JP2810629B2 - 光電子増倍管およびその組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は入射光を光電変換して２
次電子増幅する光電子増倍管およびその組立方法に関
し、特に、集束電極を取り付ける構造および方法に特徴
を有する光電子増倍管およびその組立方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光電子増倍管（ＰＭＴ）は光入射に応じ
て光電面で電子を生成する。この電子は集束電極によっ
て第１ダイノードに収束され、２次電子増倍された後、
引き続く各ダイノードで２次電子放出が繰り返される。
最終ダイノードから放出された２次電子群は陽極（アノ
ード）において取り出される。

【０００３】集束電極，各ダイノードおよびアノードは
インシュレータに取り付けられ、従来、一般的に図１０
に示す構造の電極アセンブリとしてガラス管内部に保持
固定されている。同図（ａ）および（ｃ）はこの電極ア
センブリの平面図を示しており，同図（ｂ）は同図
（ａ）に示される電極アセンブリの側面図，同図（ｄ）
は同図（ｃ）に示される電極アセンブリのｄ−ｄ線破断
断面図である。

【０００４】集束電極１は止め金具２によってインシュ
レータ３に固定されている。インシュレータ３は左右２
枚で一対になっており、この一対のインシュレータ３間
に図示しない各ダイノードおよびアノードが挟持されて
いる。各インシュレータ３には止め金具２がハトメ４に
よってかしめられている。各止め金具２には突起部２ａ
が設けられており、かしめが終わった後に、この突起部
２ａに集束電極１のスリット１ａが挿入される。この状
態で、止め金具２の舌部２ｂと集束電極１の底面１ｂと
が溶接されている。また、集束電極１の周囲４か所には
等間隔でスプリング５が溶接されている。これら各スプ
リング５は、ＰＭＴの外囲器を構成するガラス管の内壁
に当接し、集束電極１をガラス管内部の中心に保持固定
する。

【０００５】また、特開昭６０−２６２３４１号公報に
示された光電子増倍管もある。同公報には、次の光電子
増倍管構造およびその組立方法が開示されている。

【０００６】図１１（ａ）はこの光電子増倍管に用いら
れるタブ１１を示している。このタブ１１の板厚は０．
２５ｍｍである。同図（ｂ）および（ｃ）はこの光電子
増倍管に用いられるインシュレータ１２の横側面および
縦側面を示している。インシュレータ１２にはタブ挿入
用スリット１２ａが設けられている。

【０００７】図１２はこの光電子増倍管の電極部組立方
法を示す工程断面図である。

【０００８】まず、タブ１１がＢ線に沿って直角に曲げ
られ、インシュレータ１２のスリット１２ａに挿入され
る（図１２（ａ）参照）。挿入後、ペンチ等によってタ
ブ１１がＣ線に沿って曲げられ、タブ１１がインシュレ
ータ１２に固定される（同図（ｂ）参照）。次に、イン
シュレータ１２から突出するタブ１１の突起部に、集束
電極１３に設けられたスリットが挿入される。また、集
束電極１３の内のりに設けられた穴にスプリング１４が
挿入され、スプリング１４の端部が集束電極１３の内壁
に溶接される（同図（ｃ）参照）。次に、タブ１１がＡ
線に沿って曲げられ、タブ１１の端部が集束電極１３の
底面に当接される（同図（ｄ）参照）。次に、タブ１１
のこの端部が当接した集束電極１３の底面に溶接される
（同図（ｅ）参照）。この結果、インシュレータ１２に
集束電極１３が保持固定される。なお、同図には示して
いないが、一対のインシュレータ１２間にはダイノード
およびアノードが挟持されている。

【０００９】また、従来、図１３に示す光電子増倍管も
ある。同図（ａ）はこの光電子増倍管の電極部の平面
図，同図（ｂ）は同図（ａ）におけるｂ−ｂ線破断断面
図，同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるｃ−ｃ線破断断面
図を示している。また、図１４はこの光電子増倍管に使
用されている各部品を示している。

【００１０】図１４（ａ）はこの光電子増倍管に用いら
れる集束電極２１の平面図を示しており、集束電極２１
には４つの穴２１ａが設けられている。これら各穴２１
ａには同図（ｂ）に示すステンレス棒２２が挿入され、
ステンレス棒２２の各フレヤー部２２ａと集束電極２１
の底面とが溶接される。このステンレス棒２２に同図
（ｃ）に示すセラミックパイプ２３が通され、このセラ
ミックパイプ２３に同図（ｄ）に示すセラミックスペー
サ２４が通される。さらに、同図（ｅ）に示すホルダー
２５の穴２５ａにセラミックパイプ２３が通される。こ
のホルダー２５の４つの穴２５ａは集束電極２１の４つ
の穴２１ａに対応して設けられている。これらスペーサ
２４およびホルダー２５は、セラミックパイプ２３に交
互に通されて積層される。最後にワッシャ２６がセラミ
ックパイプ２３に通され、突出したステンレス棒２２の
端部が強く潰されて偏平にされる。この結果、積層され
た各スペーサ２４，ホルダー２５および集束電極２１が
相互に固定される。スペーサ２４の中には、図１３
（ｃ）に示すように、セラミックパイプ２３およびステ
ンレス棒２２が同心円状に配置されている。なお、各ホ
ルダー２５にはダイノード２７が溶接されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の各光電子増倍管構造およびその組立方法には次の問
題があった。

【００１２】図１０に示す第１の従来の光電子増倍管に
おいては、インシュレータ３に集束電極１を固定するた
めの止め金具２およびハトメ４は、光電子増倍管の機能
上意味のないものである。従って、これら部品の採用は
材料費および組立工数を増加させる要因となっていた。
また、集束電極１の周囲４か所にスプリング５を等間隔
で溶接するのにも工数を要した。また、光電子増倍管は
集束電極と第１ダイノードとの相互位置関係が機能上重
要であるが、この第１の従来技術による光電子増倍管に
おいてはこの相互位置寸法に大きな誤差が生じやすい。
つまり、集束電極１はインシュレータ３に取り付けられ
た止め金具２に固定されており、また、第１ダイノード
はインシュレータ３に取り付けられている。従って、集
束電極１と第１ダイノードとの間の相互位置寸法には、
集束電極１と止め金具２との間の寸法誤差，止め金具２
とインシュレータ３との間の寸法誤差，およびインシュ
レータ３と第１ダイノードとの間の寸法誤差が累積され
る。また、集束電極１と止め金具２、および集束電極１
とスプリング５とはそれぞれ溶接で固定されており、こ
の第１の従来技術による光電子増倍管には溶接点が多
い。溶接点は酸化するため、光電面形成時にガラス管内
に供給されるアルカリ金属がこの溶接点に付着しやす
い。また、溶接点には溶接時に溶けて生じたバリが発生
しており、突起状になっているため、電界が集中しやす
い。このため、溶接点から電子が放出されやすく、放電
を誘起しやすい。この電子放出は光電子増倍管のダーク
電流等の不良要因になった。

【００１３】図１１および図１２に示す第２の従来の光
電子増倍管においても、第１の従来技術と基本的に変わ
らない問題が生じる。つまり、第１の従来技術でハトメ
を曲げ潰す代わりに、この第２の従来技術においてはタ
ブ１１を曲げるのに過ぎない。すなわち、タブ１１は光
電子増倍管の機能上必要なものではなく、材料費および
組立工数を増加させる要因となっている。また、このタ
ブ１１を曲げる工程は思うほど簡単なものではなく、ま
た、作業者によって曲げの度合いが異なり、電極アセン
ブリの組立寸法に違いが出てくる。しかも、集束電極１
３と第１ダイノードとはタブ１１およびインシュレータ
１２を介して固定されているため、集束電極１３と第１
ダイノードとの間の相互位置寸法には誤差が加わりやす
い。また、この第２の従来の光電子増倍管においても、
集束電極１３とタブ１１、および集束電極１３とスプリ
ング１４とはそれぞれ溶接で固定されており、溶接点が
多い。従って、この第２の従来の光電子増倍管において
も、上記第１の従来例と同様に溶接点から電子が放出さ
れやすく、ダーク電流等が生じ易い。

【００１４】図１３および図１４に示す第３の従来の光
電子増倍管においては、集束電極２１からアノードに至
るまでの各ホルダー２５に順に高電位が印加され、２次
電子放出された電子群がアノードに収集される。また、
集束電極２１とステンレス棒２２とは溶接されて電気的
に同電位になり、ステンレス棒２２は低電位に保たれて
いる。このステンレス棒２２は各ホルダー２５を貫通し
ているため、アノードに近付くに連れ、ステンレス棒２
２とホルダー２５との間には高い電圧が印加される。こ
のため、この第３の従来技術による光電子増倍管は耐圧
特性上好ましくない構造になっている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、光入射によって光電
面に生じた電子を収集する集束電極と、この集束電極を
ガラスバルブ内部に保持するスプリングと、電子を集束
電極に形成された開口部を介して取り込んで２次電子増
幅する電子増倍部と、集束電極およびこの電子増倍部を
保持する支持部とを備えて構成された光電子増倍管にお
いて、上記支持部は、突出部と、この突出部の根元に設
けられた切り込みとを有し、上記スプリングは、集束電
極の開口部に対応して形成された開口部を有するスプリ
ング本体と、このスプリング本体の周囲の一部が曲げて
形成された弾性部と、突出部が挿入されて切り込みに係
合した挿入穴とを有し、上記集束電極は、この挿入穴か
ら突出した突出部に挿入されて突出部に嵌合した挿入穴
と、スプリング本体に当接して固着した底面とを有する
ことを特徴とするものである。

【００１６】また、上記支持部は絶縁材料からなる複数
本の支柱からなり、上記電子増倍部はこの支柱にスペー
サを介して積層されたホルダーに固定され、上記突出部
は支柱の各端部に切り込みが形成されて構成され、上記
スプリング本体は円板状の金属板からなり、上記弾性部
はこの金属板の周囲にほぼ等間隔に設けられた複数の舌
部が曲げられて形成され、上記スプリングの挿入穴は突
出部の断面形状に相応して開けられ、支柱の一端部の切
り込みに係合しており、上記集束電極の挿入穴は突出部
に相応する位置に突出部の断面に相応する形状に開けら
れ、さらに、支柱の他端部の切り込みと係合する挿入穴
がスプリングの挿入穴と同じ形状および同じ位置に設け
られた円板状の金属板からなる第１の固定板と、支柱の
他端部の突起部と嵌合する挿入穴が集束電極の挿入穴と
同じ形状および同じ位置に設けられた円板状の金属板か
らなり、第１の固定板と固着された第２の固定板とを備
えたことを特徴とするものである。

【００１７】また、電子増倍部を支持部に保持する第１
の工程と、支持部の突出部にスプリングの挿入穴を通す
第２の工程と、スプリングを動かしてスプリングの挿入
穴と支持部の切り込みとを係合させる第３の工程と、ス
プリングの挿入穴から突出する支持部の突出部に集束電
極の挿入穴を通す第４の工程と、集束電極の底面とスプ
リング本体とを固着する第５の工程とを備え、光電子増
倍管を組み立てるものである。

【００１８】また、支柱の一端部の切り込みにスプリン
グの挿入穴を係合させる第１の工程と、スプリングの挿
入穴から突出する支柱の突出部に集束電極の挿入穴を通
す第２の工程と、集束電極の底面とスプリング本体とを
溶接する第３の工程と、支柱にスペーサを挿入する第４
の工程と、支柱に電子増倍部が溶接されたホルダーを挿
入する第５の工程と、これら第４の工程および第５の工
程を繰り返してホルダーをスペーサを介して積層する第
６の工程と、支柱にスペーサを介して第１の固定板を挿
入する第７の工程と、挿入した第１の固定板を動かして
第１の固定板の挿入穴と支柱の他端部の切り込みとを係
合させる第８の工程と、第１の固定板の挿入穴から突出
する支柱の突出部に第２の固定板の挿入穴を通す第９の
工程と、第１の固定板と第２の固定板とを固着する第１
０の工程とを備え、光電子増倍管を組み立てるものであ
る。

【００１９】

【作用】スプリングの挿入穴が支持部の切り込みと係合
することにより、スプリングは垂直方向に動けなくな
り、集束電極の挿入穴が支持部の突出部に嵌合すること
により、集束電極は支持部に固定されて水平方向に動け
なくなる。従って、集束電極とスプリングとが固着され
ることにより、集束電極とスプリングとは相互に支持部
に堅固に固定し合う。

【００２０】また、支持部を絶縁材料からなる支柱と
し、この支柱にスペーサを介してホルダーを積層し、こ
の支柱の一端部において、切り込みに係合したスプリン
グと突出部に挿入された集束電極とを固着し、支柱の他
端部において、切り込みに係合した第１の固定板と突出
部に挿入された第２の固定板とを固着することによって
も、集束電極とスプリングとは相互に支持部に堅固に固
定し合う。しかも、支持部は絶縁材料のみによって構成
されるため、支持部とホルダーとの間に高電界が印加さ
れることはない。

【００２１】

【実施例】図１および図２は本発明の第１の実施例によ
る光電子増倍管の構造を示しており、各図における分図
（ａ）はこの光電子増倍管の平面図，各図における分図
（ｂ）は各分図（ａ）のｂ−ｂ線破断断面を示してい
る。ここで、各分図（ｂ）は光電子増倍管の切断面が異
なっている点が相違しており、各切断面の破断方向は相
互に直交している。

【００２２】光電子増倍管３１はガラスバルブ３２内部
に電極アセンブリが収納されて構成されている。この電
極アセンブリでは、セラミックからなる一対の各インシ
ュレータ３３間に電子増倍部３４が挟持されており、さ
らに、このインシュレータ３３の頭部に集束電極３５が
固定されている。集束電極３５とインシュレータ３３と
の間にはスプリング板３６が挟まれて固定されている。
また、ガラスバルブ３２の底部にはステム３７が設けら
れており、このステム３７を介して電子増倍部３４に電
圧が供給され、また、電子増倍部３４で検出された信号
が外部に取り出される。

【００２３】集束電極３５の底面中央には図３（ａ）の
平面図に示す角穴３５ａが設けられており、光電面に生
じた電子はこの角穴３５ａを通って電子増倍部３４に導
かれる。また、集束電極３５の底面には４つの挿入穴３
５ｂが設けられており、このうちの２つの挿入穴３５ｂ
は一部が角穴３５ａと重複している。この挿入穴３５ｂ
にはセラミックインシュレータ３３の突起部３３ａが挿
入される。このため、挿入穴３５ｂは、突起部３３ａに
相応する位置に突起部３３ａの断面に相応する四角形状
に開けられている。また、図３（ｂ）に平面を示す円板
状の金属板からなるスプリング板３６の底面中央にも、
角穴３６ｂおよび挿入穴３６ｂが設けられている。この
角穴３６ａおよび挿入穴３６ａは集束電極３５に設けら
れた角穴３５ａおよび挿入穴３５ｂに対応して設けられ
ているが、挿入穴３６ｂは図における左右方向において
挿入穴３５ｂよりも僅かにずれた位置に設けられてい
る。このずれは後述するインシュレータ３３の切り込み
３３ｂの深さに対応している。この挿入穴３６ｂも突起
部３３ａの断面に相応する四角形状に開けられている
が、突起部３３ａに挿入し易くするため、左右方向の穴
開き寸法を若干大きめに開けてもよい。また、このスプ
リング板３６の周囲４か所には弾性部３６ｃが設けられ
ている。この弾性部３６ｃは、円板状のスプリング板３
６の周囲にほぼ等間隔に設けられた４つの舌部が曲げら
れて形成されており、円板状スプリング板３６の中心か
ら外方に向かう弾性力を有している。集束電極３５は、
弾性部３６ｃがガラスバルブ３２の内壁に当接して生じ
る外方に向かうこの弾性力により、ガラスバルブ３２の
内部の中心に保持固定されている。

【００２４】図４はこのような本実施例による光電子増
倍管の電極部の組立方法を示している。

【００２５】まず、ダイノードおよびアノードがインシ
ュレータ３３間に挟持され、電子増倍部３４が組み立て
られた後、スプリング板３６の挿入穴３６ｂがインシュ
レータ３３の突起部３３ａに挿入される。この突起部３
３ａはかぎ状になっており、突起部３３ａの根本部には
切り込み３３ｂが一方向から形成されている。スプリン
グ板３６が突起部３３ａに挿入された後、スプリング板
３６は図の右方に切り込み３３ｂの深さ分だけスライド
され、スプリング板３６の挿入穴３６ｂとインシュレー
タ３３の切り込み３３ｂとが係合される。次に、スプリ
ング板３６がインシュレータ３３に係合したこの状態
で、集束電極３５の挿入穴３５ｂがインシュレータ３３
の突起部３３ａに挿入され、集束電極３５がスプリング
板３６上に載置される。次に、集束電極３５の底面３５
ｃとスプリング板３６の底面３６ｄとがこの状態で複数
箇所において溶接され、集束電極３５がスプリング板３
６に固着される。

【００２６】この集束電極３５の挿入穴３５ｂはスプリ
ング板３６の板厚によってインシュレータ３３の切り込
み３３ｂには届かず、突起部３３ａの頭部と嵌まり合
う。従って、集束電極３５がこの状態でスプリング板３
６に固着されることにより、スプリング板３６は挿入穴
３６ｂが切り込み３３ｂに嵌まり込んだ位置に固定され
る。このため、スプリング板３６の挿入穴３６ｂは切り
込み３３ｂから外れなくなり、スプリング板３６は図に
おける左右方向に動けなくなる。また、集束電極３５は
スプリング板３６に固着されるために、突起部３３ａか
ら外れなくなり、図における上方に動くことができなく
なる。この結果、集束電極３５およびスプリング板３６
はインシュレータ３３の頭部に相互に強力に固定される
ことになる。

【００２７】このような本実施例による光電子増倍管に
よれば、部品点数が減少し、組立工数が削減される。し
かも、光電子増倍管の組立精度は高くなる。

【００２８】図１０に示した前述の第１の従来技術によ
る光電子増倍管と比較すると、この従来の光電子増倍管
において必要とされていた、２点の止め金具、２〜４点
のハトメ、および４点のスプリングの計８〜１０点の部
品が、本実施例では１点のスプリング板３６で済む。ま
た、図１１および図１２に示した前述の第２の従来技術
による光電子増倍管では、集束電極，インシュレータお
よび電子増倍部を除く電極部組み立て部品として、２点
のタブと４点のスプリングとの計６点の部品が必要とさ
れていた。しかし、本実施例ではこれら６点の部品の代
りに１点のスプリング板３６で済む。従って、本実施例
によれば、部品点数が減少し、部品材料費の削減が可能
となる。

【００２９】また、従来、浜松ホトニクス株式会社製、
型名Ｒ２６８の光電子増倍管の電極部組立には３．４７
分、同社製型名Ｒ１１０４の光電子増倍管の電極部組立
には１．８分の時間が必要とされていた。また、前述の
第２の実施例による光電子増倍管の電極部組立において
は、タブ１１をＡ，Ｂ，Ｃの各線に沿って曲げる３回の
加工が２枚のタブを合わせて合計６回もあり、電極部組
立に推定１．５〜２分の時間が必要とされるものと考え
られる。しかし、本実施例による光電子増倍管によれ
ば、このような曲げ加工は１回もなく、組立工数が削減
されるため、インシュレータ３３，集束電極３５および
スプリング板３６の組立は数十秒（０．３〜０．４分）
で済む。

【００３０】また、第１の従来技術による光電子増倍管
においては、集束電極１と止め金具２、および集束電極
１とスプリング５とが溶接で相互に固定されており、溶
接点は電極部で１２か所程度あった。また、第２の従来
技術による光電子増倍管においては、タブ１１と集束電
極１３との溶接に、１枚のタブ当たり２か所の溶接点、
２枚のタブ１１では計４か所の溶接点が必要とされる。
また、スプリング１４と集束電極３５との溶接に、１枚
のスプリング当たり２か所の溶接点、４枚のスプリング
１４では計８か所の溶接点が必要とされる。よって、溶
接点の合計はやはり１２点になる。しかし、本実施例で
は集束電極３５とスプリング板３６とが溶接されるだけ
であるため、電極部の溶接点は４か所で済む。このた
め、ダーク電流を生じる要因となる溶接点が減少し、光
電子増倍機能は向上する。

【００３１】すなわち、本実施例による光電子増倍管
は、従来のものと比較し、部品点数，加工回数，溶接点
数および組立時間ともはるかに少ない。

【００３２】また、光電子増倍管の機能上重要となる集
束電極と第１ダイノードとの相互位置関係は、前述の第
１の従来技術および第２の従来技術による光電子増倍管
においては、止め金具２またはタブ１１とインシュレー
タとを介して決められていた。つまり、従来は電極部が
多くの部品から組み立てられているため、各部品間の組
立誤差が累積し、集束電極と第１ダイノードとの間の相
互位置は精度よく決まらなかった。しかし、本実施例に
よる光電子増倍管においては、集束電極３５はインシュ
レータ３３の突起部３３ａに対して直接位置決めされ、
従来のように止め金具やタブを介してインシュレータに
間接的に位置決めされる構造とは異なる。従って、電極
部組立の構成部品点数の減少と共に組立位置決め精度も
向上し、集束電極と第１ダイノードとの間の相互位置は
精度よく定まり、所望の光電子増倍機能が実現される。

【００３３】また、上記実施例の説明においては、スプ
リング板３６が周囲に４か所の弾性部３６ｃを持ってい
る場合について説明したが、図５に平面および側面を示
す構成のスプリング板を用いてもよい。なお、同図にお
いて図３（ｂ）と同一または相当する部分には同一符号
を付してその説明は省略する。同図（ａ）〜（ｃ）に示
す各スプリング板３６は、弾性部３６ｃを設ける箇所お
よび位置が異なっているだけで、他の構成は図３（ｂ）
に示されるスプリング板３６と同じである。つまり、同
図（ａ）に示すスプリング板３６は弾性部３６ｃが３か
所に設けられている点が相違しており、同図（ｂ），
（ｃ）に示すスプリング板３６は弾性部３６ｃが４か
所，６か所に設けられている点が相違している。また、
これらの各スプリング板３６では弾性部３６ｃがガラス
バルブ３２の軸方向に沿った縦方向に設けられている
が、同図（ｄ）に示すスプリング板３６では弾性部３６
ｃがガラスバルブ３２の軸方向と直交する横方向に２か
所設けられている。これらのいずれの弾性部３６ｃも、
一枚の金属板の周囲に突出する舌部が曲げ加工されるこ
とによって形成されており、いずれのスプリング板３６
も簡易に形成することが可能である。これら各スプリン
グ板３６を用いて光電子増倍管を上記実施例のように組
み立てることにより、上記実施例と同様な効果が奏され
る。

【００３４】次に、本発明の第２の実施例による光電子
増倍管について、図６を用いて説明する。

【００３５】同図（ａ）は、この第２実施例による光電
子増倍管に用いられるスプリング板４１の平面図であ
る。円形状の金属板からなるスプリング板４１の中央部
には円形状の丸穴４１ａが設けられており、光電面から
放出された電子が電子増倍部へ導かれる開口部が形成さ
れている。この丸穴４１ａの周囲４か所にはインシュレ
ータ挿入用の略四角形状の挿入穴４１ｂが設けられてい
る。なお、光電子増倍管のガラスバルブ内壁に電極組立
を保持固定する弾性部は同図に示していないが、図３
（ｂ）または図５に示すいずれの弾性部をこのスプリン
グ板４１の周囲に設けても良い。図６（ｂ）はインシュ
レータ４２の平面図およびＡ−Ａ線破断断面図を示して
おり、一対の各インシュレータ４２の間には図示しない
電子増倍部が挟持されている。このインシュレータ４２
の頭部には突起部４２ａが設けられており、この突起部
４２ａの根元部には切り込み４２ｂが両方から設けられ
ている。

【００３６】まず、同図（ａ）に示すスプリング板４１
の挿入穴４１ｂがこの突起部４２ａに挿入され、インシ
ュレータ４２の頭部にスプリング板４１が同図（ｃ）に
示すように載置される。各突起部４２ａは各挿入穴４１
ｂに囲まれている。次に、この状態でスプリング板４１
が同図（ｄ）に示す矢示方向に回転される。この回転に
より、スプリング板４１の各挿入穴４１ｂの直線部４１
_b1は少なくとも一辺がインシュレータ４２の各切り込み
４２ｂに入り込んで係合する。ここで、挿入穴４１ｂに
円弧部４１_b2を設けたが、挿入穴４１ｂの開口形状は単
なる角状であってもよい。なお、同図（ｄ）にはＡ−Ａ
線破断断面に加えてＢ−Ｂ線破断断面も示されている。

【００３７】次に、同図（ｅ）に示す集束電極４３のス
リット状の角穴４３ａがインシュレータ４２の突起部４
２ａに通される。各角穴４３ａは突起部４２ａに相応す
る位置に突起部４２ａの断面に相応する形状に開けられ
ている。この際、集束電極４３の底面４３ｂはスプリン
グ板４１の板厚によって切り込み４２ｂには届かず、ま
た、集束電極４３の角穴４３ａは突起部４２ａの頭部と
嵌まり合う。従って、この状態で集束電極４３の底面４
３ｂとスプリング板４１の底面４１ｄとが溶接されるこ
とにより、集束電極４３はインシュレータ４２の頭部に
固定され、また、この集束電極４３に固着したスプリン
グ板４１は回転しなくなる。つまり、集束電極４３およ
びスプリング板４１は、インシュレータ４２の頭部にお
いて相互に堅固に固定し合う。

【００３８】このような第２の実施例による光電子増倍
管においても上記の第１実施例と同様な効果が奏され
る。つまり、電極組立部の部品点数が削減すると共に、
組立工数が減少し、製品コストは低減される。また、溶
接箇所が減少するため、溶接点が原因となってダーク電
流を生じる懸念は減少される。また、集束電極４３はイ
ンシュレータ４２に対して直接位置決めされ、集束電極
４３と第１ダイノードとの相互位置は精度よく決められ
る。

【００３９】次に、本発明の第３の実施例による光電子
増倍管について、図７を用いて説明する。

【００４０】同図（ａ）は、この第３実施例による光電
子増倍管に用いられる円形状の金属板からなるスプリン
グ板５１の平面図である。スプリング板５１の中央部に
は角穴５１ａが設けられており、光電面から放出された
電子はこの角穴５１ａを介して電子増倍部へ導かれる。
また、この角穴５１ａには突起部５２ａの断面に相応す
る四角形状のインシュレータ挿入穴５１ｂが４か所に設
けられている。なお、光電子増倍管のガラスバルブ内壁
に電極組立を保持固定する弾性部は同図に示していない
が、図３（ｂ）または図５に示すいずれの弾性部をこの
スプリング板５１の周囲に設けても良い。図７（ｂ）は
インシュレータ５２の平面図およびＡ−Ａ線破断断面図
を示しており、一対の各インシュレータ５２の間には図
示しない電子増倍部が挟持されている。このインシュレ
ータ５２の頭部には突起部５２ａが設けられており、各
突起部４２ａの根元部には外から内に向かう向きに切り
込み５２ｂが設けられている。

【００４１】まず、同図（ａ）に示すスプリング板５１
の挿入穴５１ｂが突起部５２ａに挿入され、インシュレ
ータ５２の頭部にスプリング板５１が同図（ｃ）に示す
ように載置される。次に、この状態でスプリング板５１
が同図（ｄ）に示す矢示方向、つまり、インシュレータ
５２の厚み方向にスライドされる。このスライドによ
り、スプリング板５１の挿入穴５１ｂはインシュレータ
５２の各切り込み５２ｂに入り込んで係合する。

【００４２】次に、同図（ｅ）に示す集束電極５３のス
リット状の角穴５３ａがインシュレータ５２の突起部５
２ａに通される。角穴５３ａは突起部５２ａに相応する
位置に突起部５２ａの断面に相応する四角形状に開けら
れている。この際、集束電極５３の底面５３ｂはスプリ
ング板５１の板厚によって切り込み５２ｂには届かず、
また、集束電極５３の角穴５３ａは突起部５２ａの頭部
と嵌まり合う。従って、この状態で集束電極５３の底面
５３ｂとスプリング板５１の底面５１ｃとが溶接される
ことにより、集束電極５３はインシュレータ５２の頭部
に固定され、また、この集束電極５３に固着したスプリ
ング板５１はスライドしなくなる。つまり、集束電極５
３およびスプリング板５１は、インシュレータ５２の頭
部において相互に堅固に固定し合う。

【００４３】このような第３の実施例による光電子増倍
管においても上記の第１実施例と同様な効果が奏され
る。つまり、電極組立部の部品点数が削減すると共に、
組立工数が減少し、製品コストは低減される。また、溶
接箇所が減少するため、溶接点が原因となってダーク電
流を生じる懸念は減少される。また、集束電極５３はイ
ンシュレータ５２に対して直接位置決めされ、集束電極
５３と第１ダイノードとの相互位置は精度よく決められ
る。

【００４４】次に、本発明の第４の実施例による光電子
増倍管について説明する。

【００４５】図８（ａ）はこの光電子増倍管の電極組立
部の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるｂ−ｂ線
破断断面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるｃ−ｃ線
破断断面図である。また、図９はこの光電子増倍管に使
用されている各部品を示している。

【００４６】図９（ａ）はこの光電子増倍管に用いられ
る集束電極６１の平面図，同図（ｂ）はスプリング板６
２を示している。これら集束電極６１およびスプリング
板６２にはそれぞれ４つの角穴６１ａおよび６２ａが設
けられているが、スプリング板６２の角穴６２ａは集束
電極６１の角穴６１ａに対して図示のように僅かにずれ
ている。なお、図８および図９に示すスプリング板６２
には光電子増倍管のガラスバルブ内壁に当接するスプリ
ング部分が図示されていないが、このスプリング板６２
にも図３（ｂ）や図５に示す第１実施例による光電子増
倍管と同様な弾性部が設けられる。また、同図（ｃ）は
セラミック製の支柱６３を示しており、この支柱６３の
上下には軸方向に直交する方向にスリット６３ａが設け
られている。このスリット６３ａが設けられることによ
って端部６３ｂが突出部として構成される。支柱６３が
角柱になっているのは、セラミックをプレス加工で成型
する際、円柱ではスリットを入れるのが困難だからであ
る。この第４実施例による光電子増倍管の電極部組立は
次のように行われる。

【００４７】まず、スプリング板６２ａの４つの各角穴
６２ａに４本の各支柱６３の一端部が挿入され、各支柱
６３が僅かにスライドされて各角穴６２ａと各スリット
６３ａとが係合される。各角穴６２ａは端部６３ｂの断
面に相応する形状に開けられている。次に、このスプリ
ング板６２の各角穴６２ａから突出する各支柱６３の端
部６３ｂに集束電極６１の各角穴６１ａが挿入され、ス
プリング板６２上に集束電極６１が載置される。各角穴
６１ａは各端部６３ｂに相応する位置に各端部６３ｂの
断面に相応する形状に開けられている。次に、この状態
で集束電極６１の底面６１ｂとスプリング板６２の底面
６２ｂとが溶接され、集束電極６１とスプリング板６２
とが固着される。集束電極６１の角穴６１ａは支柱６３
の端部６３ｂと嵌まり合うため、集束電極６１は水平方
向に動くことはできない。また、スプリング板６２の角
穴６２ａが支柱６３のスリット６３ａと係合した状態で
このスプリング板６２と集束電極６１とが固着されるた
め、集束電極６１は垂直方向に動くことができなくな
る。一方、スプリング板６２もまた、これに固着した集
束電極６１が支柱６３の端部６３ｂに固定されているた
め、水平方向に動くことはできず、また、スプリング板
６２自体がスリット６３ａに係合しているため、垂直方
向に動くこともできない。つまり、支柱６３の頭部にお
いて、集束電極６１とスプリング板６２とが相互に堅固
に固定し合う。

【００４８】次に、各支柱６３に図９（ｄ）に示す円筒
状のセラミックスペーサ６４が挿入される。その後、図
９（ｅ）に示すホルダー６５に開けられた４つの各丸穴
６５ａに各支柱６３が挿入される。さらに、セラミック
スペーサ６４およびホルダー６５が順に交互に積層され
る。この時、支柱部の断面は、図８（ｃ）に示すよう
に、セラミックスペーサ６４の内壁に支柱６３の４つの
各角が内接する。また、各ホルダー６５にはダイノード
６６が図８（ｂ）に示すように既に溶接されている。最
後に、スプリングワッシャ６７が各支柱６３に挿入され
る。このスプリングワッシャ６７は、スペーサ６４の持
つ寸法誤差が累積すると組立誤差が大きくなるため、こ
の誤差を吸収するために用いられている。その後、第１
の固定部品６８の各角穴が各支柱６３の他端部に挿入さ
れる。この第１の固定部品６８は図９（ｂ）に示すスプ
リング板６２と同形状の円板状金属板からなり、各角穴
はスプリング板６２の各角穴６２ａと同じ位置に設けら
れている。ただし、その周囲にはスプリング機能を果た
す弾性部は設けられていない。この第１の固定部品６８
は上記と同様に僅かにスライドされ、第１の固定部品６
８の各角穴とスリット６３ａとが係合される。その後、
さらに、第２の固定部品６９に設けられた４つの各角穴
に各支柱６３が通され、この状態で第１の固定部品６８
と第２の固定部品６９とが溶接される。この第２の固定
部品６９は、図９（ａ）に示す集束電極６１の周囲の側
壁を無くした平らな円板状金属板からなり、集束電極６
１と同じ位置関係で各穴が形成されている。従って、こ
の溶接により、第１の固定部品６８と第２の固定部品６
９とは、集束電極６１とスプリング板６２と同様な関係
で相互に堅固に固定し合う。

【００４９】このような第４の実施例による光電子増倍
管においては次の効果が奏される。つまり、図１３に示
す第３の従来技術による光電子増倍管においては、セラ
ミックパイプ２３の中にステンレス棒２２を通し、この
ステンレス棒２２の端部を潰して集束電極２１と各ホル
ダー２５とを固定していた。しかし、本実施例ではステ
ンレス棒２２を使用しない構造であるので、電極組立部
の部品点数が削減し、材料費が低減される。また、ステ
ンレス棒２２の端部を潰して固定すると、潰された棒端
部の肉厚は薄くなり、集束電極２１とホルダー２５との
固定は信頼性に欠けた。しかし、本実施例では第１の固
定部品６８と第２の固定部品６９とが溶接で固定される
ため、確実に固定される。また、第３の従来技術による
光電子増倍管では、ステンレス棒２２とホルダー２５と
の間に高い電圧が印加され、耐圧特性が問題になった
が、この第４実施例では絶縁性セラミックからなる支柱
６３に集束電極６１および各ホルダー６５が固定されて
いるため、従来の耐圧特性の問題は生じない。また、集
束電極６１は支柱６３の端部６３ｂに対して直接位置決
めされるため、集束電極６１と第１ダイノードとの相互
位置は精度よく決められる。また、従来のように集束電
極６１にスプリング板を溶接する必要はなく、溶接箇所
は減少するため、溶接点が原因となってダーク電流を生
じる懸念は減少される。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
プリングの挿入穴が支持部の切り込みと係合することに
より、スプリングは垂直方向に動けなくなり、集束電極
の挿入穴が支持部の突出部に嵌合することにより、集束
電極は支持部に固定されて水平方向に動けなくなる。従
って、集束電極とスプリングとが固着されることによ
り、集束電極とスプリングとは相互に支持部に堅固に固
定し合う。このため、光電子増倍管は、従来のものと比
較し、部品点数，加工回数，溶接点数および組立時間と
もはるかに少なくて済むようになる。また、光電子増倍
管の機能上重要となる集束電極と第１ダイノードとの相
互位置関係は精度よく定まり、所望の光電子増倍機能が
実現される。また、溶接点が減少してダーク電流が抑制
され、光電子増倍管の光検出機能が向上する。

【００５１】また、支持部を絶縁材料からなる支柱と
し、この支柱にスペーサを介してホルダーを積層し、こ
の支柱の一端部において、切り込みに係合したスプリン
グと突出部に挿入された集束電極とを固着し、支柱の他
端部において、切り込みに係合した第１の固定板と突出
部に挿入された第２の固定板とを固着することによって
も、集束電極とスプリングとは相互に支持部に堅固に固
定し合う。しかも、支持部は絶縁材料のみによって構成
されるため、支持部とホルダーとの間に高電界が印加さ
れることはない。このため、光電子増倍管の部品点数お
よび組立工数が少なくて済み、さらに、集束電極と第１
ダイノードとの相互位置関係が精度よく定まるばかりで
なく、光電子増倍管の耐圧特性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による光電子増倍管の平
面図および一部破断断面図である。

【図２】第１の実施例による光電子増倍管の平面図およ
び断面図である。

【図３】第１の実施例による光電子増倍管に用いられる
集束電極およびスプリング板の各平面図である。

【図４】第１の実施例による光電子増倍管の組み立て方
法を説明する図である。

【図５】第１の実施例に用いられるスプリング板の他の
例を示す平面図および側面図である。

【図６】本発明の第２の実施例による光電子増倍管およ
びその組み立て方法を示す平面図および断面図である。

【図７】本発明の第３の実施例による光電子増倍管およ
びその組み立て方法を示す平面図および断面図である。

【図８】本発明の第４の実施例による光電子増倍管を示
す平面図および断面図である。

【図９】第４の実施例による光電子増倍管に用いられる
各部品を示す図である。

【図１０】第１の従来技術による光電子増倍管を示す図
である。

【図１１】第２の従来技術による光電子増倍管に用いら
れる各部品を示す図である。

【図１２】第２の従来技術による光電子増倍管の組み立
て方法を示す図である。

【図１３】第３の従来技術による光電子増倍管を示す図
である。

【図１４】第３の従来技術による光電子増倍管に用いら
れる各部品を示す図である。

【符号の説明】

３１…光電子増倍管、３２…ガラスバルブ、３３…イン
シュレータ、３３ａ…突起部、３３ｂ…切り込み、３４
…電子増倍部、３５…集束電極、３５ａ…集束電極３５
の角穴、３５ｂ…集束電極３５の挿入穴、３５ｃ…集束
電極３５の底面、３６…スプリング板、３６ａ…スプリ
ング板３６の角穴、３６ｂ…スプリング板３６の挿入
穴、３６ｃ…スプリング板３６の弾性部、３６ｄ…スプ
リング板３６の底面、３７…ステム。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−262341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262340（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−325878（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−854（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭41−1485（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 43/00 - 43/30 H01J 9/00 - 9/18

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入射によって光電面に生じた電子を収
   集する集束電極と、この集束電極をガラスバルブ内部に
   保持するスプリングと、前記電子を前記集束電極に形成
   された開口部を介して取り込んで２次電子増幅する電子
   増倍部と、前記集束電極およびこの電子増倍部を保持す
   る支持部とを備えて構成された光電子増倍管において、 前記支持部は、突出部と、この突出部の根元に設けられ
   た切り込みとを有し、 前記スプリングは、前記集束電極の開口部に対応して形
   成された開口部を有するスプリング本体と、このスプリ
   ング本体の周囲の一部が曲げて形成された弾性部と、前
   記突出部が挿入されて前記切り込みに係合した挿入穴と
   を有し、 前記集束電極は、この挿入穴から突出した前記突出部に
   挿入されて前記突出部に嵌合した挿入穴と、前記スプリ
   ング本体に当接して固着した底面とを有することを特徴
   とする光電子増倍管。
2. 【請求項２】 前記支持部は一対の絶縁板からなり、前
   記電子増倍部はこれら絶縁板間に挟持され、前記突出部
   はこの絶縁板の端部に突出した前記絶縁板の一部によっ
   て形成され、前記切り込みは前記突出部の根元に一方向
   から設けられ、 前記スプリング本体は円板状の金属板からなり、前記弾
   性部はこの金属板の周囲にほぼ等間隔に設けられた複数
   の舌部が曲げられて形成され、前記スプリングの挿入穴
   は前記突出部の断面に相応する形状に開けられ、前記一
   方向にスライドして前記切り込みに係合しており、 前記集束電極の挿入穴は前記突出部に相応する位置に前
   記突出部の断面に相応する形状に開けられていることを
   特徴とする請求項１記載の光電子増倍管。
3. 【請求項３】 前記支持部は一対の絶縁板からなり、前
   記電子増倍部はこれら絶縁板間に挟持され、前記突出部
   はこの絶縁板の端部に突出した前記絶縁板の一部によっ
   て形成され、前記切り込みは前記突出部の根元に両方向
   から設けられ、 前記スプリング本体は円板状の金属板からなり、前記ス
   プリング本体の開口部は円形状に開けられ、前記弾性部
   は前記金属板の周囲にほぼ等間隔に設けられた複数の舌
   部が曲げられて形成され、前記スプリングの挿入穴は前
   記突出部を囲む略四角形状に開けられ、前記スプリング
   本体が回転してこの略四角形状挿入穴の少なくとも一辺
   が前記切り込みに係合しており、 前記集束電極の挿入穴は前記突出部に相応する位置に前
   記突出部の断面に相応する形状に開けられていることを
   特徴とする請求項１記載の光電子増倍管。
4. 【請求項４】 前記支持部は一対の絶縁板からなり、前
   記電子増倍部はこれら絶縁板間に挟持され、前記突出部
   はこの絶縁板の端部に突出した前記絶縁板の一部によっ
   て形成され、 前記スプリング本体は円板状の金属板からなり、前記弾
   性部はこの金属板の周囲にほぼ等間隔に設けられた複数
   の舌部が曲げられて形成され、前記スプリングの挿入穴
   は前記突出部の断面に相応する形状に開けられ、前記絶
   縁板の厚み方向にスライドして前記切り込みに係合して
   おり、 前記集束電極の挿入穴は前記突出部に相応する位置に前
   記突出部の断面に相応する形状に開けられていることを
   特徴とする請求項１記載の光電子増倍管。
5. 【請求項５】 前記支持部は絶縁材料からなる複数本の
   支柱からなり、前記電子増倍部はこの支柱にスペーサを
   介して積層されたホルダーに固定され、前記突出部は前
   記支柱の各端部に切り込みが形成されて構成され、 前記スプリング本体は円板状の金属板からなり、前記弾
   性部はこの金属板の周囲にほぼ等間隔に設けられた複数
   の舌部が曲げられて形成され、前記スプリングの挿入穴
   は前記突出部の断面形状に相応して開けられ、前記支柱
   の一端部の前記切り込みに係合しており、 前記集束電極の挿入穴は前記突出部に相応する位置に前
   記突出部の断面に相応する形状に開けられ、 さらに、 前記支柱の他端部の前記切り込みと係合する挿入穴が前
   記スプリングの挿入穴と同じ形状および同じ位置に設け
   られた円板状の金属板からなる第１の固定板と、 前記支柱の他端部の前記突起部と嵌合する挿入穴が前記
   集束電極の挿入穴と同じ形状および同じ位置に設けられ
   た円板状の金属板からなり、前記第１の固定板と固着さ
   れた第２の固定板とを備えたことを特徴とする請求項１
   記載の光電子増倍管。
6. 【請求項６】 前記電子増倍部を前記支持部に保持する
   第１の工程と、前記支持部の突出部に前記スプリングの
   挿入穴を通す第２の工程と、前記スプリングを動かして
   前記スプリングの挿入穴と前記支持部の切り込みとを係
   合させる第３の工程と、前記スプリングの挿入穴から突
   出する前記支持部の突出部に前記集束電極の挿入穴を通
   す第４の工程と、前記集束電極の底面と前記スプリング
   本体とを固着する第５の工程とを備え、請求項１に記載
   された光電子増倍管を組み立てる光電子増倍管の組立方
   法。
7. 【請求項７】 前記電子増倍部を前記絶縁板に挟持する
   第１の工程と、前記支持部の突出部に前記スプリングの
   挿入穴を通す第２の工程と、前記スプリングを前記一方
   向にスライドして前記スプリングの挿入穴と前記支持部
   の切り込みとを係合させる第３の工程と、前記スプリン
   グの挿入穴から突出する前記支持部の突出部に前記集束
   電極の挿入穴を通す第４の工程と、前記集束電極の底面
   と前記スプリング本体とを固着する第５の工程とを備
   え、請求項２に記載された光電子増倍管を組み立てる光
   電子増倍管の組立方法。
8. 【請求項８】 前記電子増倍部を前記絶縁板に挟持する
   第１の工程と、前記支持部の突出部に前記スプリングの
   挿入穴を通す第２の工程と、前記スプリングを回転して
   前記スプリングの挿入穴の一辺と前記支持部の切り込み
   とを係合させる第３の工程と、前記スプリングの挿入穴
   から突出する前記支持部の突出部に前記集束電極の挿入
   穴を通す第４の工程と、前記集束電極の底面と前記スプ
   リング本体とを固着する第５の工程とを備え、請求項３
   に記載された光電子増倍管を組み立てる光電子増倍管の
   組立方法。
9. 【請求項９】 前記電子増倍部を前記絶縁板に挟持する
   第１の工程と、前記支持部の突出部に前記スプリングの
   挿入穴を通す第２の工程と、前記スプリングを前記絶縁
   板の厚み方向にスライドして前記スプリングの挿入穴と
   前記支持部の切り込みとを係合させる第３の工程と、前
   記スプリングの挿入穴から突出する前記支持部の突出部
   に前記集束電極の挿入穴を通す第４の工程と、前記集束
   電極の底面と前記スプリング本体とを固着する第５の工
   程とを備え、請求項４に記載された光電子増倍管を組み
   立てる光電子増倍管の組立方法。
10. 【請求項１０】 前記支柱の一端部の切り込みに前記ス
    プリングの挿入穴を係合させる第１の工程と、前記スプ
    リングの挿入穴から突出する前記支柱の突出部に前記集
    束電極の挿入穴を通す第２の工程と、前記集束電極の底
    面と前記スプリング本体とを溶接する第３の工程と、前
    記支柱に前記スペーサを挿入する第４の工程と、前記支
    柱に前記電子増倍部が溶接された前記ホルダーを挿入す
    る第５の工程と、これら第４の工程および第５の工程を
    繰り返して前記ホルダーを前記スペーサを介して積層す
    る第６の工程と、前記支柱に前記スペーサを介して前記
    第１の固定板を挿入する第７の工程と、挿入した前記第
    １の固定板を動かして前記第１の固定板の挿入穴と前記
    支柱の他端部の切り込みとを係合させる第８の工程と、
    前記第１の固定板の挿入穴から突出する前記支柱の突出
    部に前記第２の固定板の挿入穴を通す第９の工程と、前
    記第１の固定板と前記第２の固定板とを固着する第１０
    の工程とを備え、請求項５に記載された光電子増倍管を
    組み立てる光電子増倍管の組立方法。