Kanalelektronenvervielfacher
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Ein im Vakuum zu betreibender Kanalelektronenvervielfacher (KEV, englisch: CEM, channel electron multiplier) erzeugt aus einem primären Teilchen (Elektron, Photon oder Ion) durch Sekundärelektronenemission eine Elektronenlawine von ca. 10^8 Elektronen; diese leicht nachzuweisende Lawine erlaubt damit, die primären Teilchen mit Hilfe des KEV zu zählen. Der KEV besteht z.B. aus einem isolierenden Glasröhrchen, dessen innere Oberfläche mit einer hochohmigen Schicht überzogen ist. Der Widerstand zwischen der Kathode am offenen Ende des Röhrchens und dem durch die Anode abgeschlossenen Ende liegt bei etwa 10^9 Ohm, das Verhältnis der Röhrchenlänge zum inneren Durchmesser ist typischerweise 70. Die Betriebsspannung in der Größenordnung von 2 kV erzeugt längs der Röhrchenachse ein elektrisches Feld; beim Auftreffen des primären Teilchens auf den kathodennahen Bereich entstehen Sekundärelektronen, welche von diesem Feld beschleunigt werden und nach dem Auftreffen auf die hochohmige Schicht tertiäre Elektronen erzeugen, welche wiederum beschleunigt werden usw. bis zum Aufprall der so entstehenden Lawine auf die Anode.
Innerhalb eines KEV mit gradem Glasrohr werden positive Ionen entgegengesetzt wie die Elektronen beschleunigt, sie können nach dem Auftreffen auf die hochohmige Schicht ebenfalls Sekundärelektronen und damit unerwünschte Elektronenlawinen auslösen. Dieser als Ionenrückwirkung bezeichnete Effekt wird bei KEV mit kreis- oder wendelförmig gebogenen Glasröhrchen wirkungsvoll unterbunden: Wegen der im Vergleich zu den Elektronen viel größeren Massen schließen die Ionenbahnen einen viel größeren Winkel mit den parallel zur Röhrchenachse verlaufenden elektrischen Feldlinien ein; die Laufwege der Ionen sind damit so kurz und ihre Energie beim Auftreffen auf die hochohmige Schicht entsprechend so gering, dass keine Sekundärelektronen ausgelöst werden.
Das auch von den Vakuumbedingungen abhängige Dunkelzählen eines KEV ist im allgemeinen erheblich kleiner als eine Lawine/Sekunde. Bei geeigneter Wahl der Betriebsspannung und des Verhältnisses der Röhrchenlänge zum inneren Durchmesser lässt sich eine schmale Impulshöhenverteilung der Elektronenlawinen erreichen. Für Zählraten oberhalb von ca. 10^4/Sekunde nimmt die Impulshöhe merklich ab, weil dem durch den KEV gebildete Kondensator, durch die vorangegangene Lawine entleert, die Zeit zur vollständigen Aufladung fehlt. Sehr hohe Zählraten können den KEV unbrauchbar machen, vermutlich durch Überhitzung der hochohmigen Schicht.
