JP2008293918A - Electron tube - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an electron tube for multiplying an incident electron current by dynodes stacked in multiple stages.
従来、この種の電子管としては、下記特許文献1記載の光電子増倍管が知られている。この光電子増倍管は、主軸方向に沿って設けられた複数段のダイノードを有し、それぞれのダイノードにおいては、主軸に対して傾斜する複数の薄板が主軸に直交する方向に特定のピッチで配列されている。このようなダイノードの隣接する薄板間に主軸に沿って電子が入射すると、電子が順次薄板に衝突しながら増倍されてコレクタで捕集される。
しかしながら、上記形状のダイノードでは、高感度を実現するためには薄板のサイズをある程度大きくすることが必要となるが、あまりサイズを大きくしすぎると前段側或いは後段側のダイノードの印加電圧による影響が強くなるため、かえって電子増倍率が低下してしまう傾向にある。このような傾向は、電子管の小型化が求められている場合に顕著である。 However, in the dynode having the above-described shape, it is necessary to increase the size of the thin plate to some extent in order to achieve high sensitivity. Since it becomes stronger, the electron multiplication factor tends to decrease. Such a tendency is remarkable when downsizing of the electron tube is required.
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、装置の小型化が求められる場合であっても、感度を効率的に高めることが可能な電子管を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electron tube capable of efficiently increasing sensitivity even when downsizing of the apparatus is required. .
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複数チャネルの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、電子増倍孔は、同一段のダイノードにおける隣接チャネルどうしが仕切部材によって仕切られ、仕切部材は、ダイノードの積層方向に沿った断面が積層方向に対して傾斜して延びるように形成され、且つ、前段のダイノード側の上流側側面には、前段のダイノード側の端部に沿った突起部が形成され、前段のダイノード側の先端面が積層方向に垂直な面に対して傾斜している。 In order to solve the above-described problems, an electron tube of the present invention is an electron tube including a dynode having a plurality of channel electron multiplying holes stacked in a plurality of stages and multiplying incident electrons. Adjacent channels in a single stage dynode are partitioned by a partition member, and the partition member is formed such that a cross section along the stacking direction of the dynode extends inclining with respect to the stacking direction, and upstream of the previous dynode side A protrusion is formed on the side surface along the end portion on the dynode side of the previous stage, and the tip surface on the dynode side of the previous stage is inclined with respect to a plane perpendicular to the stacking direction.
このような電子管によれば、複数段に積層されたダイノードには、隣接チャネル間が積層方向に対して傾斜する仕切部材によって仕切られた電子増倍孔が構成されており、その仕切部材には、前段のダイノード側の側面において電子増倍孔の開口端に沿った突起部が設けられ、且つ、仕切部材の前段のダイノード側の先端面がダイノードの積層方向に垂直な面に対して傾斜している。このような仕切部材の形状により、前段のダイノードに印加された電圧による電場のしみこみが突起部により遮られることにより、電子増倍孔内の電位の低下が防止されるとともに、電子増倍孔の後段のダイノード側の側面近傍における電位が引き上げられる。また、前段のダイノード側の先端面が傾斜することで当該先端面から前段のダイノードの電子増倍孔内部に向けて電場がしみこみやすくなる。このような突起部及び先端面形状の相乗効果により、ダイノードにおける電子の増倍効率が向上し、検出感度を効果的に高めることが可能になる。 According to such an electron tube, the dynodes stacked in a plurality of stages are configured with electron multiplying holes that are partitioned by a partition member that is inclined between adjacent channels with respect to the stacking direction. A protrusion along the opening end of the electron multiplier hole is provided on the side surface on the front dynode side, and the front end surface on the front dynode side of the partition member is inclined with respect to a surface perpendicular to the stacking direction of the dynodes. ing. By such a shape of the partition member, the penetration of the electric field due to the voltage applied to the preceding dynode is blocked by the protrusion, so that the potential in the electron multiplier hole is prevented from being lowered and the electron multiplier hole The potential in the vicinity of the side surface on the dynode side in the subsequent stage is raised. In addition, since the front end surface on the dynode side in the previous stage is inclined, the electric field is likely to penetrate from the front end surface toward the inside of the electron multiplier hole of the previous dynode. By such a synergistic effect of the protrusion and the tip surface shape, the electron multiplication efficiency in the dynode is improved, and the detection sensitivity can be effectively increased.
仕切部材の突起部には、先端に前段のダイノード側の端部に沿った窪みが形成されていることが好ましい。この場合、仕切部材の突起部と前段のダイノードとの間の耐電圧特性が低下することなく所望の検出感度を維持することができる。 The projection of the partition member is preferably formed with a dent at the tip along the end on the dynode side of the previous stage. In this case, the desired detection sensitivity can be maintained without degrading the withstand voltage characteristic between the protruding portion of the partition member and the preceding dynode.
また、仕切部材の後段のダイノード側の下流側側面には、前段のダイノード側の端部に沿った窪み部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、電子増倍孔の体積を確保することができるので、ダイノードを多チャネル化した場合であっても、各チャネル毎の電子の収集効率を向上させることができる。 Moreover, it is also preferable that a recess along the end portion on the dynode side of the previous stage is formed on the downstream side surface on the dynode side of the rear stage of the partition member. With such a configuration, the volume of the electron multiplying hole can be secured, so that the electron collection efficiency for each channel can be improved even when the dynode is multi-channeled.
また、仕切部材の窪み部は、上流側側面の突起部の形成位置に対して反対側の下流側側面の位置に形成されていることも好ましい。こうすれば、仕切部材の肉厚を薄くすることが容易になり、限られたサイズのダイノードにおいて電子増倍孔を容易に多チャネル化することができる。 Moreover, it is also preferable that the hollow part of a partition member is formed in the position of the downstream side surface on the opposite side with respect to the formation position of the projection part of an upstream side surface. In this way, it is easy to reduce the thickness of the partition member, and the electron multiplier holes can be easily multi-channeled in a limited size dynode.
或いは、仕切部材の後段のダイノード側の下流側側面には、前段のダイノード側の端部に沿って更に突起部が形成されていることが好ましい。かかる突起部を備えれば、電子増倍孔の後段のダイノード側において後段側に2次電子を導くような電場を生じやすくなるので、検出感度をより高くすることができる。 Or it is preferable that the protrusion part is further formed in the downstream side surface by the side of the back | latter stage dynode of a partition member along the edge part by the side of the front | former stage dynode. Providing such a protrusion makes it easier to generate an electric field that leads secondary electrons to the subsequent stage on the dynode side subsequent to the electron multiplier hole, so that the detection sensitivity can be further increased.
また、上流側側面の突起部は、電子増倍孔の前段のダイノード側の開口部を含む第1の面と、後段のダイノード側の開口部を含む第2の面との間の中点を含む面よりも第1の面寄りに配置されていることも好ましい。この場合、前段のダイノードへの印加電圧による電子増倍孔への電場のしみこみが一層防止され、電子の増倍率をさらに高めることが可能になる。 Further, the protrusion on the upstream side surface is a midpoint between the first surface including the opening on the dynode side upstream of the electron multiplier hole and the second surface including the opening on the dynode side in the subsequent stage. It is also preferable that it is arranged closer to the first surface than the including surface. In this case, the penetration of the electric field into the electron multiplier hole due to the voltage applied to the preceding dynode is further prevented, and the electron multiplication factor can be further increased.
さらに、仕切部材の上流側側面は、突起部から先端面にかけて前段のダイノード側に向けて湾曲するように形成されていることも好ましい。かかる形状の場合、仕切部材の側面から前段のダイノードまでの距離が大きくされるのでダイノード間の放電を防止できるとともに、仕切部材の先端部から前段の電子増倍孔内に向けて電場がしみこみ易くなるので、電子の増倍率をより向上させることができる。 Furthermore, it is also preferable that the upstream side surface of the partition member is formed so as to bend toward the dynode side in the previous stage from the protrusion to the tip surface. In such a shape, the distance from the side surface of the partition member to the preceding dynode is increased, so that discharge between the dynodes can be prevented and the electric field easily penetrates from the tip of the partition member into the preceding electron multiplier hole. Therefore, the multiplication factor of electrons can be further improved.
またさらに、仕切部材の上流側側面は、突起部から後段のダイノード側の先端部にかけて前段のダイノード側に向けて湾曲するように形成されていることも好ましい。かかる形状の場合、仕切部材の先端部から後段のダイノードまでの距離が大きくされるのでダイノード間の放電を十分に防止することができる。 Furthermore, it is also preferable that the upstream side surface of the partition member is formed so as to bend toward the front dynode side from the protrusion to the front end portion on the rear dynode side. In the case of such a shape, since the distance from the front end portion of the partition member to the subsequent dynode is increased, the discharge between the dynodes can be sufficiently prevented.
本発明によれば、装置の小型化が求められる場合であっても、感度を効率的に高めることが可能な電子管を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electron tube capable of efficiently increasing sensitivity even when downsizing of the apparatus is required.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of an electron tube according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
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。
FIG. 1 is an end view along a tube axis direction of a
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。
A
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ることで、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。
The
次に、図2〜4を参照して、電子増倍部7の構成について詳細に説明する。図2は、図1の電子増倍部7の一部を拡大して示す端面図、図3は、図2の仕切部材を拡大して示す端面図、図4は、図1のダイノード10を管軸Z方向から見た平面図である。
Next, the configuration of the
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。これらの複数の電子増倍孔9は、その前段側(収束電極6側)の開口部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)の開口部9bの延長線上に位置することによって管軸Z方向に沿ったジグザグ状の電子増倍用チャネルを複数形成する。
Each
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。
As the
電子増倍孔9の特徴についてより詳細に説明すると、隣接する電子増倍用チャネルを構成する2つの電子増倍孔9は、平板電極に例えばプレス加工を施すことにより成形された仕切部材12によって仕切られている。この仕切部材12は、スリット状の電子増倍孔9の配列方向をX軸とした場合のX−Z平面に沿った断面が、管軸Zに対して傾斜して延びるように形成されている(図3)。
The characteristics of the
仕切部材12の前段のダイノード10側の上流側側面12aには、電子増倍孔9の開口部9aを成す仕切部材12の前段側の端部に沿って(Y軸方向に沿って)、突起部13が形成されている。この突起部13は、電子増倍孔9の開口部9aを含む面S1と開口部9bを含む面S2との間の中点を含む面S3よりも面S1寄りに位置するように形成されている。また、この突起部13の中心部には、突起部13の長手方向に沿って、すなわち、開口部9aに沿って線状に切り欠かれた窪み13aが形成されている。この上流側側面12aは、突起部13から前段側の先端面12c及び後段側の先端面12dにかけて、前段のダイノード10側に湾曲するように曲面を形成している。
On the
仕切部材12の後段のダイノード10側の下流側側面12bには、突起部13の形成方向に沿って、すなわち、開口部9aに沿って直線状に窪み部14が形成されている(図3及び図4)。この窪み部14は、上流側側面12aの突起部13の形成位置に対して反対側の下流側側面12bの位置に形成されている。また、この下流側側面12bは、窪み部14から前段側の先端面12c及び後段側の先端面12dにかけて、前段のダイノード10側に湾曲するように曲面を形成している。
On the
また、仕切部材12の先端面12cは、同一チャネルの前段側の電子増倍孔9内に向けて開口部9aが突出するように、管軸Z方向に垂直な面S1に対して傾斜して形成されている。同様に、仕切部材12の先端面12dも、管軸Z方向に垂直な面S2に対して傾斜して形成されている。
Further, the
このような構成の電子増倍部7における電子増倍機能について、図1及び図5を参照しつつ説明する。
The electron multiplying function in the
収束電極6を通過して1段目のダイノード10の電子増倍孔9内に入射した電子は、ダイノード10に印加された電圧により加速されながら、電子増倍孔9の上流側側面12aのアノード8側の下部に衝突し、ここで2次電子が放出され入射電子流Eが増倍される。増倍された入射電子流Eは同一チャネルの次段のダイノード10の電子増倍孔9に入射して、そのダイノード10に印加された電圧により加速されながら上流側側面12aに衝突し、再び増倍される。このようにして最終段のダイノード10の電子増倍孔9から放出された電子流Eは、アノード8からステムピン11を介して外部に電気信号として取り出される。
The electrons that have passed through the focusing electrode 6 and entered the
以上説明した光電子増倍管1によれば、複数段に積層されたダイノード10には、隣接チャネル間が管軸Z方向に対して傾斜する仕切部材12によって仕切られた電子増倍孔9が構成されており、その仕切部材12には、前段のダイノード10側の側面12aにおいて電子増倍孔9の開口部9aに沿った突起部13が設けられ、且つ、仕切部材12の前段のダイノード側の先端面12cが管軸Z方向に垂直な面S1に対して傾斜している。このような仕切部材12の形状により、前段のダイノード10に印加された電圧による電場F1の電子増倍孔9内へのしみこみが突起部13により遮られることにより、電子増倍孔9内の電位の低下が防止されるとともに、電子増倍孔9の後段のダイノード10側の側面12a近傍における電位が引き上げられる(図5)。また、前段のダイノード10側の先端面12cが傾斜することで当該先端面12cから前段のダイノード10の電子増倍孔9内部に向けて電場F2がしみこみやすくなる。このような突起部13及び先端面12c形状の相乗効果により、増倍された入射電子流Eを上流側側面12aから後段の電子増倍孔9に導入しやすい電場の分布が形成されるので、ダイノード10における電子の増倍効率が向上し、検出感度を効果的に高めることが可能になる。また、仕切り部材12には管軸Z方向に垂直な面S1に対して平行な部位が殆どないため、ノイズ等の原因となりうる異物が仕切り部材12上に載ってしまうことを抑制することができる。
According to the
特に、突起部13は、電子増倍孔9の開口部9aを含む面S1と、開口部9bを含む面S2との間の中点を含む面S3よりも面S1寄りに配置されているので、前段のダイノード10への印加電圧による電子増倍孔9への電場のしみこみが一層防止され、電子の増倍率をさらに高めることが可能になる。
In particular, the
また、仕切部材12の突起部13には、その先端に開口部9aに沿った窪み13aが形成されているので、仕切部材12の突起部13と前段のダイノード10との間の耐電圧特性が低下することなく所望の検出感度を維持することができる。
Moreover, since the
また、仕切部材12の下流側側面12bには、開口部9aに沿った窪み部14が形成されていることで電子増倍孔9の体積を確保することができるので、ダイノード10を多チャネル化した場合であっても、各チャネル毎の電子の収集効率を向上させることができる。さらに、仕切部材12の窪み部14は、上流側側面12aの突起部13の形成位置に対して反対側の下流側側面12bの位置に形成されているので、仕切部材12の肉厚を薄くすることが容易になり、限られたサイズのダイノード10において電子増倍孔9を容易に多チャネル化することができる。
Moreover, since the volume of the
さらに、仕切部材12の上流側側面12aは、突起部13から先端面12cにかけて前段のダイノード10側に湾曲するように形成されているので、仕切部材12の側面12aから前段のダイノード10までの距離が大きくされてダイノード10間の放電を防止できるとともに、仕切部材12の開口部9aから前段の電子増倍孔9内に向けて電場がしみこみ易くなるので、電子の増倍率をより向上させることができる。
Further, since the
またさらに、仕切部材12の上流側側面12aは、突起部13から先端面12dにかけて前段のダイノード10側に湾曲するように形成されているので、仕切部材12の開口部9bから後段のダイノード10までの距離が大きくされるのでダイノード間の放電を十分に防止することができる。
Furthermore, since the
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10の形状としては様々な変形態様を採ることができる。例えば、図6には、本発明の変形例であるダイノード110の図1と同様な管軸方向に沿った端面図を示す。このダイノード110は、隣接する電子増倍孔109を仕切る仕切部材112を有しており、この仕切部材112の上流側側面112aには、電子増倍孔109の開口部109aに沿って直線的に尖った形状を有する突起部113が形成されている。そして、この仕切部材の下流側側面112bにおける突起部113と反対側の位置には、後段のダイノード110側に直線的に突出する突起部114が形成されている。このような形状の場合は、電子増倍孔109が後段のダイノード110側に向けて狭くなるように構成されることにより後段側に2次電子を導くような電場が生じやすくなるので、電子の増倍率がさらに高められ、検出感度をより高くすることができる。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the shape of the
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。 In the embodiment described above, a photomultiplier tube is shown as an electron tube having an electron multiplier. However, an electron multiplier having no other photocathode, an image for amplifying the luminance of an input light image. An electron tube having an electron multiplier such as a multiplier may be used.
1…光電子増倍管、9,109…電子増倍孔、9a,109a…開口部(端部)、9b…開口部、10,110…ダイノード、12,112…仕切部材、12a,112a…上流側側面、12b,112b…下流側側面、12c…先端面、13,113,114…突起部、13a…窪み、14…窪み部、Z…管軸(積層方向)。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電子増倍孔は、同一段の前記ダイノードにおける隣接チャネルどうしが仕切部材によって仕切られ、
前記仕切部材は、
前記ダイノードの積層方向に沿った断面が前記積層方向に対して傾斜して延びるように形成され、且つ、前段の前記ダイノード側の上流側側面には、前記前段のダイノード側の端部に沿った突起部が形成され、前記前段のダイノード側の先端面が前記積層方向に垂直な面に対して傾斜している、
ことを特徴とする電子管。 An electron tube comprising a dynode having a multi-channel electron multiplier hole stacked in a plurality of stages and multiplying incident electrons,
In the electron multiplier hole, adjacent channels in the dynode in the same stage are partitioned by a partition member,
The partition member is
A section along the stacking direction of the dynode is formed so as to extend inclined with respect to the stacking direction, and an upstream side surface on the dynode side of the previous stage is along an end portion on the dynode side of the previous stage A protrusion is formed, and the front end surface on the dynode side in the previous stage is inclined with respect to a plane perpendicular to the stacking direction.
An electron tube characterized by that.
ことを特徴とする請求項1記載の電子管。 In the projection of the partition member, a depression is formed along an end on the dynode side of the previous stage.
The electron tube according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1又は2記載の電子管。 On the downstream side surface on the dynode side in the rear stage of the partition member, a recess is formed along the end part on the dynode side in the front stage.
The electron tube according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項3記載の電子管。 The recessed portion of the partition member is formed at the position of the downstream side surface opposite to the formation position of the protruding portion of the upstream side surface.
The electron tube according to claim 3, wherein:
ことを特徴とする請求項1又は2記載の電子管。 On the downstream side surface on the dynode side of the rear stage of the partition member, a protrusion is further formed along the end part on the dynode side of the front stage.
The electron tube according to claim 1 or 2, wherein
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。 The protrusion on the upstream side surface is between a first surface including an opening on the dynode side upstream of the electron multiplier hole and a second surface including an opening on the dynode side in the subsequent stage. It is arranged closer to the first surface than the surface including the midpoint,
The electron tube according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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。 The upstream side surface of the partition member is formed so as to curve toward the dynode side in the previous stage from the protrusion to the tip surface.
The electron tube according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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。 The upstream side surface of the partition member is formed so as to bend toward the dynode side in the front stage from the protrusion to the tip part on the dynode side in the rear stage.
The electron tube according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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