JP2007157442A - Photomultiplier tube - Google Patents
Photomultiplier tube Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007157442A JP2007157442A JP2005349528A JP2005349528A JP2007157442A JP 2007157442 A JP2007157442 A JP 2007157442A JP 2005349528 A JP2005349528 A JP 2005349528A JP 2005349528 A JP2005349528 A JP 2005349528A JP 2007157442 A JP2007157442 A JP 2007157442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dynodes
- photocathode
- photomultiplier tube
- emission surface
- secondary electron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/08—Cathode arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/32—Secondary-electron-emitting electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/22—Dynodes consisting of electron-permeable material, e.g. foil, grid, tube, venetian blind
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光電子増倍管に関するものである。 The present invention relates to a photomultiplier tube.
従来の光電子増倍管の一例として、特許文献1に開示されたものがある。この光電子増倍管は、真空外囲器(真空容器)と、真空外囲器の一端に設けられた透明なフェースプレート(窓部材)と、フェースプレートの内面に形成された光電子放射陰極(光電面)と、複数のダイノードとを備えている。各ダイノードはいわゆる箱型(ボックス型)の形状を有しており、光電子放射陰極からの光電子を各ダイノード間で受け渡されるように配置されている。
An example of a conventional photomultiplier tube is disclosed in
光電子増倍管の出力特性において、長波長側の感度波長限界(長波長側カットオフ波長)は光電面の感度波長範囲によって定まり、短波長側の感度波長限界(短波長側カットオフ波長)は窓部材のカットオフ波長によって定まる。しかしながら、窓部材から取り込まれた入射光の一部が、僅かながら光電面を透過して真空容器内の他の部位(例えばダイノード)に到達すると、その部位の構成材料が入射光を受けて光電子を放出することがある。このとき、該部位の構成材料の長波長側カットオフ波長が光電面よりも長いと、光電面の分光感度特性とは異なる意図しない長波長の感度特性が光電子増倍管の出力に生じてしまう。これにより、光電子増倍管の出力にノイズ成分が付加されてしまい、S/N比を低下させる一因となる。 In the output characteristics of photomultiplier tubes, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side (long wavelength side cutoff wavelength) is determined by the sensitivity wavelength range of the photocathode, and the sensitivity wavelength limit on the short wavelength side (short wavelength side cutoff wavelength) is It is determined by the cutoff wavelength of the window member. However, when a part of the incident light taken in from the window member slightly passes through the photocathode and reaches another part (for example, dynode) in the vacuum vessel, the constituent material at that part receives the incident light and receives photoelectrons. May be released. At this time, if the cut-off wavelength on the long wavelength side of the constituent material of the part is longer than that of the photocathode, an unintended long wavelength sensitivity characteristic different from the spectral sensitivity characteristic of the photocathode will occur in the output of the photomultiplier tube. . As a result, a noise component is added to the output of the photomultiplier tube, which contributes to a decrease in the S / N ratio.
ここで、図6は、ダイノードの二次電子放出面の材料として一般的に用いられるアルカリアンチモン(Cs−K−Sb)の分光感度特性を示すグラフである。図6に示すように、アルカリアンチモンの分光感度特性は、可視域である波長750nmまで延びている。従って、長波長側カットオフ波長が紫外域(波長350nm以下)に含まれるような、可視域に対する感度が極めて小さいソーラブラインド特性を有する光電面を用いた場合であっても、上述したように入射光の一部がダイノードへ到達してしまうと、可視域の波長成分に応じた光電子がダイノードから放出されてしまう。これにより、光電子増倍管の感度波長範囲が可視域まで延びてしまい、ソーラブラインド特性が劣化してしまう。 Here, FIG. 6 is a graph showing the spectral sensitivity characteristics of alkali antimony (Cs—K—Sb) generally used as a material for the secondary electron emission surface of the dynode. As shown in FIG. 6, the spectral sensitivity characteristic of alkali antimony extends to a wavelength of 750 nm that is a visible region. Therefore, even when a photocathode having a solar blind characteristic with extremely low sensitivity to the visible range, where the long wavelength cut-off wavelength is included in the ultraviolet range (wavelength 350 nm or less), is incident as described above. When part of the light reaches the dynode, photoelectrons corresponding to the wavelength component in the visible range are emitted from the dynode. As a result, the sensitivity wavelength range of the photomultiplier tube extends to the visible range, and the solar blind characteristics deteriorate.
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、紫外光を検出する光電子増倍管において、ソーラブラインド特性を高精度に実現できる光電子増倍管を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a photomultiplier tube capable of realizing solar blind characteristics with high accuracy in a photomultiplier tube for detecting ultraviolet light.
上記課題を解決するために、本発明による光電子増倍管が有する構成について説明する。なお、以下の説明において、長波長側の感度波長限界とは、分光感度が最大分光感度の1パーセントまで下がる波長をいうものとする。 In order to solve the above problems, a configuration of the photomultiplier tube according to the present invention will be described. In the following description, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side means a wavelength at which the spectral sensitivity falls to 1% of the maximum spectral sensitivity.
本発明による第1の光電子増倍管は、入射した被検出光を取り込むための窓部材を有する真空容器と、真空容器内に設けられ、被検出光を光電変換して光電子を放出する光電面と、二次電子放出面を有し真空容器内に配設された複数段のダイノードを含み、光電面から放出された光電子を二次電子増倍する電子増倍部とを備え、光電面がAlXGa1−XN(0≦X<1)を含むとともに、電子増倍部の複数段のダイノードのうち、光電面から光電子を受ける第1段目のダイノードを含んで連続する少なくとも2段のダイノードにおける二次電子放出面は、長波長側の感度波長限界がAlXGa1−XNの長波長側の感度波長限界を超えない材料を含むことを特徴とする。 A first photomultiplier tube according to the present invention includes a vacuum container having a window member for taking in incident detected light, and a photoelectric surface provided in the vacuum container for photoelectrically converting the detected light to emit photoelectrons. And a plurality of dynodes having a secondary electron emission surface disposed in a vacuum vessel, and an electron multiplier for multiplying photoelectrons emitted from the photocathode by secondary electrons. At least two stages including Al X Ga 1-X N (0 ≦ X <1) and including a first dynode that receives photoelectrons from the photocathode among a plurality of dynodes of the electron multiplier section The secondary electron emission surface of the dynode includes a material whose sensitivity wavelength limit on the long wavelength side does not exceed the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of Al X Ga 1-X N.
光電面を透過した一部の入射光は、光電面から電子を受ける第1段目のダイノードへ主に到達するが、第1段目のダイノードを経て第2段目のダイノードへ到達する場合がある。ここで、光電面に用いられるAlXGa1−XNは、紫外域に含まれる波長155nm〜350nmの光に対して感度を有する。また、上記した第1の光電子増倍管においては、第1段目のダイノードを含んで連続する少なくとも2段のダイノードの二次電子放出面に含まれる材料の長波長側の感度波長限界が、光電面材料(AlXGa1−XN)の長波長側の感度波長限界(350nm)を超えない。すなわち、入射光が到達する範囲のダイノードにおける長波長側の感度波長限界が、光電面材料の長波長側の感度波長限界を超えない。従って、上記した第1の光電子増倍管によれば、光電子増倍管における長波長側の感度特性が光電面(AlXGa1−XN)の分光感度特性とほぼ一致するので、AlXGa1−XNが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管の感度特性として劣化させることなく用いることができる。これにより、ソーラブラインド特性を高精度に実現できる。 Some incident light that has passed through the photocathode mainly reaches the first dynode that receives electrons from the photocathode, but may reach the second dynode via the first dynode. is there. Here, Al X Ga 1-X N used for the photocathode has sensitivity to light having a wavelength of 155 nm to 350 nm included in the ultraviolet region. Further, in the first photomultiplier tube described above, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the material contained in the secondary electron emission surface of at least two dynodes continuous including the first dynode is, The sensitivity wavelength limit (350 nm) on the long wavelength side of the photocathode material (Al X Ga 1-X N) is not exceeded. That is, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the dynode in the range where the incident light reaches does not exceed the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the photocathode material. Thus, according to a first photomultiplier tube described above, the sensitivity characteristics on the long wavelength side in the photomultiplier tube is substantially coincident with the spectral sensitivity characteristics of the photoelectric surface (Al X Ga 1-X N ), Al X Good solar blind characteristics of Ga 1-X N can be used without deteriorating as sensitivity characteristics of the photomultiplier tube. Thereby, the solar blind characteristic can be realized with high accuracy.
また、第1の光電子増倍管は、二次電子放出面が、酸化ベリリウム、MgO、Cs-I、ダイヤモンド、Cs-Te、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Teのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴としてもよい。上記した各材料は、二次電子放出面として好適に機能するとともに、その分光感度特性における長波長側の感度波長限界がAlXGa1−XNの長波長側の感度波長限界を超えない(例えば、酸化ベリリウム:160nm、MgO:250nm、Cs-I:200nm、ダイヤモンド:250nm、Cs-Te:320nm)。従って、この第1の光電子増倍管によれば、長波長側の感度波長限界が光電面材料の長波長側の感度波長限界を超えない材料を含む二次電子放出面を好適に実現できる。
Further, the first photomultiplier tube has a secondary electron emission surface with beryllium oxide, MgO, Cs-I, diamond, Cs-Te, Cs-Br, Na-Br, K-Br, Li-Br, Rb. including -I, K-I, Na- I, Li-I, MgZnO, Al 2 O 3,
また、第1の光電子増倍管は、窓部材がサファイア及びAlNのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴としてもよい。光電面に用いられるAlXGa1−XNは、波長155nm〜350nmの光に対して感度を有する。また、窓部材に用いられるサファイア及びAlNは、そのカットオフ波長が350nmよりも短いので、光電面が感度を有する波長範囲のうち長波長側の一部または全部の波長範囲の光を好適に透過できる。従って、この光電子増倍管によれば、波長350nm以下の紫外光を好適に検出できる。 In the first photomultiplier tube, the window member may include at least one material of sapphire and AlN. Al X Ga 1-X N used for the photocathode has sensitivity to light with a wavelength of 155 nm to 350 nm. Moreover, since the cut-off wavelength of sapphire and AlN used for the window member is shorter than 350 nm, light in part or all of the long wavelength side in the wavelength range in which the photocathode has sensitivity is suitably transmitted. it can. Therefore, according to this photomultiplier tube, it is possible to suitably detect ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or less.
また、本発明による第2の光電子増倍管は、入射した被検出光を取り込むための窓部材を有する真空容器と、真空容器内に設けられ、被検出光を光電変換して光電子を放出する光電面と、二次電子放出面を有し真空容器内に配設された複数段のダイノードを含み、光電面から放出された光電子を二次電子増倍する電子増倍部とを備え、光電面の長波長側の感度波長限界が紫外域に含まれるとともに、電子増倍部の複数段のダイノードのうち、光電面から光電子を受ける第1段目のダイノードを含んで連続する少なくとも2段のダイノードにおける二次電子放出面が、MgO、Cs-I、ダイヤモンド、Cs-Te、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Teのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴とする。
A second photomultiplier tube according to the present invention is provided in a vacuum container having a window member for taking in incident detected light, and in the vacuum container, and photoelectrically converts the detected light to emit photoelectrons. A photocathode, and a multi-stage dynode having a secondary electron emission surface and disposed in a vacuum vessel, and an electron multiplier for multiplying photoelectrons emitted from the photocathode by secondary electrons. The sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the surface is included in the ultraviolet region, and at least two continuous dynodes including the first dynode that receives photoelectrons from the photocathode among the multiple dynodes of the electron multiplier section are included. The secondary electron emission surface in the dynode is MgO, Cs-I, diamond, Cs-Te, Cs-Br, Na-Br, K-Br, Li-Br, Rb-I, KI, Na-I, Li -I, MgZnO, Al 2 O 3 ,
上記した各材料は、二次電子放出面として好適に機能するとともに、その分光感度特性における長波長側の感度波長限界が紫外域を超えない(例えば、MgO:250nm、Cs-I:200nm、ダイヤモンド:250nm、Cs-Te:320nm)。また、光電面を透過した一部の入射光は、上述したように第1段目のダイノードを経て第2段目のダイノードへ到達する場合がある。上記した第2の光電子増倍管においては、第1段目のダイノードを含んで連続する少なくとも2段のダイノードの二次電子放出面が、上記各材料のうち少なくとも一種類の材料を含んでいる。従って、上記した第2の光電子増倍管によれば、入射光が到達する範囲のダイノードにおける長波長側の感度波長限界が紫外域を超えないので、光電面が有するソーラブラインド特性を高精度に実現できる。 Each of the above materials preferably functions as a secondary electron emission surface, and the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side in the spectral sensitivity characteristic does not exceed the ultraviolet region (for example, MgO: 250 nm, Cs-I: 200 nm, diamond : 250 nm, Cs-Te: 320 nm). In addition, as described above, part of the incident light transmitted through the photocathode may reach the second dynode via the first dynode. In the second photomultiplier tube described above, the secondary electron emission surface of at least two stages of dynodes including the first stage dynode includes at least one of the above materials. . Therefore, according to the second photomultiplier tube described above, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side in the dynode in the range where the incident light reaches does not exceed the ultraviolet region, so that the solar blind characteristic of the photocathode has high accuracy. realizable.
また、上記第2の光電子増倍管は、光電面がCsIを含み、窓部材がMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、及びサファイアのうち少なくとも一種類の材料を含み、少なくとも2段のダイノードにおける二次電子放出面が、MgO、Cs-I、Cs-Br、Rb-I、K-I、Na-I、及びLi-Iのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴としてもよい。光電面に用いられるCs-Iは、紫外域に含まれる波長115nm〜200nmの光に対して感度を有する。また、窓部材に用いられるMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、及びサファイアは、カットオフ波長が200nmよりも短いので、光電面が感度を有する波長範囲のうち長波長側の一部または全部の波長範囲の光を好適に透過できる。従って、この光電子増倍管によれば、波長200nm以下の紫外光を好適に検出できる。また、上記少なくとも2段のダイノードに用いられる各材料の長波長側の感度波長限界は、光電面材料であるCs-Iの長波長側の感度波長限界(200nm)よりも長い波長に対する感度が、無視できる程度に極めて小さい。例えば、MgOの長波長側の感度波長限界はCs-Iよりも長い(250nm)が、その感度(量子効率)が極めて小さい。また、Cs-I、Cs-Br、Rb-I、K-I、Na-I、及びLi-Iの長波長側の感度波長限界は、それぞれCs-Iの長波長側の感度波長限界を超えない。従って、この光電子増倍管によれば、光電子増倍管における長波長側の感度特性が光電面(Cs-I)の分光感度特性とほぼ一致するので、Cs-Iが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管の感度特性として劣化させることなく用いることができる。これにより、ソーラブラインド特性をより高精度に実現できる。 In the second photomultiplier tube, the photocathode includes CsI, the window member includes at least one material of MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 , LiF, quartz, and sapphire, and includes at least two stages. The secondary electron emission surface of the dynode may include at least one material of MgO, Cs-I, Cs-Br, Rb-I, KI, Na-I, and Li-I. Good. Cs-I used for the photocathode has sensitivity to light having a wavelength of 115 nm to 200 nm included in the ultraviolet region. Further, since MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 , LiF, quartz, and sapphire used for the window member have a cutoff wavelength shorter than 200 nm, a part on the long wavelength side in the wavelength range in which the photocathode has sensitivity. Alternatively, light in the entire wavelength range can be suitably transmitted. Therefore, according to this photomultiplier tube, ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less can be suitably detected. Further, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of each material used for the at least two-stage dynodes is sensitive to a wavelength longer than the sensitivity wavelength limit (200 nm) on the long wavelength side of Cs-I which is a photocathode material. Extremely small enough to be ignored. For example, the sensitivity wavelength limit of MgO on the long wavelength side is longer than Cs-I (250 nm), but its sensitivity (quantum efficiency) is extremely small. In addition, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of Cs-I, Cs-Br, Rb-I, KI, Na-I, and Li-I exceeds the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of Cs-I, respectively. Absent. Therefore, according to this photomultiplier tube, the sensitivity characteristic on the long wavelength side in the photomultiplier tube substantially coincides with the spectral sensitivity characteristic of the photocathode (Cs-I). Can be used without degrading the sensitivity characteristic of the photomultiplier tube. Thereby, the solar blind characteristic can be realized with higher accuracy.
また、第1または第2の光電子増倍管は、複数段のダイノードのうち、少なくとも2段のダイノードに対して後段側に配置された別のダイノードにおける二次電子放出面が、アルカリ金属及びSbから成る化合物を含むことを特徴としてもよい。アルカリ金属及びSbから成る化合物(例えばCs-K-Sb)は、上述したMgO、Cs-I、ダイヤモンド、Cs-Te等よりも二次電子放出効率が高い。従って、複数段のダイノードのうち、入射光が到達する可能性が高い前段側のダイノード(第1段ダイノードを含む)には、MgO、Cs-I、ダイヤモンド、Cs-Te等のように長波長側の感度波長限界が紫外域を超えない二次電子放出面を採用し、入射光が到達する可能性が低い後段側のダイノードには、アルカリ金属及びSbから成る化合物を含む二次電子放出面を採用するとよい。これにより、ソーラブラインド特性を高精度に実現できるとともに、電子増倍部において十分な二次電子増倍率を確保できる。 In addition, the first or second photomultiplier tube has a secondary electron emission surface in another dynode arranged on the rear side of at least two dynodes among the plurality of dynodes, and the alkali metal and Sb. It may be characterized by containing a compound consisting of. A compound composed of an alkali metal and Sb (for example, Cs—K—Sb) has higher secondary electron emission efficiency than MgO, Cs—I, diamond, Cs—Te and the like described above. Therefore, among the dynodes in a plurality of stages, the dynodes on the front stage (including the first stage dynode) where the incident light is likely to reach have long wavelengths such as MgO, Cs-I, diamond, and Cs-Te. Adopting a secondary electron emission surface whose sensitivity wavelength limit on the side does not exceed the ultraviolet region, and a dynode on the rear stage side where incident light is less likely to reach, a secondary electron emission surface containing a compound comprising an alkali metal and Sb Should be adopted. Thereby, the solar blind characteristic can be realized with high accuracy, and a sufficient secondary electron multiplication factor can be secured in the electron multiplication unit.
また、本発明による第3の光電子増倍管は、入射した被検出光を取り込むための窓部材を有する真空容器と、真空容器内に設けられ、被検出光を光電変換して光電子を放出する光電面と、二次電子放出面を有し真空容器内に配設された複数段のダイノードを含み、光電面から放出された光電子を二次電子増倍する電子増倍部とを備え、光電面の長波長側の感度波長限界が紫外域に含まれるとともに、電子増倍部の複数段のダイノードのうち、光電面から光電子を受ける第1段目のダイノードを含んで連続する少なくとも2段のダイノードにおける二次電子放出面が酸化ベリリウムを含み、少なくとも2段のダイノードに対して後段側に配置された別のダイノードにおける二次電子放出面が、アルカリ金属及びSbから成る化合物を含むことを特徴とする。 A third photomultiplier tube according to the present invention is provided in a vacuum container having a window member for taking in incident detected light, and in the vacuum container, and photoelectrically converts the detected light to emit photoelectrons. A photocathode, and a multi-stage dynode having a secondary electron emission surface and disposed in a vacuum vessel, and an electron multiplier for multiplying photoelectrons emitted from the photocathode by secondary electrons. The sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the surface is included in the ultraviolet region, and at least two continuous dynodes including the first dynode that receives photoelectrons from the photocathode among the multiple dynodes of the electron multiplier section are included. The secondary electron emission surface in the dynode contains beryllium oxide, and the secondary electron emission surface in another dynode arranged on the rear side of at least two dynodes contains a compound composed of an alkali metal and Sb. And butterflies.
酸化ベリリウムは、二次電子放出面として好適に機能するとともに、その分光感度特性における長波長側の感度波長限界(160nm)が紫外域を超えない。また、光電面を透過した一部の入射光は、上述したように第1段目のダイノードを経て第2段目のダイノードへ到達する場合がある。上記した第3の光電子増倍管においては、第1段目のダイノードを含んで連続する少なくとも2段のダイノードの二次電子放出面が酸化ベリリウムを含んでいる。従って、入射光が到達する範囲のダイノードにおける長波長側の感度波長限界が紫外域を超えないので、光電面が有するソーラブラインド特性を高精度に実現できる。更に、上記した第3の光電子増倍管においては、上記少なくとも2段のダイノードに対して後段側に配置された別のダイノードにおける二次電子放出面が、アルカリ金属及びSbから成る化合物を含む。アルカリ金属及びSbから成る化合物(例えばCs-K-Sb)は、酸化ベリリウムよりも二次電子放出効率が高い。従って、上記した第3の光電子増倍管によれば、ソーラブラインド特性を高精度に実現できるとともに、電子増倍部において十分な二次電子増倍率を確保できる。 Beryllium oxide suitably functions as a secondary electron emission surface, and the sensitivity wavelength limit (160 nm) on the long wavelength side in the spectral sensitivity characteristics does not exceed the ultraviolet region. In addition, as described above, part of the incident light transmitted through the photocathode may reach the second dynode via the first dynode. In the third photomultiplier tube described above, the secondary electron emission surface of at least two successive dynodes including the first dynode contains beryllium oxide. Therefore, since the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side in the dynode in the range where the incident light reaches does not exceed the ultraviolet region, the solar blind characteristic of the photocathode can be realized with high accuracy. Furthermore, in the third photomultiplier tube described above, the secondary electron emission surface in another dynode arranged on the rear stage side with respect to the at least two dynodes contains a compound composed of an alkali metal and Sb. A compound composed of an alkali metal and Sb (for example, Cs—K—Sb) has higher secondary electron emission efficiency than beryllium oxide. Therefore, according to the third photomultiplier tube described above, the solar blind characteristic can be realized with high accuracy, and a sufficient secondary electron multiplication factor can be secured in the electron multiplier section.
また、上記第3の光電子増倍管は、光電面がCsIを含み、窓部材がMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、及びサファイアのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴としてもよい。光電面がCs-Iを含み、窓部材がMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、及びサファイアのうち少なくとも一種類の材料を含むことにより、上述したように波長200nm以下の紫外光を好適に検出できる。また、上記少なくとも2段のダイノードに用いられる酸化ベリリウムの長波長側の感度波長限界(160nm)は、光電面材料であるCs-Iの長波長側の感度波長限界(200nm)を超えない。従って、この光電子増倍管によれば、光電子増倍管における長波長側の感度特性が光電面(Cs-I)の分光感度特性とほぼ一致するので、Cs-Iが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管の感度特性として劣化させることなく用いることができる。これにより、ソーラブラインド特性をより高精度に実現できる。 In the third photomultiplier tube, the photocathode includes CsI, and the window member includes at least one material of MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 , LiF, quartz, and sapphire. Also good. When the photocathode contains Cs-I and the window member contains at least one material of MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 , LiF, quartz, and sapphire, ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less can be obtained as described above. It can detect suitably. Further, the sensitivity wavelength limit (160 nm) on the long wavelength side of beryllium oxide used in the at least two-stage dynodes does not exceed the sensitivity wavelength limit (200 nm) on the long wavelength side of Cs-I that is the photocathode material. Therefore, according to this photomultiplier tube, the sensitivity characteristic on the long wavelength side in the photomultiplier tube substantially coincides with the spectral sensitivity characteristic of the photocathode (Cs-I). Can be used without degrading the sensitivity characteristic of the photomultiplier tube. Thereby, the solar blind characteristic can be realized with higher accuracy.
また、上記第2または第3の光電子増倍管は、光電面がCsTeを含み、窓部材がMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、サファイア、及びダイヤモンドのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴としてもよい。光電面に用いられるCs-Teは、紫外域に含まれる波長115nm〜320nmの光に対して感度を有する。また、窓部材に用いられるMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、サファイア、及びダイヤモンドは、カットオフ波長が320nmよりも短いので、光電面が感度を有する波長範囲のうち長波長側の一部または全部の波長範囲の光を好適に透過できる。従って、この光電子増倍管によれば、波長320nm以下の紫外光を好適に検出できる。また、上記少なくとも2段のダイノードに用いられる各材料の長波長側の感度波長限界(例えば、酸化ベリリウム:160nm、Mg-O:250nm、Cs-I:200nm、ダイヤモンド:250nm、Cs-Te:320nm)は、光電面材料であるCsTeの長波長側の感度波長限界(320nm)を超えない。従って、この光電子増倍管によれば、光電子増倍管における長波長側の感度特性が光電面(Cs-Te)の分光感度特性とほぼ一致するので、Cs-Teが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管の感度特性として劣化させることなく用いることができる。これにより、ソーラブラインド特性をより高精度に実現できる。 In the second or third photomultiplier tube, the photocathode includes CsTe, and the window member includes at least one material selected from MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 , LiF, quartz, sapphire, and diamond. It may be characterized by including. Cs-Te used for the photocathode has sensitivity to light with a wavelength of 115 nm to 320 nm included in the ultraviolet region. In addition, since MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 , LiF, quartz, sapphire, and diamond used for the window member have a cutoff wavelength shorter than 320 nm, the photocathode has a sensitivity on the long wavelength side in the wavelength range. Light in a part or all of the wavelength range can be suitably transmitted. Therefore, according to this photomultiplier tube, it is possible to suitably detect ultraviolet light having a wavelength of 320 nm or less. Further, the sensitivity wavelength limit of each material used for the at least two-stage dynodes on the long wavelength side (for example, beryllium oxide: 160 nm, Mg—O: 250 nm, Cs—I: 200 nm, diamond: 250 nm, Cs—Te: 320 nm) ) Does not exceed the sensitivity wavelength limit (320 nm) on the long wavelength side of CsTe, which is a photocathode material. Therefore, according to this photomultiplier tube, the sensitivity characteristic on the long wavelength side in the photomultiplier tube substantially coincides with the spectral sensitivity characteristic of the photocathode (Cs-Te), so that the good solar blind characteristic possessed by Cs-Te. Can be used without degrading the sensitivity characteristic of the photomultiplier tube. Thereby, the solar blind characteristic can be realized with higher accuracy.
また、第1ないし第3の光電子増倍管は、電子増倍部の複数段のダイノードが、板状に形成されて互いに積層されるとともに、内壁に二次電子放出面が形成され所定方向に並んで形成された複数の電子増倍孔を有しており、第1段目のダイノードが光電面に対向して配置されていることを特徴としてもよい。このような、いわゆるメタルチャンネル型の光電子増倍管においては、入射する被検出光の入射方向に板状のダイノードが積層されている為、光電面を透過した入射光が第1段目のダイノードを透過して第2段目以降のダイノードへ到達し易い。従って、このようなダイノード構造をもつ光電子増倍管においては、上記した第1ないし第3の光電子増倍管のような構造を採用することによってソーラブラインド特性をより高精度に実現できる。 In the first to third photomultiplier tubes, a plurality of dynodes of the electron multiplier section are formed in a plate shape and stacked together, and a secondary electron emission surface is formed on the inner wall in a predetermined direction. It may have a plurality of electron multiplier holes formed side by side, and the first stage dynode may be arranged to face the photocathode. In such a so-called metal channel type photomultiplier tube, since plate-like dynodes are stacked in the incident direction of incident detection light, the incident light transmitted through the photocathode is in the first stage dynode. It is easy to reach the dynodes in the second and subsequent stages through. Therefore, in the photomultiplier tube having such a dynode structure, the solar blind characteristics can be realized with higher accuracy by adopting the structures such as the first to third photomultiplier tubes described above.
本発明によれば、紫外光を検出する光電子増倍管において、ソーラブラインド特性を高精度に実現できる。 According to the present invention, solar blind characteristics can be realized with high accuracy in a photomultiplier tube that detects ultraviolet light.
以下、添付図面を参照しながら本発明による光電子増倍管の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of a photomultiplier tube according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明に係る光電子増倍管の一実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の光電子増倍管は、紫外域の被検出光に対して感度を有するとともに、可視光に対する感度が極端に小さいソーラブラインド特性を有する光電子増倍管である。なお、図1には説明の便宜の為にXYZ直交座標系が示されている。 FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a photomultiplier tube according to the present invention. The photomultiplier tube of the present embodiment is a photomultiplier tube having a solar blind characteristic that has sensitivity to ultraviolet detection light and extremely low sensitivity to visible light. FIG. 1 shows an XYZ orthogonal coordinate system for convenience of explanation.
この光電子増倍管1は、真空容器10の内部に複数段ダイノードからなる電子増倍部24を配設して構成されている。真空容器10は、入射光を受ける円形の受光面板11と、受光面板11の外周部に配設される円筒形の金属側管12と、基台部を構成する円板状のステム13とによって構成されている。
The
受光面板11は、光電子増倍管1に入射した被検出光を取り入れるための窓部材である。受光面板11は、真空容器10の外側に位置して入射光を受ける光入射面11aと、真空容器10の内側に位置する内面11bとを有する。図1においては、受光面板11の光入射面11a及び内面11bは共にXY平面と平行に設けられている。真空容器10の内部における受光面板11の内面11bには光電面20が形成されており、電位0Vに保持されている。この光電面20の組立時における熱的損傷を防ぐために、受光面板11及び金属側管12はインジウムシール14によるコールドシールによって接合され、その外側は保持リング14aによって保持されている。
The light receiving
電子増倍部24は、光電面20から放出された光電子を二次電子増倍するための部材である。電子増倍部24は、方形の平板状の金属部材に複数の電子増倍孔28が形成され、電子増倍孔28の内壁に二次電子放出面が形成されたメタルチャンネル型のダイノード25a〜25hをZ軸方向に複数段積層して構成されている。複数の電子増倍孔28は、それぞれY軸方向に沿って延びており、X軸方向(所定方向)に並んでスリット状に配列されている。複数段のダイノード25a〜25hのうち、最上部(Z軸正方向における最端部)に位置する第1段目のダイノード25aは、光電面20に対向して配置されている。また、ダイノード25hの下方(Z軸負方向)には、アノード電極26及び最終段ダイノード27が順に配設されている。光電面20と第1段ダイノード25aとの間には、光電面20からの光電子を第1段ダイノード25aへ向けて集束するための集束電極21が配設されている。
The
基台部となるステム13には、外部の電圧端子と接続して集束電極21、各ダイノード25a〜25h、27などに所定の電圧を与えるピン17が貫通されている。各ピン17は、テーパー状のハーメチックガラス18によってステム13に固定されている。また、上述した電子増倍部24は、ステム13上に載置されている。
A
ここで、受光面板11、光電面20、及び各ダイノード25a〜25hの構成材料について説明する。光電面20は、紫外域の被検出光に対して感度を有し且つ可視光に対して感度を有しない(すなわち、長波長側の感度波長限界が紫外域に含まれる)材料、例えばAlXGa1−XN(0≦X<1)、Cs-Te、及びCs-Iのうち少なくとも一種類の材料を含んで構成されている。また、受光面板11は、その短波長側カットオフ波長が光電面20の長波長側の感度波長よりも短い材料、例えばMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英(合成石英或いは溶融石英)、サファイア、ダイヤモンド、及びAlNのうち少なくとも一種類の材料を含んで構成されている。
Here, the constituent materials of the light receiving
ダイノード25a〜25hのうち、第1段目のダイノード25aを含み連続する少なくとも2段のダイノード(例えば、連続する4段のダイノード25a〜25d)は、ベリリウム銅合金基板と、該ベリリウム銅合金基板に形成された電子増倍孔28の内壁に形成された酸化ベリリウムを含む二次電子放出面とを有する。或いは、これら4段のダイノード25a〜25dは、ステンレス(SUS)基板と、該ステンレス基板に形成されたMgO、Cs-I、ダイヤモンド、Cs-Te、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Teからなる材料群のうち少なくとも一種類の材料を含む二次電子放出面とを有してもよい。この場合、ダイノード25a〜25dの二次電子放出面は、ステンレス基板に形成された電子増倍孔28の内壁に形成される。また、上記少なくとも2段のダイノード(ダイノード25a〜25d)に対して後段側に配置された別のダイノード25e〜25hは、二次電子放出能を重要視した選択をするのが好ましく、例えばステンレス基板と、該基板に形成されたアルカリ金属及びSbから成る化合物(例えばCs-K-Sb、Cs-Sbなど)を含む二次電子放出面とを有する。ダイノード25e〜25hの二次電子放出面は、基板に形成された電子増倍孔28の内壁に形成される。
Among the
表1は、光電面20、受光面板11、並びにダイノード25a〜25dの基板及び二次電子放出面における構成材料の好適な組み合わせを示す表である。
ダイノード25a〜25dの基板材料として挙げられているベリリウム銅合金は、表面が酸化(酸化ベリリウム)することにより二次電子放出面として好適に機能する。また、非磁性であるベリリウム銅合金基板をダイノード25a〜25dに用いることにより、電子増倍部24内を電子(光電子、二次電子)が安定して飛行できる。
The beryllium copper alloy mentioned as the substrate material of the
ここで、図2のグラフG1は、ベリリウム銅合金を酸化させたもの、つまり酸化ベリリウムの分光感度特性を示している。図2に示すように、酸化ベリリウムの分光感度特性における長波長側の感度波長限界は約160nmであり、紫外域を超えない。また、基板材料であるベリリウム銅合金についても同様である。すなわち、可視光に対するダイノード25a〜25dの感度は無視できる程度に極めて小さい。従って、光電面20を透過した一部の入射光がダイノード25a〜25dへ到達するような場合であっても、ダイノード25a〜25dの基板材料としてベリリウム銅合金を用い、二次電子放出面として酸化ベリリウムを用いることにより、光電子増倍管1のソーラブラインド特性を高精度に実現できる。
Here, the graph G1 in FIG. 2 shows the spectral sensitivity characteristic of the oxidized beryllium copper alloy, that is, beryllium oxide. As shown in FIG. 2, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side in the spectral sensitivity characteristics of beryllium oxide is about 160 nm and does not exceed the ultraviolet region. The same applies to the beryllium copper alloy that is the substrate material. That is, the sensitivity of the
また、光電面20を透過した一部の入射光は、光電面20から光電子を受ける第1段目のダイノード25aへ主に到達するが、入射角度等の入射光の条件によっては、第1段目のダイノード25aを経て第2段目のダイノード25bへ到達する場合がある。光電子増倍管1においては、第1段目のダイノード25aを含んで連続する少なくとも2段のダイノード(本実施形態では4段のダイノード25a〜25d)が、ベリリウム銅合金基板と、該ベリリウム銅合金基板に形成された酸化ベリリウムを含む二次電子放出面とを有する。従って、本実施形態の光電子増倍管1によれば、入射光が到達する範囲のダイノード25a〜25dにおける長波長側の感度波長限界が紫外域を超えないので、ソーラブラインド特性をより高精度に実現できる。
Further, a part of the incident light transmitted through the
ここで、図3(a)のグラフG2は、光電面20の材料としてAlGaNを用い、ダイノード25a〜25dの基板材料としてベリリウム銅合金を用い、二次電子放出面を酸化ベリリウムとした光電子増倍管1の感度特性を示すグラフである。なお、ダイノード25e〜25hの二次電子放出面には、アルカリアンチモン(Cs-K-Sb)を用いている。また、図3(b)のグラフG3は、比較のため、光電面にAlGaNを用い、全てのダイノードの二次電子放出面にCs-K-Sbを用いた光電子増倍管における感度特性を示すグラフである。なお、図3(b)において、グラフG4はAlGaN光電面の分光感度特性を示している。
Here, the graph G2 in FIG. 3A is a photomultiplier in which AlGaN is used as the material of the
図3(b)のグラフG3に示すように、光電面として良好なソーラブラインド特性を有する(350nmより長い波長の可視光に対する感度が極めて小さい)AlGaNを用いた場合であっても、全てのダイノードの二次電子放出面にCs-K-Sbを用いると、可視光に対する感度が上昇してしまい、光電子増倍管のソーラブラインド特性が劣化することとなる。これは、光電面を透過した可視域の波長成分がダイノードに到達することにより、Cs-K-Sb二次電子放出面から光電子が放出されることに起因する。なお、Cs-K-Sbの分光感度特性は、図6に示したとおりである。 As shown in the graph G3 in FIG. 3B, all dynodes are obtained even when AlGaN having a good solar blind characteristic (very low sensitivity to visible light longer than 350 nm) is used as the photocathode. When Cs—K—Sb is used for the secondary electron emission surface, the sensitivity to visible light is increased, and the solar blind characteristics of the photomultiplier tube are deteriorated. This is because photoelectrons are emitted from the Cs—K—Sb secondary electron emission surface when the visible wavelength component transmitted through the photocathode reaches the dynode. The spectral sensitivity characteristic of Cs—K—Sb is as shown in FIG.
これに対し、ダイノード25a〜25dの基板材料としてベリリウム銅合金を用い、二次電子放出面を酸化ベリリウムとした場合、可視光に対するダイノード25a〜25dの感度は無視できる程度に極めて小さくなるので、光電面20を透過した可視域の波長成分がダイノード25a〜25dに到達したとしても、光電子増倍管1のソーラブラインド特性は劣化しない。従って、図3(a)に示すように、本実施形態の光電子増倍管1における感度特性は、良好なソーラブラインド特性となる。
On the other hand, when a beryllium copper alloy is used as the substrate material of the
また、上述したように、ダイノード25a〜25dにおける二次電子放出面として、Cs-I、Cs-Te、MgO、ダイヤモンド、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Teからなる材料群のうち少なくとも一種類の材料を用いても良い。ここで、図4のグラフG5及びG6は、それぞれCs-I及びCs-Teの分光感度特性を示すグラフである。また、図5(a)のグラフG7は、MgOの分光感度特性を示すグラフであり、図5(b)のグラフG8は、ダイヤモンドの分光感度特性を示すグラフである。
As described above, the secondary electron emission surfaces of the
図4及び図5(a)、(b)のグラフG5〜G8に示すように、Cs-I、Cs-Te、MgO、及びダイヤモンドの分光感度特性における長波長側の感度波長限界は、それぞれ200nm、320nm、250nm、及び250nmであり、紫外域を超えない。すなわち、可視光に対するダイノード25a〜25dの感度は無視できる程度に極めて小さい。また、図示しないが、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Teについても同様である。従って、光電面20を透過した一部の入射光がダイノード25a〜25dへ到達するような場合であっても、ダイノード25a〜25dに上記材料群のうち少なくとも一種類の材料を用いることにより、光電子増倍管1のソーラブラインド特性を高精度に実現できる。特に、Cs-I、Cs-Te、MgO、及びダイヤモンドは、その製造が容易であり、二次電子放出面として好適である。また、上述したように、入射角度等の入射光の条件によっては、第1段目のダイノード25aを経て第2段目のダイノード25bへ到達する場合がある。従って、少なくとも2段のダイノード(ダイノード25a〜25d)における二次電子放出面が、上記材料群のうち少なくとも一種類の材料を用いて形成されることにより、ソーラブラインド特性をより高精度に実現できる。
As shown in graphs G5 to G8 in FIGS. 4 and 5A, 5B, the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side in the spectral sensitivity characteristics of Cs-I, Cs-Te, MgO, and diamond is 200 nm, respectively. 320 nm, 250 nm, and 250 nm, which do not exceed the ultraviolet region. That is, the sensitivity of the
また、二次電子放出面として酸化ベリリウム以外の上記材料群を用いる場合には、ダイノード25a〜25dにステンレス基板を用いても良い。非磁性であるステンレス基板を用いることにより、電子増倍部24内を電子(光電子、二次電子)が安定して飛行できる。また、ステンレスは良好なソーラブラインド特性を有する。
Further, when the above material group other than beryllium oxide is used as the secondary electron emission surface, a stainless steel substrate may be used for the
また、表1に示すように、光電面20がCs-Iを含んで構成される場合、受光面板11の構成材料としてはMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、及びサファイアのうち少なくとも一種類が好適であり、特にMgF2が最も好適である。光電面20に用いられるCs-Iは、紫外域に含まれる波長115nm〜200nmの光に対して感度を有する。また、受光面板11に用いられるMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、及びサファイアは、カットオフ波長が200nmよりも短いので、光電面20(Cs-I)が感度を有する波長範囲のうち長波長側の一部または全部の波長範囲の光を好適に透過できる。従って、このような組み合わせにより、波長200nm以下の紫外光を好適に検出できる。
Further, as shown in Table 1, when the
また、光電面20としてCs-Iが用いられる場合、ダイノード25a〜25dにおける基板材料及び二次電子放出面は、Cs-Iの長波長側の感度波長限界(200nm)よりも長い波長に対する感度が、全く無いか、或いは無視できる程度に極めて小さいことが好ましい。例えば、ダイノード25a〜25dに酸化ベリリウムが用いられる場合、酸化ベリリウムの長波長側の感度波長限界(160nm)は、光電面20の材料であるCs-Iの長波長側の感度波長限界(200nm)よりも短い。従って、光電子増倍管1における長波長側の感度特性を光電面20(Cs-I)の分光感度特性に好適に一致させることができるので、Cs-Iが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管1の感度特性として劣化させることなく用いることができる。
Further, when Cs-I is used as the
また、光電面20としてCs-Iが用いられる場合、ダイノード25a〜25dにおける二次電子放出面として、Cs−I、MgO、Cs-Br、Rb-I、K-I、Na-I、及びLi-Iのうち少なくとも一種類の材料が用いられてもよい。二次電子放出面としてCs-Iが用いられる場合には、この二次電子放出面の長波長側の感度波長限界は、光電面(Cs-I)と同じとなる。また、MgOの長波長側の感度波長限界は、図5(a)のグラフG7に示したようにCs-Iよりも長い(250nm)が、その感度(量子効率)がCs-Iと比較して極めて小さい。また、Cs-Br、Rb-I、K-I、Na-I、及びLi-Iの長波長側の感度波長限界は、それぞれCs-Iよりも短い。従って、ダイノード25a〜25dにおける二次電子放出面として、Cs-I、MgO、Cs-Br、Rb-I、K-I、Na-I、及びLi-Iのうち少なくとも一種類の材料が用いられることにより、光電子増倍管1における長波長側の感度特性を光電面20(Cs-I)の分光感度特性にほぼ一致させることができる。これにより、Cs-Iが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管1の感度特性として劣化させることなく用いることができるので、ソーラブラインド特性を高精度に実現できる。
When Cs-I is used as the
また、表1に示すように、光電面20がCs-Teを含んで構成される場合、受光面板11の構成材料としてはMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、サファイア、及びダイヤモンドのうち少なくとも一種類が好適であり、特にMgF2が最も好適である。光電面20に用いられるCs-Teは、紫外域に含まれる波長115nm〜320nmの光に対して感度を有する。また、受光面板11に用いられるMgF2、CaF2、BaF2、LiF、石英、サファイア、及びダイヤモンドは、カットオフ波長が320nmよりも短いので、光電面20(Cs-Te)が感度を有する波長範囲のうち長波長側の一部または全部の波長範囲の光を好適に透過できる。従って、このような組み合わせにより、波長320nm以下の紫外光を好適に検出できる。
As shown in Table 1, when the
また、光電面20としてCs-Teが用いられる場合、ダイノード25a〜25dにおける基板材料及び二次電子放出面は、Cs-Teの長波長側の感度波長限界(320nm)よりも長い波長に対する感度が、全く無いか、或いは無視できる程度に極めて小さいことが好ましい。例えば、二次電子放出面に用いられる上記材料群(酸化ベリリウム、Cs-I、Cs-Te、MgO、ダイヤモンド、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Te)の長波長側の感度波長限界(例えば、酸化ベリリウム:160nm、MgO:250nm、Cs-I:200nm、ダイヤモンド:250nm、Cs-Te:320nm)は、光電面20の材料であるCs-Teの長波長側の感度波長限界(320nm)と同じか、それよりも短い。従って、光電子増倍管1における長波長側の感度特性を光電面20(Cs-Te)の分光感度特性に好適に一致させることができるので、Cs-Teが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管1の感度特性として劣化させることなく用いることができる。これにより、ソーラブラインド特性を高精度に実現できる。
Further, when Cs-Te is used as the
また、表1に示すように、光電面20がAlXGa1−XN(0≦X<1)を含んで構成される場合、受光面板11の構成材料としてはサファイア及びAlNのうち少なくとも一種類が好適であり、コスト面から特にサファイアが好適である。光電面20に用いられるAlXGa1−XNは、それぞれ、紫外域に含まれる波長155nm〜350nmの光に対して感度を有する。また、受光面板11に用いられるサファイア及びAlNは、カットオフ波長が350nmよりも短いので、光電面20(AlXGa1−XN)が感度を有する波長範囲のうち長波長側の一部または全部の波長範囲の光を好適に透過できる。従って、このような組み合わせにより、波長350nm以下の紫外光を好適に検出できる。
Further, as shown in Table 1, when the
また、光電面20としてAlXGa1−XNが用いられる場合、ダイノード25a〜25dにおける基板材料及び二次電子放出面は、AlXGa1−XNの長波長側の感度波長限界(350nm)よりも長い波長に対する感度が、全く無いか、或いは無視できる程度に極めて小さいことが好ましい。例えば、二次電子放出面に用いられる上記材料群(酸化ベリリウム、Cs-I、Cs-Te、MgO、ダイヤモンド、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Te)の長波長側の感度波長限界(例えば、酸化ベリリウム:160nm、MgO:250nm、Cs-I:200nm、ダイヤモンド:250nm、Cs-Te:320nm)は、光電面20の材料であるAlXGa1−XNの長波長側の感度波長限界(350nm)よりも短い。従って、光電子増倍管1における長波長側の感度特性を光電面20(AlXGa1−XN)の分光感度特性に好適に一致させることができるので、AlXGa1−XNが有する良好なソーラブラインド特性を光電子増倍管1の感度特性として劣化させることなく用いることができる。これにより、ソーラブラインド特性を高精度に実現できる。
Further, when Al X Ga 1-X N is used as the
また、本実施形態のように、電子増倍部24の複数段のダイノード25a〜25hは、いわゆるメタルチャンネル型ダイノードであってもよい。メタルチャンネル型ダイノードを備える光電子増倍管1においては、入射する被検出光の入射方向にダイノード25a〜25hが積層されている為、光電面20を透過した入射光が第1段目のダイノード25aを通過して第2段目以降のダイノード(例えばダイノード25b〜25d)へ到達し易い。従って、本実施形態のように、第1段目のダイノード25aを含んで連続する少なくとも2段のダイノードの二次電子放出面が上記材料群(酸化ベリリウム、Cs-I、Cs-Te、MgO、ダイヤモンド、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Te)のうち少なくとも一種類の材料を含むことにより、メタルチャンネル型の光電子増倍管1においてソーラブラインド特性を高精度に実現できる。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、複数段のダイノード25a〜25hのうち、ダイノード25a〜25dに対して後段側に配置された別のダイノード25e〜25hにおける二次電子放出面は、アルカリ金属及びSbから成る化合物(例えばCs-K-Sb、Cs-Sbなど)を含むことが好ましい。アルカリ金属及びSbから成る化合物は、上述した酸化ベリリウム、MgO、Cs-I、ダイヤモンド、及びCs-Teなどよりも二次電子放出効率が高い。従って、複数段のダイノード25a〜25hのうち、入射光が到達する可能性が高い前段側のダイノード25a〜25dには、例えば上記材料群のうち少なくとも一種類の材料を含む二次電子放出面を採用し、入射光が到達する可能性が低い後段側のダイノード25e〜25hには、アルカリ金属及びSbから成る化合物を含む二次電子放出面を採用するとよい。これにより、ソーラブラインド特性を高精度に実現できるとともに、電子増倍部24において十分な二次電子増倍率を確保できる。なお、ダイノード25e〜25hにおける二次電子放出面としてKを含まないCs-Sbを用いれば、二次電子放出面を、Cs-IやCs-Teからなる光電面20と同時に形成することが可能である。また、ダイノード25e〜25hにおける二次電子放出面としてCs-K-Sbを用いれば、二次電子放出面におけるダーク電流を低減できる。
Further, as in the present embodiment, among the plurality of
ここで、上記実施形態による光電子増倍管1を製造する方法の一例について説明する。まず、サファイアからなる受光面板11の内面11b上に、AlGaN結晶膜を、MOCVD法によりエピタキシャル成長させる。次に、化学的エッチングによりAlGaN結晶膜の表面を清浄にし、受光面板11をトランスファー真空装置内に導入する。
Here, an example of a method for manufacturing the
続いて、ダイノード25a〜25hの基板となるベリリウム銅合金基板を用意し、そのうち前段のダイノード25a〜25dとなるベリリウム銅合金基板を高温で加熱しながら酸素雰囲気に曝すことにより、ベリリウム銅合金基板の表面(電子増倍孔28の内壁を含む)に酸化ベリリウムを形成する。他方、後段のダイノード25e〜25hとなるステンレス基板の表面(電子増倍孔28の内壁を含む)には、Sbを蒸着しておく。そして、これらの基板を、アノード電極26及び集束電極21などと共にステム13上に組立て、金属側管12を溶接したものを、トランスファー真空装置内に導入する。また、保持リング14aの内周にインジウムシール14を融着してなるシール部材も同様に、トランスファー真空装置内に導入する。
Subsequently, a beryllium copper alloy substrate serving as a substrate for the
続いて、トランスファー真空装置内に導入した各部品に対し、べーキングによる脱ガスを行う。受光面板11のAlGaN結晶膜に対しては、700℃程度の高温でヒートクリーニングを施すことにより、結晶表面の汚染物質を原子レベルで取り除く。その後、AlGaN結晶膜表面にセシウムと酸素を蒸着して負の電子親和力を持つ状態に活性化することにより、AlGaN光電面20が完成する。また、後段のダイノード25e〜25hとなるステンレス基板に対しては、300℃程度の温度に保ちながら最初カリウム雰囲気に曝し、次にセシウム雰囲気に曝すことにより、電子増倍孔28の内壁を含む表面にCs-K-Sbからなる二次電子放出面を形成する。
Subsequently, each part introduced into the transfer vacuum apparatus is degassed by baking. The AlGaN crystal film of the light receiving
最後に、トランスファー真空装置内で金属側管12と受光面板11とをインジウムシール14を介して接合することにより、密封された真空容器10を形成する。以上の工程により、光電子増倍管1が完成する。
Finally, the sealed
本発明による光電子増倍管は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態ではスリット状の電子増倍孔を有するダイノードに本発明を適用しているが、本発明は例えばマトリクス状の電子増倍孔を有するダイノードについても適用可能である。また、本発明は、メタルチャンネル型以外にも、例えばメッシュ型といった他のダイノード構成を有する光電子増倍管にも適用可能である。 The photomultiplier tube according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a dynode having a slit-shaped electron multiplier hole. However, the present invention is also applicable to a dynode having a matrix-shaped electron multiplier hole, for example. In addition to the metal channel type, the present invention is also applicable to a photomultiplier tube having another dynode configuration such as a mesh type.
1…光電子増倍管、10…真空容器、11…受光面板、12…金属側管、13…ステム、14…インジウムシール、14a…保持リング、17…ピン、18…ハーメチックガラス、20…光電面、21…集束電極、24…電子増倍部、25a〜25h…ダイノード、26…アノード電極、27…最終段ダイノード、28…電子増倍孔。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記真空容器内に設けられ、前記被検出光を光電変換して光電子を放出する光電面と、
二次電子放出面を有し前記真空容器内に配設された複数段のダイノードを含み、前記光電面から放出された前記光電子を二次電子増倍する電子増倍部と
を備え、
前記光電面がAlXGa1−XN(0≦X<1)を含むとともに、
前記電子増倍部の前記複数段のダイノードのうち、前記光電面から前記光電子を受ける第1段目の前記ダイノードを含んで連続する少なくとも2段の前記ダイノードにおける前記二次電子放出面は、長波長側の感度波長限界がAlXGa1−XNの長波長側の感度波長限界を超えない材料を含むことを特徴とする、光電子増倍管。 A vacuum container having a window member for taking in incident detected light;
A photocathode provided in the vacuum vessel and photoelectrically converting the detected light to emit photoelectrons;
An electron multiplier that includes a plurality of dynodes having a secondary electron emission surface and disposed in the vacuum vessel, and an electron multiplier for multiplying the photoelectrons emitted from the photoelectric surface;
The photocathode contains Al X Ga 1-X N (0 ≦ X <1),
Of the plurality of dynodes of the electron multiplier section, the secondary electron emission surface in at least two dynodes continuous including the first dynode receiving the photoelectrons from the photocathode is long. A photomultiplier tube comprising a material whose sensitivity wavelength limit on the wavelength side does not exceed the sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of Al X Ga 1-X N.
前記真空容器内に設けられ、前記被検出光を光電変換して光電子を放出する光電面と、
二次電子放出面を有し前記真空容器内に配設された複数段のダイノードを含み、前記光電面から放出された前記光電子を二次電子増倍する電子増倍部と
を備え、
前記光電面の長波長側の感度波長限界が紫外域に含まれるとともに、
前記電子増倍部の前記複数段のダイノードのうち、前記光電面から前記光電子を受ける第1段目の前記ダイノードを含んで連続する少なくとも2段の前記ダイノードにおける前記二次電子放出面が、MgO、Cs-I、ダイヤモンド、Cs-Te、Cs-Br、Na-Br、K-Br、Li-Br、Rb-I、K-I、Na-I、Li-I、MgZnO、Al2O3、SiO2、ZnO、NiO、Rb-Te、K-Te、及びNa-Teのうち少なくとも一種類の材料を含むことを特徴とする、光電子増倍管。 A vacuum container having a window member for taking in incident detected light;
A photocathode provided in the vacuum vessel and photoelectrically converting the detected light to emit photoelectrons;
An electron multiplier that includes a plurality of dynodes having a secondary electron emission surface and disposed in the vacuum vessel, and an electron multiplier for multiplying the photoelectrons emitted from the photoelectric surface;
The sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the photocathode is included in the ultraviolet region,
Of the plurality of dynodes of the electron multiplier section, the secondary electron emission surface in at least two dynodes continuous including the first dynode receiving the photoelectrons from the photocathode is MgO. , Cs-I, diamond, Cs-Te, Cs-Br , Na-Br, K-Br, Li-Br, Rb-I, K-I, Na-I, Li-I, MgZnO, Al 2 O 3, A photomultiplier tube comprising at least one material selected from SiO 2 , ZnO, NiO, Rb—Te, K—Te, and Na—Te.
前記真空容器内に設けられ、前記被検出光を光電変換して光電子を放出する光電面と、
二次電子放出面を有し前記真空容器内に配設された複数段のダイノードを含み、前記光電面から放出された前記光電子を二次電子増倍する電子増倍部と
を備え、
前記光電面の長波長側の感度波長限界が紫外域に含まれるとともに、
前記電子増倍部の前記複数段のダイノードのうち、前記光電面から前記光電子を受ける第1段目の前記ダイノードを含んで連続する少なくとも2段の前記ダイノードにおける前記二次電子放出面が酸化ベリリウムを含み、前記少なくとも2段のダイノードに対して後段側に配置された別の前記ダイノードにおける前記二次電子放出面が、アルカリ金属及びSbから成る化合物を含むことを特徴とする、光電子増倍管。 A vacuum container having a window member for taking in incident detected light;
A photocathode provided in the vacuum vessel and photoelectrically converting the detected light to emit photoelectrons;
An electron multiplier that includes a plurality of dynodes having a secondary electron emission surface and disposed in the vacuum vessel, and an electron multiplier for multiplying the photoelectrons emitted from the photoelectric surface;
The sensitivity wavelength limit on the long wavelength side of the photocathode is included in the ultraviolet region,
Of the plurality of dynodes of the electron multiplier section, the secondary electron emission surface of at least two dynodes including the first dynode receiving the photoelectrons from the photocathode is continuous with beryllium oxide. And the secondary electron emission surface of another dynode arranged on the rear side of the at least two dynodes includes a compound comprising an alkali metal and Sb. .
The plurality of dynodes of the electron multiplier section are formed in a plate shape and stacked on each other, and the secondary electron emission surface is formed on the inner wall, and a plurality of electron multiplier holes formed in a predetermined direction. The photomultiplier tube according to any one of claims 1 to 9, wherein the first stage dynode is disposed so as to face the photocathode.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005349528A JP2007157442A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Photomultiplier tube |
PCT/JP2006/322138 WO2007063678A1 (en) | 2005-12-02 | 2006-11-07 | Photomultiplier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005349528A JP2007157442A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Photomultiplier tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007157442A true JP2007157442A (en) | 2007-06-21 |
Family
ID=38092015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005349528A Pending JP2007157442A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Photomultiplier tube |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007157442A (en) |
WO (1) | WO2007063678A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010103097A (en) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Hamamatsu Photonics Kk | Electron tube |
JP2012516023A (en) * | 2009-01-22 | 2012-07-12 | ビーエイイー・システムズ・インフォメーション・アンド・エレクトロニック・システムズ・インテグレイション・インコーポレーテッド | Photocathode improved by corner cube |
CN110400737A (en) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 陈新云 | A kind of novel silver magnesium alloy multiplier stage and preparation method thereof |
EP4197020A4 (en) * | 2020-08-14 | 2024-09-11 | Adaptas Solutions Pty Ltd | Electron multipliers having improved gain stability |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11201041B2 (en) | 2020-02-03 | 2021-12-14 | Baker Hughes Holdings Llc | Gas electron multiplier board photomultiplier |
CN111463100B (en) * | 2020-05-09 | 2022-08-16 | 北方夜视技术股份有限公司 | Photomultiplier special-shaped anode with rapid rise time characteristic and photomultiplier |
CN113488443A (en) * | 2021-06-08 | 2021-10-08 | 电子科技大学 | Refrigeration type NEA GaN electron source component structure under ultrahigh vacuum system |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4639638A (en) * | 1985-01-28 | 1987-01-27 | Sangamo Weston, Inc. | Photomultiplier dynode coating materials and process |
JP3565535B2 (en) * | 1996-12-27 | 2004-09-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photocathode and electron tube |
JPH11102659A (en) * | 1997-09-25 | 1999-04-13 | Hamamatsu Photonics Kk | Photo-detecting tube |
KR100499866B1 (en) * | 2002-12-18 | 2005-07-07 | 한국과학기술원 | A Method and an Apparatus for Fabricating Micro-channel Plate Using Corrugated Molds |
JP4256212B2 (en) * | 2003-06-17 | 2009-04-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photodetector tube |
-
2005
- 2005-12-02 JP JP2005349528A patent/JP2007157442A/en active Pending
-
2006
- 2006-11-07 WO PCT/JP2006/322138 patent/WO2007063678A1/en active Application Filing
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010103097A (en) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Hamamatsu Photonics Kk | Electron tube |
JP2012516023A (en) * | 2009-01-22 | 2012-07-12 | ビーエイイー・システムズ・インフォメーション・アンド・エレクトロニック・システムズ・インテグレイション・インコーポレーテッド | Photocathode improved by corner cube |
CN110400737A (en) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 陈新云 | A kind of novel silver magnesium alloy multiplier stage and preparation method thereof |
CN110400737B (en) * | 2018-04-25 | 2022-03-01 | 陈新云 | Novel silver-magnesium alloy multiplication grade and preparation method thereof |
EP4197020A4 (en) * | 2020-08-14 | 2024-09-11 | Adaptas Solutions Pty Ltd | Electron multipliers having improved gain stability |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2007063678A1 (en) | 2007-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8421354B2 (en) | Photocathode, photomultiplier and electron tube | |
JP2007157442A (en) | Photomultiplier tube | |
US5982094A (en) | Electron tube with polycrystalline diamond photocathode | |
JP5563869B2 (en) | Photocathode, electron tube and photomultiplier tube | |
WO2016104243A1 (en) | Photoelectric surface, photoelectric conversion tube, image intensifier, and photomultiplier tube | |
JP5308078B2 (en) | Photocathode | |
WO2015064173A1 (en) | Transmission photocathode | |
KR100822139B1 (en) | Photocathode and electron tube using polycrystalline diamond thin film | |
US7652425B2 (en) | Transmission type photocathode including light absorption layer and voltage applying arrangement and electron tube | |
JP2003338260A (en) | Semiconductor photoelectric surface and its manufacturing method, and photodetection tube using this semiconductor photoelectric face | |
JP5955713B2 (en) | Photocathode | |
JP7227230B2 (en) | Thermally assisted negative electron affinity photocathode | |
Xie et al. | Fast-timing microchannel plate photodetectors: Design, fabrication, and characterization | |
JP2007026785A (en) | Photoelectric face, as well as photomultiplier tube equipped with it, x-ray generator, ultraviolet ray image tube, and x-ray image intensifier | |
JP5865527B2 (en) | Photocathode and photomultiplier tube | |
JP2007042559A (en) | Transmission type photoelectric surface and photodetector | |
JP2009272102A (en) | Photocathode and electron tube having the same | |
JPH0883561A (en) | Secondary electron multiplying electrode and photomultiplier | |
US11201041B2 (en) | Gas electron multiplier board photomultiplier | |
JP2010040384A (en) | Photo cathode, manufacturing method thereof, and photomultiplier tube | |
JP2006302843A (en) | Photoelectric surface and electron tube provided with it | |
JPH05144409A (en) | Photoelectric surface and photomultiplier | |
JP2009217996A (en) | Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier | |
JP2003014849A (en) | Electron tube | |
JP2014044960A (en) | Photocathode |