CN101385115A

CN101385115A - 光电倍增管

Info

Publication number: CN101385115A
Application number: CNA2006800110240A
Authority: CN
Inventors: 大村孝幸; 木村末则; 伊藤益保
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: JP4949260B2; US20080211403A1; EP2711968A3; JP2008535147A; WO2006112143A2; CN101385115B; WO2006112143A3; EP2711968B1; US7923929B2; EP2711968A2; US20060220554A1; EP1869693B1; US7427835B2; EP1869693A2

Abstract

本发明涉及一种光电倍增管，该光电倍增管具有能够实现高增益并满足较高需求性质的结构。在该光电倍增管中，容纳在密封容器内的电子倍增单元包括聚焦电极、加速电极、倍增电极单元、和阳极。具体地说，至少加速电极和倍增电极单元在包括在倍增电极单元内的第一级倍增电极和第二级倍增电极不经由导电材料而与加速电极直接相对的状态下，被共同保持。在加速电极和倍增电极之间没有放置直接支持倍增电极的电位设定成与第一级倍增电极相同的现有的金属盘；因此，当电子从阴极经由第一级倍增电极到达第二级倍增电极时，可以极大地减少电子的渡越时间的变化。

Description

光电倍增管

技术领域

本发明涉及一种光电倍增管，所述光电倍增管通过响应于光电子的入射经过多级连续发射二次电子而实现二次电子的级联倍增。

背景技术

近年来，在核医学领域内作为下一代PET(正电子发射断层摄影，Positron-Emission Tomography)装置，TOF-PET(飞行时间-PET)的发展在积极地进行着。具体地说，在TOF-PET装置中，当给予身体的放射性同位素发射的两种伽玛射线同时在彼此相对方向的两个检测器中检测时，可以测定从两个检测器输出的信号中的时间差，这能够确定正电子的失踪位置作为飞行或渡越时间的差；因此，能够获得清晰的PET图像。具有优异的高速响应的大容量光电倍增管被应用于该检测器中。

例如已知JP-A-5-114384所示的光电倍增管为前述的那种。在现有的光电倍增管中具有这样的结构，其中聚焦电极和加速电极从阴极向着第一级倍增电极按照该顺序设置。在该情况下，聚焦电极是校正从阴极发射的各个光电子的轨道使得光电子可以聚焦在第一级倍增电极上的电极。另外，加速电极是加速从阴极发射至第一级倍增电极的光电子的电极，并且具有减少由于阴极的光电子的发射区域造成的从阴极至第一级倍增电极的渡越时间的变化的功能。

如上所述，利用在阴极和第一级倍增电极之间设置聚焦电极和加速电极的结构能够实现高速响应。

发明内容

本发明者已经详细研究了前述现有技术，结果发现了如下问题。

即，在现有的光电倍增管中，收容于密封容器内并进行优异的高速响应的电子倍增单元是由倍增电极单元、聚焦电极和加速电极构成为，所述倍增电极单元为多级倍增电极和阳极一起被夹在一对绝缘固定板之间。在装配工作中，加速电极通过特殊的金属构件固定于倍增电极单元，而聚焦电极通过玻璃构件固定于加速电极。通过上述装配过程获得的现有的光电倍增管具有的结构为电位与第一级倍增电极相同并直接支撑第一级倍增电极的金属盘设置在加速电极和第一级倍增电极之间。在该情况下，问题在于设置在加速电极和第一级倍增电极之间的金属盘的作用使得在依赖于阴极的光电子的发射面积的从阴极经由第一级倍增电极到达第二级倍增电极的电子的渡越时间发生显著变化，从而增加了CTTD(阴极渡越时间差)并恶化TTS(渡越时间分散度)。

为了解决前述问题而完成本发明，本发明的一个目的在于提供一种光电倍增管，该光电倍增管具有能够进行高增益并且满足关于均匀度、CTTD、TTS等的更高的所需性质的结构。

根据本发明的光电倍增管包括内部保持真空状态的密封容器，和分别设置在密封容器内的阴极、聚焦电极、加速电极、倍增电极单元和阳极。另外，倍增电极单元和阳极统一地保持在由一对绝缘支撑构件夹住的状态。阴极响应于具有规定波长的光的入射而在密封容器内发射光电子作为一次电子。倍增电极单元包括多级倍增电极，所述倍增电极响应从光电阴极到达的光电子而发射二次电子从而连续级联倍增光电子。阳极取出通过倍增电极级联倍增的二次电子作为信号。聚焦电极的作用在于校正各个从光电阴极发射的光电子的轨道，并且设置在光电阴极和倍增电极单元之间。而且，聚焦电极具有使来自光电阴极的光电子经过的通孔。加速电极的作用在于加速从光电阴极经由聚焦电极而到达的光电子，并被设置在聚焦电极和倍增电极单元之间。而且，加速电极具有使来自光电阴极经由聚焦电极到达的光电子经过的通孔。

具体地说，作为根据本发明的光电倍增管所需的性质，包括均匀度、CTTD(阴极渡越时间差)、TTS(渡越时间分散度)等；该光电倍增管提供了整个阴极表面作为有效区域以实现均匀性，并表现500psec或更小的CTTD和300psec或更小的TTS。因此，根据本发明的光电倍增管具有至少使加速电极和倍增电极单元一起保持在至少倍增电极中的第一级倍增电极和第二级倍增电极与加速电极不经过导电构件而直接相对的状态的结构。

这样，根据该光电倍增管，至少加速电极和倍增电极单元具有一起保持在使得至少倍增电极单元所包括的第一级倍增电极和第二级倍增电极与加速电极不经过导电构件而直接相对的状态的结构。结果，设定成电位与第一级倍增电极相同并且直接支撑第一级倍增电极的金属盘并不放置于加速电极和倍增电极单元之间；因此，可以显著减少二次电子按照从阴极经由第一级倍增电极到达第二级倍增电极的路径的渡越时间的变化。

而且，如上所述，为了减少直接支撑位于倍增电极单元所包括的第一级倍增电极和加速电极之间的第一级倍增电极的金属盘(设定成与第一级倍增电极电位相同)，优选按照至少加速电极和倍增电极单元一起被保持的方式来进行简单构建(即，不使装配过程复杂化)。

前述联合结构可以按照这样的方式进行，例如，为每一对用于联合保持倍增电极单元所包括的多个倍增电极的绝缘支撑构件设置一个或多个凸起部，该凸起部向着光电阴极延伸，用作聚焦电极和加速电极的设置位置的参照。即，对于各个凸起部，配置有在直接支撑加速电极的状态下固定加速电极的第一固定结构和在直接支撑聚焦电极的状态下固定聚焦电极的第二固定结构。在该情况下，在光电倍增管中，当对用于保持倍增电极单元和阳极的绝缘支撑构件中的每一个均设置用作加速电极和聚焦电极的设置位置的参照的凸起部(附有第一和第二固定结构)时，容纳于密封容器内构成电子倍增单元的聚焦电极、加速电极、倍增电极单元、和阳极被可以共同(unitedly)固定于这对绝缘支撑构件。换言之，由于固定聚焦电极和加速电极的结构配置于共同把持倍增电极单元和阳极的这对绝缘支撑构件的一部分上，构成电子倍增单元的构件各自能够通过使用这对绝缘支撑构件作为参照构件而简单地定位。结果，在安装电子倍增单元时，构件、特殊的固定构件和固定夹具之间的高度精确的定位工作就变得不需要了，这能够极大地提高容纳在密封容器内的电子倍增单元的生产率。另外，不论生产者自身的熟练程度，生产出来的光电倍增管之间的性能的差异都能够被降低。

另外，在根据本发明的光电倍增管中，构成这对绝缘支撑构件中的每一个的一部分的凸起部在把持倍增电极和阳极的状态下，设置在这对绝缘支撑构件的预定位置处以至少包围加速电极。另外，在光电倍增管中，优选第一固定结构包括夹紧部分加速电极的切口槽。基于同样的原因，优选第二固定结构也包括夹紧部分聚焦电极的切口槽。因此，当部分聚焦电极和加速电极分别被相关的切口槽夹紧时，可以同时进行聚焦和加速电极的定位工作和固定工作。

而且，根据本发明的光电倍增管不限于前述结构。即，甚至当光电倍增管具有直接支撑包括在倍增电极单元内的第一倍增电极的金属盘时，当其设置成金属盘与加速电极和倍增电极单元二者都绝缘的状态时，也能够满足前述所需性质。设置在加速电极和倍增电极单元之间的金属盘设定电位高于包括在倍增电极单元内的第一级倍增电极。

而且，即使在设置有金属盘时，该金属盘在加速电极和倍增电极单元之间直接支撑包括在倍增电极单元内的第一级倍增电极，并设定与第一级倍增电极相同的电位，也能够满足前述所需性质。即，前述所需性质能够通过如下方式满足：设置在加速电极和倍增电极单元之间的金属盘具有通孔用于使来自阴极的光电子通过；而且，从管轴至通孔边缘的最短距离设定为从密封容器的管轴至包括在倍增电极单元内的第二级倍增电极的端部的最短距离的1.3倍或更高。但是，更优选从管轴至通孔边缘的最短距离设定为从密封容器的管轴至包括在倍增电极单元内的第二级倍增电极的端部的最短距离的2.0倍或更高。

从下面的详细描述和附图可以更充分地理解本发明，这些描述和附图仅仅是为了说明的目的而给出，不能被理解成为限制本发明。

从下面给出的详细描述可以使本发明的进一步应用范围变得清楚。但是，可以理解这些详细的描述和具体例子在说明本发明的优选实施方式同时仅仅是为了说明而给出，在本发明的精神和范围内从这些详细的描述可以有各种变形和变化，这对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。

附图说明

图1是表示根据本发明的光电倍增管的第一实施方式的示意性结构的局部剖视图；

图2是表示沿图1所示的I-I线的根据第一实施方式的光电倍增管的截面结构的图；

图3是用于说明适用于根据第一实施方式的光电倍增管的电子倍增单元的结构的安装过程图；

图4是用于说明构成部分电子倍增单元的一对绝缘支撑构件的结构的图；

图5是用于说明加速电极中的下部电极结构的俯视图和侧视图；

图6是用于说明加速电极中的上部电极结构的俯视图和侧视图；

图7是用于说明将加速电极安装至一对绝缘支撑构件上的过程的图；

图8是用于进一步详细说明图7的安装过程的放大图；

图9是用于说明聚焦电极的结构的俯视图和侧视图；

图10是用于说明将聚焦电极安装至一对绝缘支撑构件上的过程的图；

图11是用于进一步详细说明图10的安装过程的放大图；

图12是表示应用于根据第一实施方式的光电倍增管的电子倍增单元的侧视图；

图13A是用于说明根据第一实施方式的光电倍增管的工作的图，图13B是用于说明作为比较例提供的光电倍增管的工作的图；

图14A是表示根据本发明的光电倍增管的第二实施方式的截面结构的图，图14B是表示其应用的截面结构的图；

图15是表示根据本发明的第三实施方式的光电倍增管的截面结构的图。

附图标记的说明

100...光电倍增管，120...光电阴极，200...聚焦电极，300...加速电极，400...倍增电极单元，410a，410b...绝缘支撑构件，DY1-DY8...倍增电极，420...阳极，430a，430b...凸起部，341a，431b...切口槽(第一固定结构)，432a，432b...切口槽(第二固定结构)

具体实施方式

下面参考图1-12、13A-14B和15详细说明根据本发明的光电倍增管的实施方式。在附图说明中，彼此相同的要素标注彼此相同的符号，省略重复的说明。

图1是表示根据本发明的一个实施方式的光电倍增管的示意性结构的局部剖视图。

如图1所示，光电倍增管100包括底部配置有将内部抽真空的管130(抽真空后填实)的密封容器110、配置在密封容器110内部的阴极120和电子倍增单元。

密封容器110由具有面板的圆柱体构成，内部形成有阴极120和支撑多个穿透状态的导线管脚140的管座。电子倍增单元通过从管座延伸至密封容器110内部的导线管脚140而被支持于密封容器110内的预定位置。

电子倍增单元由聚焦电极200、加速电极300、和内部配置阳极的倍增电极单元400构成。聚焦电极200是校正从阴极120发射的各个光电子的轨道使得光电子可以聚焦至倍增电极单元400的电极，该电极具有配置在阴极120和倍增电极单元400之间并使得来自阴极120的光电子穿过的通孔。另外，加速电极300是加速从阴极120发射至倍增电极单元400的光电子的电极，该加速电极300具有配置在聚焦电极200和倍增电极单元400之间使得经过聚焦电极通孔的光电子能够向着倍增电极400进一步加速的通孔。由于加速电极300，能够减少从阴极120到达倍增电极单元400的光电子的渡越时间的变动，尽管该变动是由于阴极120的光电子发射面积造成的。而且，该倍增电极单元400包括多个多级倍增电极、阳极和一对绝缘支撑构件，其中多级倍增电极将响应于从阴极120穿过聚焦电极200和加速电极300到达的光电子而发射的二次电子连续地级联倍增，阳极取出通过这些多级倍增电极级联倍增的二次电子，一对绝缘支撑构件一起把持这些多级倍增电极和阳极。

图2是表示沿图1所示的I-I线的根据第一实施方式的光电倍增管的截面结构的图。

如图2所示，在根据第一实施方式的光电倍增管100中，容纳于密封容器110中的电子倍增单元400与聚焦电极200和加速电极300一起被一对绝缘支撑构件共同保持。具体地说，与加速电极300有关，这对绝缘支撑构件共同保持第一倍增电极(第一级倍增电极)DY1至第七倍增电极DY7、阳极420、和将经过阳极420的电子反向再次向着阳极420的反射型倍增电极DY8。

因此，在倍增电极单元400中含有的至少第一倍增电极DY1和第二倍增电极DY2直接与加速电极300相对而不经过导电构件的状态下，光电倍增管100具有联合支持至少加速电极300和倍增电极单元400的结构。结果，由于在加速电极300和倍增电极单元400之间没有如同现有的光电倍增管那样设置直接支撑第一倍增电极DY1的设定在与第一倍增电极DY1相同的电位上的金属盘，所以当电子从阴极120经由第二倍增电极DY1到达第二倍增电极DY2时可以极大地减少电子的渡越时间的变化。

根据前述结构，光电倍增管100使得整个阴极表面成为均匀的有效区域，并实现500psec或更少的CTTD和300psec或更少的TTS。

后面将通过参考图3-12来详细说明如上所述的联合构成加速电极300和倍增电极单元400的具体例子。下面说明的结构可以通过如下方式实现：配置有一对联合支持倍增电极单元400中含有的多个倍增电极DY1至DY8的绝缘支撑构件；为每一个绝缘支撑构件配置一个或多个凸起部，所述凸起部向着光电阴极120延伸并用作聚焦电极200和加速电极300的设置位置的参照。

图3是用于说明应用于根据本发明的光电倍增管的电子倍增单元的结构的装配过程图。

如图3所示，电子倍增单元由聚焦电极200、加速电极300、和包括阳极的倍增电极单元400构成。聚焦电极200配置有使来自阴极120的光电子通过的通孔。加速电极300由上部电极310和下部电极320构成以提高电子倍增单元的装配效率。该上部电极310和下部电极320在电子倍增单元的装配工作中通过在数个点上焊接而结合在一起。倍增电极单元400由分别由第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持的第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420、和将经过阳极420的电子反向成再次朝向阳极420的反射型倍增电极DY8构成。另外，在各个第一至第七倍增电极DY1-DY7和反射型倍增电极DY8中，通过接收光电子或二次电子，向着电子的入射方向发射新的二次电子而形成二次电子的反射型发射表面。另外，在第一倍增电极DY1的两端配置有固定片DY1a、DY1b以使其被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持。同样，第二倍增电极DY2在其两端具有固定片DY2a、DY2b；第三倍增电极DY3在其两端具有固定片DY3a、DY3b；第四倍增电极DY4在其两端具有固定片DY4a、DY4b；第五倍增电极DY5在其两端具有固定片DY5a、DY5b；第六倍增电极DY6在其两端具有固定片DY6a、DY6b；第七倍增电极DY7在其两端具有固定片DY7a、DY7b；阳极420在其两端具有固定片420a-420d；第八倍增电极DY8在其两端具有固定片DY8a、DY8b。

加速电极300的下部电极320与第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420和反射型倍增电极DY8一起被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持。因此，上部电极310在被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持的状态下，通过焊接而固定于下部电极320。另一方面，聚焦电极200安装在配置在第一和第二绝缘支撑构件410a、410b的上部(阴极120侧)的凸起部，并通过焊接加强构件250a、250b而固定于第一和第二绝缘支撑构件410a、410b。

另外，如上所述，在第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420、和反射型倍增电极DY8被联合把持的状态下，第一和第二绝缘支撑构件410a、410b进一步被金属夹450a-450c把持；因此，前述构件被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b稳定地支持。

图4是用于说明构成部分电子倍增单元的第一和第二绝缘支撑构件410a、410b的结构的图。在该情况下，由于第一和第二绝缘支撑构件410a、410b具有相同的结构，下面仅仅对第二绝缘支撑构件410b说明其通常的结构。

绝缘支撑构件410b配置有定位孔D1-D8以及42用于插入第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420和反射型倍增电极DY8的固定片DY1b-DY8b、420b。而且，绝缘支撑构件410b配置有钩住金属夹450a-450c的缺口部411a-411c，从而容易地确保绝缘支撑构件410a同时把持构件DY1-DY8、420。

特别地，在绝缘支撑构件410b上配置有向上延伸的凸起部430a、430b。即，当电子倍增单元安装在密封容器110中时，凸起部430a、430b向着阴极侧延伸。随后，在凸起部430a上，配置有作为第一固定结构的用于定位和固定加速电极300的切口槽431a，和作为第二固定结构的用于定位和固定聚焦电极200的切口槽432a。同样，在凸起部430b上，配置有作为第一固定结构的用于定位和固定加速电极300的切口槽431b，和作为第二固定结构的用于定位和固定聚焦电极200的切口槽432b。

接下来，参考图5和图6说明加速电极300的结构。图5是有于说明构成加速电极300的一部分的下部电极320的结构的俯视图和侧视图。并且，图6是用于说明构成加速电极300的一部分的上部电极310的结构的俯视图和侧视图。

加速电极300能够通过多点焊接具有如图5和6所示结构的下部电极320和上部电极310而获得。下部电极320被直接插入和固定于切口槽431a、431b，切口槽431a、431b配置在第一和第二绝缘支撑构件410a、410b的各个凸起部430a、430b上。

具体地说，如图5所示，下部电极320配置有缺口部320a-320d，从而与第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420、和反射型倍增电极DY8一起被把持于第一和第二绝缘支撑构件410a、410b。另外，缺口部320a-320d围绕通孔321而配置在位于配置于加速电极320上的通孔321的外部边缘的凸缘部上。另一方面，如图6所示，上部电极310由限定通孔311的本体单元312和位于本体单元311的一个开口端的凸缘部构成。在凸缘部分的外部边缘处，形成有夹住配置在第一和第二绝缘支撑构件410a、410b的每一个上的凸起部430a、430b的切口槽310a-310d，并且配置有通过焊接而固定至下部电极320的固定部分313a、313b。

如图7所示，具有前述结构的下部电极320和上部电极320在焊接状态下固定于彼此相对设置的第一和第二绝缘支撑构件410a、410b。

首先，下部电极320和第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420、和反射型倍增电极DY8一起被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持。此时，下部电极320是在配置有凸缘部的缺口部320a-321d的区域(相应于图5所示区域321a-321d的部分)分别适合于形成在凸起部430a、430b的切口槽431a、431b的状态下，被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持。结果，下部电极320在其凸缘部被凸起部430a、430b围绕的状态下，固定于第一和第二绝缘支撑构件410a、410b。而且，图8是具体表示下部电极320的缺口部320a的安装情况的放大图。注意，当其被第一和第二绝缘支撑构件410a、410b把持时，下部电极320仅仅在图8中的箭头S1所示方向上被定位；但是，它仍然可以按照箭头S2所示方向轻微地转动。

随后，如图7所示，上部电极310在凸起部430a、430b被夹入切口槽310a-310d的状况下，设置在下部电极320上。此时，与下部电极320不同，上部电极310可以按照图8箭头S1所示方向移动，但不能按照箭头S2所示方向转动。因此，当配置在上部电极310的凸缘部的外部边缘的固定区域313a、313b焊接于下部电极320处时，上部电极310和下部电极320被共同固定(定位)于第一和第二绝缘支撑构件410a、410b。

而且，图9是用于说明聚焦电极200的结构的俯视图和侧视图。

具体地说，聚焦电极200由图9所示的本体单元210(基本为聚焦电极的主体；在一些情况下，这里的本体单元210被简称为“聚焦电极”)和控制本体单元210旋转的加强构件250a、250b构成。如图9所示，本体单元210具有凸缘部，该凸缘部为圆柱形，从本体单元的一个开口端延伸至内部，并限定通孔211。在凸缘部上形成有缺口部220a-220d以使其被配置在第一和第二支撑构件410a、410b的凸起部430a、430b上的切口槽432a、432b把持。注意，缺口部220a-220d由导引部221a-221d和固定部222a-222d构成，其中导引部221a-221d经由聚焦电极200内的通孔211而容纳凸起部430a、430b，固定部222a-222d限制本体单元210绕密封容器110的管轴的旋转。

具有前述结构的本体单元210以使得本体单元210本身绕密封容器110的管轴旋转的方式，固定于形成于第一和第二绝缘支撑构件410a、410b的各个凸起部430a、430b上的切口槽432a、432b上。

具体地说，如图10所示，把持第一至第七倍增电极DY1-DY7、阳极420、反射型倍增电极DY8、和加速电极300的第一和第二绝缘支撑构件410a、410b的凸起部430a、430b被插入本体单元210的通孔211中。在图11的放大图中显示该情况的状态。

换言之，凸起部430a、430b沿图11箭头S4所示方向从缺口部220a-220d的导引部221a-221d被插入。之后，本体单元210沿图11所示箭头S3所指示的方向旋转，使得凸起部430a、430b的切口槽432a、432b与固定部分222a-222d相邻。此时，凸起部430a、430b的切口槽432a、432b可以把持本体单元210的凸缘部分的223a-223d所指示的区域。这样，本体单元210本身可以固定于图11中箭头S4所指示的方向上。但是，由于本体单元210没有固定于箭头S3所指示的方向上，因此通过焊接固定加强构件250a、250b以限制沿着本体单元210的箭头S3所指示的方向的旋转。

加强构件250a由与本体单元210的凸缘部分相邻的主体板251a和与本体单元210的侧面相邻的弹簧部分252a构成。而且，主体板251a配置有夹紧彼此相对设置的第一和第二绝缘构件410a、410b的凸起部430a的切口槽253a。同样，加强构件250b由与本体单元210的凸缘部分相邻的主体板251b和与本体单元210的侧面相邻的弹簧部分252b构成。同样，主体板251b配置有夹紧彼此相对设置的第一和第二绝缘构件410a、410b的凸起部430b的切口槽253b。

加强构件250a、250b从图12的箭头S5所指示的方向开始插入(切口槽253a、253b夹紧凸起部430a、430b)。如上所述，本体单元210在图11的箭头S4所指示的方向上固定；但是，并不在箭头S3所指示的方向上固定。另一方面，加强构件250a、250b通过切口槽253a、253b夹紧凸起部430a、430b，从而固定于箭头S3所指示的方向，同时其固定于箭头S4所指示的方向。当上述本体单元210和各个加强构件250a、250b通过焊接固定时，聚焦电极200联合固定(定位)于第一和第二绝缘构件410a、410b。

电子倍增单元通过上述装配过程容纳于密封容器110内。

下面参考图13A和图13B描述根据本发明的光电倍增管的效果。这里，图13A是用于说明经过前述装配过程获得的根据第一实施方式的光电倍增管的工作的图，图13B是用于说明作为比较例提供的现有光电倍增管的工作的图。

在根据第一实施方式的光电倍增管中，如图13A所示，从位置a、d和g发射的光电子沿着a-b-c、d-e-f和g-h-i的任意一个轨道入射至第二倍增电极DY2上。此时，由于聚焦电极200和加速电极300设置在阴极120和第一倍增电极DY1之间，光电子沿着a-b、d-e和g-h的轨道的渡越时间几乎一致。

另外，在根据第一实施方式的光电倍增管中，由于在加速电极300和第一倍增电极DY1之间没有设置导电构件，高电场(由加速电极的高电位造成)进入位于第一倍增电极DY1的位置b的一侧。因此，由加速电极300、第二倍增电极DY2和第三倍增电极DY3的电位形成在第一倍增电极DY1和第二倍增电极DY2之间形成的静电透镜。因此，由于当被高电位牵引时从第一倍增电极DY1的二次电子发射表面上的位置b发射的二次电子入射在第二倍增电极DY2上，因此沿着轨道b-c二次电子的渡越时间与沿着轨道h-i的二次电子的渡越时间几乎一致。即，在根据本发明的光电倍增管的情况下，电子从阴极120经由第一倍增电极DY1至倍增电极DY2的渡越时间在轨道a-b-c、d-e-f和g-h-I中的任意一种情况中几乎相同，从而减少CTTD并获得优异的TTS。

另一方面，根据比较例的光电倍增管，同样由于聚焦电极200和加速电极300设置在阴极120和第一倍增电极DY1之间，所以各个轨道a’-b’、d’-e’和g’-h’中的光电子渡越时间几乎相同。但是，在根据比较例的光电倍增管中，如图13B所示，由于盘(具有和第一倍增电极DY1相同的电位，并且电位比聚焦电极200的高，比加速电极300的低)阻断了由加速电极300引起的电场，第一倍增电极DY1和第二倍增电极DY2之间的静电透镜仅仅由第二倍增电极DY2和第三倍增电极DY3的电位形成。从接近第三倍增电极DY3的在二次电子发射表面上的位置h’发射的二次电子在较强电场的影响下(当被较高电位牵引时)入射至第二倍增电极DY2上。相反，从位置b’发射的二次电子在较弱电场影响下(当被较底电位牵引时)入射至第二倍增电极DY2上。结果，沿着轨道b’-c’的二次电子的渡越时间比沿着轨道h’-i’的二次电子的渡越时间长。即，在根据比较例的光电倍增管的情况下，从阴极120经由第一倍增电极DY1到达第二倍增电极DY2的电子的渡越时间按照轨道g’-h’-i’、d’-e’-f’和a’-b’-c’的顺序增长，从而增加CTTD并恶化了TTS。

根据本发明的光电倍增管不限于前述第一实施方式的结构，并且允许有各种变形。

例如，图14A是表示根据本发明的光电倍增管的第二实施方式的截面结构的图，图14B是表示其应用的截面结构的图。

根据图14A所示的第二实施方式的光电倍增管，类似于现有的光电倍增管，在倍增电极单元中含有的第一倍增电极DY1被直接支撑于加速电极300和倍增电极单元之间，设定在与第一倍增电极DY1相同电位的金属盘D2设置在其间。但是，在根据第二实施方式的光电倍增管中，金属盘D2具有通孔D2a用于使来自阴极120的光电子通过；从密封容器110的管轴至通孔D2a的边缘的最短距离设置为从密封容器110的管轴至第二倍增电极DY2的端部的最短距离的1.3倍或更多。通过该结构同样可以满足前述所需性质。

另外，图14B显示了根据图14A所示的第二实施方式的光电倍增管的应用例。在该应用例中，从密封容器的管轴至金属盘D3的通孔D3a的边缘的最短距离可以是从密封容器的管轴至倍增电极单元中含有的第二倍增电极DY2的端部的最短距离的2倍或更多倍。同样，在该情况下，能够满足前述所需性质。

另外，图15是表示根据本发明的光电倍增管的第三实施方式的截面结构的图。同样，根据本发明的第三实施方式的光电倍增管具有设置在加速电极300和第一倍增电极DY1之间并直接支撑第一倍增电极DY1的金属盘D4。但是，金属盘D4设置成这样的状态，即金属盘D4与加速电极300和第一倍增电极DY1二者都绝缘，并设定在比加速电极300低但是比第一倍增电极DY1高的电位下。通过该结构，同样能够满足前述所需性质。

需要注意的是，如前述第二和第三实施方式，当结构为金属盘D2-D4被分开设置在加速电极300和第一倍增电极DY1之间时，可以采用加速电极的固定结构。

根据如上描述的本发明，显然本发明的实施方式可以有许多变化方式。这些变化不应被认为是脱离本发明的精神和范围，所有的这些对于本领域的普通技术人员而言显而易见的改变都应包括在下述权利要求的范围内。

产业上的可利用性

根据本发明的光电倍增管可以用于在各种技术领域使用的光电探测器中。

Claims

1.一种光电倍增管，其特征在于：包括：

密封容器，内部保持真空状态；

光电阴极，置于所述密封容器内，响应于具有预定波长的光而发射光电子至所述密封容器的内部；

倍增电极单元，置于所述密封容器内，包括多级倍增电极，所述倍增电极响应于从所述光电阴极到达的光电子而发射二次电子，从而连续级联倍增二次电子；

阳极，置于所述密封容器内，取出被所述倍增电极单元级联倍增的二次电子作为信号；

一对绝缘支撑构件，在把持所述倍增电极单元和所述阳极的状态下，共同保持所述倍增电极单元和所述阳极；

聚焦电极，设置在所述光电阴极和所述倍增电极单元之间，并具有使来自所述光电阴极的光电子通过的通孔，所述聚焦电极校正从所述光电阴极发射的各个光电子的轨道；

加速电极，设置在所述聚焦电极和所述倍增电极单元之间，并具有使从所述光电阴极经由所述聚焦电极到达的光电子通过的通孔，所述加速电极使从所述光电阴极经由所述聚焦电极到达的光电子加速；以及

一种结构，在包括在倍增电极单元内的至少第一级倍增电极和第二级倍增电极不经由导电构件而与所述加速电极直接相对的状态下，共同保持至少所述加速电极和所述倍增电极单元。

2.一种光电倍增管，其特征在于：包括：

密封容器，内部保持真空状态；

倍增电极单元，置于所述密封容器内，包括多级倍增电极，所述倍增电极响应从所述光电阴极到达的光电子而发射二次电子，从而连续级联倍增二次电子；

阳极，置于所述密封容器内，取出经过所述倍增电极单元级联倍增的二次电子作为信号；

金属盘，在所述金属盘与所述加速电极和所述倍增电极单元二者都绝缘的状态下设置在所述加速电极和所述倍增电极单元之间，所述金属盘具有使来自所述阴极的光电子通过的通孔，

其中，所述金属盘的设定电位低于所述加速电极的电位但高于包括在所述倍增电极单元内的第一级倍增电极的电位。

3.一种光电倍增管，其特征在于：包括：

密封容器，内部保持真空状态；

金属盘，设置在所述加速电极和所述倍增电极单元之间，用于直接支撑包括在所述倍增电极单元内的第一级倍增电极，所述金属盘的设定电位与所述第一级倍增电极相同，

其中，所述金属盘具有使来自所述阴极的光电子通过的通孔，从所述密封容器的管轴至所述金属盘的通孔的边缘的最短距离是从所述密封容器的管轴至包括在所述倍增电极单元内的第二级倍增电极的端部的最短距离的1.3倍或更大。

4.根据权利要求3所述的光电倍增管，其特征在于：

从所述密封容器的管轴至所述金属盘的通孔的边缘的最短距离是从所述密封容器的管轴至包括在所述倍增电极单元内的第二级倍增电极的端部的最短距离的2.0倍或更大。