JP2008293917A - 電子管 - Google Patents

Abstract

【課題】検出信号におけるノイズを低減しながら検出感度の安定化を図ることが可能な電子管を提供すること。
【解決手段】この光電子増倍管１は、複数段に積層され、入射電子を増倍する電子増倍孔９を有するダイノード１０を備えた電子管であって、隣接するダイノード１０間には、表面に孔部１７が形成された絶縁部材１２が設けられており、隣接するダイノード１０は、それぞれ、前段側の面１０ａ及び後段側の面１０ｂ上のそれぞれに形成された突起部１３ａ，１３ｂ及び突起部１３ｃ，１３ｄを有し、後段のダイノード１０の突起部１３ａ，１３ｂ、及び前段のダイノード１０の突起部１３ｃ，１３ｄが孔部１７に嵌合された状態で、絶縁部材１２を介して積み重ねられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、多段に積層させたダイノードによって入射電子流を増倍する電子管に関するものである。

従来、ダイノードが積層構造を有する電子管に関して、複数のダイノード間の絶縁を確保しつつそれらを所定間隔で積層するために、ダイノード支持材の間にガラス製の球を配置させた装置や、チャンネルを形成する孔が形成された導電層とライン状のセパレータ層とが交互に配置された装置、隣接するダイノード間にガラスエナメルで固着された球状離間部材を有する装置等が知られている（下記特許文献１〜３参照）。これらの装置には、隣接するダイノードとの間を絶縁した状態で各ダイノードを配置させるための部材として、球状部材やライン状の部材が用いられている。さらに、特許文献１に記載の装置では、ダイノード支持材側にガラス球を保持するための孔部が設けられ、この孔部によりガラス球がダイノード支持材に対して保持される。
米国特許第３２２９１４３号 特開昭４８−７４１６７号公報 特公昭６２−４１３７８号公報

ここで、複数段で構成されたダイノードに形成された電子増倍用のチャネルにおいて入射電子を安定して出力側に導くためには、チャネル構造の安定化のために組立時のチャネル構成部材間の位置のずれを少なくすることが要求される。上記従来の装置では、隣接するダイノードを球状部材やライン状部材を挟んで積層させる際に、積層方向に垂直な方向の位置ずれが生じやすい傾向にある。また、ダイノード側に設けられた孔部にガラス球を保持させる場合は、隣接するダイノード間の位置決め精度は向上するが、ガラス球の表面に沿ってダイノード間に放電が生じやすくなる結果、放電による発光に起因して検出信号にノイズを生じさせてしまう場合があった。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、検出信号におけるノイズを低減しながら検出感度の安定化を図ることが可能な電子管を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の電子管は、複数段に積層され、入射電子を増倍する電子増倍孔を有するダイノードを備えた電子管であって、隣接するダイノード間には、表面に孔部が形成された絶縁部材が設けられており、隣接するダイノードは、それぞれ、前段側及び後段側のそれぞれの面上に形成された第１及び第２の突起部を有し、後段のダイノードの第１の突起部、及び前段のダイノードの第２の突起部が孔部に嵌合された状態で、絶縁部材を介して積み重ねられている。

このような電子管によれば、積層方向に隣接する２つのダイノードは、第１及び第２の突起部が絶縁部材の孔部に嵌め合わされた状態で、絶縁部材を介して積み重ねられるので、積層方向に対して垂直な方向にダイノードどうしが確実に位置合わせされ、検出感度を安定化することができる。また、ダイノードの突起部が絶縁部材の孔の内部に収められるので、隣接するダイノード間で放電が生じても放電による発光が電子管内に漏れることが防止され、検出信号におけるノイズの発生を低減することができる。

絶縁部材の孔部の周縁部には隆起部が形成され、隣接するダイノードは、隆起部に当接した状態で互いに積み重ねられていることが好ましい。この場合、ダイノードが積層された状態では、ダイノードが絶縁部材の孔部の周縁に形成された隆起部に接することになるので、隣接するダイノード間における絶縁部材の孔部に対して外側の側面に沿った延面距離が長くされて、ダイノード間の耐電圧を高くすることができる。

また、第１及び第２の突起部の中央には、平坦面が形成されていることも好ましい。かかる構成を備えれば、ダイノードの突起部とその突起部側の隣接ダイノードとの距離が長くされ、隣接するダイノード間の放電を抑制することができる。

また、ダイノードの前段側の面上における第２の突起部に対して反対側の位置、及びダイノードの後段側の面上における第１の突起部に対して反対側の位置には、窪み部が設けられていることも好ましい。こうすれば、ダイノードの突起部の形成面と反対側の面と、隣接ダイノードとの距離が長くされるので、ダイノード間の耐電圧を高くすることができる。

さらに、絶縁部材には、少なくとも２つの孔部が形成されており、隣接するダイノードは、後段のダイノードの第１の突起部が、絶縁部材の一方の孔部に嵌合され、且つ前段のダイノードの第２の突起部が他方の孔部に嵌合された状態で、絶縁部材を介して積み重ねられていることが好ましい。この場合、隣接する２つのダイノードの第１の突起部及び第２の突起部が、１つの絶縁部材の別々の孔部に収められるので、第１の突起部と第２の突起部とが向かい合うことによってダイノード間の距離が短くなることがない。従って、隣接するダイノード間を絶縁部材を介して確実に位置決めをすることができるとともに、ダイノード間の耐電圧をより高くすることができる。

またさらに、絶縁部材は、ダイノードの電子増倍孔が形成された領域を取り囲むような枠状の形状を有することも好ましい。かかる構成を採れば、ダイノード間の位置決めの精度を向上させることができるとともに、隣接するダイノード間の絶縁部材を伝わって流れる放電による発光が積層されたダイノードの外側空間に漏れることをより確実に防止することができる。

本発明によれば、検出信号におけるノイズを低減しながら検出感度の安定化を図ることが可能な電子管を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電子管の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の好適な一実施形態に係る電子管である光電子増倍管１の管軸方向に沿った端面図である。この光電子増倍管１は、入射光を受ける円形状の透光性を有する受光面板２、その受光面板２の外縁部に取り付けられた円筒状の金属側管３、及び金属側管３を挟んで受光面板２に対面して配置された円形のステム４によって構成された真空容器５と、この真空容器５内に配設された収束電極６、電子増倍部７、及びアノード８とを備えている。この光電子増倍管１のサイズとしては特定のサイズには限定されないが、例えば、真空容器５の管軸Ｚ方向の長さが12mm、管軸Ｚに垂直な方向の幅が15mmである。

受光面板２の内面には、光電陰極２ａが設けられ、この光電陰極２ａと電子増倍部７との間において、管軸Ｚ方向に対して垂直な方向（図１のＸ軸方向）に略等間隔に並ぶように線状の収束電極６が設けられている。この収束電極６は、外部から受光面板２への光の入射に伴い光電陰極２ａから真空容器５内に放出された電子を、その軌道を収束させることにより電子増倍部７に入射させる。

電子増倍部７は、多数の電子増倍孔９を有するダイノード１０が、管軸Ｚ方向に複数段で積層されて構成されており、最終段のダイノード１０の後段側には、最終段のダイノード１０の電子増倍孔９に対向して略矩形状のアノード８が配設されている。また、ステム４には、外部の電圧端子と接続して、光電陰極２ａ、収束電極６、各ダイノード１０、及びアノード８に所定の電圧を印加するステムピン１１が貫通して設けられている。このダイノード１０の段数及びステムピン１１への印加電圧は様々に設定されうるが、例えば、ダイノード１０は８段で積層され、光電陰極２ａ、収束電極６、各ダイノード１０、及びアノード８への印加電圧は、それぞれ、0V、0V、160〜720V（80V間隔）、800Vと、光電陰極２ａからアノード８に向かうに従って高くなるように設定されている。これにより、入射電子流は、電子増倍経路における上流から下流に向かうにつれて、具体的には初段のダイノード１０から最終段のダイノード１０に向かうにつれて増倍されて、アノード８で検出信号として外部に取り出される。

各ダイノード１０は、略矩形状のステンレス、アルミニウム等の金属製の平板電極に、管軸Ｚ方向に対して垂直な方向（図１のＹ軸方向）に沿って互いに並列にスリット状の電子増倍孔９が複数形成されて成る。そして、これらの複数のダイノード１０が、枠状の絶縁部材１２を介して互いに所定の間隔を空けて積み重ねられている。このとき、隣接する２つのダイノード１０は、絶縁部材１２を介して積み重ねられることにより、管軸Ｚに対して垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に沿った方向に互いに位置合わせされる。これにより、ダイノード１０に形成された電子増倍孔９は、その前段側（収束電極６側）の開口９ａが前段のダイノード１０の電子増倍孔９の後段側（アノード８側）の開口９ｂの延長線上に位置するように設定され、管軸Ｚ方向に沿ったジグザグ状の電子増倍用チャネルを並列に形成する。

このような構造のダイノード１０としては、例えば、9mm四方、厚さ0.1mmのステンレス平板に1mm間隔で電子増倍孔９を形成したものを、0.8mmピッチで積層したものが使用される。

次に、図２〜４を参照して、電子増倍部７の積層構造について詳細に説明する。図２は、図１の電子増倍部７の平面図、図３は、図２の電子増倍部７の一部のIII-III線に沿った端面図、図４は、図２の電子増倍部７の一部を示す分解斜視図である。

ダイノード１０の前段側の表面１０ａの４隅のうちの対角線上の２隅には、２つの突起部１３ａ，１３ｂが形成され、表面１０ａの別の対角線上に位置する２隅には、２つの窪み部１４ｃ，１４ｄが形成されている。また、同一のダイノード１０の後段側の表面１０ｂにおける突起部１３ａ，１３ｂに対して反対側の位置には、それぞれ、突起部１３ａ，１３ｂとほぼ同一の大きさを有する窪み部１４ａ，１４ｂが形成され、表面１０ｂにおける窪み部１４ｃ，１４ｄに対して反対側の位置には、それぞれ、窪み部１４ｃ，１４ｄとほぼ同一の大きさを有する突起部１３ｃ，１３ｄが形成されている。つまり、ダイノード１０の所定位置における面１０ａ及び面１０ｂの両面に突起部または窪み部が形成されることはない。これらの突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは略円形状に突出し、それらの中央には平坦面１５が形成されている。同様に、窪み部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは略円形状に窪んだ形状を有し、それらの中央には平坦面１６が形成されている。

絶縁部材１２は、ダイノード１０の縁形状とほぼ同一の縁形状を有するようにセラミック等の絶縁材料により枠状に形成された部材である。この絶縁部材１２は、２つのダイノード１０の間に配置された際に電子増倍部７の電子増倍孔９の領域Ａ（図１参照）にかからないように、当該領域Ａを取り囲むのに十分な大きさでその中央部が矩形状に切り抜かれている。また、この絶縁部材１２には、２つのダイノード１０間に配置される際に突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対向する４隅の位置において、前段側の面１２ａから後段側の面１２ｂまで貫通する孔部１７が穿たれている。そして、これらの孔部１７の面１２ａ，１２ｂ側の周縁部には、それぞれ、円形状の隆起部１８が形成されている。

上述した形状を有する２つのダイノード１０が絶縁部材１２を介して積層される際には、前段のダイノード１０の突起部１３ｃ，１３ｄが、絶縁部材１２の対角線上の２つの孔部１７に嵌め合わされ、後段のダイノード１０の突起部１３ａ，１３ｂが、絶縁部材１２の別の対角線上の２つの孔部１７に嵌め合わされることによって互いに積み重ねられる（図４）。この場合、隣接する２段のダイノード１０は、それぞれ、その面１０ａ，１０ｂを孔部１７の周縁部の隆起部１８に当接させた状態で互いに固定される。ここで、孔部１７の内径は、突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの外径とほぼ同一の径を有するので、隣接する２つのダイノードは、互いに管軸Ｚに垂直な方向における位置合わせがなされる。このようにして、初段のダイノード１０から最終段のダイノード１０までが絶縁部材１２を介して積み重ねられている。

以上説明した光電子増倍管１によれば、積層方向に隣接する２つのダイノード１０は、突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが絶縁部材１２の孔部１７に嵌め合わされた状態で、絶縁部材１２を介して積み重ねられるので、管軸Ｚ方向に対して垂直なＸ−Ｙ平面に沿った方向にダイノード１０どうしが確実に位置合わせされる。その結果、電子増倍用チャネルの組立精度が向上するので、検出感度を安定化することができる。また、ダイノード１０の突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが絶縁部材１２の孔部１７の内部に収められるので、隣接するダイノード１０間で孔部１７の内壁に沿った放電が生じても放電による発光が孔部１７に閉じ込められ易く、真空容器５内の光電陰極２ａ側に漏れることが防止される。従って、ステムピン１１を介して出力される検出信号におけるノイズの発生を低減することができる。

特に、絶縁部材１２には、４隅に４つの貫通する孔部１７が形成されており、隣接する２段のダイノード１０は、後段のダイノード１０の突起部１３ａ，１３ｂが絶縁部材１２の対角線上の２隅の孔部１７に嵌合され、前段のダイノード１０の突起部１３ｃ，１３ｄが別の対角線上の孔部１７に嵌合される。従って、隣接する２つのダイノード１０の突起部１３ａ，１３ｂと突起部１３ｃ，１３ｄとが１つの絶縁部材１２の別々の孔部１７に収められるので、突起部どうしが向かい合うことによってダイノード間の距離が短くなることがない。従って、隣接するダイノード１０間を絶縁部材１２を介して確実に位置決めをすることができるとともに、ダイノード１０間の耐電圧をより高くすることができる。

また、ダイノード１０は、絶縁部材１２の孔部１７の周縁部に形成された隆起部１８に当接した状態で互いに積み重ねられているので、隣接するダイノード１０間における絶縁部材の孔部１７に対して外側の側面２０（図５参照）に沿った延面距離が長くされて、ダイノード１０間の耐電圧を高くすることができる。

また、突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及び窪み部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの中央には、平坦面１５，１６が形成されているので、隣接する２段のダイノード１０の突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと窪み部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとの距離が長くされ、隣接するダイノード１０間の放電をより抑制することができる。

また、各ダイノード１０の面１０ａ，１０ｂにおいて、突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、窪み部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれの位置の反対側に形成されているので、隣接する２段のダイノード１０間の距離が長くされ、ダイノード間の耐電圧をより高くすることができる。

また、絶縁部材１２は、ダイノード１０の電子増倍孔９が形成された領域Ａを取り囲むような枠状の形状を有するので、それぞれのダイノード１０を対面するダイノード１０に対して２隅で位置合わせすることによって、ダイノード１０間の位置決めの精度を向上させることができる。さらに、隣接するダイノード１０間の絶縁部材１２を伝わって流れる放電による発光がダイノード１０が積層された電子増倍部７の外側空間に漏れることをより確実に防止することができるので、検出信号のノイズを一層低減することが可能になる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ダイノード間に配置される絶縁部材の形状としては、図６（ａ）に示すような絶縁部材１２の１辺が取り除かれたようなＵ字型の形状や、図６（ｂ）に示すような絶縁部材１２の２辺が取り除かれたようなＬ字型の形状、図６（ｃ）に示すような絶縁部材１２の２辺が取り除かれたようなＩ字型の形状等、様々な形状を採用することができる。ただし、位置決め精度の向上の観点、及び部品点数の削減の観点から、絶縁部材の１部材あたりの孔部１７の数は３以上であることが好ましく、特にダイノード間の耐電圧を確保しつつ絶縁部材の両面での２点での嵌め込みによる位置決め精度の向上が可能という点で、孔部１７の数は４であることがより好ましい。また、ダイノード１０の形状も略矩形状に限らず、例えば略円形でも良い。この場合、円の中心を通る対角線上に突起部および窪み部が形成されるのが好ましい。

また、絶縁部材１２の面１２ａ，１２ｂ上に形成された孔部１７は、反対側の面に貫通しないような窪みが絶縁部材１２の両面に形成されたものであってもよい。また、孔部１７、ダイノード１０上に形成された突起部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、及び窪み部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの縁形状も円形には限定されず、矩形、楕円形等の他の形状を有していてもよい。ただし、プレス加工等による加工の容易性や角状の端部がなく放電しにくい点から、円形であることがより好ましい。

また、孔部１７の周縁に設けられる隆起部１８は円形状には限定されず、複数の円弧状の形状や、ドット状の形状で形成されていてもよい。ただし、孔部１７内の放電による発光の漏れを防止する点からは、隆起部１８は孔部１７の周縁部の全周にわたって円形状で形成されていることが好ましい。

また、以上説明した実施形態では、電子増倍部を備えた電子管として光電子増倍管を示したが、それ以外にも光電陰極を有さない電子増倍管、入力光像を輝度増幅するイメージ増倍管等の電子増倍部を備えた電子管であってもよい。

本発明の好適な一実施形態に係る光電子増倍管の管軸方向に沿った端面図である。 図１の電子増倍部の平面図である。 図２の電子増倍部のIII-III線に沿った端面図である。 図２の電子増倍部の一部を示す分解斜視図である。 図３の電子増倍部の一部を拡大して示す端面図である。 本発明の変形例にかかる絶縁部材の平面図である。

符号の説明

１…光電子増倍管、９…電子増倍孔、１０…ダイノード、１０ａ…前段側面、１０ｂ…後段側面、１２…絶縁部材、１２ａ，１２ｂ…表面、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…突起部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…窪み部、１５，１６…平坦面、１７…孔部、１８…隆起部、Ａ…電子増倍孔領域。

Claims (6)

1. 複数段に積層され、入射電子を増倍する電子増倍孔を有するダイノードを備えた電子管であって、
   隣接する前記ダイノード間には、表面に孔部が形成された絶縁部材が設けられており、
   隣接する前記ダイノードは、それぞれ、前段側及び後段側のそれぞれの面上に形成された第１及び第２の突起部を有し、後段の前記ダイノードの前記第１の突起部、及び前段の前記ダイノードの前記第２の突起部が前記孔部に嵌合された状態で、前記絶縁部材を介して積み重ねられている、
   ことを特徴とする電子管。
2. 前記絶縁部材の前記孔部の周縁部には隆起部が形成され、
   前記隣接するダイノードは、前記隆起部に当接した状態で互いに積み重ねられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の電子管。
3. 前記第１及び第２の突起部の中央には、平坦面が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子管。
4. 前記ダイノードの前段側の面上における前記第２の突起部に対して反対側の位置、及び前記ダイノードの後段側の面上における前記第１の突起部に対して反対側の位置には、窪み部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子管。
5. 前記絶縁部材には、少なくとも２つの孔部が形成されており、
   隣接する前記ダイノードは、後段の前記ダイノードの前記第１の突起部が、前記絶縁部材の一方の前記孔部に嵌合され、且つ前段の前記ダイノードの前記第２の突起部が他方の前記孔部に嵌合された状態で、前記絶縁部材を介して積み重ねられている、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子管。
6. 前記絶縁部材は、前記ダイノードの前記電子増倍孔が形成された領域を取り囲むような枠状の形状を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子管。

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