JP2516995B2 - 光電子増倍管 - Google Patents
光電子増倍管Info
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- JP2516995B2 JP2516995B2 JP62195843A JP19584387A JP2516995B2 JP 2516995 B2 JP2516995 B2 JP 2516995B2 JP 62195843 A JP62195843 A JP 62195843A JP 19584387 A JP19584387 A JP 19584387A JP 2516995 B2 JP2516995 B2 JP 2516995B2
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- Japan
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- dynode
- anode
- electrode
- cathode
- mesh
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/045—Position sensitive electron multipliers
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電子増倍管に係り、特に位置検出用として
用いた場合に検出位置精度の向上を図ることのできる光
電子増倍管に関する。
用いた場合に検出位置精度の向上を図ることのできる光
電子増倍管に関する。
一般に光電子増倍管においては、光電面に光が入射し
たときに生ずる光電子を複数のダイノードで増倍し、入
射光を増倍してアノードから出力を取り出すようにして
いる。
たときに生ずる光電子を複数のダイノードで増倍し、入
射光を増倍してアノードから出力を取り出すようにして
いる。
第９図はダイノードとしてメッシュタイプのものを用
いた従来の光電子増倍管を示す図で、図中、１は光、２
は光電面、３はメッシュ状ダイノード、４はアノードで
ある。
いた従来の光電子増倍管を示す図で、図中、１は光、２
は光電面、３はメッシュ状ダイノード、４はアノードで
ある。
図において、メッシュ状ダイノード３は電子の流れ方
向に沿って複数層設けられ、光電面をアース電位とする
と、１番目のダイノードには約300Vが印加されている。
アノードは、ダイノードの網目よりは大きい形状に分解
され、光の入射位置に対応したアノードから出力が取り
出されるように構成されている。
向に沿って複数層設けられ、光電面をアース電位とする
と、１番目のダイノードには約300Vが印加されている。
アノードは、ダイノードの網目よりは大きい形状に分解
され、光の入射位置に対応したアノードから出力が取り
出されるように構成されている。
このような構成において、光１が入射すると、光電面
２からは光電子が放出され、各ダイノード３で次々と２
次電子が放出されて増倍され、アノード４で出力が取り
出される。
２からは光電子が放出され、各ダイノード３で次々と２
次電子が放出されて増倍され、アノード４で出力が取り
出される。
図示するように、カソードとダイノード間が平行電界
の場合、光電子エネルギー、及びコサイン分布放出角に
より１点から放出された電子は拡がってしまい、カソー
ドの入射位置を保持して信号を出力することはできな
い。
の場合、光電子エネルギー、及びコサイン分布放出角に
より１点から放出された電子は拡がってしまい、カソー
ドの入射位置を保持して信号を出力することはできな
い。
また、第10図、第11図に示すように、ダイノード同士
の間、ダイノードとアノードの間でも同様に２次電子エ
ネルギー、コサイン分布放出角により１点から放出され
た電子は増倍していく過程でピラミッド状に拡がってし
まい、カソードの入射位置を保持して信号を出力するこ
とはできない。
の間、ダイノードとアノードの間でも同様に２次電子エ
ネルギー、コサイン分布放出角により１点から放出され
た電子は増倍していく過程でピラミッド状に拡がってし
まい、カソードの入射位置を保持して信号を出力するこ
とはできない。
第12図はこのような電子の拡がりによるクロストーク
を説明するための図で、カソード面上を十分小さなスポ
ット光で走査したときのあるアノードで取り出される出
力を示しており、横軸はカソード面上の走査位置を、縦
軸は出力相対値を示している。図中、斜線部分がクロス
トークに相当する部分である。
を説明するための図で、カソード面上を十分小さなスポ
ット光で走査したときのあるアノードで取り出される出
力を示しており、横軸はカソード面上の走査位置を、縦
軸は出力相対値を示している。図中、斜線部分がクロス
トークに相当する部分である。
図から分かるように電子の拡がりにより広い範囲でク
ロストークが生じていることが分かる。
ロストークが生じていることが分かる。
このような電子の拡がりによるクロストークの発生を
防止するために、従来、 透過性ダイノードに筒状電極を使用し、電子の軌道を
機械的に位置規制するもの（米国特許第3,062,962号明
細書）、 カソードと１層目のダイノード間、或いはダイノード
とダイノード間を近接させて電界強度を強くし、電子の
拡がりを抑えこんで位置検出を行うようにした位置検出
光電子増倍管、 小型光電子増倍管を多数並べて使用しているもの、 等が提案されている。
防止するために、従来、 透過性ダイノードに筒状電極を使用し、電子の軌道を
機械的に位置規制するもの（米国特許第3,062,962号明
細書）、 カソードと１層目のダイノード間、或いはダイノード
とダイノード間を近接させて電界強度を強くし、電子の
拡がりを抑えこんで位置検出を行うようにした位置検出
光電子増倍管、 小型光電子増倍管を多数並べて使用しているもの、 等が提案されている。
しかしながら、透過型ダイノードに筒状電極を使用
したものは、筒状電極に電子が当たるためにガスの発生
を生ずる可能性があり、また、筒状電極を何層にも配列
するので製作上非常に難しく、またデッドスペースも多
くなってしまうという欠点がある。
したものは、筒状電極に電子が当たるためにガスの発生
を生ずる可能性があり、また、筒状電極を何層にも配列
するので製作上非常に難しく、またデッドスペースも多
くなってしまうという欠点がある。
またカソードとダイノード間、ダイノードとダイノ
ード間を近接させて電界強度を強くし、電子の拡がりを
抑えこんで位置検出を行っているものは、第12図に示す
ように、クロストークが多くて正確な位置検出器が難し
く、またダイノードたダイノード間の距離を近づけるこ
とにより、電子拡がりは狭くなるが、耐圧の関係上限界
があり、ある程度の距離までしか近接させられないとい
う問題がある。
ード間を近接させて電界強度を強くし、電子の拡がりを
抑えこんで位置検出を行っているものは、第12図に示す
ように、クロストークが多くて正確な位置検出器が難し
く、またダイノードたダイノード間の距離を近づけるこ
とにより、電子拡がりは狭くなるが、耐圧の関係上限界
があり、ある程度の距離までしか近接させられないとい
う問題がある。
また小型光電子増倍管を多数並べて使用するもの
は、管と管との間のデッドゾーンが増え、またPMTを多
数使うため高価格になってしまうという問題がある。
は、管と管との間のデッドゾーンが増え、またPMTを多
数使うため高価格になってしまうという問題がある。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、電子の
拡がりによるクロストークを防止して位置分解能を向上
させることができると共に、高速計数を行うことが可能
な光電子増倍管を提供することを目的とする。
拡がりによるクロストークを防止して位置分解能を向上
させることができると共に、高速計数を行うことが可能
な光電子増倍管を提供することを目的とする。
そのために本発明の光電子増倍管は、カソードと、カ
ソードに平行に配置された複数のメッシュ状ダイノード
と、メッシュ状ダイノードを挟んでカソードに対向して
配置され、ダイノードの網目より大きい形状に分解され
たアノードを有する光電子増倍管において、カソードと
アノード間にレンズ作用により電子を集束させるための
１層以上の集束電極を設けたことを特徴とする。
ソードに平行に配置された複数のメッシュ状ダイノード
と、メッシュ状ダイノードを挟んでカソードに対向して
配置され、ダイノードの網目より大きい形状に分解され
たアノードを有する光電子増倍管において、カソードと
アノード間にレンズ作用により電子を集束させるための
１層以上の集束電極を設けたことを特徴とする。
本発明の光電子増倍管は、カソードとダイノード間、
ダイノードとダイノード間、或いはダイノードとアノー
ド間にレンズ作用により電子を集束させるための電極を
配置して電子の拡がりを防止し、入射位置に対応したア
ノードで検出出力が得られ、その結果位置分解能を向上
させ、しかも高速計数を実現することができる。
ダイノードとダイノード間、或いはダイノードとアノー
ド間にレンズ作用により電子を集束させるための電極を
配置して電子の拡がりを防止し、入射位置に対応したア
ノードで検出出力が得られ、その結果位置分解能を向上
させ、しかも高速計数を実現することができる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明による一実施例を示す図で、第９図と
同一番号は同一内容を示している。なお、図中、５はア
ノードの輪郭に対応した突出電極である。
同一番号は同一内容を示している。なお、図中、５はア
ノードの輪郭に対応した突出電極である。
本実施例においては、光電面の下流側に密着して下流
側へ突出した第１図（イ）に示すようなメッシュ状で集
束用の突出電極５を設けている。この突出電極５の各孔
形状は、分割された各アノード４に大きさ、形状が対応
しており、カソードと同電位が加えられている。
側へ突出した第１図（イ）に示すようなメッシュ状で集
束用の突出電極５を設けている。この突出電極５の各孔
形状は、分割された各アノード４に大きさ、形状が対応
しており、カソードと同電位が加えられている。
第１図（ロ）に示すように光１が光電面に入射する
と、光電面２の入射点から光電子が放出される。この光
電子は光電子エネルギー、及びコサイン分布放出角によ
って拡がる傾向にあるが、光電子の流れ方向にアノード
の輪郭に対応した閉じた形状（模様）の突出した集束用
の突出電極５をカソードに密着させて設け、カソードと
同一電位を与えることにより、光電子の拡がろうとす軌
道が修正される。こうして軌道修正された光電子はダイ
ノードに衝突して２次電子が放出され、この２次電子が
また下流側のダイノードに衝突するという過程を繰り返
して増倍された電子アノード４で検出される。その結果
クロストークを大幅に減少させることができる。
と、光電面２の入射点から光電子が放出される。この光
電子は光電子エネルギー、及びコサイン分布放出角によ
って拡がる傾向にあるが、光電子の流れ方向にアノード
の輪郭に対応した閉じた形状（模様）の突出した集束用
の突出電極５をカソードに密着させて設け、カソードと
同一電位を与えることにより、光電子の拡がろうとす軌
道が修正される。こうして軌道修正された光電子はダイ
ノードに衝突して２次電子が放出され、この２次電子が
また下流側のダイノードに衝突するという過程を繰り返
して増倍された電子アノード４で検出される。その結果
クロストークを大幅に減少させることができる。
第２図は本発明の光電子増倍管の他の実施例を示す図
で、第１図の構成のものにさらに光電子集束用の中間電
極６を設けたものである。
で、第１図の構成のものにさらに光電子集束用の中間電
極６を設けたものである。
本実施例においては、さらにカソードとダイノードの
間に、突出電極５と同様のアノードの輪郭に大きさ、形
状が対応するメッシュ状の中間電極６を設け、カソード
と同一電位を与え、突出電極５と中間電極６との組み合
わせで集束電極を構成し、入射位置に対応したそれぞれ
のアノードの中央部に電子を集束させることができる。
間に、突出電極５と同様のアノードの輪郭に大きさ、形
状が対応するメッシュ状の中間電極６を設け、カソード
と同一電位を与え、突出電極５と中間電極６との組み合
わせで集束電極を構成し、入射位置に対応したそれぞれ
のアノードの中央部に電子を集束させることができる。
第３図は本発明による他の実施例を示す図で、各ダイ
ノードに密着して集束用の突出電極７を設けている。
ノードに密着して集束用の突出電極７を設けている。
本実施例においては、各ダイノードの電子流下流側に
密着させ、アノードの輪郭に大きさ、形状が対応した前
述の例の突出電極５と同様のメッシュ状の下流側へ突出
した集束用突出電極７を設けており、各ダイノードで放
出された２次電子を集束させて、拡がりを防止すること
ができる。
密着させ、アノードの輪郭に大きさ、形状が対応した前
述の例の突出電極５と同様のメッシュ状の下流側へ突出
した集束用突出電極７を設けており、各ダイノードで放
出された２次電子を集束させて、拡がりを防止すること
ができる。
第４図は本発明による他の実施例を示す図で、第３図
のものにさらに各ダイノード間にそれぞれ集束用の中間
電極８を設けている。
のものにさらに各ダイノード間にそれぞれ集束用の中間
電極８を設けている。
本実施例においては、突出電極７に加えてさらに、各
ダイノード間に、アノードの輪郭に、大きさ、形状が対
応した中間電極６と同様のメッシュ状の集束用中間電極
８を設け、突出電極７と中間電極８の組み合わせで集束
用電極を構成している。この構成により各ダイノードで
放出された２次電子をより集束させて、拡がりを防止す
ることができる。
ダイノード間に、アノードの輪郭に、大きさ、形状が対
応した中間電極６と同様のメッシュ状の集束用中間電極
８を設け、突出電極７と中間電極８の組み合わせで集束
用電極を構成している。この構成により各ダイノードで
放出された２次電子をより集束させて、拡がりを防止す
ることができる。
なお、第３図、第４図の突出電極、或いは突出電極と
中間電極の組み合わせからなる集束電極を各ダイノード
間にのみ設けてもよく、また第１図、第２図に示したカ
ソードとダイノード間に集束電極を設けるものと結合さ
せれば、一層電子の拡がりを防止することができる。ま
た、各ダイノード間に設ける中間電極は電子の流れる方
向に複数個設けてもよい。
中間電極の組み合わせからなる集束電極を各ダイノード
間にのみ設けてもよく、また第１図、第２図に示したカ
ソードとダイノード間に集束電極を設けるものと結合さ
せれば、一層電子の拡がりを防止することができる。ま
た、各ダイノード間に設ける中間電極は電子の流れる方
向に複数個設けてもよい。
第５図は本発明の他の実施例を示す図で、アノードと
対向したダイノードに突出電極７を設けたものである。
対向したダイノードに突出電極７を設けたものである。
本実施例においてはアノードに最も近いダイノードの
電子流下流側に密着させてアノードの輪郭に大きさ、形
状が対応したメッシュ状の突出電極７を設けたものであ
り、同様にダイノードで放出された２次電子を集束させ
て、拡がりを防止することができる。
電子流下流側に密着させてアノードの輪郭に大きさ、形
状が対応したメッシュ状の突出電極７を設けたものであ
り、同様にダイノードで放出された２次電子を集束させ
て、拡がりを防止することができる。
第６図は本発明の他の実施例を示す図で、第５図のも
のにさらにダイノードとアノード間に集束用の中間電極
８を設けたものである。
のにさらにダイノードとアノード間に集束用の中間電極
８を設けたものである。
本実施例においてはアノードに最も近いダイノードの
下方にアノードの輪郭に、大きさ、形状が対応したメッ
シュ状の集束用中間電極８を設け、突出電極７、中間電
極８の組み合わせで集束電極を構成し、ダイノードで放
出された２次電子を集束させて、拡がりを防止すること
ができる。
下方にアノードの輪郭に、大きさ、形状が対応したメッ
シュ状の集束用中間電極８を設け、突出電極７、中間電
極８の組み合わせで集束電極を構成し、ダイノードで放
出された２次電子を集束させて、拡がりを防止すること
ができる。
なお、この場合も第５図、第６図の突出電極、或いは
突出電極と中間電極の組み合わせからなる集束電極をダ
イノードとアノード間にのみ設けてもよく、また第１
図、第２図に示したカソードとダイノード間に集束電極
を設けるもの、第３図、第４図に示した各ダイノード間
に突出電極、或いは突出電極と中間電極の組み合わせか
らなる集束電極を設けるものと結合させれば、一層電子
の拡がりを防止することができる。また、ダイノードと
アノード間に設ける中間電極は電子の流れる方向に複数
個設けてもよい。
突出電極と中間電極の組み合わせからなる集束電極をダ
イノードとアノード間にのみ設けてもよく、また第１
図、第２図に示したカソードとダイノード間に集束電極
を設けるもの、第３図、第４図に示した各ダイノード間
に突出電極、或いは突出電極と中間電極の組み合わせか
らなる集束電極を設けるものと結合させれば、一層電子
の拡がりを防止することができる。また、ダイノードと
アノード間に設ける中間電極は電子の流れる方向に複数
個設けてもよい。
第７図はカソードとダイノード間、各ダイノード間、
ダイノードとアノード間にそれぞれ前述した突出電極
５、７と中間電極８を設けた実施例を示しており、この
ような構成にすることにより光電子、２次電子の拡がり
を防止しクロストークを防止することができる。
ダイノードとアノード間にそれぞれ前述した突出電極
５、７と中間電極８を設けた実施例を示しており、この
ような構成にすることにより光電子、２次電子の拡がり
を防止しクロストークを防止することができる。
第８図は本発明の場合のクロストークを説明するため
の図で、カソード面上を十分小さなスポット光で走査し
たときのあるアノードで取り出される出力を示してお
り、横軸はカソード面上の走査位置を、縦軸は出力相対
値を、また斜線部分がクロストーク示している。
の図で、カソード面上を十分小さなスポット光で走査し
たときのあるアノードで取り出される出力を示してお
り、横軸はカソード面上の走査位置を、縦軸は出力相対
値を、また斜線部分がクロストーク示している。
図から分かるように本発明によれば電子の拡がりを無
くすることができ、クロストークが防止させることが分
かる。
くすることができ、クロストークが防止させることが分
かる。
以上のように本発明によれば、アノードに対応したカ
ソード入射位置を保持し、クロストークを無くし、各ア
ノードにおけるS/N比を向上させ、位置分解能を向上さ
せることができる。また、アノードに対応させてシンチ
レータをカソード面に付けた場合エネルギー分解能を向
上させることが可能となる。さらに、従来、重心計測に
より位置演算を行っていたためにデッドタイムの制限が
あったが、この点を解消し、ディスクリート型として高
速計数を行うことが可能になる。
ソード入射位置を保持し、クロストークを無くし、各ア
ノードにおけるS/N比を向上させ、位置分解能を向上さ
せることができる。また、アノードに対応させてシンチ
レータをカソード面に付けた場合エネルギー分解能を向
上させることが可能となる。さらに、従来、重心計測に
より位置演算を行っていたためにデッドタイムの制限が
あったが、この点を解消し、ディスクリート型として高
速計数を行うことが可能になる。
第１図はカソードに突出電極を設けた本発明の実施例を
示す図、第２図はカソードとダイノード間に中間電極を
設けた本発明の実施例を示す図、第３図は各ダイノード
に突出電極を設けた本発明の実施例を示す図、第４図は
各ダイノード間に中間電極を設けた本発明の他の実施例
を示す図、第５図はアノードに対向したダイノードに突
出電極を設けた本発明の実施例を示す図、第６図はダイ
ノードとアノード間に中間電極を設けた本発明の他の実
施例を示す図、第７図は本発明の他の実施例を示す図、
第８図は本発明の光電子増倍管におけるクロストークを
説明するための図、第９図はダイノードとしてメッシュ
タイプのものを用いた従来の光電子増倍管を示す図、第
10図は各ダイノード間での電子の拡がりの様子を示す
図、第11図はダイノードとアノード間における電子の拡
がりの様子を示す図、第12図は電子の拡がりによるクロ
ストークを示す図である。 １……光、２……光電面、３……メッシュ状ダイノー
ド、４……アノード、５、７……突出電極、６、８……
中間電極。
示す図、第２図はカソードとダイノード間に中間電極を
設けた本発明の実施例を示す図、第３図は各ダイノード
に突出電極を設けた本発明の実施例を示す図、第４図は
各ダイノード間に中間電極を設けた本発明の他の実施例
を示す図、第５図はアノードに対向したダイノードに突
出電極を設けた本発明の実施例を示す図、第６図はダイ
ノードとアノード間に中間電極を設けた本発明の他の実
施例を示す図、第７図は本発明の他の実施例を示す図、
第８図は本発明の光電子増倍管におけるクロストークを
説明するための図、第９図はダイノードとしてメッシュ
タイプのものを用いた従来の光電子増倍管を示す図、第
10図は各ダイノード間での電子の拡がりの様子を示す
図、第11図はダイノードとアノード間における電子の拡
がりの様子を示す図、第12図は電子の拡がりによるクロ
ストークを示す図である。 １……光、２……光電面、３……メッシュ状ダイノー
ド、４……アノード、５、７……突出電極、６、８……
中間電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−151741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−221960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−273826（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】カソードと、カソードに平行に配置された
複数のメッシュ状ダイノードと、メッシュ状ダイノード
を挟んでカソードに対向して配置され、ダイノードの網
目より大きい形状に分割されたアノードを有する光電子
増倍管において、カソードとアノード間に、レンズ作用
により電子を集束させるための１層以上の集束電極を設
けたことを特徴とする光電子増倍管。 - 【請求項２】集束電極は、アノードの輪郭に対応した形
状を有しているメッシュ状電極である特許請求の範囲第
１項記載の光電子増倍管。 - 【請求項３】集束電極は、カソードまたはダイノードの
電子の流れ方向下流側に密着して設けられた突出電極
と、突出電極の下流側に所定間隔離れて配置された中間
電極との組み合わせからなる特許請求の範囲第１項記載
の光電子増倍管。 - 【請求項４】集束電極はカソードとメッシュ状ダイノー
ド間、ダイノードとダイノード間、ダイノードとアノー
ド間に設けられている特許請求の範囲第３項記載の光電
子増倍管。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62195843A JP2516995B2 (ja) | 1987-08-05 | 1987-08-05 | 光電子増倍管 |
| US07/228,200 US4937506A (en) | 1987-08-05 | 1988-08-04 | Photomultiplier tube using means of preventing divergence of electrons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62195843A JP2516995B2 (ja) | 1987-08-05 | 1987-08-05 | 光電子増倍管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6471051A JPS6471051A (en) | 1989-03-16 |
| JP2516995B2 true JP2516995B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16347930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62195843A Expired - Fee Related JP2516995B2 (ja) | 1987-08-05 | 1987-08-05 | 光電子増倍管 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4937506A (ja) |
| JP (1) | JP2516995B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2653934A1 (fr) * | 1989-10-27 | 1991-05-03 | Ric Compelec | Tube photomultiplicateur comportant un multiplicateur a dynodes empilables et presentant une haute efficacite de collection et un encombrement reduit. |
| JP2925020B2 (ja) * | 1989-11-10 | 1999-07-26 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電子増倍管 |
| US5077504A (en) * | 1990-11-19 | 1991-12-31 | Burle Technologies, Inc. | Multiple section photomultiplier tube |
| US5336967A (en) * | 1992-06-22 | 1994-08-09 | Burle Technologies, Inc. | Structure for a multiple section photomultiplier tube |
| JP3220245B2 (ja) * | 1992-08-10 | 2001-10-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電子増倍管 |
| JP3445663B2 (ja) * | 1994-08-24 | 2003-09-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電子増倍管 |
| US5656807A (en) * | 1995-09-22 | 1997-08-12 | Packard; Lyle E. | 360 degrees surround photon detector/electron multiplier with cylindrical photocathode defining an internal detection chamber |
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