146861. lajstromszámú szabadalom • Feszültségerősítő elektronsokszorozó (multiplier)

I Megjelent: 1960. május 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.861. SZÁM 21. g. 1—16. OSZTÁLY — EE—265. ALAPSZÁM Feszültségerősítő elektronsokszorozó (multiplier) Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt., Budapest Feltaláló: Winter Ernő mérnök, a Távközlési Kutató Intézet 2. sz. laboratóriumának munkatársa, budapesti lakos A bejelentés napja: 1955. március 8. Találmányunk tárgya egy új vákuumtechnikai termék, a feszültségerősítő elektronsokszorozó (multiplier). Mint ismeretes, elektronsokszorozók (multiplierek) több évtizede általánosan használatosak fotojelek erősítésére. Ezeknél tehát a burán belül egy fotokatóda, valamint szökunderemissziós sokszorozóelektródák voltak elhelyezve. Ha a fotokatódát fény érte, úgy abból elektronok léptek ki, amelyek egy szekunderemissziós anódának ütköztek. Az ütközés ezen anódából újabb elektronokat váltott ki, amelyek isimét egy másik szekunderemissziós anódának ütköztek és ez a folyamat többször megismétlődött. Egy-egy csőben akár 15— 20 szekundereimissziós anóda is volt. Mindegyik anódából több szekunderelektron lépett ki, mint amennyi primérelektron ütközött bele, így a fotojel által kiváltott elektronok száma sok nagyságrenddel nőtt az utolsó anódán. Ezen elektronsokszorozók többféle sokszorozó elven működtek. A régebbi elektronsokszorozók mágneses eltérítőkkel irányították az elektronokat az egyik szekunderemissziós anódáról a másikra, míg az újabb konstrukcióknál egymással ferdén szembenálló elektródapárok között verődnek az elektronok tovább, egészen az utolsó elektródáig. A fenti elektronsokszorozók azonban feszültségek erősítésére nem voltak alkalmasak. Ennek az a magyarázata, hogy elektroncsöveknél általában az anódáram egyenáramú, ún. vivőkomponense nagyságrenddel volt nagyobb, mint a váltóáramú komponens amplitúdója. Ha tehát akárcsak kis, pl. mikrovolt nagyságrendű feszültségeket is próbáltunk volna meg elektronso'kszorozoval felerősíteni, úgy a vivő egyenáramú komponens az elektronsokszorozó utolsó anódján 100—300 amperes anódáramot okozott volna, amit egyrészt az anóda nem bírt volna ki, másrészt olyan kiküszöbölhetetlen zajt okozott volna, amely a felerősített jelet teljesen elnyomta volna. Történtek már kísérletek termikus katódával működtetett elektronsokszorozókkal, amelyeknél elsősorban a primer elektronok mennyiségét kívánták csökkenteni és az így kapott elektronáramot azután a kezdeti áramtartományban vezérelni. Ez a megoldás azonban nem kielégítő, egyrészt a gyenge hatásfok, másrészt pedig a még így is magas zajnívó miatt. Találmányunk értelmében az elektronsokszorozó első szekunderemissziós anódájára jutó anódáram csupán mikroamper nagyságrendű, ugyanakkor ugyanilyen nagyságrendű a felerősítendő feszültség is, ami lehetővé teszi, hogy az utolsó ún. felfogó anódán jelentkező anódáram kb. azonos legyen pl. egy többfokozatú erősítő végerősítőcsövének anódáján jelentkező anódárarramal, mimellett az anódáram egyenáramú vivőkomponensének és váltóáramú komponensének amplitúdója azonos nagyságrendű. Találmányunk szerinti egyetlen elektronsokszorozó tehát egy mikrovolt, vagy annál is kisebb nagyságrendű feszültséget akár annyira is felerősíteni képes, mint egy többfokozatú erősítő', ugyanakkor pedig a jel/zaj viszony ezen elektronsokszorozónál kedvezőbb lehet, mint ha e feszültséget egy többfokozatú erősítővel erősítettük volna fel. Találmányunk alapgondolatát tehát • az képezi, hogy elektronsokszorozók alkalmassá válnak termikus vagy téremissziós katódával való működtetésre és így feszültségek erősítésére, ha az első szekunderemissziós anódára jutó anódáram mikroamper nagyságrendű és ezen belül az anódáram egyenáramú és váltóáramú komponensének amplitúdója azonos nagyságrendű. Találmányunk értelmében ezt úgy érhetjük el, ha egy termikus katódából kiinduló elektronáramot nyalábbá fókuszolunk és e nyaláb geometriai méreteit, valamint töltéssűrűségét úgy választjuk meg, hogy mikroamper nagyságrendű összelektronáram mellett kis, előnyösen 1 mm—1 cm-es, ill. hasonló nagyságrendű távolság befutása után legalább egy elektródán virtuális katódát alakítson ki. Ezt a nyalábot célszerűen egyetlen nyílással (lyukkal) ellátott elektróda, pl. rács nyílására irányítjuk és e rácson vagy annak közvetlen közelében — amely rács az elekt-