторы начальных скоростей которых лежат в плоскости YOZ, являющейся плоскостью симметрии прибора и в плоскостях ей параллельных отклоняются и фокусируются на рабочую зону первого динода составляющими поля, обусловленными наличием отражательного электрода.

Фотоэлектроны, векторы начальных скоростей которых составляют угол с плоскостью симметрии прибора, фокусируются на рабочую зону первого динода составляющими ПОЛЯ, обусловленными наличием фокусирующих электродов (фиг. 2а).

Штриховыми линиями показаны траектории этих фотоэлектронов в известном ФЭУ (фиг. 26).

Такой фотоумножитель обладает более высокими значениями коэффициента усиления и амплитудного разрешения за счет эффективного сбора фотоэлектронов на первый

Q динод, улучшенным временным разрешением за счет выравнивания длин траектории электронов в пространстве фотокатодпервый динод.

В приборе исключается попадение фотоэлектронов на диэлектрические стенки оболочки или держатели динодной системы, что повышает стабильность работы ФЭУ и уменьшает флуктуационные шумы.

Возможность отклонения электронного пучка при подаче разных потенциалов на

упомянутые фокусирующие электроды позволяет осуществлять электрическую юстировку пучка на наиболее эффективную зону первого динода.

Кроме -того, оба электрода могут быть электрически связаны с фотокатодом или фотокатод и электроды .могут быть выполнены в виде одного узла, что упрощает Конструкцию прибора. Фокусировка фотоэлектронов в этом случае определяется размером электродов в направлении оси OY. ФЭУ 0 может быть реализован как с боковым так и торцовым входомл

Конструкция, реализованная в ФЭУ с боковым входом и с пятью динодами на основе полупроводниковых соединений ,

5 позволяет повысить коэффициент усиления прибора примерно на порядок по сравнению с известным, за счет улучшения эффективности сбора фотоэлектронов нг. первый динод, а амплитудное и временное распределение - примерно на 10%.

Формула изобретения

Фотоэлектронный умножитель, содержащий фотокатод, дискретные диноды и систему фокусировки фотоэлектронов на первый динод непролетного типа, включающую плоский отражательный электрод, расположенный перпендикулярно фотокатоду, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления, система фокусировки фотоэлектронов дополнительно содержит два электрода, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к плоскостям фотокатода и отражательного электрода, на 5 равных расстояниях от плоскости симметрии умножителя, проходящей через центр фотокатода, причем расстояния между каждым из электродов и плоскостями, в которых

лежат фотокатод и отражательный электрод, одинаковы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

L

1 I

Nj

гзМ

/