DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention est relative à un tube multiplicateur d'électrons monovoie.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
[0002] Un tube photomultiplicateur comporte en général à l'intérieur d'une enveloppe étanche
vide de gaz, une électrode sensible à la lumière, appelée photocathode, une optique
électronique de focalisation, un multiplicateur d'électrons pour multiplier les électrons
émis par la photocathode et une anode qui collecte les électrons multipliés.
[0003] La demande de brevet
FR 1.288.477 correspondant au brevet US ayant le numéro de dépôt
27066, attribué à Radio Corporation of America, décrit en liaison avec la figure unique
de ce brevet, un tube photomultiplicateur monovoie, comportant une enveloppe étanche
10. L'enveloppe étanche 10 comporte, une paroi formant fenêtre de transparence 12
à des photons. La fenêtre 12 a une face externe et une face interne. La face interne
présente une concavité ayant un axe central. La concavité est tournée vers l'intérieur
du tube. Elle a un plan de symétrie contenant l'axe central.
[0004] Une photocathode 14 est disposée sur la face interne de la paroi formant la fenêtre
de transparence de façon à recevoir des photons lumineux ayant traversé la fenêtre
de transparence,
- une optique de focalisation comportant plusieurs électrodes focalise les électrons
provenant de la photocathode sur une première dynode 31 d'un multiplicateurs d'électrons
à structure linéaire focalisée située en aval de l'optique dans le sens de parcours
des électrons. Le multiplicateur comporte une pluralité de dynodes 31-40 dont une
première dynode 31, des dynodes intermédiaires, une avant dernière dynode et une dernière
dynode. Le tube comporte également une anode 42. Des moyens 18 de raccordement traversent
l'enveloppe étanche 10 et comportent des contacts 18 de raccordement extérieurs à
l'enveloppe 10, eux même raccordés à des liaisons électriques internes de raccordement,
et permettent de raccorder respectivement les dynodes, la photocathode 14, des électrodes
16, 20, 22, 24 formant ensemble l'optique de focalisation, et l'anode 42, à leur tension
respective de fonctionnement,
[0005] Le tube monovoie décrit dans cette demande est employé dans des applications où l'homogénéité
de temps de transit entre l'instant où un électron est émis par la photocathode et
un instant où un paquet d'électrons résultant de la multiplication de cet électron
par le multiplicateur est un facteur important. Un tube parfait aurait des temps de
transit égaux entre eux quel que soit le lieux d'émission sur la photocathode et l'énergie
initiale de l'électron émis. Dans le tubes monovoie décrit ci-dessus, la dispersion
des temps de transit entre photocathode et première dynode du multiplicateur est réduite
par le fait que la photocathode est montée sur une surface hémisphérique. Du fait
de cette forme la distance entre les différents points de la photocathode et un centre
est égale. Cette géométrie contribue à réduire la dispersion des temps de transit
en fonction du lieu d'émission d'un électron sur la photocathode.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
[0006] L'invention a pour objet un tube photomultiplicateur monovoie présentant une résolution
temporelle améliorée par rapport aux tubes monovoie connus de l'art antérieur. Ce
but est atteint par le fait que l'on dispose dans le tube un multiplicateur d'électrons
composé de plusieurs parties multiplicatrices physiquement distinctes l'une de l'autre,
et présentant entre elles une symétrie de révolution par rapport à l'axe central de
la concavité. Chaque partie de multiplicatrice constitue en fait un multiplicateur
autonome.
[0007] La photocathode hémisphérique est ainsi divisée de façon virtuelle en autant de parties
de cathodes qu'il y a de parties de multiplicateurs. Lorsque la photocathode a une
forme de révolution autour d'un axe, les parties de photocathode sont des secteurs
angulaires dont le sommet coïncide avec l'axe de révolution. Chaque secteur de photocathode
correspond à un multiplicateur dédié. Du fait de la symétrie de révolution les secteurs
sont égaux entre eux. Ainsi selon l'invention on dispose dans une zone où les électrons
émis par chacun des secteurs de photocathode sont focalisés de façon commune par une
optique de focalisation commune, autant de premières dynodes que de secteurs. Chaque
première dynode est une dynode d'un multiplicateur autonome multipliant les électrons
en provenance du secteur de photocathode correspondant à cette dynode. Comme l'ensemble
des dynodes, ces premières dynodes de chacun des multiplicateurs sont symétriques
de révolution par rapport à l'axe du tube.
[0008] Du fait que les électrons en provenance d'un secteur seulement de photocathode présentent
des trajectoires ayant entre elles des angles de divergence moindre que les angles
de divergence présentés entre elles par les trajectoires des électrons provenant de
la cathode entière, et donc des différences de longueur de parcours moindres, les
différences de temps de transit des électrons de la photocathode à la première dynode
de chaque multiplicateur sont moindres.
[0009] D'autre part les trajectoires des électrons entre première dynode D1 et seconde dynode
D2 de chaque multiplicateur présentent aussi entre elles des différences de longueurs
de parcours qui sont plus petites que les différences de longueurs de parcours que
l'on aurait avec une seule grande première dynode renvoyant les électrons vers une
seule grande seconde dynode. De ce fait les différences de temps de parcours des électrons
entre les première et seconde dynodes de chaque multiplicateur sont réduites également.
Il en va de même quoique dans une mesure moindre des temps de parcours entre étages
consécutifs de chacun des multiplicateurs.
[0010] On obtient ainsi un tube monovoie présentant une dispersion de temps de transit moins
grande que celle des tubes de l'art antérieur.
[0011] En résumé l'invention est relative à un tube photomultiplicateur monovoie à moindres
écarts de temps de transit comportant
- une enveloppe étanche, ayant une paroi formant une fenêtre de transparence à des photons
et comportant une face externe et une face interne présentant une concavité ayant
un axe central, tournée vers l'intérieur du tube, et ayant un plan de symétrie contenant
l'axe central,
- une photocathode disposée sur la face interne de la paroi formant la fenêtre de transparence
de façon à recevoir des photons lumineux ayant traversé la fenêtre de transparence,
- une optique de focalisation comportant une ou plusieurs électrodes,
- un multiplicateur d'électrons à structure linéaire focalisé situé en aval de l'optique
dans le sens de parcours des électrons, comportant une pluralité de dynodes dont une
première dynode, des dynodes intermédiaires, une avant dernière dynode et une dernière
dynode,
- une anode,
- des moyens de raccordement traversant l'enveloppe étanche et comportant des contacts
de raccordement extérieurs à l'enveloppe, eux même raccordés à des liaisons électriques
internes de raccordement, pour raccorder respectivement les dynodes, la photocathode,
des électrodes formant
l'optique de focalisation, et l'anode, à leur tension respective de fonctionnement,
caractérisé en ce que
- le multiplicateur d'électrons est composé de parties physiquement distinctes l'une
de l'autre, chaque partie formant un multiplicateur autonome, les multiplicateurs
autonomes présentant entre eux une symétrie de révolution par rapport à l'axe central
de la concavité.
[0012] Dans un mode de réalisation l'enveloppe étanche comporte un manchon isolant cylindrique
centré sur l'axe central de la concavité portant la photocathode, la paroi formant
fenêtre de transparence étant raccordée à une extrémité dudit manchon, et l'optique
de focalisation comporte une électrode accélératrice et focalisatrice, une électrode
correctrice de focalisation formée par une couche mince conductrice en forme de portion
de surface cylindrique déposée sur la paroi intérieure du manchon ayant une extrémité
proche de la photocathode dans une zone située entre la photocathode et l'électrode
accélératrice, favorisant l'accélération initiale des photo-électrons de la zone périphérique
en accroissant le champ électrique à leur voisinage.
[0013] Dans le mode préféré de réalisation, le tube comporte deux multiplicateurs, la concavité
est hémisphérique et l'optique de focalisation et les deux multiplicateurs comportent
un plan de symétrie qui est un plan de symétrie de la concavité. Cette solution permet
de mettre deux multiplicateurs en parallèle avec un axe commun sur le plan de symétrie.
[0014] Dans ce mode de réalisation les secteurs angulaires sont de 180°.
[0015] Dans une variante du mode préféré de réalisation, les premières dynodes de chaque
multiplicateur ont une partie qui est la plus proche de la photocathode tangente en
un même point audit plan de symétrie et présentent chacune une concavité, les concavités
respectives de chacune des premières dynodes n'étant pas tournées l'une vers l'autre.
Cette solution permet de mettre deux multiplicateurs en parallèle avec un point commun
sur le plan de symétrie.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0016] L'invention sera maintenant décrite à l'aide des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un tube photomultiplicateur selon
l'invention effectuée selon un plan de symétrie du tube. Des trajectoires d'électrons
dans ce plan de symétrie, entre une première moitié d'une photocathode et la première
dynode d'un premier multiplicateur d'électrons sont également représentées.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
[0017] La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un tube photomultiplicateur 1 à
deux multiplicateurs selon l'invention.
[0018] Le tube photomultiplicateur 1 comporte une enveloppe étanche 4, formé par un ensemble
de parois assemblées entre elles. Dans l'exemple représenté, une première paroi 3
a une forme de manchon cylindrique, d'axe AA'. Le manchon cylindrique est réalisé
de préférence dans une matière isolante, par exemple du verre. Le manchon est complété
à une extrémité par une paroi 5 formant une fenêtre de transparence à des photons.
Il est complété à l'autre extrémité par une paroi 8 de fond. Des broches 12 de raccordement
des différentes électrodes situées à l'intérieur de l'enveloppe étanche 4 passent
de façon étanche, et de façon en elle-même connue au travers de cette paroi 8 de fond.
Lorsque le tube est en fonctionnement, ces broches 12 sont respectivement couplées
à des sources de tension, appliquant des tensions de fonctionnement aux différentes
électrodes du tube.
[0019] La paroi 5 formant la fenêtre de transparence du tube comporte une face 6 externe
plane et une face 7 interne présentant une concavité tournée vers l'intérieur du tube.
Cette concavité est dans l'exemple représenté une calotte sphérique, dont le centre
est situé sur l'axe AA' du tube. Elle présente donc un plan de symétrie matérialisé
sur la figure 1 par l'axe AA'. La figure 1 est une coupe axiale selon un plan contenant
cet axe de symétrie. Une photocathode 2 est disposée sur la face interne 7 de la paroi
5 formant la fenêtre 5 de transparence, de façon à recevoir des photons lumineux ayant
traversé la fenêtre de transparence 5. De façon en elle-même connue la photocathode
2 est constituée par une couche d'un matériau photoémetteur, par exemple une couche
d'un matériau multialcalin ou de l'argent-oxygène-césium, ou du césium-antimoine.
Il peut aussi s'agir d'un autre matériau photoémetteur. Le matériau est choisi en
fonction de ses caractéristiques spectrales de photo émission et des longueurs d'onde
des photons auxquels le tube photomultiplicateur va être appliqué. De façon fictive,
la photocathode 2 comporte deux parties 21, 22 symétriques l'une de l'autre par rapport
à un plan de symétrie, dont l'intersection avec le plan de la figure est matérialisée
sur la figure 1 par l'axe de symétrie AA' de la calotte sphérique.
[0020] De la photocathode 2 vers la paroi de fond 8, le tube comporte dans l'ordre, une
optique 9 de focalisation comportant une électrode 13 accélératrice et focalisatrice.
L'optique 9 de focalisation peut aussi comporter comme dans l'exemple représenté une
électrode 15 correctrice de focalisation. Dans l'exemple représenté, cette électrode
15 correctrice de focalisation est formée par une couche mince conductrice en forme
de portion de surface cylindrique déposée sur la face intérieure du manchon 3. L'électrode
15 correctrice de focalisation a dans la direction axiale une extrémité proche de
la photocathode 2 dans une zone située entre la photocathode 2 et une partie qui est
la plus amont de l'électrode 13 accélératrice et focalisatrice. Dans ce qui est décrit
ici, l'amont et l'aval s'entendent dans le sens de parcours du flux d'électrons provenant
au départ, donc en amont, de la photocathode et dirigés vers l'aval donc l'anode.
L'optique de focalisation 9 est ainsi commune aux deux multiplicateurs autonomes 24,
26 du tube 1.
[0021] En aval de l'optique 9 de focalisation, le tube 1 comporte un multiplicateur 11 d'électrons
formé par un ensemble de deux parties multiplicatrices 24, 26 physiquement distinctes
l'une de l'autre et symétriques l'une de l'autre par rapport au plan de symétrie du
tube. Ces parties multiplicatrices constituent des multiplicateurs autonomes 24, 26.
Chacun des multiplicateurs 24, 26 comporte des dynodes en structure linéaire focalisante
dite de Rajchman. Par physiquement distincts, on veut dire que les dynodes composant
chacun des multiplicateurs sont physiquement distinctes des dynodes composant l'autre
multiplicateur. Cela n'exclut pas que des dynodes de même rang des deux multiplicateurs
24, 26 soient raccordées à une même source de tension, et donc qu'il y ait une partie
commune de raccordement. Cette partie commune de raccordement peut être à l'extérieur
ou à l'intérieur de l'enveloppe 4. De même cela n'exclut pas que deux dynodes de même
rang dans chacun des multiplicateurs 24, 26 aient un point ou une zone de contact
l'une avec l'autre.
[0022] Chaque multiplicateur 24, 26 d'électrons comporte une pluralité de dynodes dont une
première dynode 31, 32, respectivement, une seconde dynode 23, 25, respectivement
des dynodes intermédiaires 33, 34 respectivement, une avant dernière dynode 35, 36
respectivement et une dernière dynode 37, 38 respectivement situées en aval de l'optique
9 dans le sens de parcours des électrons.
[0023] En aval de la dernière dynode 37, 38, dans le sens de parcours des électrons, le
tube comporte une anode 16 formée par deux conducteurs 17, 18 respectivement, électriquement
raccordés l'un à l'autre pour former une anode unique du multiplicateur 11.
[0024] Ainsi une première voie de multiplication du tube 1 est matérialisée par la première
moitié 21 de la photocathode 2, l'optique 9 commune, le premier multiplicateur 24,
et la partie 17 de l'anode 16. La seconde voie de multiplication du tube 1 est matérialisée
par la seconde moitié 22 de la photocathode 2, l'optique 9 commune, le second multiplicateur
26, et la partie 18 de l'anode 16.
[0025] Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les dynodes, 32, 34, 36, 38 et 31, 33,
35, 37 de même rang des deux multiplicateurs 24, 26 à l'exception d'une dynode 30,
39 de réglage de gain dans chaque multiplicateur sont raccordées à une même broche
de raccordement respectivement. les dynodes 30, 39 de réglage respectivement de chacun
des deux multiplicateurs 24, 26 ont un raccordement permettant un réglage en tension
indépendant pour chacune d'elles.
[0026] Dans l'exemple représenté figure 1, les premières dynodes 31, 32 de chaque multiplicateur
24, 26 respectivement sont symétriques l'une de l'autre par rapport au plan de symétrie
de la concavité de la fenêtre de transparence 5. Chacune de ces premières dynodes
31, 32 a une partie 27, 28 respectivement qui est la plus proche de la photocathode
2. les parties 27, 28 de chacune des premières dynodes 31, 32 sont respectivement
tangentes en un même point l'une à l'autre et audit plan de symétrie. Les premières
dynodes 31, 32 présentent une concavité dont les centres respectifs de courbure sont
symétriques les uns des autres par rapport au plan de symétrie. Les centres de courbure
de chacune des premières dynodes 31, 32 respectivement sont situés du même côté du
plan de symétrie que la dynode correspondante. On peut voir sur la figure 1, que chacune
des premières dynodes est constituée par un ensemble de quatre parties planes, la
courbure d'ensemble résultant du fait que deux parties planes consécutives forment
un dièdre. Dans le plan de coupe représenté, il est considéré qu'un centre de courbure
d'un dièdre est le centre du cercle tangent à chacune des deux faces des parties planes
formant le dièdre.
[0027] Le fonctionnement est le suivant :
De façon en elle -même connue, lorsqu'un électron est émis par la photocathode 2,
cet électron est accéléré et dirigé par l'optique 9 vers l'une ou l'autre des premières
dynodes 31, 32. Des trajectoires temporisées d'électrons émis par la partie 21 de
la photocathode 2 sont représentées sur la figure 1. Les électrons provenant de la
partie 21 sont majoritairement dirigés vers la première dynode 31 appartenant au premier
multiplicateur 24. Les électrons sont multipliés par la première dynode 31 du premier
multiplicateur 24. Les électrons provenant de la première dynode 31 sont projetés
sur la seconde dynode 23 du premier multiplicateur 24. Les électrons sont ensuite
multipliés de dynode en dynode et le flux multiplié atteint la partie 17 de l'anode
unique 16.
[0028] Les moyennes des temps de parcours des différents électrons entre la photocathode
2 et la première dynode 31 du premier multiplicateur 24 figurent en regard des points
de départ des électrons sur la photocathode 2. Ces moyennes de temps de parcours varient
entre 6,24 et 6,40 nanosecondes. Les différences initiales de temps de parcours sont
donc très faibles. Ces différences de temps de parcours seront encore atténuées au
cours de la multiplication. L'amélioration de l'homogénéité des temps de parcours
est due au fait qu'il y a un moindre écart de parcours entre les électrons provenant
d'un secteur tel que 21 ou 22 de la photocathode et la première dynode de chaque multiplicateur.
Il en va de même entre première et seconde dynode de chaque multiplicateur.
[0029] Le tube présentant une symétrie, tout ce qui a été dit à propos de la première voie
de multiplication s'applique mutatis mutandis à la seconde voie de multiplication.
Les électrons émis par la seconde partie 22 de la photocathode sont dirigés majoritairement
vers la première dynode 32 du second multiplicateur 26. Le signal est recueilli sur
la partie 18 de l'anode unique 16.
[0030] Malgré les précautions prises pour avoir une symétrie aussi grande que possible entre
les deux voies, les tolérances de fabrications font que les deux voies ne sont pas
aussi symétriques l'une de l'autre qu'il serait souhaitable. De ce fait, il est avantageux
de prévoir dans chacun des multiplicateurs 24, 26 une dynode de réglage de gain, 30,
39 respectivement. Les dynodes de réglage de gain sont des dynodes qui contrairement
aux autres dynodes de même rang de chaque multiplicateur ne sont pas raccordées à
des sources de tension de même valeur. Ces dynodes 30, 39 disposent donc chacune d'une
broche 12 de raccordement qui lui est propre et peut être raccordée à une source de
tension qui est propre à chaque dynode de réglage de gain. Les dynodes 30, 39 permettent
de faire un équilibrage du gain global de chacun des multiplicateurs 24, 26 et une
égalisation des temps de transit entre voies de multiplication.
1. Tube photomultiplicateur (1) monovoie à moindres écarts de temps de transit comportant
- une enveloppe étanche (4), ayant une paroi (5) formant une fenêtre de transparence
à des photons et ayant une face (6) externe et une face (7) interne présentant une
concavité interne ayant un axe central (AA'), tournée vers l'intérieur du tube, et
ayant un plan de symétrie contenant l'axe central (AA'),
- une photocathode (2) disposée sur la face interne (7) de la paroi (5) formant la
fenêtre de transparence (5) de façon à recevoir des photons lumineux ayant traversé
la fenêtre de transparence (5),
- une optique (9) de focalisation comportant une ou plusieurs électrodes,
- un multiplicateurs (11) d'électrons à structure linéaire focalisée situé en aval
de l'optique (9) dans le sens de parcours des électrons, comportant une pluralité
de dynodes (23, 25, 30-39) dont une première dynode (31), des dynodes intermédiaires
(33), une avant dernière dynode (35) et une dernière dynode (37)
- une anode (16),
- des moyens (12) de raccordement traversant l'enveloppe étanche et comportant des
contacts (12) de raccordement extérieurs à l'enveloppe (4), eux même raccordés à des
liaisons électriques internes de raccordement, pour raccorder respectivement la photocathode
(2), les dynodes (23, 25, 30-39), des électrodes (13, 15) formant ensemble l'optique
(9) de focalisation, et l'anode (16), à leurs tensions respectives de fonctionnement,
caractérisé en ce que
- le multiplicateur (11) d'électrons est composé de parties (24, 26) physiquement
distinctes l'une de l'autre, chaque partie formant un multiplicateur (24, 26) autonome,
les multiplicateurs autonomes (24, 26) présentant entre eux une symétrie de révolution
par rapport à l'axe central de la concavité.
2. Tube photomultiplicateur (1) selon la revendication 1 dans lequel l'une (30, 39) des
dynodes (23, 25, 30-39) de chaque partie (24, 26) de multiplicateur est une dynode
(30, 39) d'ajustement de gain, chacune des dynodes (30, 39) d'ajustement de gain ayant
son propre moyen (12) de raccordement.
3. Tube photomultiplicateur (1) selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel l'enveloppe
étanche (4) comporte un manchon (3) isolant cylindrique centré sur l'axe central de
la concavité portant la photocathode (2), la paroi (5) formant fenêtre de transparence
étant raccordée à une extrémité dudit manchon (3),
et dans lequel l'optique (9) de focalisation comporte une électrode (13) accélératrice
et focalisatrice, une électrode (15) correctrice de focalisation formée par une couche
mince conductrice en forme de portion de surface cylindrique déposée sur la face intérieure
du manchon (3) ayant une extrémité proche de la photocathode (2) dans une zone située
entre la photocathode et l'électrode (13) accélératrice et focalisatrice.
4. Tube photomultiplicateur (1) selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel la concavité
interne de la fenêtre de transparence (5) est hémisphérique et où l'optique de focalisation
(9) et les deux parties (24, 26) de multiplicateurs comportent un plan de symétrie
qui est un plan de symétrie de la dite concavité interne.
5. Tube photomultiplicateur (1) selon la revendication 4 dans lequel les premières dynodes
(31, 32) de chaque partie (24, 26) de multiplicateur ont une partie qui est la plus
proche de la photocathode (2) tangente en un même point audit plan de symétrie et
présentent chacune une concavité, les concavités respectives de chacune des premières
dynodes (31, 32) n'étant pas tournées l'une vers l'autre.
6. Tube photomultiplicateur (1) selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel la face
externe (6) de la fenêtre de transparence (5) est plane.
1. Single-channel photomultiplier tube (1) with lower transit time variations, comprising:
- a sealed envelope (4), having a wall (5) forming a photon-transparent window comprising
an external face (6) and an internal face (7) which has an internal concavity with
a central axis (AA'), turned toward the inside of the tube, and having a plane of
symmetry containing the central axis (AA'),
- a photocathode (2) arranged on the internal face (7) of the wall (5) forming the
transparency window (5) so as to receive light photons having passed through the transparency
window (5),
- focusing optics (9) comprising one or more electrodes,
- an electron multiplier (11) with a focused linear structure located downstream of
the optics (9) in the direction of travel of the electrons, comprising a plurality
of dynodes (23, 25, 30-39) including a first dynode (31), intermediate dynodes (33),
a penultimate dynode (35) and a final dynode (37),
- an anode (16),
- connection means (12) passing through the sealed envelope and comprising contacts
(12) for external connection to the envelope (4), themselves connected to internal
electrical connections, for respectively connecting the photocathode (2), the dynodes
(23, 25, 30-39), electrodes (13, 15) forming together the focusing optics (9), and
the anode (16), at their respective operating voltages,
characterised in that
- the electron multiplier (11) is composed of parts (24, 26) physically distinct from
one another, with each part forming an autonomous multiplier (24, 26), and the autonomous
multipliers (24, 26) having between them a symmetry of revolution with respect to
the central axis of concavity.
2. Photomultiplier tube (1) according to claim 1, characterised in that one (30, 39) of the dynodes (23, 25, 30-39) of each multiplier part (24, 26) is a
gain setting dynode (30, 39), with each of the gain setting dynodes (30, 39) having
its own connection means (12).
3. Photomultiplier tube (1) according to one of claims 1 or 2, characterised in that the sealed envelope (4) comprises a cylindrical insulating sleeve (3) centred on
the central axis of the concavity holding the photocathode (2), with the wall (5)
forming a transparency window being connected to an end of said sleeve (3),
and in which the focusing optics (9) comprise an accelerating and focusing electrode
(13), a corrective focusing electrode (15) formed by a conductive thin film in the
form of a cylindrical surface part deposited on the internal wall of the sleeve (3)
having an end close to the photocathode (2) in an area located between the photocathode
and the accelerating and focusing electrode (13).
4. Photomultiplier tube (1) according to one of claims 1 to 3, characterised in that the internal concavity of the transparency window (5) is hemispheric and the focusing
optics (9) and the two multiplier parts (24, 26) comprise a plane of symmetry that
is a plane of symmetry of said internal concavity.
5. Photomultiplier tube (1) according to claim 4, characterised in that the first dynodes (31, 32) of each multiplier part (24, 26) have a part that is closest
to the photocathode (2), which is tangential in the same point to said plane of symmetry
and each having a concavity, wherein the respective concavities of each of the first
dynodes (31, 32) are not turned toward one another.
6. Photomultiplier tube (1) according to one of claims 1 to 5, characterised in that the external face (6) of the transparency window (5) is planar.
1. Fotovervielfacherröhre (1), einkanalig, mit geringsten Transitzeitschwankungen, umfassend
- eine dichte Hülle (4), die eine Wand (5) mit einem Transparenzfenster für Photonen
hat und eine Außenseite (6) hat sowie eine Innenseite (7) mit einer Innenkonkavität,
die eine zentrale Achse AA' hat, der Innenseite der Röhre zugewandt ist und eine die
zentrale Achse (AA') enthaltende Symmetrieebene hat,
- eine Fotokatode (2), vorgesehen auf der Innenseite (7) der das Transparenzfenster
(5) bildenden Wand (5), um Lichtphotonen zu empfangen, die das Transparenzfenster
(5) durchquert haben,
- eine eine oder mehrere Elektroden umfassende Fokussierungsoptik (9),
- einen Elektronenvervielfacher (11) mit fokussierter linearer Struktur, in der Durchgangsrichtung
der Elektronen hinter der Optik (9) befindlich, eine Vielzahl Dynoden (23, 25, 30-39)
umfassend, darunter eine erste Dynode (31), Zwischendynoden (33), eine vorletzte Dynode
(35) und eine letzte Dynode (37),
- eine Anode (16),
- Anschlusseinrichtungen (12), die die dichte Hülle durchqueren und außerhalb der
Hülle (4) Anschlusskontakte (12) umfassen, die ihrerseits verbunden sind mit internen
elektrischen Anschlussverbindungen, um jeweils die Fotokatode (2), die Dynoden (23,
25, 30-39), die zusammen die Fokussierungsoptik (9) bildenden Elektroden (13, 15)
und die Anode (16) an ihre jeweiligen Betriebsspannungen anzuschließen, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Elektronenvervielfacher (11) durch physisch bzw. physikalisch voneinander getrennte
Teile (24, 26) gebildet wird, wobei jeder Teil einen autonomen Vervielfacher (24,
26) bildet und die autonomen Vervielfacher (24, 26) miteinander eine Rotationssymmetrie
in Bezug auf die zentrale Achse der Konkavität aufweisen.
2. Fotovervielfacherröhre (1) nach Anspruch 1, bei der eine (30, 39) der Dynoden (23,
25, 30-39) von jedem Teil (24, 26) des Vervielfachers eine Gain-Justierungsdynode
(30, 39) ist, die ihre eigene Anschlusseinrichtung (12) hat.
3. Fotovervielfacherröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die dichte Hülle
(4) einen zylindrischen isolierenden Mantel (3) umfasst, zentriert auf die zentrale
Achse der die Fotodiode (2) tragenden Konkavität, wobei die das Transparenzfenster
bildende Wand (5) mit einem Ende des genannten Mantels (3) verbunden ist,
und bei der die Fokussierungsoptik (9) eine Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode
(13) und eine Fokussierungskorrekturelektrode (15) umfasst, gebildet durch eine leitfähige
dünne Schicht in Form eines auf der Innenseite des Mantels (3) abgeschiedenen zylindrischen
Oberflächenabschnitts, von dem ein Ende sich nahe der Fotokatode (2) befindet, in
einer zwischen der Fotokatode und der Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode
(13) befindlichen Zone.
4. Fotovervielfacherröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Innenkonkavität
des Transparenzfensters (5) hemisphärisch ist und oder die Fokussierungsoptik (9)
und die beiden Vervielfacherteile (24, 26) eine Symmetrieebene umfassen, die eine
Symmetrieebene der genannten Innenkonkavität ist.
5. Fotovervielfacherröhre (1) nach Anspruch 4, bei der die ersten Dynoden (31, 32) jedes
Vervielfacherteils (24, 25) jeweils einen am nächsten bei der Fotodiode (2) befindlichen
Teil aufweist, jeder in einem selben Punkt die genannten Symmetrieachse tangierend
und eine Konkavität aufweisend, wobei die jeweiligen Konkavitäten jeder dieser ersten
Dynoden (31, 32) einander nicht zugewandt sind.
6. Fotovervielfacherröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Außenseite
(6) des Transparenzfensters (5) eben ist.