JP2004163272A - 冷却式光検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微弱光も高精度に検出することが可能であり、しかも小型化が可能な冷却式光検出装置を提供する。
【解決手段】冷却素子４の吸熱作用により、その吸熱部に固定された伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａを介して光電管３が受光面板３Ａ側から冷却される。その際、光電管３は、支持突片１３Ａにのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子を冷却源として光電面が受光面板３Ａを介し効率よく冷却されてその冷却温度も安定する。このため、光電面からの熱電子の放出が抑制され、光電管３のノイズの発生が十分に抑制される。そして、この状態で筐体１の光入射窓１Ａを透過する被測定光が支持突片１３Ａの絞孔１３Ｃを介して光電管３の光電面に入射され、筐体１から発せられる背景光は絞孔１３Ｃの周囲の支持突片１３Ａに遮られて光電面への入射が阻止される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電管を収容する筐体内に少なくとも冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の冷却式光検出装置として、光電子増倍管を収容するボックス内に、ペルチェ素子からなる冷却素子と、この冷却素子の低温側（吸熱部）に取り付けられた環状の冷却ブロックとを内蔵した構造の冷却式光検出装置が従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。また、赤外像を結ぶ光学系の鏡筒内に、赤外像検出器と、ペルチェ素子からなる冷却素子と、この冷却素子の吸熱側（吸熱部）に取り付けられた冷却枠とを内蔵した構造の赤外線光学装置も従来一般に知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の冷却式光検出装置においては、光電子増倍管の光電面側の一端部と、これに対向して配置された真空セル型光入射窓の一端部とを環状の冷却ブロックで包囲して冷却するように構成されている。ここで、光電子増倍管の一端部を除く部分は断熱材を介してボックス内に支持され、また、真空セル型光入射窓の他端部はボックスの壁部に嵌合して支持されている。そして、真空セル型光入射窓の他端部は、冷却素子の高温側（放熱部）が取り付けられた放熱板からボックスの壁部を介して加温されるように構成されている。
【０００４】
一方、特許文献２に記載の赤外線光学装置においては、光学系の補助レンズのみを冷却枠に支持して冷却するように構成されている。そして、赤外線像検出器は、液体窒素等が内部に充填された別途の冷却部により保持部を介して冷却されるように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−８８７４７号公報（段落番号００１３、００１４及び図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−３１２６３８号公報（段落番号０００５、０００９、００１０及び図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の従来例では、光電子増倍管の光電面側の一端部を環状の冷却ブロックで包囲して間接的に冷却するため、その冷却効率が悪く、光電子増倍管のノイズの発生を十分に抑制できない恐れがある。また、加温された真空セル型光入射窓が背景光（熱輻射）を発生して光電子増倍管に照射するため、光電子増倍管の感度が低下する恐れがある。このため、微弱光を高精度に検出するには難点がある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の従来例では、赤外線像検出器を冷却するための冷却部および保持部を有する冷却手段と、光学系の補助レンズを冷却するための冷却素子および冷却枠を有する補助冷却手段との２系統の独立した冷却手段が必要であり、装置構成を小型化するには難点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、微弱光も高精度に検出することが可能であり、しかも小型化が可能な冷却式光検出装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷却式光検出装置は、光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、冷却素子は筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、冷却素子の吸熱部には光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、支持突片には筐体の光入射窓を透過する被測定光を光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、絞孔に受光面板を位置合わせして光電管が支持突片にのみ固定されていることを特徴とする。
【００１１】
この冷却式光検出装置では、冷却素子が冷却機能を発揮すると、その吸熱部に固定された伝熱性支持部材の支持突片を介して光電管が受光面板側から冷却される。その際、光電管は支持突片にのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子を冷却源として光電管の光電面が受光面板を介し効率よく冷却されてその冷却温度も安定する。このため、光電管の光電面からの熱電子の放出が抑制され、光電管のノイズの発生が十分に抑制される。そして、この状態で筐体の光入射窓を透過する被測定光が支持突片の絞孔を介して光電管の光電面に入射され、筐体から発せられる背景光は絞孔の周囲の支持突片に遮られて光電面への入射が阻止される。
【００１２】
また、本発明に係る冷却式光検出装置は、光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、冷却素子は筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、冷却素子の吸熱部には光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、支持突片には筐体の光入射窓を透過する被測定光を光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、支持突片の一方の面には絞孔に受光面板を位置合わせして光電管が固定され、支持突片の他方の面には、筐体の光入射窓を透過する被測定光を絞孔に向けて集光する光学系の鏡筒が絞孔に位置を合わせて固定されていることを特徴とする。
【００１３】
この冷却式光検出装置では、冷却素子が冷却機能を発揮すると、その吸熱部に固定された伝熱性支持部材の支持突片を介して光電管が受光面板側から冷却され、同時に光学系が鏡筒と共に冷却される。このため、光電管の光電面が受光面板を介し効率よく冷却されて光電面からの熱電子の放出が抑制され、光電管のノイズの発生が十分に抑制される。また、光学系が効率よく冷却されて光学系からの背景光（熱輻射）の発生が十分に抑制される。そして、この状態で筐体の光入射窓を透過する被測定光が光学系により支持突片の絞孔を介して光電管の光電面に集光され、筐体から発せられる背景光は絞孔の周囲の支持突片に遮られて光電面への入射が阻止される。
【００１４】
さらに、本発明に係る冷却式光検出装置は、光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、冷却素子は筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、冷却素子の吸熱部には光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、支持突片には筐体の光入射窓を透過する被測定光を光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、絞孔に受光面板を位置合わせして光電管が支持突片の一方の面にのみ固定され、支持突片の他方の面には、筐体の光入射窓を透過する被測定光を絞孔に向けて集光する光学系の鏡筒が絞孔に位置を合わせて固定されていることを特徴とする。
【００１５】
この冷却式光検出装置では、冷却素子が冷却機能を発揮すると、その吸熱部に固定された伝熱性支持部材の支持突片を介して光電管が受光面板側から冷却され、同時に光学系が鏡筒と共に冷却される。その際、光電管は支持突片にのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子を冷却源として光電管の光電面が受光面板を介し効率よく冷却されてその冷却温度も安定する。このため、光電管の光電面からの熱電子の放出が抑制され、光電管のノイズの発生が十分に抑制される。また、光学系が効率よく冷却されて光学系からの背景光（熱輻射）の発生が十分に抑制される。そして、この状態で筐体の光入射窓を透過する被測定光が光学系により支持突片の絞孔を介して光電管の光電面に集光され、筐体から発せられる背景光は絞孔の周囲の支持突片に遮られて光電面への入射が阻止される。
【００１６】
また、本発明に係る冷却式光検出装置は、光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、冷却素子は筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、冷却素子の吸熱部には光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、支持突片には筐体の光入射窓を透過する被測定光を光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、絞孔に受光面板を位置合わせして光電管が支持突片の一方の面にのみ固定され、筐体の光入射窓を透過する被測定光を絞孔に向けて集光する光学系の鏡筒が絞孔に位置を合わせて支持突片の他方の面にのみ固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この冷却式光検出装置では、冷却素子が冷却機能を発揮すると、その吸熱部に固定された伝熱性支持部材の支持突片を介して光電管が受光面板側から冷却され、同時に光学系が鏡筒と共に冷却される。その際、光電管は支持突片にのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子を冷却源として光電管の光電面が受光面板を介し効率よく冷却されてその冷却温度も安定する。このため、光電管の光電面からの熱電子の放出が抑制され、光電管のノイズの発生が十分に抑制される。また、光学系が支持突片にのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子を冷却源として効率よく冷却されて光学系からの背景光（熱輻射）の発生が十分に抑制される。そして、この状態で筐体の光入射窓を透過する被測定光が光学系により支持突片の絞孔を介して光電管の光電面に集光され、筐体から発せられる背景光は絞孔の周囲の支持突片に遮られて光電面への入射が阻止される。
【００１８】
本発明の冷却式光検出装置において、光電管は、支持突片に直接受光面板が接触する状態で固定されていてもよいし、絞孔の周囲に配設された絶縁板を介して受光面板が支持突片に接触する状態で固定されていてもよい。受光面板が絶縁板を介して支持突片に接触している場合には、受光面板の電位変動が防止されて光電面の電位が安定する。
【００１９】
ここで、光電管の側管には高電圧が印加されることがあるため、光電管の取扱い上、側管の外周には絶縁体が被着されているのが好ましい。特に、絶縁体がテフロンであると、絶縁性が高く、しかも真空中でのガス放出が少ないため好ましい。
【００２０】
また、側管に高電圧が印加されることのある光電管を支持突片に固定するには、支持突片に絶縁支持構造を介して板バネ状の止金具を支持しておき、この止金具により光電管を支持突片に押圧して固定するのが好ましい。この場合、側管の外周に絶縁体が被着されていると、絶縁支持構造と合わせて二重に絶縁が確保されることになるので好ましい。また、特に絶縁体がテフロンからなるチューブ（以下テフロンチューブ）であると、止金具がテフロンチューブに喰い込んで光電管を確実に支持突片に押圧できるので好ましい。
【００２１】
さらに、筐体の内部が真空状態に保持されていると、断熱材を使用することなく筐体から光電管への熱の流入を阻止できるので好ましい。この場合、光学系の内外を連通する開口が鏡筒に形成され、この開口を覆う遮光カバーが鏡筒に付設されていると、鏡筒の遮光機能を損なうことなく集光レンズの内面に結露が発生するのを防止できるので好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る冷却式光検出装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係る冷却式光検出装置の全体構造と共に筐体部分の内部構造を示す一部縦断側面図、図２は図１に示した筐体部分の横断面図、図３は図１に示した伝熱性支持部材に対する光電管の固定構造を示す拡大側面図である。
【００２３】
図１に示す一実施形態の冷却式光検出装置は、例えば近赤外域の微弱光も検出可能に構成されたものであり、被測定光が入射される光入射窓１Ａが形成された筐体１内には、被測定光を集光する光学系２、光学系２により集光された被測定光を電気信号として検出する光電管３、光学系２および光電管３を冷却して被測定光の検出性能を向上させる冷却素子４などが収容されている。
【００２４】
筐体１は、図１および図２に示すような有底筒状の容器本体１Ｂの開口部に容器蓋１Ｃがシールリング（図示省略）を介して気密に装着された真空容器である。容器本体１Ｂの周壁には、光学系２に対面して光入射窓１Ａが開口されており、この光入射窓１Ａの外側には、フランジ５により容器本体１Ｂに押圧される透光性の窓材１Ｄがシールリング（図示省略）を介して気密に装着されている。
【００２５】
また、容器本体１の周壁には、光電管３にリード線６Ａを介して接続される複数のリードピン６Ｂを有する気密コネクタ６と、筐体１内を真空引きするための排気管７と、光電管３の信号を筐体１外へ導くために光電管３に同軸線８Ａを介して接続される気密信号コネクタ８とがそれぞれシールリング（図示省略）を介して気密に装着されている。そして、筐体１内は排気管７により真空引きされて真空状態に保持されている。
【００２６】
ここで、容器本体１Ｂは、例えばアルミニウム合金や銅合金などの熱伝導性の高い金属材料で構成されており、この容器本体１Ｂの底部外面には、相互に平行な複数の放熱フィン９Ａを有するヒートシンク９が面接触して連設されている。そして、このヒートシンク９には、複数の放熱フィン９Ａの間に冷却風を流通させる冷却ファン１０が付設されている。
【００２７】
一方、容器本体１Ｂの底部内面には、容器本体１Ｂと同種の金属材料からなる台座部材１１がネジ止めなどの手段により固定されており、この台座部材１１上に冷却素子４が板バネ状の止金具１２により押圧状態で固定されている。
【００２８】
冷却素子４は、図示しない温度調節器から供給される電流によりペルチェ効果を発揮して一方の面の吸熱部が温度低下し、他方の面の放熱部が温度上昇するペルチェ素子で構成されている。この冷却素子４は、図示の例では、冷却機能を増倍するように、３個のペルチェ素子を相互に放熱部と吸熱部が接触する向きで３段に積み重ねて構成されている。そして、この３段のペルチェ素子からなる冷却素子４は、台座部材１１に放熱部が押圧された状態で固定されている。
【００２９】
冷却素子４の吸熱部には、光学系２および光電管３を固定するための支持突片１３Ａを有する伝熱性支持部材１３が固定されている。この伝熱性支持部材１３は、例えばアルミニウム合金や銅合金などの熱伝導性の高い金属材料で構成されており、冷却素子４の吸熱部に面接触する固定片１３Ｂの端部から支持突片１３Ａが略直角に突出する側面視Ｌ字状に形成されている（図３参照）。
【００３０】
伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａには、筐体１の容器本体１Ｂに開口された光入射窓１Ａを透過する被測定光を光電管３の受光面板３Ａを通して光電面へ導くための絞孔１３Ｃが開口されている（図３参照）。この絞孔１３Ｃは、光入射窓１Ａの周囲の容器本体１Ｂから発せられる背景光を遮断できる所定の直径に設定されている。
【００３１】
そして、このような絞孔１３Ｃを有する支持突片１３Ａの光入射窓１Ａに対面する外面には、光入射窓１Ａを透過する被測定光を絞孔１３Ｃに向けて集光する光学系２の鏡筒２Ａの一端部が絞孔１３Ｃと同芯状に位置合わせしてネジ止め固定されている。また、支持突片１３Ａの内面には、光電管３の受光面板３Ａ側の端部が絞孔１３Ｃと同芯状に位置合わせして固定されている。
【００３２】
光学系２は、アルミニウム合金や銅合金などの熱伝導性の高い金属材料で構成された鏡筒２Ａの他端部の大径部２Ｂ内に集光レンズ２Ｃを収容している。この集光レンズ２Ｃは、鏡筒２Ａの大径部２Ｂから小径部２Ｄへの段部２Ｅに内面が当接しており、集光レンズ２Ｃの外面側にはスペーサリング２Ｆが配設されている。そして、鏡筒２Ａの大径部２Ｂの開口端部にネジ止めされた係止リング２Ｇがスペーサリング２Ｆに当接してこれを係止することで、集光レンズ２Ｃが大径部２Ｂ内の所定位置に保持されている。
【００３３】
ここで、係止リング２Ｇの内径は、その内径縁部を通過する被測定光が集光レンズ２Ｃにより集光されて支持突片１３Ａの絞孔１３Ｃの内径縁部を通過するように設定されている。
【００３４】
また、光学系２の冷却により集光レンズ２Ｃの内面に結露が発生するのを防止するため、鏡筒２Ａの大径部２Ｂに隣接する小径部２Ｄには、その内外を連通する開口２Ｈが形成されている。そして、この開口２Ｈの周囲を囲んで覆う筒状の遮光カバー２Ｊが係止リング２Ｇに一体に設けられている。
【００３５】
図３に示すように、光電管３は、例えば石英ガラス製の受光面板３Ａが金属製の円筒状の側管３Ｂの一端部に装着され、側管３Ｂの他端部にステム板３Ｃが装着されたメタルパッケージのヘッドオン型のＰＭＴ（光電子増倍管）からなる。この光電管３は、受光面板３Ａの裏面に形成された光電面および側管３Ｂに内蔵された図示しないダイノード部などによって近赤外領域の微弱光も電気信号として検出可能に構成されている。
【００３６】
なお、光電管３への印加電圧を筐体１の外部から制御できるように、ステム板３Ｃから突出する複数のステムピン３Ｄが厚膜抵抗基板１４に接続され、この厚膜抵抗基板１４には、図１および図２に示すように、リード線６Ａを介して気密コネクタ６の複数のリードピン６Ｂが接続されている。さらに、光電管３の検出信号を筐体１の外部へ導くため、厚膜抵抗基板１４には、同軸線８Ａを介して気密信号コネクタ８が接続されている。
【００３７】
図３に示すように、光電管３の側管３Ｂの一端部には、受光面板３Ａに近接して大径のツバ部３Ｅが形成されている。ここで、メタルパッケージの光電管３の側管３Ｂには、１，０００Ｖ程度の高電圧が印加されることがある。そこで、光電管３の取扱性を良くするため、ツバ部３Ｅを含む側管３Ｂの外周には、絶縁性を有するテフロンチューブ１５が被着されている。このテフロンチューブ１５は、ツバ部３Ｅおよび側管３Ｂに密着するように加熱収縮されている。
【００３８】
ここで、側管３Ｂに高電圧が印加されることのある光電管３を絶縁状態で伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａに固定するため、支持突片１３Ａの内面には、例えばステンレス鋼板からなる板バネ状の複数の止金具１６がそれぞれ絶縁支持構造１７を介して支持されている。
【００３９】
図４に示すように、止金具１６は、装着孔１６Ａを有するワッシャ状の固定片１６Ｂから左右一対の係合爪１６Ｃが左右対称に突出する平面形状を有する。一対の係合爪１６Ｃは、光電管３の大径のツバ部３Ｅ（図３参照）に弾性的に係合してツバ部３Ｅを支持突片１３Ａ側へ押圧できるように、固定片１６Ｂから斜めに折り曲げられている。
【００４０】
一方、絶縁支持構造１７は、支持突片１３Ａにねじ込み固定される止ネジ１７Ａと、この止ネジ１７Ａの頭部に大径部を向けて止ネジ１７Ａのねじ部に嵌合されるセラミック製の段付絶縁カラー１７Ｂと、この段付絶縁カラー１７Ｂの小径部の外周に嵌合されるセラミック製の絶縁カラー１７Ｃとで構成されている。そして、この絶縁支持構造１７は、段付絶縁カラー１７Ｂの小径部に止金具１６の装着孔１６Ａおよび絶縁カラー１７Ｃを順次嵌合させ、この状態で止ネジ１７Ａが支持突片１３Ａにねじ込み固定されることにより、止金具１６の固定片１６Ｂを段付絶縁カラー１７Ｂの大径部の端面と絶縁カラー１７Ｃの端面との間に挟持して止金具１６を絶縁状態で支持している（図３参照）。
【００４１】
図３に示すように、止金具１６を絶縁状態で支持した絶縁支持構造１７は、支持突片１３Ａの絞孔１３Ｃを中心とする同心円上の例えば４箇所に等間隔で配置されている。そして、各絶縁支持構造１７に支持された止金具１６の左右一対の係合爪１６Ｃがそれぞれテフロンチューブ１５を介して光電管３のツバ部３Ｅを支持突片１３Ａ側へ押圧することにより、光電管３が絶縁状態で支持突片１３Ａに固定されている。
【００４２】
ここで、支持突片１３Ａの内面の絞孔１３Ｃの周囲にはリング状の絶縁板１８が配設されており、このリング状の絶縁板１８を介して光電管３の受光面板３Ａが支持突片１３Ａの内面に圧接している。絶縁板１８は、石英ガラスからなる受光面板３Ａの絶縁性を補助するために介設されるものであり、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの熱伝導性のよい絶縁材料で構成されている。そして、この絶縁板１８は、支持突片１３Ａと受光面板３Ａとの間の熱伝導性を高めるため、両面が研磨されて支持突片１３Ａの内面および受光面板３Ａの表面に密着している。
【００４３】
以上のように構成された一実施形態の冷却式光検出装置は、例えば可視域から近赤外域の被測定光を検出するために使用される。この冷却式光検出装置の使用に際して、図示しない温度調節器から筐体１内の冷却素子４に駆動電流が供給されると、図１に示す冷却素子４がペルチェ効果を発揮してその吸熱部が温度低下し、その放熱部が温度上昇する。そして、冷却素子４の放熱部から筐体１の容器本体１Ｂを介してヒートシンク９に伝達された熱が冷却ファン１０によって強制空冷される各放熱フィン９Ａから放熱されることで、冷却素子４の吸熱部が温度低下して吸熱作用を継続する。
【００４４】
冷却素子４の吸熱部が吸熱作用を継続することにより、この吸熱部に接触している伝熱性支持部材１３が冷却され、その支持突片１３Ａに固定された光学系２および光電管３が同時に冷却される。
【００４５】
ここで、光学系２は、支持突片１３Ａに一端部が固定された鏡筒２Ａを介して集光レンズ２Ｃ、スペーサリング２Ｆ、係止リング２Ｇおよび遮光カバー２Ｊなどを含む全体が略同じ温度に冷却される。一方、光電管３は、支持突片１３Ａに密着した絶縁板１８を介して受光面板３Ａが冷却され、この受光面板３Ａから側管３Ｂを介して全体が冷却される。
【００４６】
その際、光電管３は、伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａにのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、図示しない温度調節器により冷却温度が制御される冷却素子４を冷却源として、効率よく安定した温度に冷却される。すなわち、光電管３の受光面板３Ａを介して光電面が安定した温度に効率よく冷却される。その結果、光電管３は、光電面からの熱電子の放出が抑制されてノイズの発生が十分に抑制される。
【００４７】
同様に、光学系２は、伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａにのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子４を冷却源として効率よく安定した温度に冷却される。すなわち、鏡筒２Ａ、集光レンズ２Ｃ、スペーサリング２Ｆ、係止リング２Ｇおよび遮光カバー２Ｊなどを含む光学系２の全体が安定した温度に効率よく冷却される。その結果、光学系２からの背景光（熱輻射）の発生が十分に抑制される。
【００４８】
ここで、一実施形態の冷却式光検出装置においては、図１および図２に示すように、近赤外光を含む被測定光が筐体１の容器本体１Ｂに装着された窓材５を通して光入射窓１Ａから光学系２に入射される。この被測定光は、光学系２の集光レンズ２Ｃにより支持突片１３Ａの絞孔１３Ｃに集光され、光電管３の受光面板３Ａを通してその裏面の光電面に照射される。その際、筐体１から発せられる背景光（熱輻射）は、絞孔１３Ｃの周囲の支持突片１３Ａに遮られて光電面への照射が阻止される。
【００４９】
このように、一実施形態の冷却式光検出装置では、筐体１からの背景光（熱輻射）が遮断され、光学系２からの背景光（熱輻射）の発生が十分に抑制され、しかも、光電管３の光電面からの熱電子の放出が抑制されてノイズの発生が抑制された状態において、被測定光が光電管３により電気信号として検出される。従って、一実施形態の冷却式光検出装置によれば、被測定光の検出精度が格段に向上し、近赤外領域の微弱光も高精度に検出することができる。
【００５０】
また、冷却素子４の吸熱側に固定された伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａに光学系２および光電管３を固定して両者を同時に冷却する構造を備えているため、冷却素子４の温度を図示しない単一の温度調節器で制御するだけで、光学系２および光電管３を同時に適温に冷却することができる。そして、図示しない温度調節器、冷却素子４、伝熱性支持部材１３などの冷却系統が１系統で済むため、装置構成を小型化でき、コストも削減することができる。
【００５１】
さらに、伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａに光電管３を固定する構造において、光電管３の受光面板３Ａと支持突片１３Ａとの間に絶縁板１８が介設されているため、光電管３の側管３Ｂに高電圧が印加されるような状況にあっても、受光面板３Ａの電位変動を防止して光電面の電位を安定化することができる。
【００５２】
また、光電管３の側管３Ｂの外周に絶縁性を有するテフロンチューブ１５が被着されているため、側管３Ｂに高電圧が印加される場合の光電管３の取扱性が向上する。そして、この場合、絶縁支持構造１７に支持された止金具１６の係合爪１６Ｃがテフロンチューブ１５に喰い込むため、止金具１６によって光電管３を確実に支持突片１３Ａに押圧することができる。
【００５３】
さらに、筐体１の内部が真空状態に保持されているため、筐体１から光電管３への熱の流入を阻止するための断熱材が不要となる。この場合、光学系２の鏡筒２Ａにはその内外を連通する開口２Ｈが形成されているため、集光レンズ２Ｃの内面に結露が発生する事態を未然に防止することができる。そして、この開口２Ｈは遮光カバー２Ｊで覆われているため、鏡筒２Ａの遮光機能を損なうことがない。
【００５４】
本発明に係る冷却式光検出装置は、一実施形態に限定されるものではない。例えば、光学系２および光電管３を固定して冷却する伝熱性支持部材１３（図３参照）は、図５に示すように、固定片１３Ｂの中間部から支持突片１３Ａが略直角に突出する側面視Ｔ字状に形成されていてもよい。この場合、筐体１の中央部に支持突片１３Ａが位置するように伝熱性支持部材１３を配置することで、光学系２および光電管３を筐体１内にバランス良く配置することができる。
【００５５】
また、伝熱性支持部材１３の支持突片１３Ａと光電管３の受光面板３Ａとの間に介設される絶縁板１８は、連続したリング状の形状のものに限らず、リング状に配置された複数の板片で構成されていてもよい。なお、このような絶縁板１８は、必ずしも必須のものではなく、省略することもできる。
【００５６】
さらに、光電管３は、ダイノードを有するＰＭＴ（光電子増倍管）に限定されない。例えば、電界援助型光電子放射面を有するＭＣＰ−ＰＭＴ（マイクロチャンネルプレート内蔵光電子増倍管）としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る冷却式光検出装置では、冷却素子の吸熱作用により、伝熱性支持部材の支持突片を介して光電管が受光面板側から冷却される。その際、光電管は、支持突片にのみ固定されて他の部材からの熱の流入が阻止されているため、冷却素子を冷却源として光電面が受光面板を介して効率よく冷却され、その冷却温度が安定する。このため、光電面からの熱電子の放出が抑制され、光電管のノイズの発生が十分に抑制される。そして、この状態で筐体の光入射窓を透過する被測定光が支持突片の絞孔を介して光電管の光電面に入射され、筐体から発せられる背景光は絞孔の周囲の支持突片に遮られて光電面への入射が阻止される。従って、本発明の冷却式光検出装置によれば、検出精度が向上し、微弱光も高精度に検出することが可能となる。また、冷却素子の吸熱部に固定される伝熱性支持部材により冷却系が簡素に構成されるため、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却式光検出装置の全体構造と共に筐体部分の内部構造を示す一部縦断側面図である。
【図２】図１に示した筐体部分の横断面図である。
【図３】図１に示した伝熱性支持部材に対する光電管の固定構造を示す拡大側面図である。
【図４】図３に示した止金具および絶縁支持構造の分解斜視図である。
【図５】図３に示した伝熱性支持部材の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…筐体、１Ａ…光入射窓、１Ｂ…容器本体、１Ｃ…容器蓋、１Ｄ…窓材、２…光学系、２Ａ…鏡筒、２Ｃ…集光レンズ、２Ｇ…係止リング、２Ｈ…開口、２Ｊ…遮光カバー、３…光電管、３Ａ…受光面板、３Ｂ…側管、３Ｅ…ツバ部、４…冷却素子、５…フランジ、６…気密コネクタ、７…排気管、８…気密信号コネクタ、８Ａ…同軸線、９…ヒートシンク、１０…冷却ファン、１１…台座部材、１２…止金具、１３…伝熱性支持部材、１３Ａ…支持突片、１３Ｂ…固定片、１３Ｃ…絞孔、１４…厚膜抵抗基板、１５…テフロンチューブ、１６…止金具、１７…絶縁支持構造、１７Ａ…止ネジ、１７Ｂ…段付絶縁カラー、１７Ｃ…絶縁カラー、１８…絶縁板。

Claims (11)

1. 光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、
   前記冷却素子は前記筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、
   前記冷却素子の吸熱部には前記光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、
   前記支持突片には前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、
   前記絞孔に受光面板を位置合わせして前記光電管が前記支持突片にのみ固定されていることを特徴とする冷却式光検出装置。
2. 光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、
   前記冷却素子は前記筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、
   前記冷却素子の吸熱部には前記光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、
   前記支持突片には前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、
   前記支持突片の一方の面には前記絞孔に受光面板を位置合わせして前記光電管が固定され、
   前記支持突片の他方の面には、前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記絞孔に向けて集光する光学系の鏡筒が前記絞孔に位置を合わせて固定されていることを特徴とする冷却式光検出装置。
3. 光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、
   前記冷却素子は前記筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、
   前記冷却素子の吸熱部には前記光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、
   前記支持突片には前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、
   前記絞孔に受光面板を位置合わせして前記光電管が前記支持突片の一方の面にのみ固定され、
   前記支持突片の他方の面には、前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記絞孔に向けて集光する光学系の鏡筒が前記絞孔に位置を合わせて固定されていることを特徴とする冷却式光検出装置。
4. 光入射窓を有する筐体内に少なくとも光電管および冷却素子が内蔵されている冷却式光検出装置であって、
   前記冷却素子は前記筐体側に放熱部が接触した状態で固定され、
   前記冷却素子の吸熱部には前記光電管を固定するための支持突片を有する伝熱性支持部材が接触状態で固定され、
   前記支持突片には前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記光電管の受光面板を通して光電面へ導くための絞孔が開口されており、
   前記絞孔に受光面板を位置合わせして前記光電管が前記支持突片の一方の面にのみ固定され、
   前記筐体の光入射窓を透過する被測定光を前記絞孔に向けて集光する光学系の鏡筒が前記絞孔に位置を合わせて前記支持突片の他方の面にのみ固定されていることを特徴とする冷却式光検出装置。
5. 前記光電管の受光面板が前記支持突片に直接接触していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の冷却式光検出装置。
6. 前記光電管の受光面板が前記絞孔の周囲に配置された絶縁板を介して前記支持突片に接触していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の冷却式光検出装置。
7. 前記光電管の側管の外周には絶縁体が被着されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の冷却式光検出装置。
8. 前記絶縁体がテフロンであることを特徴とする請求項７に記載の冷却式光検出装置。
9. 前記支持突片には板バネ状の止金具が絶縁支持構造を介して支持されており、この止金具により前記光電管が前記支持突片に押圧されて固定されていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の冷却式光検出装置。
10. 前記筐体の内部が真空状態に保持されていることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の冷却式光検出装置。
11. 前記光学系の鏡筒にはその内外を連通する開口が形成され、この開口を覆う遮光カバーが前記鏡筒に付設されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却式光検出装置。

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