DE69600547T2

DE69600547T2 - Photo multiplier

Info

Publication number: DE69600547T2
Application number: DE1996600547
Authority: DE
Inventors: Yoshio Hamamatsu-Shi Shizuoka-Ken Fujita; Kimitsugu Hamamatsu-Shi Shizuoka-Ken Nakamura; Haruji Hamamatsu-Shi Shizuoka-Ken Ohtsuka; Chiyoshi Hamamatsu-Shi Shizuoka-Ken Okuyama
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: DE69600547D1; EP0727808B1; EP0727808A1; JPH08222178A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Photovervielfacher.The present invention relates to a photomultiplier.

Bei dem Photovervielfacher handelt es sich um einen hochempfindlichen Lichtdetektor, um eine geringe Intensität aufweisendes Licht in ein verstärktes, elektrisches Signal zu demodulieren. Der Photovervielfacher weist im wesentlichen einen vakuumdichten Behälter auf, in welchem eine Photokathode, eine fokussierende Elektrode, ein Elektronenvervielfacher bzw. eine Dynodenanordnung sowie eine Anode angeordnet sind. Auf die Photokathode auftreffendes Licht kann mit Hilfe derselben in Photoelektronen umgewandelt werden. Die Photoelektronen können über die fokussierende Elektrode zu der Dynodenanordnung geleitet werden. Die Dynodenanordnung kann bei Auftreffen eines Elektrons Sekundärelektronen durch Sekundäremissionseffekt bei einer vorgegebenen Vervielfachungsrate emittieren. Die Anode kann die durch die Dynodenanordnung emittierten, vervielfachten Sekundärelektronen auffangen und ein elektrisches Signal abgeben, um auf diese Weise das, eine geringe Intensität aufweisende Licht in das verstärkte, elektrische Signal entsprechend umzuwandeln.The photomultiplier is a highly sensitive light detector for demodulating low intensity light into an amplified electrical signal. The photomultiplier essentially comprises a vacuum-tight container in which a photocathode, a focusing electrode, an electron multiplier or dynode arrangement and an anode are arranged. Light striking the photocathode can be converted into photoelectrons using the photocathode. The photoelectrons can be guided to the dynode arrangement via the focusing electrode. When an electron strikes it, the dynode arrangement can emit secondary electrons by means of a secondary emission effect at a predetermined multiplication rate. The anode can capture the multiplied secondary electrons emitted by the dynode arrangement and emit an electrical signal, thus converting the low-intensity light into the amplified electrical signal.

In der Regel besteht der vakuumdichte Behälter eines konventionellen Photovervielfachers aus einem transparenten Glaskolben. Zuweilen kann aufgrund einfallender kosmischer Strahlen oder umgebender Gammastrahlen eine Cerenkov- Strahlung in der Glaswand erzeugt werden. Licht wird bisweilen auch durch Elektronen erzeugt, durch die Dynodenanordnung vervielfacht und trifft dann auf den Glaskolben auf.Typically, the vacuum-tight container of a conventional photomultiplier consists of a transparent glass bulb. Sometimes, due to incident cosmic rays or ambient gamma rays, Cerenkov radiation can be generated in the glass wall. Light is also sometimes generated by electrons, multiplied by the dynode arrangement and then hits the glass bulb.

Das erzeugte Licht kann durch den transparenten Glaskolben übertragen werden, so daß dieses auf die Photokathode auftrifft, wodurch eine Photoelektronenemission hervorgerufen wird. Werden diese Photoelektronen zu der Dynodenanordnung geleitet, so werden sie von dieser vervielfacht und als Rauschsignal nachgewiesen.The light generated can be transmitted through the transparent glass bulb so that it hits the photocathode, causing photoelectron emission. If these photoelectrons are guided to the dynode arrangement, they are multiplied by it and detected as a noise signal.

Die Japanische Patentpublikation Nr. Sho 56-40941 offenbart einen Photovervielfacher, bei welchem auf einer Innenseite eines Glaskolbens eine Behandlung zur Aufrauhung der Oberfläche durchgeführt wird, um die Lichterzeugung infolge des Auftreffens der einer Vervielfachung unterworfenen Elektronen auf dem Glaskolben zu reduzieren. Der offenbarte Photovervielfacher kann jedoch die Erzeugung einer Cerenkov-Strahlung aufgrund des Auftreffens externer, kosmischer Strahlen oder umgebender Gammastrahlen nicht verhindern.Japanese Patent Publication No. Sho 56-40941 discloses a photomultiplier in which a surface roughening treatment is performed on an inner surface of a glass bulb in order to reduce the generation of light due to the impact of the electrons subjected to multiplication on the glass bulb. However, the disclosed photomultiplier cannot prevent the generation of Cherenkov radiation due to the impact of external cosmic rays or ambient gamma rays.

Aus diesem Grunde ist es denkbar, den inneren Randbereich oder den äußeren Randbereich des transparenten Kolbens mit einer Metallschicht abzudecken, so daß das Eindringen von, aus kosmischen Strahlen oder umgebenden Gammastrahlen erzeugtem Licht in das Innere des Glaskolbens eingeschränkt werden kann. Alternativ wird der Kolben durch einen vakuumdichten Metallbehälter dargestellt.For this reason, it is conceivable to cover the inner edge area or the outer edge area of the transparent bulb with a metal layer so that the penetration of light generated from cosmic rays or ambient gamma rays into the interior of the glass bulb can be limited. Alternatively, the bulb is represented by a vacuum-tight metal container.

Wenn jedoch der innere Randbereich des transparenten Glaskolbens mit Metall versehen ist, wird ein starkes, elektrisches Feld zwischen der Metallfläche des inneren Randbereiches und dem Elektronenvervielfachungsteil erzeugt. Hierdurch nimmt das Problem des erhöhten Rauschens zu. Das gleiche Problem besteht bei dem Metallkolben. Kosmische Strahlen, umgebende Gammastrahlen und dergleichen können durch das Metall hindurchgehen, wenn lediglich der äußere Randbereich des transparenten Glaskolbens mit Metall versehen ist. Daher wird eine Cerenkov- Strahlung sowie Rauschen in der gleichen Weise wie bei dem konventionellen, transparenten Glaskolben erzeugt.However, if the inner peripheral portion of the transparent glass bulb is provided with metal, a strong electric field is generated between the metal surface of the inner peripheral portion and the electron multiplying part. This increases the problem of increased noise. The same problem exists with the metal bulb. Cosmic rays, ambient gamma rays and the like can pass through the metal if only the outer peripheral portion of the transparent glass bulb is provided with metal. Therefore, Cerenkov radiation and noise are generated in the same way as in the conventional transparent glass bulb.

Die Japanische Patentanmeldung Kokai Nr. Sho 61-68848 offenbart einen Photovervielfacher, bei welchem eine Cr-Beschichtung auf einer Innenseite eines Glaskolbens an einem anderen Teil als einem Lichteinfallfenster vorgesehen wird, um zu verhindern, daß Licht durch einen anderen Bereich als das Fenster eintritt, wodurch eine Reduktion des Signal-Rausch-Verhältnisses verhindert wird. Zwar kann durch die Cr-Beschichtung eine Lichtabschirmung vorgenommen werden, jedoch kann immer noch eine Cerenkov-Strahlung auftreten, wenn sich kosmische Strahlen oder umgebende Gammastrahlen in einer Art totaler Reflexion in einer Wand des Glaskolbens ausbreiten und schließlich durch den nicht beschichteten Teil, d. h. das Fenster, in das Innere des Glaskolbens eintreten.Japanese Patent Application Kokai No. Sho 61-68848 discloses a photomultiplier in which a Cr coating is provided on an inner surface of a glass bulb at a portion other than a light incident window to prevent light from entering through a portion other than the window, thereby preventing a reduction in the signal-to-noise ratio. Although light shielding can be performed by the Cr coating, Cerenkov radiation can still occur when cosmic rays or ambient gamma rays are reflected in a kind of total reflection in a wall of the glass bulb and finally enter the interior of the glass bulb through the uncoated part, ie the window.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Photovervielfacher vorzusehen, mit welchem es möglich ist, Rauschen aus in einem Glaskolben erzeugten Licht, vornehmlich infolge der Cerenkov-Strahlung, zu begrenzen.It is therefore an object of the present invention to provide a photomultiplier with which it is possible to limit noise from light generated in a glass bulb, primarily due to Cherenkov radiation.

Der Aufsatz "Electron induced noise in star tracker photo multiplier tubes" von Favale et al bezieht sich ebenfalls auf das durch Elektronenbestrahlung hervorgerufene Rauschproblem bei Photovervielfachern und schlägt einen Photovervielfacher gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 vor, wobei weiterhin eine Aluminiumabschirmung vorgesehen wird.The paper "Electron induced noise in star tracker photo multiplier tubes" by Favale et al. also refers to the noise problem in photomultipliers caused by electron irradiation and proposes a photomultiplier according to the preamble of claim 1, further comprising an aluminum shield.

Die vorliegende Erfindung sieht, wie mit Anspruch 1 beansprucht, einen verbesserten, vakuumdichten Behälter vor, welcher eine Behälterwand, eine Photokathode, eine Dynodenanordnung, eine fokussierende Elektrode und eine Anode aufweist. Die Photokathode ist auf einer Oberfläche des Behälters vorgesehen, um Photoelektronen bei Lichtaufnahme zu emittieren. Die Dynodenanordnung ist in dem Behälter angeordnet, um von der Photokathode emittierte Photoelektronen zu vervielfachen. Die fokussierende Elektrode ist in dem Behälter vorgesehen, um Photoelektronen von der Photokathode zu der Dynodenanordnung zu leiten. Die Anode ist in dem Behälter zum Auffangen von, durch die Dynodenanordnung vervielfachten Elektronen vorgesehen. Der Behälter ist durch einen Glaskolben dargestellt, welcher einen transparenten Teil, um von diesem auf die Photokathode auftreffendes Licht zu leiten, und einen farbigen Teil aufweist, um in der Behälterwand erzeugtes, unerwünschtes Licht darin zu absorbieren. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-6 erläutert.The present invention, as claimed in claim 1, provides an improved vacuum-tight container comprising a container wall, a photocathode, a dynode assembly, a focusing electrode and an anode. The photocathode is provided on a surface of the container to emit photoelectrons upon receiving light. The dynode assembly is disposed in the container to multiply photoelectrons emitted by the photocathode. The focusing electrode is provided in the container to conduct photoelectrons from the photocathode to the dynode assembly. The anode is provided in the container to collect electrons multiplied by the dynode assembly. The container is represented by a glass bulb having a transparent portion for directing light incident therefrom to the photocathode and a colored portion for absorbing unwanted light generated in the container wall therein. Preferred features of the invention are set out in the dependent claims 2-6.

Präziser gesagt, wenn es sich bei dem Photovervielfacher um einen Head-on-Typ handelt, das heißt, wenn ein im wesentlichen zylindrischer Glaskolben, bei welchem beide Enden geschlossen sind und eines der geschlossenen Enden zusammen mit einer Photokathode ausgebildet ist, als vakuumdichter Behälter verwendet wird, ist der transparente Teil durch den geschlossenen, zusammen mit der Photokathode ausgebildeten Endabschnitt, der farbige Teil durch den Seitenwandabschnitt des Glaskolbens dargestellt. Ebenso kann der geschlossene Teil auf der anderen Seite des Glaskolbens farbig sein. Eine wünschenswerte Farbe für den farbigen Teil ist schwarz.More precisely, if the photomultiplier is a head-on type, that is, if a substantially cylindrical glass bulb with both ends closed and one of the closed ends together with a photocathode is used as a vacuum-tight container, the transparent part is represented by the closed end portion formed together with the photocathode, the colored part by the side wall portion of the glass bulb. Likewise, the closed part on the other side of the glass bulb can be colored. A desirable color for the colored part is black.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird, selbst wenn kosmische Strahlen, umgebende Gammastrahlen oder aus dem Inneren des Elektronenvervielfachers entwichene Elektronen auf den farbigen Teil des Glaskolbens auftreffen und Licht erzeugen, das Licht absorbiert bzw. in dem farbigen Teil angelagert. Daher kann die Erzeugung von Rauschsignalen reduziert werden. Infolgedessen kann der Photovervielfacher gemäß der vorliegenden Erfindung bei Flüssigkeits- Szintillationszählern, hochenergetischen Neutrinodetektoren, Versuchen zur Bestätigung von Elektron-Positron-Paarvernichtungen sowie weiteren Messungen von, eine geringe Intensität aufweisendem Licht besonders effektiv eingesetzt werden.With the above-described structure, even if cosmic rays, ambient gamma rays or electrons leaked from the interior of the electron multiplier impinge on the colored part of the glass bulb and generate light, the light is absorbed or accumulated in the colored part. Therefore, the generation of noise signals can be reduced. As a result, the photomultiplier according to the present invention can be particularly effectively used in liquid scintillation counters, high-energy neutrino detectors, experiments for confirming electron-positron pair annihilation, and other measurements of low-intensity light.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention are shown in the attached drawings and are explained in more detail below. They show:

Fig. 1 - einen Querriß, welcher einen Photovervielfacher gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;Fig. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a photomultiplier according to an embodiment of the present invention;

Fig. 2 - eine erläuternde Ansicht, welche eine Testeinrichtung zum Vergleichen der Leistung eines Photovervielfachers gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dieser eines konventionellen Photovervielfachers schematisch darstellt;Fig. 2 is an explanatory view schematically showing a test device for comparing the performance of a photomultiplier according to the present embodiment with that of a conventional photomultiplier;

Fig. 3 - eine grafische Darstellung, welche die Ergebnisse von Tests gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.Fig. 3 - a graph showing the results of tests according to a second embodiment of the present invention.

Im folgenden wird eine Photovervielfacherröhre gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.A photomultiplier tube according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figs. 1 to 3.

Das erste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Head-on-Photovervielfacher. Ein zylindrischer Glaskolben 1 dient als vakuumdichter Behälter, dessen beide Enden geschlossen sind, um ein Vakuum im Inneren aufrechtzuerhalten. Ein geschlossenes Ende (das Ende auf der Oberseite der Zeichnung) wird als oberer Abschnitt 2 und das weitere geschlossene Ende als unterer Abschnitt 3 bezeichnet. Auf der Innenseite des oberen Abschnittes 2 ist eine Photokathode 4 ausgebildet, welche durch Aufbringen eines photoelektronenemittierendes Material vorgesehen wird.The first embodiment relates to a head-on photomultiplier. A cylindrical glass bulb 1 serves as a vacuum-tight container, both ends of which are closed to maintain a vacuum inside. One closed end (the end on the top of the drawing) is called an upper section 2 and the other closed end is called a lower section 3. On the inside of the upper section 2, a photocathode 4 is formed, which is provided by applying a photoelectron-emitting material.

Gegenüber dem oberen Abschnitt 2 ist eine fokussierende Elektrode 5 angeordnet. Unterhalb der fokussierenden Elektrode 5 ist ein Elektronenvervielfachungssegment 6 vorgesehen. An die fokussierende Elektrode 5 schließt sich eine Öffnung 7 zur Fokussierung von Photoelektronen von der Photokathode 4 und Einbringen derselben in das Elektronenvervielfachungssegment 6 an.A focusing electrode 5 is arranged opposite the upper section 2. An electron multiplication segment 6 is provided below the focusing electrode 5. The focusing electrode 5 is followed by an opening 7 for focusing photoelectrons from the photocathode 4 and introducing them into the electron multiplication segment 6.

Obgleich verschiedene Arten Elektronenvervielfachungssegmente 6 zur Verfügung stehen, wird das Elektronenvervielfachungssegment 6 dieses Ausführungsbeispieles aus einer gitterartigen Dynode 8 mit Mehrstufengehäuse gebildet. Ebenso ist eine plattenartige Dynode 9 auf der abschließenden Stufe des Elektronenvervielfachungssegmentes 6 angeordnet. Auf der Vorderseite der Dynode 9 ist eine Anode 10 zum Einfangen von Elektronen vorgesehen.Although various types of electron multiplying segments 6 are available, the electron multiplying segment 6 of this embodiment is formed of a lattice-type dynode 8 having a multistage casing. Also, a plate-type dynode 9 is arranged on the final stage of the electron multiplying segment 6. On the front side of the dynode 9, an anode 10 for trapping electrons is provided.

In dem zylindrischen Glaskolben 1 ist lediglich der obere Abschnitt 2 transparent, während die weiteren Teile, das heißt, die zylindrische Seitenwand 11 und der untere Abschnitt 3 farbig, vorzugsweise schwarz sind. Die Färbung wird bei Herstellung des Glases vorgesehen. Das heißt, das Glas wird unter Zugabe eines Farbmittels, wie zum Beispiel Fe und Mn, geschmolzen. Das gefärbte, geschmolzene Glas wird gezogen, um ein röhrenförmiges Glaselement vorzusehen. Sodann wird der gefärbte, obere Abschnitt der Röhre gegen einen transparenten Glasabschnitt ausgetauscht, um den oberen Teil 2 vorzusehen.In the cylindrical glass bulb 1, only the upper portion 2 is transparent, while the other parts, i.e. the cylindrical side wall 11 and the lower portion 3 are colored, preferably black. The coloring is provided during the manufacture of the glass. That is, the glass is melted with the addition of a colorant such as Fe and Mn. The colored, molten glass is drawn to provide a tubular glass element. Then, the colored, upper section of the tube is replaced by a transparent glass section to provide the upper part 2.

Bei dieser Anordnung findet bei Anlegen einer Spannung zwischen der Photokathode 4 und der Anode 10 durch Anschließen an eine Hochspannungsquelle eine aus dem Licht L resultierende Emission von Photoelektronen statt, welche auf den oberen Abschnitt 2 auftreffen, durch diesen hindurchgehen und auf die Photokathode 4 auftreffen. Die Photoelektronen werden zu dem Elektronenvervielfachungssegment 6 geleitet, wo diese von den Dynoden 8 und 9 der Dynodenanordnung 6 durch den Sekundärelektronenemissionseffekt vervielfacht werden. Die Photoelektronen werden durch die Anode 10 als Ausgangssignal eingefangen. Ein solcher Operationsmodus ist bereits bekannt.In this arrangement, when a voltage is applied between the photocathode 4 and the anode 10 by connecting it to a high voltage source, there is an emission of photoelectrons resulting from the light L, which impinge on the upper section 2, pass through it and impinge on the photocathode 4. The photoelectrons are guided to the electron multiplication segment 6, where they are multiplied by the dynodes 8 and 9 of the dynode arrangement 6 by the secondary electron emission effect. The photoelectrons are captured by the anode 10 as an output signal. Such an operation mode is already known.

Bei Auftreffen eines Strahles R einer externen Strahlung, wie zum Beispiel eines umgebenden Gammastrahles oder eines kosmischen Strahles, auf die Seitenwand 11 des Glaskolbens 1 wird im Inneren der Seitenwand 11 durch wechselseitige Einwirkung des Strahles R der externen Strahlung und des Materials des Glaskolbens 1 eine Cerenkov-Strahlung C erzeugt. Die Cerenkov-Strahlung C wird jedoch in der geschwärzten Seitenwand 11 absorbiert bzw. eingefangen, so daß die Cerenkov- Strahlung C nicht zu dem Innenraum des Glaskolbens 1 hin emittiert wird und nahezu kein aus der Cerenkov-Strahlung resultierendes Licht die Photokathode 4 erreicht. Somit ist das nachgewiesene Rauschsignal in hohem Maße abgeschwächt.When a beam R of external radiation, such as an ambient gamma ray or a cosmic ray, strikes the side wall 11 of the glass bulb 1, a Cerenkov radiation C is generated inside the side wall 11 by mutual action of the beam R of the external radiation and the material of the glass bulb 1. However, the Cerenkov radiation C is absorbed or captured in the blackened side wall 11, so that the Cerenkov radiation C is not emitted toward the interior of the glass bulb 1 and almost no light resulting from the Cerenkov radiation reaches the photocathode 4. The detected noise signal is thus greatly attenuated.

Des weiteren wird der die Seitenwand 11 passierende Strahl R der externen Strahlung durch den Innenraum des Glaskolbens 1 bis zu der Seitenwand 11 auf der gegenüberliegenden Seite geleitet, wo er von der Oberfläche des inneren Randbereiches zu der Oberfläche des äußeren Randbereiches der gegenüberliegenden Seitenwand 11 geleitet wird. In diesem Falle wird ebenfalls eine Cerenkov-Strahlung C erzeugt. Die auf der Seitenwand 11 auf der gegenüberliegenden Seite erzeugte Cerenkov-Strahlung C wird jedoch ebenfalls durch die geschwärzte Seitenwand 11 absorbiert bzw. eingefangen, so daß ein Rauschen verhindert wird. Obgleich in den Zeichnungen nicht dargestellt, wird eine Cerenkov-Strahlung, welche aus, durch den unteren Abschnitt 3 geleiteten Strahlen der externen Strahlung resultiert, selbstverständlich in der gleichen Weise absorbiert.Furthermore, the beam R of the external radiation passing through the side wall 11 is guided through the interior of the glass bulb 1 to the side wall 11 on the opposite side, where it is guided from the surface of the inner peripheral region to the surface of the outer peripheral region of the opposite side wall 11. In this case, a Cherenkov radiation C is also generated. However, the Cherenkov radiation C generated on the side wall 11 on the opposite side is also absorbed or captured by the blackened side wall 11, so that noise is prevented. Although not shown in the drawings, a Cherenkov radiation, which results from rays of external radiation guided through the lower section 3, is of course absorbed in the same way.

Wie durch den Buchstaben E in Fig. 1 dargestellt, entweichen Elektronen zuweilen aus der Dynodenanordnung 6. Bisweilen wird ebenfalls Licht erzeugt, wenn entwichene Elektronen E die Seitenwand 11 des Glaskolbens 1 oder den unteren Abschnitt 3 erreichen. Dieses Licht wird jedoch in der gleichen Weise wie bei der Cerenkov-Strahlung durch die geschwärzte Seitenwand 11 bzw. den unteren Abschnitt 3 absorbiert.As shown by the letter E in Fig. 1, electrons sometimes escape from the dynode arrangement 6. Sometimes light is also generated when escaped electrons E reach the side wall 11 of the glass bulb 1 or the lower section 3. However, this light is absorbed by the blackened side wall 11 or the lower section 3 in the same way as the Cherenkov radiation.

Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, um die Vorzüge des Photovervielfachers gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber einem konventionellen Photovervielfacher mit einem transparenten Glaskolben zu demonstrieren. Bei den Tests wurde, wie in Fig. 2 dargestellt, eine kastenartige Bleiabschirmung 20 in einem dunklen Raum plaziert. Als Prüfkörper dienende Photovervielfacher 21 und 22 wurden in der Bleiabschirmung gegenüberliegend angeordnet. Die Photovervielfacher 21 und 22 wurden jeweils mit einer Hochspannungsquelle 23 verbunden. Die Ausgangssignale von diesen Photovervielfachern 21 und 22 wurden einer Impulszugabeschaltung 24 und einer Simultan-Schnellzählschaltung 25 zugeführt. Ebenso wurde das Ausgangssignal von der Simultan-Schnellzählschaltung 25 und der Impulszugabeschaltung 24 einem Spitzenwertanalysator 26 zugeführt. Die Testeinrichtung war so konzipiert, daß sie Rauschimpulse zählte, welche durch Cerenkov-Strahlung, die im Inneren der beiden Photovervielfacher 21 und 22 durch Einwirkung von kosmischen Strahlen, umgebenden Gammastrahlen und anderen, durch die Bleiabschirmung 20 hindurchgehenden, externen Strahlungen, gleichzeitig emittierten, erzeugt wurden.Comparative tests were conducted to demonstrate the advantages of the photomultiplier according to the present invention over a conventional photomultiplier having a transparent glass bulb. In the tests, a box-like lead shield 20 was placed in a dark room as shown in Fig. 2. Photomultipliers 21 and 22 serving as test specimens were placed opposite each other in the lead shield. The photomultipliers 21 and 22 were each connected to a high voltage source 23. The output signals from these photomultipliers 21 and 22 were supplied to a pulse adding circuit 24 and a simultaneous high-speed counting circuit 25. Also, the output signal from the simultaneous high-speed counting circuit 25 and the pulse adding circuit 24 was supplied to a peak analyzer 26. The test facility was designed to count noise pulses generated by Cerenkov radiation emitted simultaneously inside the two photomultipliers 21 and 22 by the action of cosmic rays, ambient gamma rays and other external radiation passing through the lead shielding 20.

Es wurden Prüfkörper (a) bis (k) hergestellt. Die Prüfkörper (a) bis (c) entsprechen gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 konfigurierten Photovervielfachern, während die Prüfkörper (d) bis (k) konventionellen, transparenten Photovervielfachern mit Glasröhren entsprechen. Die Photovervielfacherröhren der Prüfkörper (a) bis (k) weisen exakt die gleichen Abmessungen und den gleichen inneren Aufbau auf. Ebenso weisen die Glaskoben in den Testphotovervielfachern (d) bis (k) und der farbige Teil der Glaskolben in den Testphotovervielfachern (a) bis (c) die aus der nachfolgenden Tabelle 1 hervorgehende Zusammensetzung auf: Tabelle 1 Test specimens (a) to (k) were produced. Test specimens (a) to (c) correspond to photomultipliers configured according to the embodiment of Fig. 1, while test specimens (d) to (k) correspond to conventional, transparent photomultipliers with glass tubes. The photomultiplier tubes of test specimens (a) to (k) have exactly the same dimensions and the same internal structure. Likewise, the glass bulbs in the test photomultipliers (d) to (k) and the colored part of the glass bulbs in the test photomultipliers (a) to (c) have the composition shown in Table 1 below: Table 1

Die Testergebnisse sind in einer in Fig. 3 gezeigten, grafischen Darstellung aufgeführt. Nach der grafischen Darstellung betrug der geometrische Durchschnittswert der simultanen Rauschzählimpulse der Prüfkörper (a) bis (c) 3,71 CPM (Zählimpulse pro Minute). Dagegen lag der geometrische Durchschnittswert der simultanen Rauschzählimpulse der Prüfkörper (d) bis (k) bei 4,43 CPM.The test results are shown in a graph as shown in Fig. 3. According to the graph, the geometric mean value of the simultaneous noise counts of the test pieces (a) to (c) was 3.71 CPM (counts per minute). In contrast, the geometric mean value of the simultaneous noise counts of the test pieces (d) to (k) was 4.43 CPM.

Aus den Testergebnissen geht hervor, daß der gemäß Fig. 1 konfigurierte Photovervielfacher die Rauscherzeugung im Vergleich zu dem konventionellen Photovervielfacher verhindert.From the test results, it is clear that the photomultiplier configured as shown in Fig. 1 prevents the generation of noise compared to the conventional photomultiplier.

Ein Photovervielfacher gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind der untere Abschnitt 3 und die Seitenwand 11 des Glaskolbens 1 farbig. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch der untere Abschnitt 3 transparent und lediglich die Seitwand 11 farbig. Dieses ist darin begründet, daß die Dynodenanordnung 6 als optische Barriere zwischen dem unteren Abschnitt 3 und der Photokathode 4 dient, so daß die Dynodenanordnung 6 den Großteil des am unteren Abschnitt 3 erzeugten Lichtes daran hindert, die Photokathode 4 zu erreichen. Aus diesem Grunde könnte der untere Abschnitt 3 transparent und lediglich die Seitenwand 11 farbig sein. So können zum Beispiel in der Tabelle 1, oben, dahingehend Änderungen vorgenommen werden, daß der Glaskolben 1 geschwärzt wird, indem der Zusammensetzung Fe&sub2;O&sub3; und MnO beigemengt werden. Die Zusammensetzung zur Färbung ist jedoch nicht auf die in Tabelle 1 angegebene beschränkt. Auch ist die Färbung nicht auf die Farbe schwarz beschränkt. Besteht der Wunsch, Licht einer besonderen Wellenlänge zu absorbieren, so könnte jede Farbe verwendet werden, welche diese Lichtwellenlänge absorbiert.A photomultiplier according to a second embodiment of the present invention is shown in Fig. 4. In the first embodiment, the lower portion 3 and the side wall 11 of the glass bulb 1 are colored. In the second embodiment, however, the lower portion 3 is transparent and only the side wall 11 is colored. This is because the dynode arrangement 6 serves as an optical barrier between the lower portion 3 and the photocathode 4, so that the dynode assembly 6 blocks most of the light generated at the lower portion 3 from reaching the photocathode 4. For this reason, the lower portion 3 could be transparent and only the side wall 11 could be colored. For example, in Table 1 above, changes could be made to blacken the glass envelope 1 by adding Fe₂O₃ and MnO to the composition. However, the composition for coloring is not limited to that given in Table 1. Nor is the coloring limited to the color black. If it is desired to absorb light of a particular wavelength, any color which absorbs that wavelength of light could be used.

Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Head-on- Photovervielfacher beschränkt. Die vorliegende Erfindung könnte auf weitere Röhrenarten, wie zum Beispiel einen Side-on-Photovervielfacher, angewandt werden. Wird die vorliegende Erfindung auf einen Side-on-Photovervielfacher angewandt, wären selbstverständlich sämtliche Teile, mit Ausnahme des Lichteinfallfensters gegenüber der Reflexionskathode, farbig.Furthermore, the present invention is not limited to a head-on photomultiplier. The present invention could be applied to other types of tubes, such as a side-on photomultiplier. Of course, if the present invention is applied to a side-on photomultiplier, all parts except the light incident window opposite the reflection cathode would be colored.

Claims

1. Photomultiplier with

a vacuum-tight container made of a glass bulb (1) which has a transparent light entry window (2),

a photocathode (4) provided on a surface of the container (1) to emit photoelectrons when light is received through the light entry window (2),

a dynode arrangement (8) provided in the container (1) to multiply photoelectrons emitted by the photocathode,

a focusing electrode (7) arranged in the container (1) to guide photoelectrons from the photocathode (4) to the dynode arrangement (8), and

an anode (9) provided in the container (1) to collect electrons multiplied by means of the dynode arrangement (8),

characterized in that the glass bulb (1) has a colored portion (11) to absorb unwanted light generated therein.

2. Photomultiplier according to claim 1, wherein the glass bulb (1) has a substantially cylindrical glass tube with a tubular side wall portion (11), a hermetically sealed end portion (2) and a further hermetically sealed end portion (3), wherein the hermetically sealed end portion is transparent, forms the entrance windows (2) and is formed together with the photocathode (4) to provide a head-on photomultiplier, and wherein the tubular side wall portion (11) represents the colored part.

3. A photomultiplier according to claim 1, wherein the glass bulb provides a substantially cylindrical glass tube with a tubular side wall portion (11), the tubular side wall portion which has the transparent entrance window and the colored part to provide a side photomultiplier.

4. Photomultiplier according to claim 2 or 3, in which a further hermetically sealed end section (3) also forms part of the colored section.

5. Photomultiplier according to one of the preceding claims, in which the colored portion (11) is black.

6. Photomultiplier according to one of the preceding claims, in which the colored section (11) contains glass and a colorant mixed therewith.