JP2009170171A - Image tube unit - Google Patents

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Akihiko Otomo
昭彦 大友
Tsuneo Ihara
常夫 渭原
Kenji Shimano
賢志 嶋野
Itaru Mizuno
到 水野
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an S/N ratio by enhancing cooling efficiency of a vicinal space of a photoelectric surface of an image tube. <P>SOLUTION: This image tube unit 1 has the image tube 10 for arranging the photoelectric surface 6 inside a light receiving surface plate 5, and a cooling mechanism 20 cooling the vicinity of the image tube 10. In the image tube unit, the cooling mechanism 20 has a metal flange 21 arranged adjacent to a side surface of the light receiving surface plate 5 of the image tube 10, and four Peltier elements 23a-23d arranged adjacent to the metal flange 21. In the four Peltier elements 23a-23d, respective four heat absorbing surfaces 29 are arranged so as to surround the sides of the light receiving surface plate 5 from the four directions along the direction guiding the heat absorbing surfaces 29 to intersect with a light incident surface 4a of the light receiving surface plate 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、入射窓で受けた光学像を出射窓にて光学像として再生するイメージ管を含むイメージ管ユニットに関し、特にそのイメージ管ユニットにおける冷却構造に関するものである。   The present invention relates to an image tube unit including an image tube that reproduces an optical image received at an entrance window as an optical image at an exit window, and more particularly to a cooling structure in the image tube unit.

イメージ管は、入射窓の内側に光電面が形成されており、入射窓に入射した光学像が光電面の外部光電効果により光電子像に変換されるようになっている。光電子像は電子増倍部で増倍され、出射窓の内側に形成された蛍光面に入射して光学像として再生される。   The image tube has a photocathode formed inside the entrance window, and an optical image incident on the entrance window is converted into a photoelectron image by the external photoelectric effect of the photocathode. The photoelectron image is multiplied by the electron multiplier, and is incident on the fluorescent screen formed inside the emission window to be reproduced as an optical image.

このようなイメージ管において、使用される光電面によっては、測定対象光の入射がなくても、熱により光電子を放出する場合がある。この光電子は熱雑音となり、イメージ管のS/N比を劣化させる原因となるものである。かかる熱による雑音を抑制するために、従来のイメージ管においてはペルチェ素子等の冷却素子を用いた冷却手段が用いられている(下記特許文献1参照)。このような冷却手段を用いることで、入射窓の内側に配置された光電面が冷却される。
特許第3276418号
In such an image tube, depending on the photocathode used, photoelectrons may be emitted by heat even when no measurement target light is incident. This photoelectron becomes thermal noise and causes the S / N ratio of the image tube to deteriorate. In order to suppress such noise caused by heat, a conventional image tube uses a cooling means using a cooling element such as a Peltier element (see Patent Document 1 below). By using such a cooling means, the photocathode arranged inside the entrance window is cooled.
Japanese Patent No. 3276418

しかしながら、近年、よりS/N比の高いイメージ管が求められており、そのために従来のイメージ管以上に熱による雑音を抑制することが求められている。そして、熱による雑音の抑制をさらに進めるためには、イメージ管の近傍空間の冷却効率をより高めることが求められる。   However, in recent years, there has been a demand for an image tube with a higher S / N ratio. For this reason, it is required to suppress noise caused by heat more than a conventional image tube. In order to further suppress noise due to heat, it is required to further increase the cooling efficiency of the space near the image tube.

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、イメージ管の光電面の近傍空間の冷却効率を高めることによって、S/N比の向上を図ることが可能なイメージ管ユニットを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an image tube unit capable of improving the S / N ratio by increasing the cooling efficiency of the space near the photocathode of the image tube. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、本発明のイメージ管ユニットは、面板の内側に光電面が配置されたイメージ管と、イメージ管の近傍を冷却する冷却部とを備えるイメージ管ユニットにおいて、冷却部は、イメージ管の面板の側面に隣接して設けられた冷却板と、冷却板に接して設けられた複数のペルチェ素子とを有し、複数のペルチェ素子は、それぞれの複数の吸熱面が、面板の光入射面と交わる方向に沿って面板の側方を取り囲むように配置されている、ことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an image tube unit of the present invention is an image tube unit including an image tube having a photocathode disposed inside a face plate, and a cooling unit that cools the vicinity of the image tube. A cooling plate provided adjacent to the side surface of the face plate of the image tube, and a plurality of Peltier elements provided in contact with the cooling plate, the plurality of Peltier elements each having a plurality of endothermic surfaces, It is arrange | positioned so that the side of a faceplate may be surrounded along the direction which cross | intersects a light-incidence surface.

このようなイメージ管ユニットによれば、複数のペルチェ素子によって、冷却板を介して面板の側面近傍が効率よく冷却されるとともに、複数のペルチェ素子の吸熱面が面板の光入射面と交わる方向に沿って、面板を側方から取り囲むように設けられているので、面板の光入射面の近傍空間も十分に冷却することができる。これにより、光電面の近傍空間の冷却効率を高めることができ、光電面からの熱による雑音の発生が低減されてS/N比の向上が実現される。   According to such an image tube unit, the vicinity of the side surface of the face plate is efficiently cooled by the plurality of Peltier elements via the cooling plate, and the heat absorption surface of the plurality of Peltier elements intersects with the light incident surface of the face plate. Accordingly, the space near the light incident surface of the face plate can be sufficiently cooled. As a result, the cooling efficiency of the space near the photocathode can be increased, the generation of noise due to heat from the photocathode is reduced, and the S / N ratio is improved.

イメージ管を収容する容器をさらに備え、イメージ管の側面と容器との間は、絶縁部材によってポッティングされ、且つ冷却板におけるペルチェ素子と接触する冷却面の反対側の面と、容器との間には間隙が形成されていることが好適である。この場合、イメージ管の配線部材の絶縁用としても使用される絶縁部材、及び冷却板のペルチェ素子と接触する冷却面の反対側の面と容器との間の間隙により、光電面近傍の空間は効率的に冷却しつつも、冷却部によるイメージ管の側面の過剰な冷却を抑制することができる。   A container for accommodating the image tube is further provided, and the space between the side surface of the image tube and the container is potted by an insulating member and between the surface opposite to the cooling surface in contact with the Peltier element on the cooling plate and the container. It is preferable that a gap is formed. In this case, the space near the photocathode is due to the gap between the insulating member used for insulating the wiring member of the image tube and the surface opposite to the cooling surface in contact with the Peltier element of the cooling plate and the container. While cooling efficiently, excessive cooling of the side surface of the image tube by the cooling unit can be suppressed.

また、イメージ管には、光電面の光出射面に対面するように電子増倍部が配置され、冷却板と容器との間における電子増倍部の面板側の面と面板との間には空洞が形成されていることも好適である。かかる構成を備えれば、高電圧が印加される電子増倍部の絶縁を確保しつつ、光電面近傍の空間の熱容量を小さくして冷却効率を向上させることができる。   In addition, an electron multiplier is disposed in the image tube so as to face the light exit surface of the photocathode, and between the face plate side surface of the electron multiplier between the cooling plate and the container. It is also preferable that a cavity is formed. With such a configuration, it is possible to improve the cooling efficiency by reducing the heat capacity of the space in the vicinity of the photocathode while ensuring the insulation of the electron multiplier to which a high voltage is applied.

また、冷却板には、複数のペルチェ素子の吸熱面のそれぞれと接する複数の冷却面が、面板の側面を取り囲むように形成されるとともに、複数の冷却面の間には、面板の側面に向けて切り欠かれた切欠部が形成されていることも好適である。かかる構成を備えれば、ペルチェ素子により直接冷却される冷却面に接していない領域の熱容量が小さくされ、冷却板を介して光電面の近傍をより効率的に冷却することができる。   Further, the cooling plate is formed with a plurality of cooling surfaces in contact with each of the heat absorbing surfaces of the plurality of Peltier elements so as to surround the side surface of the face plate, and between the plurality of cooling surfaces, the cooling plate faces the side surface of the face plate. It is also preferable that a notched part that is notched is formed. With this configuration, the heat capacity of the region not in contact with the cooling surface directly cooled by the Peltier element is reduced, and the vicinity of the photocathode can be more efficiently cooled via the cooling plate.

また、冷却部は、複数のペルチェ素子の放熱面のそれぞれに接して設けられ、外部との間の熱交換機能を有する複数の冷却ブロックをさらに有し、複数の冷却ブロックの面板の側面に沿った方向の高さは、冷却板の側面に沿った方向の高さよりも高いことも好適である。こうすれば、冷却ブロックによって、イメージ管が配置される側である内側に位置する冷却空間と外側に位置する放熱空間とが仕切られ、光電面の近傍の冷却効率を高めながら、放熱空間から面板に向けての熱の伝達を確実に防止することができる。   The cooling unit further includes a plurality of cooling blocks provided in contact with the heat radiation surfaces of the plurality of Peltier elements, and having a heat exchange function with the outside, along the side surfaces of the face plates of the plurality of cooling blocks. It is also preferable that the height in the horizontal direction is higher than the height in the direction along the side surface of the cooling plate. In this way, the cooling block partitions the cooling space located on the inner side on which the image tube is disposed and the heat radiation space located on the outer side, and increases the cooling efficiency in the vicinity of the photocathode while increasing the cooling efficiency from the heat radiation space to the face plate. It is possible to reliably prevent the transfer of heat toward.

本発明によれば、イメージ管の光電面の近傍空間の冷却効率を高めることによって、S/N比の向上を図ることができる。   According to the present invention, the S / N ratio can be improved by increasing the cooling efficiency of the space near the photocathode of the image tube.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電子増倍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 multiplier 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イメージ管ユニットの外観斜視図、図2は、図1のイメージ管ユニットの内部構成を示す斜視図、図3は、図2のイメージ管ユニットのIII−III線に沿った断面図、図4は、図3の一部拡大断面図である。   1 is an external perspective view of an image tube unit according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an internal configuration of the image tube unit of FIG. 1, and FIG. 3 is an image tube unit of FIG. FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view of FIG. 3.

このイメージ管ユニット1は、真空状態とされた直方体形状の筐体2の内部にイメージ管10、及び筐体2の内部でイメージ管10の近傍を冷却する冷却機構20を収容して構成され、この筐体2の一方の端部には円形の入射窓3aが、他方の端部には出射窓3bがそれぞれ設けられている。イメージ管10は、略円筒形状をなす電子管の一種であるイメージインテンシファイアであり、筐体2の一部を構成するベース板2a上に搭載されている。   The image tube unit 1 is configured by housing an image tube 10 inside a rectangular parallelepiped housing 2 in a vacuum state and a cooling mechanism 20 that cools the vicinity of the image tube 10 inside the housing 2. A circular entrance window 3a is provided at one end of the housing 2, and an exit window 3b is provided at the other end. The image tube 10 is an image intensifier that is a kind of electron tube having a substantially cylindrical shape, and is mounted on a base plate 2 a constituting a part of the housing 2.

図3及び図4に示すように、イメージ管10の入射窓3a側の端部は、光学像(入射光)の光入射面4aとなり、光入射面4aが設けられる端部とは反対側、すなわち出射窓3b側の端部は、出射窓4bとなっている。光入射面4aは、略円板状の硼珪酸ガラス等の透光性材料からなる受光面板5の光入射側の面であり、この受光面板5の光入射面4aとは反対側の面には、その面の中央部に接するように矩形平板状の光電面6が配置されている。光電面6は、受光面板5を透過して光入射面6aに入射する入射光に応じて、光出射面6bから光電子を放出する。この光電面6は、特に近赤外光に高い感度を有する光電面であり、例えば、p+InP基板上にInP/InGaAs、若しくはInP/InGaAsP層を成長させたものである。受光面板5の外側には、光電面6の光入射面6aにバイアス電圧を印加するためのコバール金属からなる給電電極11と、光電面6の光出射面6bにグランド電位を印加するためのコバール金属からなる給電電極12が、受光面板5を貫通して設けられている(図2)。   As shown in FIGS. 3 and 4, the end of the image tube 10 on the incident window 3 a side is a light incident surface 4 a for an optical image (incident light), and is opposite to the end where the light incident surface 4 a is provided. That is, the end on the exit window 3b side is an exit window 4b. The light incident surface 4a is a surface on the light incident side of the light receiving surface plate 5 made of a translucent material such as a substantially disc-shaped borosilicate glass, and the light receiving surface plate 5 has a surface opposite to the light incident surface 4a. The rectangular flat photocathode 6 is disposed so as to be in contact with the center of the surface. The photocathode 6 emits photoelectrons from the light exit surface 6b in response to incident light that passes through the light receiving surface plate 5 and enters the light incident surface 6a. The photocathode 6 is a photocathode having a particularly high sensitivity to near-infrared light. For example, an InP / InGaAs or InP / InGaAsP layer is grown on a p + InP substrate. On the outside of the light receiving surface plate 5, a feeding electrode 11 made of Kovar metal for applying a bias voltage to the light incident surface 6a of the photocathode 6 and a kovar for applying a ground potential to the light emitting surface 6b of the photocathode 6 are provided. A feeding electrode 12 made of metal is provided so as to penetrate the light-receiving face plate 5 (FIG. 2).

また、イメージ管10の光電面6の光出射面6b側には、光出射面6bに対面するように電子増倍部としてのMCP(マルチチャンネルプレート)7が設けられている。MCP7は、光電面6の光出射面6bから放出された光電子を2次電子増倍する。さらに、MCP7の出射窓4b側の下部には、そのMCP7側の面に、MCP7から放出された2次電子を光に変換する蛍光面9が形成され、蛍光面9からの光を出射窓4bに向けて導波する導光部材であるFOP(ファイバオプティックプレート)8が配置されている。   Further, an MCP (multichannel plate) 7 as an electron multiplier is provided on the light emitting surface 6b side of the photocathode 6 of the image tube 10 so as to face the light emitting surface 6b. The MCP 7 multiplies the photoelectrons emitted from the light exit surface 6 b of the photocathode 6 by secondary electrons. Further, a phosphor screen 9 for converting secondary electrons emitted from the MCP 7 into light is formed on the surface of the MCP 7 on the lower side of the exit window 4b side of the MCP 7, and the light from the phosphor screen 9 is transmitted to the exit window 4b. An FOP (fiber optic plate) 8 that is a light guide member that guides toward the surface is disposed.

このようなイメージ管10では、受光面板5に入射した光学像は光電面6内で光電変換されて光電子となり、光電面6から放出されてMCP7に入射する。このMCP7に入射した光電子は2次電子増倍され、蛍光面9に入射する。蛍光面9に入射した2次電子は光に変換され、この光はFOP8を透過して出射窓4bから外部に出力される。すなわち、光入射面4aから入射した光学像が2次元情報を保持したまま増強されて出射窓4bから出力される。   In such an image tube 10, the optical image incident on the light receiving surface plate 5 is photoelectrically converted in the photocathode 6 to become photoelectrons, is emitted from the photocathode 6 and enters the MCP 7. The photoelectrons incident on the MCP 7 are multiplied by the secondary electrons and enter the phosphor screen 9. The secondary electrons incident on the phosphor screen 9 are converted into light, which is transmitted through the FOP 8 and output to the outside from the exit window 4b. That is, the optical image incident from the light incident surface 4a is enhanced while retaining the two-dimensional information and is output from the exit window 4b.

このイメージ管10の周囲には、冷却機構20が設けられている。冷却機構20は、金属フランジ(冷却板)21と、容器22と、ペルチェ素子23a〜23dと、冷却ブロック24a〜24dとから構成されている(図2)。   A cooling mechanism 20 is provided around the image tube 10. The cooling mechanism 20 includes a metal flange (cooling plate) 21, a container 22, Peltier elements 23a to 23d, and cooling blocks 24a to 24d (FIG. 2).

金属フランジ21は、銅製の金属部材であり、イメージ管10の受光面板5の側面の周りに配置された平板状のフランジ本体25と、そのフランジ本体25に接続された4つの矩形の冷却プレート26a〜26dとからなる。   The metal flange 21 is a copper metal member, and a flat flange body 25 disposed around the side surface of the light receiving face plate 5 of the image tube 10, and four rectangular cooling plates 26 a connected to the flange body 25. ~ 26d.

また、イメージ管10の側管14と受光面板5との間には、銅製のフランジ部13(図4)が設けられている。フランジ部13は、受光面板5の光電面6側の面に取り付けられるとともに、受光面板5の側面から光入射面4aに沿って延びる延在部13aを有する。そして、フランジ本体25は、フランジ部13の延在部13aに接続されることにより、受光面板5の側面に近接して配置されている。このフランジ本体25は、その中心がほぼ受光面板5の外縁(側面)と同一の径で切り抜かれた形状を有し、2組の対辺のそれぞれの中央部には、受光面板5の側面に沿って、すなわち、光学像の入射方向に沿って冷却プレート26a〜26dが接続されている(図2及び図3)。これらの冷却プレート26a〜26dは、冷却プレート26aと冷却プレート26c、及び冷却プレート26bと冷却プレート26dが、それぞれ平行になるように設けられることで、冷却プレート26a〜26dの外側の4つの冷却面27によって受光面板5を側方から取り囲むようにされる。さらに、フランジ本体25の外縁部における直交する2つの冷却面27の間、すなわち、冷却プレート26a〜26dとの接続部位のうちの隣接する2つの接続部位の間には、受光面板5の側面に向けて円弧状に切り欠かれた4つの切欠部28が形成されている。   Further, a copper flange portion 13 (FIG. 4) is provided between the side tube 14 of the image tube 10 and the light receiving face plate 5. The flange portion 13 is attached to the surface on the photoelectric surface 6 side of the light receiving surface plate 5 and has an extending portion 13a extending from the side surface of the light receiving surface plate 5 along the light incident surface 4a. And the flange main body 25 is arrange | positioned adjacent to the side surface of the light-receiving surface board 5 by connecting to the extension part 13a of the flange part 13. As shown in FIG. The flange main body 25 has a shape in which the center is cut out with substantially the same diameter as the outer edge (side surface) of the light receiving surface plate 5, and the center of each of the two sets of opposite sides is along the side surface of the light receiving surface plate 5. That is, the cooling plates 26a to 26d are connected along the incident direction of the optical image (FIGS. 2 and 3). These cooling plates 26a to 26d are provided so that the cooling plate 26a and the cooling plate 26c, and the cooling plate 26b and the cooling plate 26d are parallel to each other, so that the four cooling surfaces outside the cooling plates 26a to 26d are provided. 27, the light-receiving face plate 5 is surrounded from the side. Further, between the two cooling surfaces 27 orthogonal to each other at the outer edge portion of the flange body 25, that is, between two adjacent connection portions of the connection portions with the cooling plates 26 a to 26 d, the side surface of the light receiving surface plate 5 is provided. Four cutout portions 28 that are cut out in a circular arc shape are formed.

ここで、金属フランジ21は、フランジ本体25と冷却プレート26a〜26dとが別部材で構成されていなくてもよく、一体的に形成されていてもよい。   Here, as for the metal flange 21, the flange main body 25 and the cooling plates 26a-26d may not be comprised with another member, and may be formed integrally.

ペルチェ素子23a〜23dは、一方の端面に位置する吸熱面29において発生した熱を、他方の端面に位置する放熱面30に向けて移動させることによって、吸熱面29側近傍を冷却する(図3)。これらのペルチェ素子23a〜23dは、吸熱面29から放熱面30にかけて四層構造を有し、吸熱面29よりも放熱面30のほうが大きな面積を有することで効率的な熱交換が可能にされている。ペルチェ素子23a〜23dは、それぞれの吸熱面29が冷却プレート26a〜26dの冷却面27に当接して固定されることにより、受光面板5の側方から受光面板5を取り囲むように配置される。このような配置により、ペルチェ素子23a〜23dのそれぞれの放熱面30は、受光面板5の側方から外側に向けて配置されることになる。   Peltier elements 23a-23d cool the heat absorption surface 29 side vicinity by moving the heat which generate | occur | produced in the heat absorption surface 29 located in one end surface toward the heat radiating surface 30 located in the other end surface (FIG. 3). ). These Peltier elements 23 a to 23 d have a four-layer structure from the heat absorption surface 29 to the heat dissipation surface 30, and the heat dissipation surface 30 has a larger area than the heat absorption surface 29, thereby enabling efficient heat exchange. Yes. The Peltier elements 23a to 23d are arranged so as to surround the light receiving surface plate 5 from the side of the light receiving surface plate 5 by fixing the respective heat absorbing surfaces 29 in contact with the cooling surfaces 27 of the cooling plates 26a to 26d. With such an arrangement, the heat radiation surfaces 30 of the Peltier elements 23 a to 23 d are arranged from the side of the light receiving surface plate 5 toward the outside.

容器22は、4つの冷却プレート26a〜26dの内面に沿い、かつ4つの冷却プレート26a〜26dの内面(冷却面27の対向面)と間隙を形成するように延びる側壁部を有し、その一方の端部において、金属フランジ21の光電面6側の面に接合され、イメージ管10を受光面板5より出射窓4b側の部分において収容する樹脂製のカップ状部材である。容器22の一方の開口はフランジ本体25の下面に接続され、他方の開口からは出射窓4bを露出させている。この容器22内のイメージ管10の側管14との間の空間は、断熱性の絶縁部材によりポッティングされている。より詳細には、容器22の出射窓4b側の底面からMCP7の受光面板5側の境界面のレベルL(図4参照)までの間は、容器22とイメージ管10の側管14との間の空間全体がポッティングされている。一方、容器22内のレベルLからフランジ部13の縁部のMCP7側の端面(図4のレベルL)までの部分は、側管14及びフランジ部13側のみがポッティングされ、容器22の内壁側にはポッティングされていないリング状の空洞部31が形成されている。すなわち、金属フランジ21のフランジ本体25と容器22との間には、MCP7の受光面板5側の境界面と受光面板5の外面との間の空間内に位置する非ポッティング空間が存在し、非ポッティング空間における絶縁部材は、イメージ管10側から容器22側に向かって受光面板5側からMCP7側に傾斜している。 The container 22 has side walls extending along the inner surfaces of the four cooling plates 26a to 26d and extending so as to form a gap with the inner surfaces of the four cooling plates 26a to 26d (opposite surfaces of the cooling surfaces 27). This is a resin cup-shaped member that is joined to the surface of the metal flange 21 on the photocathode 6 side and accommodates the image tube 10 in a portion on the exit window 4b side of the light receiving surface plate 5. One opening of the container 22 is connected to the lower surface of the flange body 25, and the exit window 4b is exposed from the other opening. The space between the image tube 10 and the side tube 14 in the container 22 is potted by a heat insulating member. More specifically, between the bottom surface of the container 22 on the exit window 4b side and the level L 1 (see FIG. 4) of the boundary surface on the light receiving surface plate 5 side of the MCP 7, the container 22 and the side tube 14 of the image tube 10 are connected. The entire space between them is potted. On the other hand, only the side tube 14 and the flange portion 13 side are potted from the level L 1 in the container 22 to the end surface on the MCP 7 side (level L 2 in FIG. 4) of the edge of the flange portion 13. A ring-shaped cavity 31 that is not potted is formed on the inner wall side. That is, between the flange main body 25 of the metal flange 21 and the container 22, there is a non-potting space located in the space between the boundary surface on the light receiving surface plate 5 side of the MCP 7 and the outer surface of the light receiving surface plate 5. The insulating member in the potting space is inclined from the light receiving face plate 5 side to the MCP 7 side from the image tube 10 side toward the container 22 side.

冷却ブロック24a〜24dは、それぞれ、ペルチェ素子23a〜23dの放熱面30に接して配置されたブロック状部材である。これらの冷却ブロック24a〜24dは、その内部に冷却水を循環させるための管路32を有し、外部との間の熱交換機能を有する。図3に示すように、冷却ブロック24a〜24dは、ペルチェ素子23a〜23dの放熱面30の全体を覆うように、そのイメージ管10の管軸方向(受光面板5の側面に沿った方向)に沿った方向の高さが、金属フランジ21のフランジ本体25よりも高くなるように設けられている。   The cooling blocks 24a to 24d are block-like members arranged in contact with the heat radiation surfaces 30 of the Peltier elements 23a to 23d, respectively. These cooling blocks 24a-24d have the pipe line 32 for circulating cooling water in the inside, and have a heat exchange function between the outside. As shown in FIG. 3, the cooling blocks 24 a to 24 d are arranged in the tube axis direction of the image tube 10 (the direction along the side surface of the light receiving surface plate 5) so as to cover the entire heat radiation surface 30 of the Peltier elements 23 a to 23 d. The height along the direction is provided to be higher than the flange main body 25 of the metal flange 21.

図5は、冷却ブロック24a〜24d内の冷却水の流れについて説明する斜視図である。同図に示すように、外部からベース板2aを通って冷却ブロック24cに導入された冷却水は、イメージ管10の管軸に対して平行又は垂直な方向に設けられた複数の管が連結された管路32内を通り、冷却ブロック24cの内部に流れる。その後、冷却ブロック24cから排出された冷却水は、ベース板2a内部に設けられた図示しない中継管を経由して、冷却ブロック24d,24a,24b内の管路32を順に流れた後に、ベース板2aを通って外部に排出される。これにより、冷却ブロック24a〜24dのそれぞれに接するペルチェ素子23a〜23dの放熱面30からの熱が外部に伝達される。   FIG. 5 is a perspective view illustrating the flow of cooling water in the cooling blocks 24a to 24d. As shown in the figure, the cooling water introduced from the outside into the cooling block 24c through the base plate 2a is connected to a plurality of tubes provided in a direction parallel or perpendicular to the tube axis of the image tube 10. The flow passes through the pipe 32 and flows into the cooling block 24c. Thereafter, the cooling water discharged from the cooling block 24c sequentially flows through the conduits 32 in the cooling blocks 24d, 24a, and 24b via a relay pipe (not shown) provided in the base plate 2a, and then the base plate. It is discharged outside through 2a. Thereby, the heat from the heat radiating surface 30 of the Peltier elements 23a to 23d in contact with the cooling blocks 24a to 24d is transmitted to the outside.

以上説明したイメージ管ユニット1によれば、受光面板5の側面を四方から取り囲むように設けられた複数のペルチェ素子23a〜23dによって、金属フランジ21及び受光面板5に直接接触したフランジ部13を介して直接的に受光面板5の側面近傍が効率よく冷却される。それに加えて、複数のペルチェ素子23a〜23dの吸熱面29が受光面板5の光入射面4aと交わる方向にそって、受光面板5の側面を四方から取り囲むように設けられているので、受光面板5を取り囲む空間、特に光入射面4aの近傍空間も十分に冷却することができ、間接的に光入射面4aも冷却することができる。また、ペルチェ素子23a〜23dは、その吸熱面29を受光面板5の側面に向けるように配置されているので、ペルチェ素子23a〜23dの放熱面30を受光面板5から遠ざけることができるとともに、放熱面30からの熱が受光面板5側に伝達することが防止される。これは、放熱面30からの熱が受光面板5側に伝達するには、金属フランジ21やペルチェ素子23a〜23dの吸熱面29で囲まれた冷却空間を経由しなければならないことによる。これにより、光電面6の近傍空間の冷却効率を−80°C以下で維持できるように高めることができ、光電面6からの熱による雑音の発生が低減されてS/N比の向上が実現される。   According to the image tube unit 1 described above, the plurality of Peltier elements 23a to 23d provided so as to surround the side surface of the light-receiving face plate 5 from four sides, through the metal flange 21 and the flange portion 13 that is in direct contact with the light-receiving face plate 5. Thus, the vicinity of the side surface of the light receiving face plate 5 is efficiently cooled. In addition, since the heat absorbing surfaces 29 of the plurality of Peltier elements 23a to 23d are provided so as to surround the side surfaces of the light receiving surface plate 5 from four directions along the direction intersecting the light incident surface 4a of the light receiving surface plate 5, the light receiving surface plate 5, especially the space near the light incident surface 4 a can be sufficiently cooled, and the light incident surface 4 a can also be indirectly cooled. Further, since the Peltier elements 23a to 23d are arranged so that the heat absorbing surface 29 faces the side surface of the light receiving surface plate 5, the heat radiating surface 30 of the Peltier elements 23a to 23d can be moved away from the light receiving surface plate 5, and the heat is dissipated. Heat from the surface 30 is prevented from being transmitted to the light receiving face plate 5 side. This is because the heat from the heat radiating surface 30 must pass through the cooling space surrounded by the heat absorbing surface 29 of the metal flange 21 and the Peltier elements 23a to 23d in order to transfer to the light receiving surface plate 5 side. As a result, the cooling efficiency of the space in the vicinity of the photocathode 6 can be increased so as to be maintained at −80 ° C. or less, and the generation of noise due to heat from the photocathode 6 is reduced and the S / N ratio is improved. Is done.

また、イメージ管10の側管14と容器22との間は絶縁部材によってポッティングされ、金属フランジ21のペルチェ素子23a〜23dと接触する冷却面27の対向面と容器22との間には間隙が形成されている。これにより、イメージ管10の側管14上に設けられる配線部材の絶縁用としても使用される絶縁部材、及びその間隙により、光電面6の近傍をより効率的に冷却しつつも、容器22及びイメージ管10の側管14を介したMCP7の過剰な冷却を抑制して電子増倍効率の低下を防止することができる。   The space between the side tube 14 of the image tube 10 and the container 22 is potted by an insulating member, and there is a gap between the container 22 and the opposing surface of the cooling surface 27 that contacts the Peltier elements 23a to 23d of the metal flange 21. Is formed. Accordingly, the insulating member used also for insulating the wiring member provided on the side tube 14 of the image tube 10 and the gap between the insulating member and the container 22 and the vicinity of the photocathode 6 are more efficiently cooled. Excessive cooling of the MCP 7 via the side tube 14 of the image tube 10 can be suppressed to prevent a decrease in electron multiplication efficiency.

また、空洞部31は、MCP7の受光面板5側の境界面と受光面板5の外面との間に形成されている。MCP7の受光面板5側の面と光電面6との電位差は、MCP7のFOP8側の面と光電面6との電位差に比較して小さいので、MCP7の受光面板5側の面と光電面6側との間は絶縁不良が生じにくい。その結果、イメージ管10の側管14上に設けられるMCP7への電圧印加用の電極とフランジ部13との絶縁は確保しつつ、光電面6近傍の空間の熱容量を小さくして冷却効率を向上させることができる。   The cavity 31 is formed between the boundary surface of the MCP 7 on the light receiving surface plate 5 side and the outer surface of the light receiving surface plate 5. Since the potential difference between the light receiving surface plate 5 side of the MCP 7 and the photocathode 6 is smaller than the potential difference between the FOP 8 side surface of the MCP 7 and the photocathode 6, the surface of the MCP 7 on the light receiving surface plate 5 side and the photocathode 6 side. Insulation failure is unlikely to occur. As a result, the insulation between the flange 13 and the electrode for applying voltage to the MCP 7 provided on the side tube 14 of the image tube 10 is secured, and the cooling capacity is improved by reducing the heat capacity of the space near the photocathode 6. Can be made.

また、金属フランジ21は、複数の冷却面27が形成された冷却プレート26a〜26dと、フランジ本体25とから構成され、フランジ本体25の隣接する2つの冷却面27の間には、切欠部28が形成されている。これにより、ペルチェ素子23a〜23dにより直接冷却される冷却面27に接していないイメージ管10側の領域の熱容量が小さくされ、金属フランジ21を介して光電面6の近傍をより効率的に冷却することができる。   The metal flange 21 includes cooling plates 26 a to 26 d in which a plurality of cooling surfaces 27 are formed, and a flange body 25, and a notch portion 28 is provided between two adjacent cooling surfaces 27 of the flange body 25. Is formed. As a result, the heat capacity of the region on the image tube 10 side that is not in contact with the cooling surface 27 that is directly cooled by the Peltier elements 23a to 23d is reduced, and the vicinity of the photocathode 6 is more efficiently cooled via the metal flange 21. be able to.

さらに、複数の冷却ブロック24a〜24dの受光面板5の側面に沿った方向の高さは、金属フランジ21の高さよりも高い。その結果、冷却ブロック24a〜24dによって、イメージ管10が配置された側(内側)に位置する冷却空間と、外側に位置する放熱空間とが仕切られ、光電面6の近傍の冷却効率を高めながら、放熱空間から受光面板5に向けての熱の伝達を確実に防止することができる。   Furthermore, the height in the direction along the side surface of the light receiving face plate 5 of the plurality of cooling blocks 24 a to 24 d is higher than the height of the metal flange 21. As a result, the cooling blocks 24a to 24d partition the cooling space located on the side (inner side) on which the image tube 10 is disposed and the heat radiation space located on the outer side, while increasing the cooling efficiency in the vicinity of the photocathode 6. Heat transfer from the heat radiation space toward the light receiving face plate 5 can be reliably prevented.

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、ペルチェ素子はその吸熱面によって受光面板の側面を取り囲む構成であれば、特定の数には限定されない。ただし、光電面6の周囲を均等に冷却して均質な出力像を得るためには、受光面板の周りに等間隔に配置されることが好ましい。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the Peltier element is not limited to a specific number as long as the side surface of the light receiving face plate is surrounded by the endothermic surface. However, in order to uniformly cool the periphery of the photocathode 6 and obtain a uniform output image, it is preferable that the photocathode 6 be arranged at equal intervals around the light receiving face plate.

また、金属フランジ21は、イメージ管10のフランジ部13に接触しているが、受光面板5に接触するように設けられてもよい。ただし、受光面板5に設けられる光電面6へのバイアス印加用の給電電極11との間の絶縁を確保するという観点からは、フランジ部13に接続するほうがより好ましい。   The metal flange 21 is in contact with the flange portion 13 of the image tube 10, but may be provided so as to be in contact with the light receiving face plate 5. However, it is more preferable to connect to the flange portion 13 from the viewpoint of securing insulation with the feeding electrode 11 for applying bias to the photocathode 6 provided on the light receiving face plate 5.

本発明の好適な一実施形態に係るイメージ管ユニットの外観斜視図である。1 is an external perspective view of an image tube unit according to a preferred embodiment of the present invention. 図1のイメージ管ユニットの内部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the image tube unit of FIG. 図2のイメージ管ユニットのIII−III線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of the image tube unit of FIG. 図3の一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view of FIG. 図2の冷却ブロック内の冷却水の流れについて説明する斜視図であるIt is a perspective view explaining the flow of the cooling water in the cooling block of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…イメージ管ユニット、4a…光入射面、5…受光面板、6…光電面、7…MCP(電子増倍部)、10…イメージ管、14…側管、20…冷却機構(冷却部)、21…金属フランジ(冷却板)、22…容器、23a〜23d…ペルチェ素子、24a〜24d…冷却ブロック、27…冷却面、28…切欠部、29…吸熱面、30…放熱面、31…空洞部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image tube unit, 4a ... Light incident surface, 5 ... Light-receiving surface plate, 6 ... Photoelectric surface, 7 ... MCP (electron multiplication part), 10 ... Image tube, 14 ... Side tube, 20 ... Cooling mechanism (cooling part) 21 ... Metal flange (cooling plate), 22 ... Container, 23a-23d ... Peltier element, 24a-24d ... Cooling block, 27 ... Cooling surface, 28 ... Notch, 29 ... Heat absorbing surface, 30 ... Heat radiating surface, 31 ... Hollow part.

Claims (5)

面板の内側に光電面が配置されたイメージ管と、前記イメージ管の近傍を冷却する冷却部とを備えるイメージ管ユニットにおいて、
前記冷却部は、前記イメージ管の前記面板の側面に隣接して設けられた冷却板と、前記冷却板に接して設けられた複数のペルチェ素子とを有し、
前記複数のペルチェ素子は、それぞれの複数の吸熱面が、前記面板の光入射面と交わる方向に沿って前記面板の側方を取り囲むように配置されている、
ことを特徴とするイメージ管ユニット。
In an image tube unit comprising an image tube having a photocathode disposed inside a face plate, and a cooling unit for cooling the vicinity of the image tube,
The cooling unit includes a cooling plate provided adjacent to a side surface of the face plate of the image tube, and a plurality of Peltier elements provided in contact with the cooling plate,
The plurality of Peltier elements are arranged such that each of the plurality of heat absorbing surfaces surrounds a side of the face plate along a direction intersecting a light incident surface of the face plate.
An image tube unit characterized by that.
前記イメージ管を収容する容器をさらに備え、
前記イメージ管の側面と前記容器との間は、絶縁部材によってポッティングされ、且つ前記冷却板における前記ペルチェ素子と接触する冷却面の反対側の面と、前記容器との間には間隙が形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載のイメージ管ユニット。
A container for accommodating the image tube;
Between the side surface of the image tube and the container, a gap is formed between the container and the surface opposite to the cooling surface in contact with the Peltier element on the cooling plate. ing,
The image tube unit according to claim 1.
前記イメージ管には、前記光電面の光出射面に対面するように電子増倍部が配置され、
前記冷却板と前記容器との間における前記電子増倍部の前記面板側の面と前記面板との間には空洞が形成されている、
ことを特徴とする請求項2記載のイメージ管ユニット。
In the image tube, an electron multiplier is disposed so as to face the light exit surface of the photocathode,
A cavity is formed between the face plate and the face plate side surface of the electron multiplier between the cooling plate and the container.
The image tube unit according to claim 2.
前記冷却板には、前記複数のペルチェ素子の吸熱面のそれぞれと接する複数の冷却面が、前記面板の側面を取り囲むように形成されるとともに、前記複数の冷却面の間には、前記面板の側面に向けて切り欠かれた切欠部が形成されている、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のイメージ管ユニット。
The cooling plate is formed with a plurality of cooling surfaces in contact with each of the heat absorbing surfaces of the plurality of Peltier elements so as to surround a side surface of the face plate, and between the plurality of cooling surfaces, A notch cut out to the side is formed,
The image tube unit according to claim 1, wherein the image tube unit is a unit.
前記冷却部は、前記複数のペルチェ素子の放熱面のそれぞれに接して設けられ、外部との間の熱交換機能を有する複数の冷却ブロックをさらに有し、
前記複数の冷却ブロックの前記面板の側面に沿った方向の高さは、前記冷却板の前記側面に沿った方向の高さよりも高い、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のイメージ管ユニット。
The cooling unit further includes a plurality of cooling blocks that are provided in contact with the heat dissipation surfaces of the plurality of Peltier elements and have a heat exchange function with the outside,
The height in the direction along the side surface of the face plate of the plurality of cooling blocks is higher than the height in the direction along the side surface of the cooling plate,
The image tube unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the image tube unit is provided.
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