Фотоэлектронный умножитель Советский патент 1982 года по МПК H01J43/00 

1Изобретение относится к фотоэлекг- ровным умножителям (ФЭУ), а точнее к . кдаструкции Ёькооного каска па ФЭУ.

Известна конструкция анодаого ФЭУ, в которой цля увеличения линейного участка свёто&ой характеристики анод ФЭУ выполнен в виде i, сетки, расположенной вблизи поверхности последнего SNraTTe- pa l.

Недостатком такой конструкции яв ляется во1жикновение колебаний электронов вокруг проволок анода-сетки, что приводит к увеличению длительности импульсов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фотоэлектрошый умножитель с рефлекторным выходным каскадом, включающий коллектор электродов, расположенный между гтредпоследним динодом и последним рефлекторным динодом 2,

Осo6eH iо эффективен рефлекторный выходной каскад при его использовании с жалюзийной динодной системой, в которой благодаря плоскопараллельному расположению диноцов При небольшом рас- СТОЯНИИ между ними, вследствие высокого градиента поля между каскадами достаточно просто обеспечивается сбор вторичных электронов на коллектор.

Недостаток известного ФЭУ состоит в том, что.в нем отбор тока коллектором с последнего шгаода ограничивается мак10симальной плотностью тока на еш1ницу поверхности электродов.

Линейное увеличение площади жалюзийного динода не всегда возможно, так как неизбежно влечет к увеличению габаtsритов прибора и ухудшению ряда важнейших параметров, таких как время нарас тания анодного и длительность анодного импульса, 4Снкционально связанных с разбросом времен пролета электрогонов в у множительной системе

Недостатком известного ФЭУ является такое мощное последействие - явлегош, выражакшееся в виде шлейфа, сопровожаа3, 96 ющего основной сигнал в режиме гдубокого насыщения анодного импульса. Целью изобретения является устранение эффекта rrocTie действия фотоэлектрсяшого умножителя в режиме насыщения при расширении предела линейности световой характеристики и динамического диапазона прибора. Цель достигается тем, что в фотоэлектронном умножителе с рефлекторным выходным каскадом, включающим коллектор электронов, расположенный между предпоследним динодом и последним рефлекторным динодом, коллектор выполнен в виде двух взаимирперпендикулярно наложенных друг на друга решеток с шириной лопастей в пределах 1,5-4,0 мм, с расCTojfflHeM между лопастями 1,О-3,О мм при площади ячейки 1,О-3,0 мм, а рефлектортый динод выходного каскада выпол нен в виде чашки с вмонтированными в нее лопастями, расположенными перпендикулярно основанию чашки. Кроме того, в фотоэлектронном умножителе последний рефлекторный динод выходногр каскада выполнен в виде чашки с вмонтированной в нее рещеткой, конструкция которой соответствует конструкции ре шетки коллектора. На фиг. I представлена конструкция коллектора; на . 2 - конструкция последнего рефлекторного динода. Устройство содержит рамку 1 и вмонтированные в нее две взаимно перпендикулярно наложенные друг на друга решетки 2 и 3, лопасти 4 и сплошное основание в виде диска 5. Коллектор выполнен из материала с низким коэф4ициентом вторичной эмиссии (например, никель или нихром) и представляет собой Конструкцию рамки I и двух взаимно перпендикулярно наложенных друг на друга решеток 2 и 3, шириной лопасти в пределах 1,5-4,0 мм с шагом лопасти (расстояния между лопастями) 1-3,0 мм образующих ячейки с площадью 1 мм - 3,О мм. Преддагаемая конструкция коллектора имеет эффективную отбирающую площадь в 2 или более раза превышающую эффективную плгамадь коллектора известного ФЭУ. Увеличение ширины лопасти свьппе 4. м и уменьшение шага лопасти менее 1 мм .приводят к потере усиления в линейном режиме за счет частичного Перехвата коллектором электронов с предпоследнего динода и торможению пучка вторичных электронов с предпоследнего динода полем коллектора. Уменьшение ширины лопасти менее 1,5 мм и увеличение плсацади ячейки свыше 3,0 мм уменьшает эффективную экраируюшую плоцадь коллектора и поэтому не целесообразно. Известно, что максимальная плотность тока на единицу поверхности эмиттера достигается на коллекторе и последних динодах ФЭУ. Особую роль играет последний, рефлекторный каскад умножителя, так как в области этого каскада действуют два модных электонных пучка - первичный и пучок вторичных электронов. Временной интервал, отделяющий эти два события пренебрежительно мал ( Ю -1О с) и целиком маскируется разбросом времен пролета алектрснов в выходном каскаде ФЭУ. Таким образом, поток вторичных электронов генерируется в сторону коллектора, практически одновременно с приходом потока вторичных электронов с предпоследнего динода на последний динод. Поэтому близ поверхности последнего динода создается достаточно сложный реЖИМ насыщения обьемным зарядом, ограничивающий предел линейности ФЭУ. Конструкция последнего рефлекторного динода (фиг. 2) состоит из рамки 1 с вмонтированными в нее лопастями 4 из материала с высоким КВЭЭ, например сплав Си АС Ag (или решетки, конструкция которой соответствует конструкции решетки коллектора) сплошного основания в виде диска 5 из такого же материала, приваренного к рамке I. Конструкция последнего динода предлагаемого изобретения представляет собой естественный секционированный экран, препятствующий разлету части электронов за пределы динодяой системы в сторону стеклооболочки. Эта часть электронного потока обычно состоит из высокоэнергетических упруго отраженных электронов управление которыми электростатическим полем весьма затруднительно. Таким образом, в конструкции ФЭУ с выходным узлом предлагаемого изобретения в значительной степени устраняется явление последействия, выражающегося в виде шлейфа, сопровождакяцего основной сигнал, а сам выходной сигнал в режиме насыщения (при прочих равных условиях), имеет длительность в несколько раз меньше, чем у любых фотоумножителей отечественного производства. Кроме того, благодаря увеличенной эффективной рабочей пл(щади последнего динода и коллектора расширяется цинамический диапазон прибора.

Ф

ормупа изобретения 5

I. Фотоэлектронный умножитель с рефлекторным вьясопным каскадом, включающий коллектор электронов, расположенный межоу прецпослеоним оиноаом и послеа- to ним рефлекторным цинодом, отличающийся тем, что, с пелью устранения эффекта последействия фотоэлектронного умножителя в режиме насыщения пря расширении предела линейности световой xapa-is ктеристики и динамического диапазсжа прибора, коллектор выполнен в виде двух взаимно перпендикулярно наложенных друг на друга решеток с шириной лопастей в пределах 1,5-4,0 мм, с расстоянием межсог 20

лопастями 1,О-3,О мм при площади ячей ки 1,О-3,О мм а рефлекторный динод выходного каскада выполнен в виое чашки с вмонтированными в нее лопастями, расположенными перпендикулярно основанию чашки.

2. Умножитель по п. I, отличающийся тем, что последний рефлекторный динод выходного каскада выполнен в виде чашки с вмонтированной в нее решеткой, конструкция которой соответствует конструкции решетки коллектора.

Источники информации, принятыево внимание при экспертизе

1.Соболева Н. А и др. Фотоэлектронные приборы. М., Наука , 1965, с. 252

2.Вильдгрубе Г. С. и др. ФотЪзлектронный умножитель для регистращга когерентного излучения. - Электронная техника, 1970, вып. 2, с. 3-5 (прототип).