JP3056771B2 - 電子増倍管 - Google Patents

電子増倍管

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JP3056771B2
JP3056771B2 JP2215325A JP21532590A JP3056771B2 JP 3056771 B2 JP3056771 B2 JP 3056771B2 JP 2215325 A JP2215325 A JP 2215325A JP 21532590 A JP21532590 A JP 21532590A JP 3056771 B2 JP3056771 B2 JP 3056771B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers
    • H01J43/06Electrode arrangements
    • H01J43/18Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/22Dynodes consisting of electron-permeable material, e.g. foil, grid, tube, venetian blind

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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、格子型ダイノードを具備した光電子増倍
管、2次電子増倍管などの電子増倍管に関するものであ
る。
「従来の技術」 電子増倍管の一種の光電子増倍管は高感度光検出器で
あり、第5図に示すように、光を電子に変換する陰極
(光電面)(1)と、集束電極(2)と、電子増倍部
(ダイノード)(3)と、電子を集める陽極(アノー
ド)(4)とを真空容器(5)に収納してなるもので、
医用、高エネルギー物理の分野、光分析装置、バイオテ
クノロジーの分野など広い分野で用いられている。
電子増倍部(3)に用いられるダイノード(61)〜
(69)の形状によって種々のタイプに分類されるが、第
5図はいわゆるボックス型ダイノードと格子型ダイノー
ドとの複合型で、前段(例えば1〜3段)にボックス型
ダイノード(61)〜(63)が用いられ、また後段(例え
ば4〜9段)に格子型ダイノード(64)〜(69)が用い
られる。
前段のボックス型ダイノード(61)〜(63)は、第6
図に示すように、円筒を長手方向に4分割した4半円筒
体(7)からなるものである。さらに、この4半円筒体
(7)の電子入射側には等電位形成用網(8)を張設し
て用いる。
後段の格子型ダイノード(64)〜(69)は第8図に示
すように、端面からみて左右の両斜辺部がややくびれた
富士山のような等脚台形体をなす複数本の棒状体からな
る格子(9)と、この格子(9)の光電子入射側に張設
した等電位形成用網(10)とからなり、これを複数段に
積層したものである。
従来、この格子型ダイノード(64)〜(69)は第7図
に示すように、前段の格子(9)が所定間隔で配置さ
れ、その後段は前段の格子(9)の隙間に位置するよう
に配置され、以下同様にしてつぎつぎと積層される。
なお、最終段は板状のダイノード(610)で、また、
この最終段のダイノード(610)とその前段のダイノー
ド(69)との間には電子を収集するためのアノード
(4)が配置されている。
「発明が解決しようとする課題」 前述のような従来の光電子増倍管では充分な増倍率が
仲々得られなかった。その理由は格子型ダイノード
(64)〜(69)での2次電子増倍率が低いためと考えら
れる。この2次電子増倍率を上げるためには、1つは各
ダイノード間に高い電圧を印加して2次電子放出率を上
げることが考えられ、他の1つはダイノードの積層段数
を増やして増倍率を上げることが考えられる。しかし、
前者の方法では、ある電圧以上印加すると2次電子放出
率が飽和し、また、各ダイノード間の耐圧不良が生じる
という問題がある。後者の方法では、増倍部の形状が大
きくなり、かつ供給電圧もそれだけ高くしなければなら
ないという問題がある。
ところで、第7図に示した従来のダイノードの配置で
はつぎのような特性を有することが判明した。すなわ
ち、第7図のような前段の2本の格子(9)(9)の隙
間(11)に後段の格子(9)が順次交互に配置すると、
一見、前段の格子(9)から放出された2次電子が次段
の格子(9)にほとんど入射され2次電子放出に寄与す
るようにみうけられる。ところが、実際の測定によれ
ば、この配置では2次電子が次段に入射しないで、次々
段、…へと抜けてゆく場合が極めて多い。第4図は第4
ダイノード(64)から放出された2次電子が第5以降の
ダイノード(65)…にどのような割合で入射したかの電
子の配分を示す実測例である。これらのうち特性線
(B)は各段の格子(9)…を第7図のように奇数段目
のダイノードの格子の間隙に偶数段目のダイノードの格
子を配置した場合である。この特性線(B)によれば、
第4ダイノード(64)から放出された2次電子は、第5
ダイノード(65)よりも第6ダイノード(66)と第7ダ
イノード(67)へ入射する割合が多いことがわかる。こ
のことは2次電子は次段に入射しないで、次々段、…へ
と抜けてゆくものが多く、それだけ増倍率が悪くなるこ
とを示している。理想的には次段のダイノードにすべて
の2次電子が入射することが望ましい。
本発明はダイノードに印加する電圧を上げることな
く、しかもダイノードの段数も増やすことなく、格子を
適切に配置することで充分な2次電子増倍を有するとと
もに、イオンのフィードバックを抑制できる電子増倍管
を得ることを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、
電子の流れの上流側の底辺が、下流側の底辺より短く、
斜辺が上流側を向いている略台形の断面を持つ棒状体の
格子ダイノードを、電子の流れの方向に直交する方向に
所定間隔で配置し、かつ、電子の流れと同一方向に所定
間隔で複数段設けてなり、前記電子の流れと同一方向の
格子は、各段が互いに複数段連続して重合するように配
置するとともに、所定段毎にイオンのフィードバックを
抑制するため、前段の各格子の隙間に位置をずらして配
置してなることを特徴とする電子増倍管である。
「作用」 光が光電面に入射すると、光電面は真空中に光電子を
放出する。この光電子は集束電極によって電子増倍部に
導かれ、2次電子放出効果によって増倍される。このと
き、電子の流れと同一方向の格子は、各段が互いに複数
段連続して重合するように配置したので、前段のダイノ
ードの2次電子は、次段のダイノードにほとんど入射
し、電子は、順次増倍されて増倍率が高められる。ま
た、所定段毎に前段の各格子の隙間に位置をずらして配
置したので、イオンのフィードバックを抑制することが
できる。
「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基き説明する。第1図
は本発明による格子型光電子増倍部の例を示し、第4段
目から第9段目までのダイノード(64)…(69)、アノ
ード(4)および最終段の板状の第10ダイノード
(610)が順次所定間隔をもって配置されている。な
お、光電子増倍管の全体の構成は例えば第5図と同様、
第1段目から第3段目まではボックス型ダイノード
(61)…(63)とし、また、光電面(1)は透過型と
し、これらは集束電極(2)とともに円筒状ガラス気密
容器(5)に収納されているものとする。本発明はこの
第5の場合に限られるものではない。他の例については
後述する。
第1図に示した前記第4段目から第9段目までのダイ
ノード(64)…(69)の各段の単一の構成、すなわち、
端面が等脚台形の格子(9)と等電位形成用網(10)と
からダイノードが構成されている点は第7図の構成と同
様である。
本発明では、相隣る前段と後段の格子(9)…(9)
の配列が従来と異なる。本発明の第1実施例を示す第1
図では第4ダイノード(64)と第5ダイノード(65)の
格子(9)(9)が略同一列上に配置され、同様に第6
ダイノード(66)と第7ダイノード(67)の格子(9)
(9)が略同一列に配置され、さらに第8ダイノード
(68)と第9ダイノード(69)の格子(9)(9)が略
同一列に配置される。また、第5段目と第6段目間およ
び第7段目と第8段目間については、前段の相隣る2本
の格子(9)(9)の隙間(11)に一致するように後段
の格子(9)が配置される。
以上のような構成において、光電面(1)、集束電極
(2)、第1〜第10ダイノード(61)〜(610),アノ
ード(4)には、それぞれ例えば0、100.0、200.0、30
0.0、400.0、500.0、600.0、700.0、800.0、900.0、100
0.0、1100.0、1200.0Vの電圧が印加されるものとする。
ここで、光電面(1)に光が入射すると、光電面
(1)の入射点から光電子が放出される。この光電子は
集束電極(2)でボックス型の第1ダイノード(61)に
導かれ、この第1ダイノード(61)の入射点から2次電
子が放出される。この2次電子はより高い第2ダイノー
ド(62)へ入射し、ここで2次電子放出効果によって増
倍される。以下同様にして順次増倍されてアノード
(4)に捕収されて外部へ出力する。
以上の増倍作用において、格子型の第4〜第9のダイ
ノード(64)〜(69)は、2段ずつ格子(9)が略同一
列に配置されているので、第4ダイノード(64)から第
5ダイノード(65)への2次電子の入射、第6ダイノー
ド(66)から第7ダイノード(67)への2次電子の入
射、および第8ダイノード(68)から第9ダイノード
(69)への2次電子の入射が効率よく行なわれ、増倍率
が一層高められる。第4図の特性線(A)がそれを示し
ている。すなわち、特性線(A)は第4ダイノード
(64)の格子(9)と第5ダイノード(65)の格子
(9)を略同一列に配置した場合である。この特性線
(A)によれば、第4ダイノード(64)から放出された
大半の2次電子は第5ダイノード(65)に入射し、第6
ダイノード(66)以降にはほとんの抜けてゆかないこと
がわかる。
なお、第5ダイノード(65)と第6ダイノード(66
間および第7ダイノード(67)と第8ダイノード(68
間が位置をずらして配置されていることにより、イオン
のフィードバックはここで抑制される。前記第1図の実
施例では2段ずつ格子(9)を略同一列にしたものを交
互に位置をずらして配置した例を示した(これを例えば
2:2の配置とする)が、本発明はこれに限られるもので
はない。
第2図は本発明の第2実施例を示すもので、この例で
は、2段を略同一列にしたものの間に、1段のダイノー
ドを位置をずらして配置した例を示す(これを例えば2:
1の配置とする)。
その他3:1、4:1、…、3:3、4:4…など適宜の配置とす
ることができる。
前記実施例では、第1〜第3ダイノードをボックス型
とし、第4〜第9ダイノードを格子型とした複合型の場
合を例としたが、これに限られるものではなく、第3図
に示すように格子型だけであってもよい。また、格子型
と、サーキュラケージ型、ラインフォーカス型、ベネシ
ャンブラインド型などとの複合型であってもよい。
格子型ダイノードの段数は実施例に限定されるもので
はないが、少なくとも2段以上あり、そのうちの2段が
電子の流れの方向からみて重なるように配置され、か
つ、所定段毎にイオンのフィードバックを抑制するた
め、前段の各格子の隙間に位置をずらして配置されてい
ればよい。さらに、光電面は透過型でも反射型でもいず
れでもよい。
前記実施例では光電子増倍管を例にして説明したが、
2次電子増倍管であってもよいことは勿論である。
「発明の効果」 本発明は上述のように、電子の流れと同一方向の格子
は、各段が互いに複数段連続して重合するように配置し
たので、印加電圧を上げたり、ダイノードの段数を増や
したりすることなく、前段のダイノードの2次電子は、
次段のダイノードにほとんど入射し、電子は、順次増倍
されて増倍率が高められる。
また、所定段毎に前段の各格子の隙間に位置をずらし
て配置したので、イオンのフィードバックを抑制するこ
とができる。
ちなみに、第5図に示す光電子増倍管において、格子
型ダイノードを第7図のように構成した従来品と、第1
図のように2:2の配置をして構成した本発明品との増倍
率を比較したところ、本発明品は従来品より3.18倍も向
上した。なお、従来品と本発明品は同一条件のもので製
造された光電子増倍管10本ずつの平均値の比較による。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電子増倍管の第1実施例を示すダ
イノード配置図、第2図は本発明の第2実施例を示すダ
イノードの配置図、第3図は格子型電子増倍部の断面
図、第4は本発明品と従来品の特性図、第5図はボック
ス型と格子型の電子増倍部の複合型光電子増倍管の断面
図、第6はボックス型ダイノードの斜視図、第7図は従
来の格子型ダイノードの配置図、第8図は格子型ダイノ
ードの斜視図である。 (1)……光電面、(2)……集束電極、(3)……電
子増倍部、(4)……アノード、(5)……真空容器、
(61)〜(63)……ボックス型ダイノード、(64)〜
(69)……格子型ダイノード、(610)……板状ダイノ
ード、(7)……4半円筒体、(8)……網、(9)…
…格子、(10)……網、(11)……隙間。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子の流れの上流側の底辺が、下流側の底
    辺より短く、斜辺が上流側を向いている略台形の断面を
    持つ棒状体の格子ダイノードを、電子の流れの方向に直
    交する方向に所定間隔で配置し、かつ、電子の流れと同
    一方向に所定間隔で複数段設けてなり、前記電子の流れ
    と同一方向の格子は、各段が互いに複数段連続して重合
    するように配置するとともに、所定段毎にイオンのフィ
    ードバックを抑制するため、前段の各格子の隙間に位置
    をずらして配置してなることを特徴とする電子増倍管。
  2. 【請求項2】2辺が電子の流れの上流側を向いている略
    3角形の断面を持つ棒状体の格子ダイノードを、電子の
    流れの方向に直交する方向に所定間隔で配置し、かつ、
    電子の流れと同一方向に所定間隔で複数段設けてなり、
    前記電子の流れと同一方向の格子は、各段が互いに複数
    段連続して重合するように配置するとともに、所定段毎
    にイオンのフィードバックを抑制するため、前段の各格
    子の隙間に位置をずらして配置してなることを特徴とす
    る電子増倍管。
JP2215325A 1990-08-15 1990-08-15 電子増倍管 Expired - Lifetime JP3056771B2 (ja)

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DE69117387T2 (de) 1996-07-25
EP0471563A2 (en) 1992-02-19
US5254906A (en) 1993-10-19
EP0471563A3 (en) 1992-04-08
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