CN1941265A - 电子倍增管 - Google Patents
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Abstract
本发明的电子倍增管包括：由多个倍增管电极(8)叠层而成的电子倍增部(9)，其上配置有把入射的电子倍增的多个电子倍增孔(14)；多个玻璃支承部(21)，形成在多个倍增管电极(8)中两相邻倍增管电极(8)中一个倍增管电极的表面上；多个玻璃部(22)，具有结合到所述多个玻璃支承部(21)之一上的基部，多个倍增管电极(8)被层叠在一起，玻璃部(22)放置在相邻倍增管电极(8)之间，每个玻璃部(22)具有保持相邻倍增管电极(8)之间的空隙的一个高度以便抑制其间可能发生的放电。
Description
本申请为在先申请(申请日：2001年4月3日，申请号：01807655.6，发明名称：电子倍增管及光电倍增管)的分案申请。
技术领域
本发明涉及配备有将倍增管电极叠层成多级形成的电子倍增部的电子倍增管和光电倍增管。所谓光电倍增管是一种配备有受光面板，光电面，电子倍增部及阳极部的真空管，用于检测入射到受光面板上的光。电子倍增管基本上由光电倍增管的电子倍增部及阳极部构成，使离子、电子等入射到电子倍增部的初级进行检测。
背景技术
作为这种电子倍增管及光电倍增管，例如，已知有在特公昭56-1741号公报所公开的产品。特公昭56-1741号公报所公开的光电倍增管具有多个其上配置有将入射的电子倍增的多个电子倍增孔的金属板(倍增管电极)。在该金属板的输出侧或者输入侧的整个面上形成玻璃层，金属板中间经过所形成的玻璃层叠层。
但是，在上述结构的光电倍增管中，由于在金属板(倍增管电极)的输出侧或输入侧的整个面上形成玻璃层，所以，由于金属板与玻璃层的热膨胀系数不同，存在着在金属板上发生弯曲叠层比较困难的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种能够容易地叠层倍增管电极的电子倍增管和光电倍增管。
本发明的电子倍增管，包括：由多个倍增管电极叠层而成的电子倍增部，每个所述倍增管电极上配置有把入射的电子倍增的多个电子倍增孔，每个所述的电子倍增孔具有一个形状；多个玻璃支承部，所述多个玻璃支承部形成在所述多个倍增管电极中两相邻倍增管电极中一个倍增管电极的表面上；以及多个玻璃部，每个所述玻璃部具有结合到所述多个玻璃支承部之一上的基部，其中，所述多个倍增管电极被层叠在一起，玻璃部放置在相邻倍增管电极之间，其中每个玻璃部具有保持相邻倍增管电极之间的空隙的一个高度以便抑制其间可能发生的放电。
此外，优选地，所述多个玻璃支承部中的每一个具有一个轮廓限定的形状，其中该轮廓的一部分也限定每个电子倍增孔的形状。
此外，优选地，所述多个电子倍增孔中的每一个是细长的矩形形状，该形状具有沿第一方向延伸的相对长边和沿与第一方向垂直的第二方向延伸的相对短边，其中所述多个玻璃支承部的每一个具有由沿所述第一方向延伸的第一长度和沿所述第二方向延伸的第二长度限定的形状，其中所述第二长度长于所述细长矩形形状的短边。
此外，优选地，多个玻璃支承部的每一个具有圆形形状。
此外，优选地，所述多个倍增管电极的每一个具有边缘部分，在此边缘部分处形成有外框，所述外框具有比所述第一长度小的宽度。
此外，优选地，所述多个倍增管电极的每一个是一个具有对角线的矩形，所述多个玻璃支承部的一部分沿每个对角线设置。
本发明的光电倍增管，包括：光电面；以及电子倍增管，包括：由多个倍增管电极叠层而成的电子倍增部，每个所述倍增管电极上配置有把入射的电子倍增的多个电子倍增孔，每个所述的电子倍增孔具有一个形状；多个玻璃支承部，所述多个玻璃支承部形成在所述多个倍增管电极中两相邻倍增管电极中一个倍增管电极的表面上；以及多个玻璃部，每个所述玻璃部具有结合到所述多个玻璃支承部之一上的基部，其中，所述多个倍增管电极被层叠在一起，玻璃部放置在相邻倍增管电极之间，其中每个玻璃部具有保持相邻倍增管电极之间的空隙的一个高度以便抑制其间可能发生的放电。
此外，优选地，所述多个玻璃支承部中的每一个具有一个轮廓限定的形状，其中该轮廓的一部分也限定每个电子倍增孔的形状。
此外，优选地，所述多个电子倍增孔中的每一个是细长的矩形形状，该形状具有沿第一方向延伸的相对长边和沿与第一方向垂直的第二方向延伸的相对短边，其中所述多个玻璃支承部的每一个具有由沿所述第一方向延伸的第一长度和沿所述第二方向延伸的第二长度限定的形状，其中所述第二长度长于所述细长矩形形状的短边。
此外，优选地，多个玻璃支承部的每一个具有圆形形状。
此外，优选地，所述多个倍增管电极的每一个具有边缘部分，在此边缘部分处形成有外框，所述外框具有比所述第一长度小的宽度。
此外，优选地，所述多个倍增管电极的每一个是一个具有对角线的矩形，所述多个玻璃支承部的一部分沿每个对角线设置。
根据本发明的电子倍增管，由于在相邻的两个倍增管电极的一个倍增管电极的第一个面上接合有多个玻璃部，处于与玻璃部大致点接触状态的相邻的两个倍增管电极中的另一个倍增管电极被叠层，所以倍增管电极与玻璃部的接合面积小。从而，可以抑制倍增管电极产生弯曲，可以很容易地将倍增管电极叠层。
此外，本发明的电子倍增管为一种配备有把倍增管电极叠层成多级形成的电子倍增部的电子倍增管，所述倍增管电极配置有把入射的电子倍增的多个倍增孔，其特征为，在多级的倍增管电极中相邻的两个倍增管电极的一个倍增管电极的第一个面上接合有多个玻璃部，相邻的两个倍增管电极中的另一个倍增管电极与多个玻璃部中的每一个大致为线接触。
根据本发明的电子倍增管，由于在相邻的两个倍增管电极的一个倍增管电极的第一个面上接合有多个玻璃部，在与玻璃部大致为线接触的状态下相邻的两个倍增管电极中的另一个倍增管电极被叠层，所以倍增管电极与玻璃部的接合面积小。从而，可以抑制倍增管电极发生弯曲，可以容易进行倍增管电极的叠层。
根据本发明的光电倍增管的特征为，在权利要求1～权利要求9中任一个所述的电子倍增管中，还配备有光电面。
根据本发明的光电倍增管，倍增管电极与玻璃部的接合面积小，可以抑制倍增管电极发生弯曲，能够容易地将倍增管电极叠层。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施形式的光电倍增管的透视图。
图2是沿图1的II-II线的剖面图。
图3是表示包含在根据本发明的实施形式的光电倍增管中的倍增管电极的俯视图。
图4是图3的主要部分的放大俯视图。
图5是图4的V-V线的剖面图。
图6是表示倍增管电极的其他实施形式的剖面图。
图7是表示倍增管电极的另外一个实施形式的俯视图。
图8是表示倍增管电极的另外一个实施形式的俯视图。
图9是表示倍增管电极的另外一个实施形式的俯视图。
图10是表示倍增管电极的另外一个实施形式的俯视图。
图11是图10的主要部分的放大俯视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明根据本发明的电子倍增管及光电倍增管的优选实施形式。此外，在各个附图中，相同的部件赋予相同的标号并省略对它们的重复说明。本实施形式表示把本发明应用于放射线检测装置等中使用的光电倍增管上的例子。
图1是表示根据第一种实施形式的光电倍增管的透视图，图2是沿图1的II-II线的剖视图。示于这些附图中的光电倍增管1具有大致为正四边筒状的金属制(例如科瓦铁镍钴合金制或不锈钢制)的侧管2，在该侧管2的一侧的开口端A上熔融固定有玻璃制(例如科瓦铁镍钴合金玻璃制及石英玻璃制)的受光面板3。在该受光面板3的内表面上形成把光变换成电子的光电面3a，该光电面3a通过使碱金属与预先蒸镀在受光面板3上的锑反应而形成。此外，在侧管2的开口端B上熔融固定有金属制(例如科瓦铁镍钴合金金属制及不锈钢制)的芯柱板4。这样，由侧管2和受光面板3及芯柱4构成密封容器5，该密封容器5为高度10mm左右的极薄型的容器。此外，受光面板3的形状并不局限于正方形，可以是长方形及六边形等多边形。
此外，金属制排气管6固定在芯柱板4的中央。在光电倍增管1组装结束后，利用该排气管6借助真空泵(图未示出)将密封容器5的内部排气抽成真空状态，并且也利用该排气管6作为在成形光电面3a时将碱金属蒸气导入密封容器5内的管。
在密封容器5内以块状设置叠层型的电子倍增部9，该电子倍增部9是通过将10块(10级)板状的倍增管电极8叠层构成的。电子倍增部9由贯穿芯柱4的方式设置的科瓦铁镍钴合金金属制的芯柱销10支承在密封容器5内，各芯柱销10的前端与各个倍增管电极8电连接。此外，在芯柱板4上，形成使各芯柱销10贯穿用的销孔4a，在各销孔4a内填充科瓦铁镍钴合金玻璃制的作为气密性封接用的料片11。各芯柱销10中间经由料片11固定在芯柱板4上。此外，各芯柱销10有的用于倍增管电极，有的用于阳极。
在电子倍增部9上，位于其下方位置上并列地设置固定到芯柱销10的上端的阳极12。此外，在电子倍增部9的最上一级，于光电面3a与电子倍增部9之间配置平板状的聚焦电极板13。在该聚焦电极板13上形成多个狭缝状开口部13a，各开口部13a全部沿同一方向延伸配置。同样地，在电子倍增部9的各倍增管电极8上形成配置多个使电子倍增用的狭缝状电子倍增孔14。
同时，通过使沿着级的方向分别配置各个倍增管电极8的各个电子倍增孔14构成的各个电子倍增路径L与聚焦电极13的各个开口部13a一一对应，在电子倍增部9上形成多个隧道。此外，并列设置在电子倍增部9上的各阳极12，以对应于每一规定数目的隧道的方式设置8×8个，通过把各个阳极12连接到个芯柱销10上，经由各个芯柱销10将各自的输出提取到外部。
这样，电子倍增部9具有多个线性隧道。并且，利用连接到图中未示出的分压电路上的规定芯柱销10向电子倍增部9及倍增管电极12供应规定的电压，光电面3a与聚焦电极板13被设定为相同的电位，各倍增管电极8及阳极12从上级开始依次设定为高电位。从而，入射到受光面板3上的光在光电面3a上变换成电子，该电子借助由聚焦电极板13与叠层在电子倍增部9的最上一级的第一级倍增管电极8形成的电子透镜效应，入射到规定的隧道内。同时，在电子入射的隧道内，电子一面通过倍增管电极8的电子倍增路径L，一面被各个倍增管电极8多级倍增，入射到阳极12，对于每一规定的隧道，每一个的输出被从阳极12送出。
下面，根据图3～图5详细说明上述倍增管电极8的结构。图3是表示倍增管电极8的俯视图，图4是图3的主要部分的放大俯视图，图5是沿图4的V-V线的剖面图。
在各个倍增管电极8上形成8列隧道15，各个隧道15由倍增管电极8的外框16和隔离部17形成。在各隧道15上，设置与聚焦电极13的开口部13a同样条数的电子倍增孔14，各个电子倍增孔14全部向同一方向延伸，沿与纸面垂直的方向配置多列。此外，电子倍增孔14相互之间用线状的倍增孔交界部分18隔离。隔离部17的宽度与阳极12彼此之间的间隔对应地决定，同时，大于倍增孔交界部分18的宽度。
与外框16及隔离部17相比以较宽的宽度形成的玻璃支承部21与倍增管电极8成一整体地设置在各倍增管电极8的外框16及隔离部17的规定位置上。相对于一个外框16或隔离部17设置9个玻璃支承部21，共计设置81个。玻璃部22接合到全部这些玻璃支承部21上。玻璃部22通过涂布玻璃并使之硬化接合到玻璃支承部21上，呈向上凸出的大致为半球状的圆顶形。各个倍增管电极8在形成圆顶状的玻璃部接合到玻璃支承部21上之后被叠层。借此，电子倍增部9通过将倍增管电极8中间经由玻璃部22叠层而构成。
这样，由于在各个倍增管电极8的外框16及隔离部17的规定位置设置玻璃支承部21，形成圆顶状的玻璃部22被接合到该玻璃支承部21上，倍增管电极8经由该玻璃部22被叠层，所以，通过玻璃部22被接合到倍增管电极8的一部分上，减少倍增管电极8与玻璃部22的接合面积。结果是，可以抑制倍增管电极8发生弯曲，可以容易进行倍增管电极8的叠层。
光电面3a及倍增管电极8的制造(激活)，必须将碱金属(蒸气)导入到密封容器5内，通过升温使锑和碱金属发生反应。当在倍增管电极8的一个面的整个面上紧密地接合玻璃时，玻璃与碱金属反应，玻璃表面的电阻下降，在倍增管电极8中间，以及倍增管电极8与阳极12之间流过较大的漏电流。光电面3a及倍增管电极8的激活，通过控制光电倍增管1的输出电流，导入碱金属(蒸气)，一直到规定的灵敏度为止，但当如上所述，发生漏电流时，输出电流的控制成为不可能。从而，通过减少倍增管电极8与玻璃部22的接合面积，并且使叠层的倍增管电极8与玻璃部22基本上为点接触，可抑制上述漏电流的发生，可以控制输出电流，可以适当地进行光电面3a及倍增管电极8的激活。
此外，在设置接合有玻璃部22的玻璃支承部21的情况下，配置电子倍增孔14的部分(隧道15)的面积减少，但如上面所述，通过在外框16和隔离部17的一部分上设置形成比该外框16及隔离部17宽度宽的玻璃支承部21，可以极大地抑制配置电子倍增孔14的部分(隧道15)的面积的减少，即，抑制在电子倍增部9(光电倍增管1)上有感受光面积的减少。
进而，通过形成宽度大的玻璃支承部21，可以设定较高的接合该玻璃支承部21上的玻璃部22的高度，在可以确保叠层的倍增管电极8的间隙的同时，也可以很容易地进行向玻璃部22的玻璃支承部上的涂布等作业。
玻璃部22的表面利用氢氟酸溶解被制成粗糙的状态。通过从玻璃支承部21(倍增管电极9)和玻璃部22与密封容器5内的真空空间的交界部分(三接点)开始的放电在玻璃部22的表面传播到达上方的叠层的倍增管8，发生在玻璃部22处的沿面放电。从而，通过如上面所述将玻璃部22的表面粗化，将玻璃部22的表面上的沿面放电距离加长，抑制经由玻璃部22的倍增管电极8之间放电的发生，可以降低因这种放电造成的噪音。
此外，在利用氢氟酸等溶解玻璃部22时，由于呈锐角的玻璃部22的外周端部比其它部分更容易溶解，所以，玻璃部22的截面形状如图5所示，呈蘑菇状，玻璃部22与玻璃支承部21(倍增管电极8)的接合面积比玻璃部22的平面外形面积小。这样，通过使玻璃部22与玻璃支承部21(倍增管电极8)的接合面积小于玻璃部22的平面外形面积，降低倍增管电极8之间，特别是在玻璃支承部21(倍增管电极8)、玻璃部22与密封容器5内的状况空间的交界部分(三接点)附近的电场强度，提高放电开始电压，进一步抑制经由玻璃部22的倍增管电极8之间产生放电，能可靠地降低因这种放电造成的噪音。
为了使玻璃部22与玻璃支承部21(倍增管电极8)的接合面积小于玻璃部22的平面外形面积，除上述溶解玻璃部22的方法之外，也可以采用溶解倍增管电极8的方法。在采用溶解倍增管电极8的表面的情况下，如图6所示，在玻璃部22接合的玻璃支承部21(倍增管电极8)上形成阶梯部21a，玻璃部22与玻璃支承部21(倍增管电极8)的阶梯部21a的接合面积小于玻璃部22的平面外形的面积。
这里，如图7所示，作为倍增管电极8所另外的一个例子，可以采用将玻璃部22接合到玻璃支承部21中的一部分上的结构。在这种情况下，设置25个玻璃部22。这样，由于玻璃部22被接合到玻璃支承部21中的一部分上，所以，可以进一步减少倍增管电极8与玻璃部22的接合面积，能够可靠地抑制倍增管电极8发生弯曲。此外，进一步抑制发生上述漏电流，能够控制输出电流，可以更恰当地进行光电面3a及倍增管电极8的激活。
此外，并不一定必须把玻璃支承部21设置在外框16及隔离部17上，也可以如图8所示，把形成圆顶状的玻璃部31接合设定到外框16及隔离部17的规定位置上。在这种情况下，玻璃部31相对于一个外框16或隔离部17设置9个，共计81个。此外，玻璃部31的形状呈大致半圆柱形的圆顶状。在这种情况下，叠层的倍增管电极8与玻璃部22大致为线接触。这样，通过在外框16及隔离部17的规定位置上设置形成圆顶状的玻璃部31，在可以抑制电子倍增孔14的配置部分(隧道15)的面积减少、即抑制电子倍增部9(光电倍增管1)处的有感受光面积的减少的情况下，将玻璃部31接合到倍增管电极8上。
图8所示的玻璃部31的底面为长方形，其宽度方向的尺寸大致与外框16及隔离部17的宽度相等，但也可以如图9所示，使玻璃部31的底面宽度方向的尺寸稍大于外框16及隔离部17的宽度。在这种情况下，在外框16和隔离部17上形成宽度大的玻璃支承部21。
此外，可以把本发明应用于具有没有隔离部17的类型的倍增管电极的电子倍增部(光电倍增管)上。如图10及图11所示，倍增管电极8具有外框16，并且，通过形成与开口部13a数目相同的多个狭缝状电子倍增孔14进行配置。各个电子倍增孔14全部在对向的外框16之间沿同一方向延伸。在各倍增管电极8的配置外框16及电子倍增孔14的部分的规定位置上，与倍增管电极8成一整体地设置形成宽度大于外框16的玻璃支承部41。在这种情况下，玻璃支承部41设置25个。玻璃部22接合到所有这些玻璃支承部41上。
在设置接合有玻璃部22的玻璃支承部41的情况下，配置有电子倍增孔14的部分的面积减少，但如上面所述，通过在配置有外框16及电子倍增孔14的部分的一部分上设置玻璃支承部41，可以进一步抑制配置有电子倍增孔14的部分的面积减少，即，可以抑制电子倍增管部9(光电倍增管1)处的有感受光面积的减少。
本发明并不局限于上述实施形式。例如，玻璃部22，31的形状为大致的半球形或半圆柱形的圆顶形，但只要是叠层的倍增管电极部与玻璃部大致为点接触或大致为线接触的圆顶形即可。圆顶形的外形轮廓不必是绝对的圆弧形，也可以其顶部形成平坦的形状。此外，其结构为在外框16上设置玻璃支承部21，41，但并不一定必须把玻璃支承部21，41设置在外框16上。
此外，本实施形式表示的是用于配备有光电面3a的光电倍增管1的例子，但是，不言而喻，本发明也适用于电子倍增管。
如上面所详细描述的，根据本发明，可以提供一种抑制倍增管电极发生弯曲、可容易将倍增管电极叠层的电子倍增管及光电倍增管。
工业上的可利用性
根据本发明的电子倍增管及光电倍增管，广泛用于低照度领域的摄像装置，例如放射线检测器等。
Claims (12)
1.一种电子倍增管，包括：
由多个倍增管电极(8)叠层而成的电子倍增部(9)，每个所述倍增管电极(8)上配置有把入射的电子倍增的多个电子倍增孔(14)，每个所述的电子倍增孔(14)具有一个形状；
多个玻璃支承部(21)，所述多个玻璃支承部(21)形成在所述多个倍增管电极(8)中两相邻倍增管电极(8)中一个倍增管电极的表面上；以及
多个玻璃部(22)，每个所述玻璃部(22)具有结合到所述多个玻璃支承部(21)之一上的基部，其中，所述多个倍增管电极(8)被层叠在一起，玻璃部(22)放置在相邻倍增管电极(8)之间，其中每个玻璃部(22)具有保持相邻倍增管电极(8)之间的空隙的一个高度以便抑制其间可能发生的放电。
2.如权利要求1所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个玻璃支承部(21)中的每一个具有一个轮廓限定的形状，其中该轮廓的一部分也限定每个电子倍增孔(14)的形状。
3.如权利要求1或2所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个电子倍增孔(14)中的每一个是细长的矩形形状，该形状具有沿第一方向延伸的相对长边和沿与第一方向垂直的第二方向延伸的相对短边，其中所述多个玻璃支承部(21)的每一个具有由沿所述第一方向延伸的第一长度和沿所述第二方向延伸的第二长度限定的形状，其中所述第二长度长于所述细长矩形形状的短边。
4.如权利要求3所述的电子倍增管，其特征在于，多个玻璃支承部(21)的每一个具有圆形形状。
5.如权利要求3所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个倍增管电极(8)的每一个具有边缘部分，在此边缘部分处形成有外框(16)，所述外框(16)具有比所述第一长度小的宽度。
6.如权利要求3所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个倍增管电极(8)的每一个是一个具有对角线的矩形，所述多个玻璃支承部(21)的一部分沿每个对角线设置。
7.一种光电倍增管，包括：
光电面(3a)；以及
电子倍增管，包括：
由多个倍增管电极(8)叠层而成的电子倍增部(9)，每个所述倍增管电极(8)上配置有把入射的电子倍增的多个电子倍增孔(14)，每个所述的电子倍增孔(14)具有一个形状；
多个玻璃支承部(21)，所述多个玻璃支承部(21)形成在所述多个倍增管电极(8)中两相邻倍增管电极(8)中一个倍增管电极的表面上；以及
多个玻璃部(22)，每个所述玻璃部(22)具有结合到所述多个玻璃支承部(21)之一上的基部，其中，所述多个倍增管电极(8)被层叠在一起，玻璃部(22)放置在相邻倍增管电极(8)之间，其中每个玻璃部(22)具有保持相邻倍增管电极(8)之间的空隙的一个高度以便抑制其间可能发生的放电。
8.如权利要求7所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个玻璃支承部(21)中的每一个具有一个轮廓限定的形状，其中该轮廓的一部分也限定每个电子倍增孔(14)的形状。
9.如权利要求7或8所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个电子倍增孔(14)中的每一个是细长的矩形形状，该形状具有沿第一方向延伸的相对长边和沿与第一方向垂直的第二方向延伸的相对短边，其中所述多个玻璃支承部(21)的每一个具有由沿所述第一方向延伸的第一长度和沿所述第二方向延伸的第二长度限定的形状，其中所述第二长度长于所述细长矩形形状的短边。
10.如权利要求9所述的电子倍增管，其特征在于，多个玻璃支承部(21)的每一个具有圆形形状。
11.如权利要求9所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个倍增管电极(8)的每一个具有边缘部分，在此边缘部分处形成有外框(16)，所述外框(16)具有比所述第一长度小的宽度。
12.如权利要求9所述的电子倍增管，其特征在于，所述多个倍增管电极(8)的每一个是一个具有对角线的矩形，所述多个玻璃支承部(21)的一部分沿每个对角线设置。
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