JP3312772B2

JP3312772B2 - 光電子増倍管

Info

Publication number: JP3312772B2
Application number: JP10467393A
Authority: JP
Inventors: 浩之久嶋; 寛長谷川; 益也水出
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JPH06314552A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射光に対応して光電
面から放出される光電子を多段に積層させたダイノード
によって増倍する電子増倍管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光電子増倍管は核医学および高エ
ネルギー物理の分野における各種測定に、γカメラ、Ｐ
ＥＴ（ポジトロン・エミッション・トモグラフィ）、ま
たはカロリーメーター等として広く使用されている。

【０００３】図９は、従来の光電子増倍管の構成を示す
断面図である。この光電子増倍管は、ガラスからなる有
底円筒状の真空容器１内に、入射光を受ける受光面板内
面に被着されて光電子を放出する光電面４と、この光電
子の軌道を収束する収束電極５と、当該光電子を入射さ
れて増倍する電子増倍部６とを配設している。

【０００４】図１０は、従来の光電子増倍部の構成を示
す要部断面図である。この光電子増倍部６では、ダイノ
ード７がＮ段に積層されており、各ダイノードは管軸に
垂直な平面上を真空容器１のほぼ内径全体に拡がり、周
辺部を絶縁性のスペーサで所定の間隔に固定して配設さ
れている。各ダイノード７は、導電性の表面を有するプ
レートに厚さ方向に貫通する複数個の電子増倍孔をエッ
チング等で形成され、ピッチ０．７２ｍｍでマトリック
ス状に配列している。各電子増倍孔は、入力開口が出力
開口に比較して大なる口径を有し、入力開口に向かって
拡開する角筒形状となっている。入力開口から入射した
電子が衝突する二つの等しい傾斜部の内側面には、Ｓｂ
を蒸着してＫ、Ｃｓ等のアルカリ金属化合物を反応させ
て二次電子放出層が形成されている。

【０００５】各ダイノード７間には、電界形成用電極１
６が配設され、上段のダイノードから放出された二次電
子を下段のダイノードに入射するように導く制動電界を
形成している。各電界形成用電極１６は、ステンレス薄
板に密接した正六角形の電子通過孔で形成され、メッシ
ュ状に配列している。

【０００６】第Ｎ段ダイノード８の下方には、アノード
９および第Ｎ＋１段ダイノード１０が順に配設されてい
る。アノード９は、電界形成用電極１６と同様にメッシ
ュ状に配列された電子通過孔を有し、第Ｎ段ダイノード
８から出射された二次電子を通過させ、第Ｎ＋１段ダイ
ノード１０に入射してアノード９に向かって反転された
二次電子を捕獲する。また、最下段の第Ｎ＋１段ダイノ
ード１０は平板状のプレートであり、アノード９より小
さい電位に保持されてアノード９を通過して入射した二
次電子を増倍し、アノード９に導く。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子増倍管では、アノードを挟んでダイノードをＮ
段積層している電子増倍部と対向配置された最下段の第
Ｎ＋１段ダイノードは、平板状に形成されている。その
ため、真空容器内部を真空状態にすると共に、アルカリ
金属蒸気を導入して受光面板内面の光電面および各ダイ
ノードの二次電子放出層を堆積・活性化する際に、アル
カリ金属蒸気は受光面板および各ダイノードの周辺部か
ら中央部に流れて被着する。従って、受光面板および各
ダイノードの表面では、アルカリ金属層が中央部で薄
く、周辺部で厚く堆積する。

【０００８】図１１は、従来の光電子増倍管の光電面位
置に対するアノード出力の関係を示すグラフである。横
軸は、中心を原点とする円板形の光電面上の位置を示
し、縦軸は、光電面上の各位置に入射した光に対するア
ノードからの出力信号の相対値を示す。この結果、アノ
ードからの出力信号は、光電面の周辺部に比較して中央
部において４０％程度低下している。従って、従来の光
電子増倍管には、光が入射した光電面の位置に対応して
出力信号の感度に大きなバラツキが発生しているという
問題がある。

【０００９】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、光電面の位置に対して均一な感度
が得られる電子増倍管を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、光電子増倍管において、入射された電
子を増倍して透過させる複数個の電子増倍孔が所定のピ
ッチで配列されたダイノードを複数段に積層して形成さ
れた電子増倍部と、この電子増倍部の下方にダイノード
に平行に配置され、該電子増倍部から出射された電子を
通過させる複数個の電子通過孔が配列されたアノード
と、このアノードの下方にダイノードに平行に配置さ
れ、複数個の貫通孔が配列されると共に、該アノードを
通過した電子を該アノードに向かって反転させる反転型
ダイノードとを備えることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、上記の目的を達成するた
めに、上記光電子増倍管は、さらに反転型ダイノードの
下方にダイノードに平行に配置され、複数個の貫通孔が
配列されると共に、アノードを通過した電子を該アノー
ドに向かって反転させるシールド電極を備えることを特
徴とする。

【００１２】また、本発明は、上記の目的を達成するた
めに、上記反転型ダイノードの貫通孔は、上記所定のピ
ッチで配列されていることを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、上記の目的を達成するた
めに、上記反転型ダイノードの貫通孔は、小さい口径で
該反転型ダイノードの周辺部に配列され、大きい口径で
該反転型ダイノードの中央部に配列されていることを特
徴とする。

【００１４】さらに、本発明は、上記の目的を達成する
ために、上記反転型ダイノードの貫通孔は、小さいピッ
チで該反転型ダイノードの周辺部に配列され、大きいピ
ッチで該反転型ダイノードの中央部に配列されているこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、アノードの下方にダイノード
に平行に配置された反転型ダイノードは、複数個の貫通
孔を配列している。そのため、真空容器内部にアルカリ
金属蒸気を導入して受光面板の光電面および各ダイノー
ドの二次電子放出層を堆積・活性化する際に、アルカリ
金属蒸気は真空容器底部から導入され、反転型ダイノー
ドの貫通孔、アノードの電子通過孔、ダイノードの電子
増倍孔、収束電極の貫通孔を順に通過し、ダイノードお
よび受光面板の各表面に中央部から周辺部にわたって従
来よりも均一に堆積する。従って、光電子の発生および
二次電子の放出が光電面およびダイノードの各位置にお
いて均一な反応性で行われるので、光が入射した光電面
の位置に対応する出力信号の感度のバラツキが低減され
る。

【００１６】また、反転型ダイノードの下方にダイノー
ドに平行に配置されたシールド電極は、反転型ダイノー
ドの貫通孔に入射した電子をアノードに向かって反転さ
せる。そのため、アノードの電子通過孔を通過した電子
は反転型ダイノードをほとんど通過しないようになるの
で、高い効率でアノードに捕獲される。さらに、このシ
ールド電極は複数の貫通孔が配列されているので、真空
容器底部から導入されたアルカリ金属蒸気がダイノード
および受光面板の各表面に従来よりも均一に配分され
る。従って、光が入射した光電面の位置に対応する出力
信号の感度のバラツキが低減される。

【００１７】また、本発明によれば、反転型ダイノード
の貫通孔は、ダイノードの電子増倍孔とほぼ同一のピッ
チで配列されている。そのため、ダイノードおよび受光
面板の各表面にアルカリ金属蒸気が効率良く均一に配分
されると共に、アノードの電子通過孔を通過した電子は
反転型ダイノードの貫通孔をほとんど通過しないように
なる。従って、光が入射した光電面の位置に対応する出
力信号の感度のバラツキが低減される。

【００１８】さらに、本発明によれば、反転型ダイノー
ドの貫通孔は、ピッチまたは口径について、周辺部で小
さく、中央部で大きく配列されている。そのため、真空
容器底部から導入されたアルカリ金属蒸気がダイノード
および受光面板の各表面に一層均一に配分される。従っ
て、光が入射した光電面の位置に対応する出力信号の感
度は一層均一になる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成および作用
について、図１ないし図８を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明
のものと必ずしも一致していない。

【００２０】図１は、本発明に係る光電子増倍管の第１
実施例の構成を示す断面図である。この光電子増倍管
は、入射光を受ける受光面板３と、この受光面板３の外
周部に配設する円筒形の金属側管２と、基台部を構成す
る円形の金属ベース１２とから真空容器１を形成し、入
射電子流を増倍する電子増倍部６を内設している。

【００２１】金属ベース１２には、外部の電圧端子と接
続して、電子増倍部６などに所定の電圧を与えるピン１
３が挿通している。各ピン１３は、テーパー状のハーメ
チックガラス１４で金属ベース１２に対して固定されて
いる。なお、金属ベース１２の中央には、終端部が圧着
され封止された状態の金属チップ管１５が下方に向けて
突出している。この金属チップ管１５を介して、真空容
器１内部へのアルカリ金属蒸気流の導入、或いは残存す
るガスの排気などが行われ、この後、図示したように封
止される。また、ハーメチックガラス１４は耐電圧、リ
ーク電流を考慮して沿面をテーパー状とされている。

【００２２】受光面板３の内部下面には、ＭｎＯまたは
Ｃｒを真空蒸着した後にＳｂを蒸着し、さらにＫ、Ｃｓ
等のアルカリ金属を被着・活性化してバイアルカリの光
電面４が形成されている。この光電面４は所定の電位に
設定され、例えば０Ｖに保持されている。

【００２３】光電面４と電子増倍部６との間には、ステ
ンレス板から形成された収束電極５が配設されており、
所定のピッチで多数の貫通孔をマトリクス状に配列・形
成している。この収束電極５は所定の電位に設定され、
例えば０Ｖに保持されている。従って、光電面４から放
出された光電子は、収束電極５の影響によって軌道を収
束され、電子増倍部６の所定の領域内に入射される。

【００２４】図２は、本発明に係る光電子増倍管の第１
実施例における電子増倍部の一実施例の構成を示す要部
断面図である。この電子増倍部６は、正方形の平板状に
形成したダイノード７をＮ段に、例えば７段に積層して
構成されている。なお、Ｎは任意の自然数を示すものと
する。各段のダイノード７は、導電性の表面を有するプ
レートに厚さ方向に貫通する複数個の電子増倍孔をエッ
チング等で形成され、所定のピッチでマトリックス状に
配列している。このプレートの上面には、電子増倍孔の
一端となる入力開口が形成され、下面には、電子増倍孔
の他端となる出力開口が形成されている。各電子増倍孔
は、入力開口が出力開口に比較して大なる口径を有して
出力開口に向かって拡開し、傾斜部の内側面を曲面に形
成されている。入力開口から入射した電子が衝突する傾
斜部の内側面には、Ｓｂを蒸着してＫ、Ｃｓ等のアルカ
リ金属化合物を反応させて二次電子放出層が形成されて
いる。これらダイノード７は、上段のダイノードから放
出された二次電子を下段のダイノードに入射するように
導く制動電界を形成する電位に設定され、例えば上段か
ら下段に電位１００Ｖずつ増加させて保持されている。

【００２５】第Ｎ段ダイノード８の下方には、アノード
９、第Ｎ＋１段ダイノード１０が順に配設されている。
アノード９は、プレートに厚さ方向に貫通する複数個の
電子通過孔をエッチング等で形成され、第Ｎ段ダイノー
ド８の電子増倍孔とほぼ同一のピッチでマトリクス状に
配列している。各電子通過孔は、第Ｎ段ダイノード８の
電子増倍孔から出射された二次電子が到達する位置に形
成されている。このプレートの上面には、電子通過孔の
一端となる入力開口が形成され、下面には、電子通過孔
の他端となる出力開口が形成されている。電子通過孔
は、入力開口が出力開口に比較して大なる口径を有して
出力開口に向かって拡開している。すなわち、電子通過
孔は、アノード９に対して斜め方向から入射する電子が
衝突せずに高効率で通過するようにプレートの下面側を
部分的に欠いて、第Ｎ＋１段ダイノード１０から放出さ
れた二次電子に対する捕獲面積を拡張されている。この
アノードは、各ダイノード７と比較して最も大きい電位
に設定され、例えば１０００Ｖに保持されている。従っ
て、第Ｎ＋１段ダイノード１０に入射してアノード９に
向かって反転された二次電子は、アノード９で捕獲され
る。

【００２６】最下段の第Ｎ＋１段ダイノード１０は、プ
レートに厚さ方向に貫通する複数個の貫通孔をエッチン
グ等で形成され、第Ｎ段ダイノード８の電子増倍孔とほ
ぼ同一のピッチでマトリックス状に配列している。各貫
通孔は、アノード９の電子通過孔から出射された二次電
子が到達する複数の位置の間に形成され、この位置はア
ノード９および第Ｎ＋１段ダイノード１０間の距離によ
って異なる。このプレートの上面には、貫通孔の一端と
なる入力開口を形成し、下面には、貫通孔の他端となる
出力開口を形成し、ほぼ同一口径を有している。この第
Ｎ＋１段ダイノード１０は、アノード９より小さい電位
に設定されており、例えば９００Ｖに保持されている。
従って、アノード９の電子通過孔を透過した二次電子
は、第Ｎ＋１段ダイノード１０に入射してアノード９に
向かって反転される。

【００２７】なお、基台部を構成する金属ベース１２
は、金属側管２を介して光電面４と導通しており、シー
ルド電極として光電面４とほぼ同電位に設定され、例え
ば０Ｖに保持されている。そのため、金属ベース１２
は、第Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔に入射した二次
電子をアノード９に向かって反転させるように、一つの
電極として作用する。

【００２８】上記の構成によれば、第Ｎ＋１段ダイノー
ド１０には、複数個の貫通孔が第Ｎ段ダイノード８の電
子増倍孔とほぼ同一のピッチでマトリクス状に配列され
ている。そのため、金属チップ管１５を介して真空容器
１内部に導入されたアルカリ金属蒸気は、真空容器１底
部から、最下段の第Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔、
アノード９の電子通過孔、電子増倍部６の各ダイノード
７の電子増倍孔、収束電極５の貫通孔を通過し、ダイノ
ード７および受光面板３の各表面に光電面４および二次
電子放出層が中央部から周辺部にわたってほぼ均一な厚
さで堆積・活性化される。この結果、受光面板では、入
射光に対する光電子の発生が光電面４の位置に対してほ
ぼ均一な反応性で行われる。また、各ダイノード７で
は、入射電子に対する二次電子の放出が二次電子放出層
の位置に対してほぼ均一な反応性で行われる。従って、
これらの二次電子を捕獲して得られる出力信号は、入射
光を受ける光電面４の位置に対してほぼ均一な感度で得
られる。

【００２９】また、アノード９には、第Ｎ段ダイノード
８から出射された二次電子が到達する位置に、複数個の
電子通過孔が第Ｎ段ダイノード８の電子増倍孔とほぼ同
一のピッチでマトリクス状に配列されている。また、第
Ｎ＋１段ダイノード１０には、アノード９から出射され
た二次電子が到達する複数の位置の間に、複数個の貫通
孔が第Ｎ段ダイノード８の電子増倍孔とほぼ同一のピッ
チでマトリクス状に配列されている。そのため、第Ｎ段
ダイノード８から出射された二次電子は高効率でアノー
ド９の電子通過孔を通過し、第Ｎ＋１段ダイノード１０
に入射してアノード９に向かって反転される。また、ア
ノード９は、第Ｎ段ダイノード８および第Ｎ＋１段ダイ
ノード１０に対して露出した面積が大きくなっている。
さらに、アノード９の電子通過孔は、第Ｎ＋１段ダイノ
ード１０と対向している出力開口を入力開口に対して大
きな口径で形成されている。そのため、アノード９にお
ける電界強度が大きくなるので、電子通過孔において空
間電荷が減少する。また、第Ｎ＋１段ダイノード１０か
ら放出された二次電子に対するアノード９の露出面積が
拡張されているので、アノード９に捕獲される二次電子
が増加する。従って、第Ｎ段ダイノード８と第Ｎ＋１段
ダイノード１０から出射された二次電子がアノード９に
高効率で捕獲されるので、入射光のエネルギーに比例し
た出力パルスが得られる。

【００３０】さらに、金属ベース１２はシールド電極と
して光電面４と同電位に設定されていることにより、第
Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔に入射した二次電子を
アノード９に向かって反転させる。そのため、アノード
９の電子通過孔を通過した二次電子は第Ｎ＋１段ダイノ
ード１０をほとんど通過しないようになるので、高い効
率でアノード９に捕獲される。

【００３１】従って、光電子の発生および二次電子の放
出が光電面４およびダイノード７の各位置において均一
な反応性で行われるので、光が入射した光電面４の位置
に対応する出力信号の感度のバラツキが低減される。

【００３２】図３は、本発明に係る光電子増倍管の第２
実施例の構成を示す断面図である。この光電子増倍管
は、外径３インチの硼硅酸ガラスからなる有底円筒状の
真空容器１内に、入射光を受ける受光面板内面に被着さ
れて光電子を放出する光電面４と、この光電子の軌道を
収束する収束電極５と、当該光電子を入射されて増倍す
る電子増倍部６とを配設している。

【００３３】真空容器１の基台部には、外部の電圧端子
と接続して、電子増倍部６などに所定の電圧を与えるピ
ン１３が挿通している。なお、基台部の中央には、終端
部が圧着され封止された状態のチップ管が下方に向けて
突出している。このチップ管を介して、真空容器１内部
へのアルカリ金属蒸気流の導入、或いは残存するガスの
排気などが行われ、この後、図示したように封止され
る。

【００３４】受光面板の内部下面には、ＭｎＯまたはＣ
ｒを真空蒸着した後にＳｂを蒸着し、さらにＫ、Ｃｓ等
のアルカリ金属を被着・活性化してバイアルカリの光電
面４が形成されている。この光電面４は所定の電位に設
定され、例えば０Ｖに保持されている。

【００３５】光電面４と電子増倍部６との間には、ステ
ンレス板から形成された収束電極５が配設されており、
所定のピッチで多数の貫通孔をマトリクス状に配列・形
成している。この収束電極５は所定の電位に設定され、
例えば１００Ｖに保持されている。従って、光電面４か
ら放出された光電子は、収束電極５の影響によって軌道
を収束され、電子増倍部６の所定の領域内に入射され
る。

【００３６】図４は、本発明に係る光電子増倍管の第２
実施例における電子増倍部の第１実施例の構成を示す要
部断面図である。この電子増倍部６では、ダイノード７
がＮ段に積層されており、各ダイノードは管軸に垂直な
平面上を真空容器１のほぼ内径全体に拡がり、周辺部を
絶縁性のスペーサで所定の間隔に固定して配設されてい
る。各ダイノード７は、導電性の表面を有するプレート
に厚さ方向に貫通する複数個の電子増倍孔をエッチング
等で形成され、ピッチ０．７２ｍｍでマトリックス状に
配列している。各電子増倍孔は、入力開口が出力開口に
比較して大なる口径を有し、入力開口に向かって拡開す
る角筒形状となっている。入力開口から入射した電子が
衝突する二つの等しい傾斜部の内側面には、Ｓｂを蒸着
してＫ、Ｃｓ等のアルカリ金属化合物を反応させて二次
電子放出層が形成されている。

【００３７】各ダイノード７間には、電界形成用電極１
６が配設され、上段のダイノードから放出された二次電
子を下段のダイノードに入射するように導く制動電界を
形成している。各電界形成用電極１６は、ステンレス薄
板に密接した正六角形の電子通過孔で形成され、メッシ
ュ状に配列している。

【００３８】第Ｎ段ダイノード８の下方には、アノード
９、第Ｎ＋１段ダイノード１０、シールド電極１１が順
に配設されている。アノード９は、電界形成用電極１６
と同様にステンレス薄板にメッシュ状に配列された電子
通過孔を有し、第Ｎ段ダイノード８から出射された二次
電子を通過させる。また、アノード９は、各ダイノード
７と比較して最も大きい電位に設定され、例えば１００
０Ｖに保持されている。従って、第Ｎ＋１段ダイノード
１０に入射した二次電子はアノード９に向かって反転さ
れ、アノード９で捕獲される。

【００３９】第Ｎ＋１段ダイノード１０は、電界形成用
電極１６と同様にステンレス薄板にメッシュ状に配列さ
れた貫通孔を有し、プレートの面積に対する開孔率約１
０％で配列している。この第Ｎ＋１段ダイノード１０
は、アノード９より小さい電位に設定されており、例え
ば９００Ｖに保持されている。従って、アノード９の電
子通過孔を透過した二次電子は、第Ｎ＋１段ダイノード
１０に入射してアノード９に向かって反転される。

【００４０】シールド電極１１は、電界形成用電極１６
と同様にメッシュ状に配列された貫通孔を有し、第Ｎ＋
１段ダイノード１０と比較して小さい電位に設定され、
例えば０Ｖに保持されている。そのため、第Ｎ＋１段ダ
イノード１０の貫通孔に入射した二次電子は、アノード
９に向かって反転される。

【００４１】上記の構成によれば、第Ｎ＋１段ダイノー
ド１０には、複数個の貫通孔が配列されている。そのた
め、チップ管を介して真空容器１内部に導入されたアル
カリ金属蒸気は、真空容器１底部から、シールド電極１
１の貫通孔、第Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔、アノ
ード９の電子通過孔、電子増倍部６の各ダイノード７の
電子増倍孔、収束電極５の貫通孔を通過し、ダイノード
７および受光面板の各表面に光電面４および二次電子放
出層が中央部から周辺部にわたってほぼ均一な厚さで堆
積・活性化される。この結果、受光面板では、入射光に
対する光電子の発生が光電面４の位置に対してほぼ均一
な反応性で行われる。また、各ダイノード７では、入射
電子に対する二次電子の放出が二次電子放出層の位置に
対してほぼ均一な反応性で行われる。従って、これらの
二次電子を捕獲して得られる出力信号は、入射光を受け
る光電面４の位置に対してほぼ均一な感度で得られる。

【００４２】また、シールド電極１１は第Ｎ＋１段ダイ
ノード１０と比較して小さい電位に設定されていること
により、第Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔に入射した
二次電子をアノード９に向かって反転させる。そのた
め、アノード９の電子通過孔を通過した二次電子は第Ｎ
＋１段ダイノード１０をほとんど通過しないようになる
ので、高い効率でアノード９に捕獲される。

【００４３】従って、光電子の発生および二次電子の放
出が光電面４およびダイノード７の各位置において均一
な反応性で行われるので、光が入射した光電面４の位置
に対応する出力信号の感度のバラツキが低減される。

【００４４】図５は、本発明に係る光電子増倍管の第２
実施例における電子増倍部の第２実施例の構成を示す要
部断面図である。この電子増倍部６は、上記第１実施例
の電子増倍部とほぼ同様に構成されている。ただし、第
Ｎ＋１段ダイノード１０は、プレートに厚さ方向に貫通
する複数個の貫通孔をエッチング等で形成され、第Ｎ段
ダイノード８の電子増倍孔とほぼ同一のピッチでマトリ
ックス状に配列されており、プレートの面積に対する開
孔率約５０％になっている。各貫通孔は、アノード９の
電子通過孔から出射された二次電子が到達する複数の位
置の間に形成され、この位置はアノード９および第Ｎ＋
１段ダイノード１０間の距離によって異なり、例えば第
Ｎ段ダイノード８の電子増倍孔の直下となる。このプレ
ートの上面には、貫通孔の一端となる入力開口を形成
し、下面には、貫通孔の他端となる出力開口を形成し、
ほぼ同一口径を有している。貫通孔の口径は、ダイノー
ド７の電子増倍孔とほぼ同一である。この第Ｎ＋１段ダ
イノード１０は、アノード９より小さい電位に設定され
ており、例えば９００Ｖに保持されている。従って、ア
ノード９の電子通過孔を透過した二次電子は、第Ｎ＋１
段ダイノード１０に入射してアノード９に向かって反転
される。

【００４５】上記の構成によれば、上記第１実施例の電
子増倍部とほぼ同様に作用する。さらに、第Ｎ＋１段ダ
イノード１０の貫通孔は、ダイノード７の電子増倍孔と
ほぼ同一のピッチで配列されてる。そのため、チップ管
を介して真空容器１内部に導入されたアルカリ金属蒸気
は、真空容器１底部から、シールド電極１１の貫通孔、
第Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔、アノード９の電子
通過孔、電子増倍部６の各ダイノード７の電子増倍孔、
収束電極５の貫通孔を効率良く通過し、ダイノード７お
よび受光面板の各表面に光電面４および二次電子放出層
が中央部から周辺部にわたってほぼ均一な厚さで堆積・
活性化される。この結果、受光面板では、入射光に対す
る光電子の発生が光電面４の位置に対してほぼ均一な反
応性で行われる。また、各ダイノード７では、入射電子
に対する二次電子の放出が二次電子放出層の位置に対し
てほぼ均一な反応性で行われる。従って、これらの二次
電子を捕獲して得られる出力信号は、入射光を受ける光
電面４の位置に対してほぼ均一な感度で得られる。

【００４６】また、第Ｎ＋１段ダイノード１０の貫通孔
は、アノード９の電子通過孔から出射された二次電子が
到達する複数の位置の間に形成されいる。そのため、ア
ノード９の電子通過孔を通過した二次電子は、第Ｎ＋１
段ダイノード１０の貫通孔をほとんど通過しないように
なる。

【００４７】従って、光電子の発生および二次電子の放
出が光電面４およびダイノード７の各位置において均一
な反応性で行われるので、光が入射した光電面４の位置
に対応する出力信号の感度のバラツキが一層低減され
る。

【００４８】図６は、本発明に係る光電子増倍管の第２
実施例における電子増倍部の第３実施例の構成を示し、
（ａ）は周辺部の腰部断面図、（ｂ）は中央部の要部断
面図である。この電子増倍部６は、上記第２実施例の電
子増倍部とほぼ同様に構成されている。ただし、第Ｎ＋
１段ダイノード１０は、プレートに厚さ方向に貫通する
複数個の貫通孔をエッチング等で形成され、第Ｎ段ダイ
ノード８の電子増倍孔とほぼ同一のピッチでマトリック
ス状に配列されている。各貫通孔は、アノード９の電子
通過孔から出射された二次電子が到達する複数の位置の
間に形成され、この位置はアノード９および第Ｎ＋１段
ダイノード１０間の距離によって異なり、例えば第Ｎ段
ダイノード８の電子増倍孔の直下となる。このプレート
の上面には、貫通孔の一端となる入力開口を形成し、下
面には、貫通孔の他端となる出力開口を形成し、ほぼ同
一口径を有している。貫通孔の口径は、プレートの周辺
部では小さく、プレートの中央部では大きくなってい
る。この第Ｎ＋１段ダイノード１０は、アノード９より
小さい電位に設定されており、例えば９００Ｖに保持さ
れている。従って、アノード９の電子通過孔を透過した
二次電子は、第Ｎ＋１段ダイノード１０に入射してアノ
ード９に向かって反転される。

【００４９】上記の構成によれば、上記第２実施例の電
子増倍部とほぼ同様に作用する。さらに、第Ｎ＋１段ダ
イノード１０の貫通孔は、プレートの周辺部で小さく、
中央部で大きくなっているプレートの面積に対する開孔
率で形成されている。そのため、チップ管を介して真空
容器１内部に導入されたアルカリ金属蒸気は、真空容器
１底部から、シールド電極１１の貫通孔、第Ｎ＋１段ダ
イノード１０の貫通孔、アノード９の電子通過孔、電子
増倍部６の各ダイノード７の電子増倍孔、収束電極５の
貫通孔を効率良く通過し、ダイノード７および受光面板
の各表面に光電面４および二次電子放出層が中央部から
周辺部にわたってほぼ均一な厚さで堆積・活性化され
る。この結果、受光面板では、入射光に対する光電子の
発生が光電面４の位置に対してほぼ均一な反応性で行わ
れる。また、各ダイノード７では、入射電子に対する二
次電子の放出が二次電子放出層の位置に対してほぼ均一
な反応性で行われる。従って、これらの二次電子を捕獲
して得られる出力信号は、入射光を受ける光電面４の位
置に対してほぼ均一な感度で得られる。

【００５０】従って、光電子の発生および二次電子の放
出が光電面４およびダイノード７の各位置において均一
な反応性で行われるので、光が入射した光電面４の位置
に対応する出力信号の感度のバラツキが一層低減され
る。

【００５１】図７は、本発明に係る光電子増倍管の第２
実施例における電子増倍部の第４実施例の構成を示す要
部断面図である。この電子増倍部６では、ダイノード７
がＮ段に積層されており、各ダイノード７は管軸に垂直
な平面上を真空容器１のほぼ内径全体に拡がり、周辺部
を絶縁性のスペーサで所定の間隔に固定して配設されて
いる。各ダイノード７は、導電性の表面を有するプレー
トに厚さ方向に貫通する複数個の電子増倍孔をエッチン
グ等で形成され、所定のピッチでマトリックス状に配列
している。このプレートの上面には、電子増倍孔の一端
となる円形の入力開口が形成され、下面には、電子増倍
孔の他端となる円形の出力開口が形成されている。各電
子増倍孔は、出力開口が入力開口に比較して大なる口径
を有し、出力開口に向かって拡開するテーパー形状とな
っている。入力開口から入射した電子が衝突する二つの
等しい傾斜部の内側面には、Ｓｂを蒸着してＫ、Ｃｓ等
のアルカリ金属化合物を反応させて二次電子放出層が形
成されている。

【００５２】第Ｎ段ダイノード８の下方には、アノード
９、第Ｎ＋１段ダイノード１０、シールド電極１１が順
に配設されている。アノード９は、ステンレス薄板に密
接した正六角形の電子通過孔を一辺の長さ０．４２ｍｍ
でエッチング等で形成され、メッシュ状に配列してお
り、第Ｎ段ダイノード８から出射された二次電子を通過
させる。また、アノード９は、各ダイノード７と比較し
て最も大きい電位に設定され、例えば１０００Ｖに保持
されている。従って、第Ｎ＋１段ダイノード１０に入射
した二次電子はアノード９に向かって反転され、アノー
ド９で捕獲される。

【００５３】第Ｎ＋１段ダイノード１０は、プレートに
厚さ方向に貫通する複数個の貫通孔をエッチング等で形
成され、第Ｎ段ダイノード８の電子増倍孔とほぼ同一の
ピッチでマトリックス状に配列されており、プレートの
面積に対する開孔率約５０％になっている。各貫通孔
は、アノード９の電子通過孔から出射された二次電子が
到達する複数の位置の間に形成され、この位置はアノー
ド９および第Ｎ＋１段ダイノード１０間の距離によって
異なる。このプレートの上面には、貫通孔の一端となる
入力開口を形成し、下面には、貫通孔の他端となる出力
開口を形成し、ほぼ同一口径を有している。この第Ｎ＋
１段ダイノード１０は、アノード９より小さい電位に設
定されており、例えば９００Ｖに保持されている。従っ
て、アノード９の電子通過孔を透過した二次電子は、第
Ｎ＋１段ダイノード１０に入射してアノード９に向かっ
て反転される。

【００５４】シールド電極１１は、アノード９と同様に
メッシュ状に配列された貫通孔を有し、第Ｎ＋１段ダイ
ノード１０と比較して小さい電位に設定され、例えば０
Ｖに保持されている。そのため、第Ｎ＋１段ダイノード
１０の貫通孔に入射した二次電子は、アノード９に向か
って反転される。

【００５５】上記の構成によれば、上記第２実施例の電
子増倍部とほぼ同様に作用する。

【００５６】図８は、本発明に係る光電子増倍管の第２
実施例における光電面位置に対するアノード出力の関係
を示し、（ａ）は電子増倍部の第２実施例におけるグラ
フ、（ｂ）は電子増倍部の第３実施例におけるグラフで
ある。横軸は、中心を原点とする円板形の光電面４上の
位置を示し、縦軸は、光電面４上の各位置に入射した光
に対するアノード９からの出力信号の相対値を示す。こ
の結果、電子増倍部の第２実施例では、アノード９から
の出力信号は、光電面４の周辺部に比較して中央部にお
いて５％程度低下している。そのため、光が入射した光
電面４の位置に対応する出力信号の感度のバラツキは、
従来よりも大幅に改善されている。

【００５７】また、電子増倍部の第３実施例では、アノ
ード９からの出力信号は、光電面４の周辺部から中央部
にわたってほぼ均一になっている。そのため、光が入射
した光電面４の位置に対応する出力信号の感度のバラツ
キは、ほとんど解消されている。

【００５８】本発明は上記諸実施例に限られるものでは
なく、種々の変形が可能である。

【００５９】例えば、上記諸実施例では、最下段の第Ｎ
＋１段ダイノードにおける開孔率が周辺部で小さく、中
央部で大きくなるように貫通孔の口径を変化させている
が、貫通孔のピッチを周辺部で小さく、中央部で大きく
しても同様な作用効果が得られる。

【００６０】また、上記諸実施例では、ハーメチックガ
ラスをテーパー状にしているが、動作電圧が低い場合に
は、フラット面とすることもでき、ガラスの直径を大き
くすることもできる。

【００６１】また、上記諸実施例で用いられているアノ
ードを、金属ベースに貫通して穿設された矩形の取付け
孔に嵌着されたマルチアノードに置き換え、マルチアノ
ードに縦横に配設されて垂直に装着された多数のアノー
ドピンから出力信号を取り出すことにより、位置検出が
可能となる。

【００６２】また、上記諸実施例では、金属ベースには
複数のピンがテーパー状のハーメチックガラスを介して
垂直に挿通して貫設され、かつ、矩形に配列されている
が、ステムに貫通して穿設された円板形の取付け孔に大
型な円板形のテーパー状のハーメチックガラスを嵌着
し、その底面周縁に複数のピンを直接挿通して貫設する
ことにより、部品点数を削減してコストダウンを図るこ
とができる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、反転型ダイノードは、複数個の貫通孔を配列して
いる。そのため、真空容器内部にアルカリ金属蒸気を導
入する際に、アルカリ金属蒸気は、真空容器底部から反
転型ダイノードの貫通孔、アノードの電子通過孔、ダイ
ノードの電子増倍孔、収束電極の貫通孔を順に通過し、
ダイノードおよび受光面板の各表面にほぼ均一に堆積す
る。また、シールド電極は、反転型ダイノードの貫通孔
に入射した電子をアノードに向かって反転させるので、
高い効率でアノードに捕獲される。この結果、光電子の
発生および二次電子の放出が光電面およびダイノードの
各位置において均一な反応性で行われる。

【００６４】従って、光が入射した光電面の位置に対応
する出力信号の感度がほぼ均一になる光電子増倍管を提
供することができる顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電子増倍管の第１実施例の構成
を示す断面図である。

【図２】本発明に係る光電子増倍管の第１実施例におけ
る電子増倍部の一実施例の構成を示す要部断面図であ
る。

【図３】本発明に係る光電子増倍管の第２実施例の構成
を示す断面図である。

【図４】本発明に係る光電子増倍管の第２実施例におけ
る電子増倍部の第１実施例の構成を示す要部断面図であ
る。

【図５】本発明に係る光電子増倍管の第２実施例におけ
る電子増倍部の第２実施例の構成を示す要部断面図であ
る。

【図６】本発明に係る光電子増倍管の第２実施例におけ
る電子増倍部の第３実施例の構成を示し、（ａ）は周辺
部の腰部断面図、（ｂ）は中央部の要部断面図である。

【図７】本発明に係る光電子増倍管の第２実施例におけ
る電子増倍部の第４実施例の構成を示す要部断面図であ
る。

【図８】本発明に係る光電子増倍管の第２実施例におけ
る光電面位置に対するアノード出力の関係を示し、
（ａ）は電子増倍部の第２実施例におけるグラフ、
（ｂ）は電子増倍部の第３実施例におけるグラフであ
る。

【図９】従来の光電子増倍管の構成を示す断面図であ
る。

【図１０】従来の光電子増倍部の構成を示す要部断面図
である。

【図１１】従来の光電子増倍管の光電面位置に対するア
ノード出力の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…真空容器、２…金属側管、３…受光面板、４…光電
面、５…収束電極、６…電子増倍部、７…ダイノード、
８…第Ｎ段ダイノード、９…アノード、１０…第Ｎ＋１
段ダイノード、１１…シールド電極、１２…金属ベー
ス、１３…ピン、１４…ハーメチックガラス、１５…金
属チップ管、１６…電界形成用電極。

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51−80157（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 43/20 H01J 43/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入射された電子を増倍して透過させる複
数個の電子増倍孔が所定のピッチで配列されたダイノー
ドを複数段に積層して形成された電子増倍部と、この電
子増倍部の下方に前記ダイノードに平行に配置され、該
電子増倍部から出射された前記電子を通過させる複数個
の電子通過孔が配列されたアノードと、このアノードの
下方に前記ダイノードに平行に配置され、複数個の貫通
孔が配列されると共に、該アノードを通過した前記電子
を該アノードに向かって反転させる反転型ダイノードと
を備えることを特徴とする光電子増倍管。
【請求項２】前記光電子増倍管は、さらに前記反転型
ダイノードの下方に前記ダイノードに平行に配置され、
複数個の貫通孔が配列されると共に、前記アノードを通
過した前記電子を該アノードに向かって反転させるシー
ルド電極を備えることを特徴とする請求項１記載の光電
子増倍管。
【請求項３】前記反転型ダイノードの前記貫通孔は、
前記所定のピッチで配列さ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。
【請求項４】前記反転型ダイノードの前記貫通孔は、
小さい口径で該反転型ダイノードの周辺部に配列され、
大きい口径で該反転型ダイノードの中央部に配列されて
いることを特徴とする請求項１記載の光電子増倍管。
【請求項５】前記反転型ダイノードの前記貫通孔は、
小さいピッチで該反転型ダイノードの周辺部に配列さ
れ、大きいピッチで該反転型ダイノードの中央部に配列
さ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。