JP3640464B2 - 電子増倍器及び光電子増倍管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最終段ダイノードを有する電子増倍器及び光電子増倍管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からある光電子増倍管の一例として、特開平６−３１４５５０号公報がある。この公報に開示された電子増倍器は、図１３に示すように、入射した電子を増倍させるためのブロック状の電子増倍部１００を備え、この電子増倍部１００の下方には平板状の陽極１０１が設けられ、この陽極１０１には、電子増倍部１００から出射した電子を通過させるための複数の電子通過孔１０２が形成され、各電子通過孔１０２は複数の陽極部１０３で形成され、陽極１０１は複数の陽極部１０３によりマルチチャンネル化されている。更に、陽極１０１の下方には平板状の最終段ダイノード１０４が設けられ、この最終段ダイノード１０４には、電子通過孔１０２を通過した電子を増倍して各陽極部１０３に入射させるためのフラットな電子入射面１０５が複数設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光電子増倍管は、次のような課題を有している。
【０００４】
すなわち、従来の光電子増倍管において、最終段ダイノード１０４の各電子入射面１０５は全面に亘ってフラットに形成されているので、電子が最終段ダイノード１０４の電子入射面１０５に入射して２次電子が発生した場合、図１３に示すように、２次電子の方向性が安定せず、各２次電子は、予定された陽極部１０３以外に、隣接する陽極部１０３にも捕捉されてしまう。そして、このことがクロストークの原因になっていた。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、クロストークの発生を抑制することのできる電子増倍器及び光電子増倍管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子増倍器は、入射した電子を増倍するためのダイノードを複数段に積層させた電子増倍部と、電子増倍部から出射した電子を通過させる複数の電子通過孔を形成させるための複数の陽極部をもった陽極と、陽極の各電子通過孔を通過した電子が入射した場合に２次電子を発生させ、発生した２次電子を各陽極部に向かわせる電子入射面を有する最終段ダイノードとを備え、複数のチャンネルをもった電子増倍器において、電子入射面は、電子通過孔に対峙する電子入射主要面と、陽極の電子通過孔に対応する位置で電子入射主要面の端部から陽極に向けて立ち上がる起立面とを有することを特徴としている。
【０００７】
本発明による電子増倍器によれば、電子増倍部の所定のチャンネルに電子を入射させた場合、この電子は、各ダイノードで多段増倍され、陽極の電子通過孔を通過したのち最終段ダイノードに入射し、最終段ダイノードの電子入射面で２次電子を発生させる。ここで、電子入射面の起立面及び電子入射主要面は、それぞれ同じチャンネルに属する陽極部に向けられているので、各電子入射面と各陽極部との間に作り出される等電位面により、電子入射面で発生した２次電子を、等電位面に直交する方向、すなわち、同じチャンネルに属する陽極部に集中させることができる。このため、各チャンネル毎に電子入射面と陽極部とを一対一で確実に対応させることができ、隣り合う陽極部の間でのクロストークの発生が抑制されることになる。
【０００８】
また、起立面を電子入射主要面に対して湾曲又は傾斜させる構成とした。
【０００９】
また、電子入射主要面と起立面とのコーナー部分を、湾曲状又は直角状又は傾斜状にさせる構成とした。
【００１０】
また、陽極部をリニアに配列させる構成とした。
【００１１】
また、本発明による電子増倍器は、２×２マトリクス状の陽極に対応して、最終段ダイノードに設けられた仕切部には、陽極の電子通過孔に対応する位置で、電子入射主要面の端部から陽極に向けて立ち上がる仕切面が更に設けられる構成とした。
【００１２】
また、仕切面を電子入射主要面に対して湾曲又は傾斜させる構成とした。
【００１３】
また、電子入射主要面と仕切面とのコーナー部分を、湾曲状又は直角状又は傾斜状にさせる構成とした。
【００１４】
また、本発明による光電子増倍管は、前述した電子増倍器において、光電面をもった受光面板を更に備える構成とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による光電子増倍管の第１実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、光電子増倍管１は角筒形状の金属容器２を有し、この金属容器２の一端部には、ガラス製の受光面板３が気密に取り付けられている。この受光面板３の内側には、光を電子に変換するための光電面４が設けられ、この光電面４は受光面板３に蒸着したアンチモンにアルカリ金属を反応させることで形成される。また、金属容器２の他端部は開放され、電子増倍部２７の挿入に利用されている。この電子増倍部２７は、図２に示すように、金属容器２に対して気密に取り付けられる平板状の金属製ステム５を有している。このステム５の中央には、金属容器２の内部と外部とを連通させる円筒状の金属製の排気管６が固定されている。この排気管６は、金属容器２と電子増倍部２７とを組み付けた後、金属容器２の内部を真空ポンプ（図示せず）によって排気して真空状態にするのに利用されると共に、光電面４の形成時に反応させるアルカリ金属蒸気を金属容器２内に入れる場合にも利用される。
【００１７】
図２に示すように、電子増倍器２７は、光電面４の真下に配置される平板状の集束電極７を有し、この集束電極７には、スリット状の開口部９が１６本形成され、この１６本の開口部９は一方向にリニアに配列され、それぞれチャンネル８ａを構成している。
【００１８】
電子増倍器２７は、集束電極７の下方に配置されるブロック状の電子増倍部１０を有し、この電子増倍部１０は、平板状のダイノード１１を８枚積層させることで一体に形成され、各ダイノード１１にはスリット状の電子増倍孔１２が１６本形成され、１６本の電子増倍孔１２はそれぞれチャンネル８ｂを構成し、各チャンネル８ｂは集束電極７のチャンネル８ａに対応している。
【００１９】
電子増倍器２７は、電子増倍部１０の下方に配置される陽極１３を有し、この陽極１３は１６個の独立した細長い陽極部２４で構成されている。各陽極部２４は、チャンネル８ａ，８ｂと同一方向にリニアに配列されている。隣接する陽極部２４間には、それぞれ電子通過孔１４が形成され、各電子通過孔１４は、電子増倍部１０の各チャンネル８ｂに対応している。
【００２０】
図２及び図３に示すように、電子増倍器２７は、陽極１３の下方に配置される平板状の最終段ダイノード１５を有し、この最終段ダイノード１５は、１６本の電子入射部１７を有し、各電子入射部１７はそれぞれチャンネル８ｃを構成し、隣接する電子入射部１７間にはスリット状の貫通孔１６が形成されている。各電子入射部１７は、電子通過孔１４を通過した電子が入射する位置に配設され、陽極部２４の配列方向と同一の方向に１６本配列されている。
【００２１】
図４に示すように、各電子入射部１７の表面には電子入射面１８が形成されている。この電子入射面１８は、電子通過孔１４を通過した電子が入射する位置に形成されている。電子入射面１８は、図５に示すように、フラットな電子入射主要面１８ａと、この電子入射主要面１８ａの端部１８ｂから陽極１３の各陽極部２４に向けて立ち上がる起立面１８ｃとから構成されている。
【００２２】
起立面１８ｃは、電子入射主要面１８ａに対して湾曲しているのが好ましい。このように起立面１８ｃを湾曲させることで、起立面１８ｃと陽極部２４との間には、起立面１８ｃの湾曲形状に対応した形状の等電位面（図示せず）が形成され、この等電位面が、同一チャンネル８に属する陽極部２４で捕捉し得る２次電子数を増加させる。このような電子入射面１８はエッチング等により形成されている。また、電子入射面１８は、アンチモン及びアルカリ金属等の２次電子放出物質で形成され、電子が入射した場合に２次電子を発生させる。なお、図６の一点鎖線で示すように、起立面１８ｃは電子入射主要面１８ａに対して傾斜させてもよく、図６の実線で示すように、起立面１８ｃと主要面１８ａとのコーナー部分２９を直角状に形成してもよい。また、図示しないが、コーナー部分２９のみを傾斜状又は湾曲状に形成してもよい。
【００２３】
更に、図３及び図７に示すように、電子入射面１８の両端部には、電子入射主要面１８ａの両端部１８ｄから陽極１３に向けて立ち上がる側壁面２８が形成されている。各側壁面２８は、前述した起立面１８ｃと同様に、電子入射主要面１８ａに対して直角状、傾斜状又は湾曲状に形成されている。
【００２４】
ここで、電子増倍器２７を組み立てるに際して、図２に示すように、集束電極７と電子増倍部１０と陽極１３と最終段ダイノード１５とは、金属容器２の外部からステム５を貫通して垂直に延びるステムピン２３によって固定されている。また、電子増倍部１０、陽極１３及び最終段ダイノード１５は、このピン２３によって、所定の電位が与えられ、光電面４と集束電極７とは同じ電位に設定され、電子増倍部１０、最終段ダイノード１５、陽極１３は、この順に高い電位に設定されている。
【００２５】
次に、前述した構成に基づき、光電子増倍管１の作用について図面と共に説明する。
【００２６】
まず、集束電極７、電子増倍部１０、陽極１３及び最終段ダイノード１５に、ピン２３を介して所定の電位を与える。この状態で、金属容器２の外部から光が入射した場合、図８の実線矢印で示すように、この光は、光電面４で光電子に変換され、光電子は、集束電極７の各開口部９に集束された後、ダイノード１１の電子増倍孔１２に入射し、各ダイノード１１で多段増倍されて、電子増倍部１０から出射される。そして、光電子は、陽極部２４同士間の電子通過孔１４を通過し、最終段ダイノード１５の電子入射面１８に入射した後、電子入射面１８で多数の２次電子を発生させ、この２次電子が各陽極部２４で検出される。
【００２７】
ここで、図４及び図５に示すように、電子入射面１８の起立面１８ｃ及び電子入射主要面１８ａがそれぞれ、同じチャンネル８に属する陽極部２４に向けられているので、電子入射面１８と陽極部２４との間に作り出される等電位面により、電子入射面１８で発生した２次電子を、等電位面に直交する方向、すなわち、同じチャンネル８に属する陽極部２４に集中させるように向かわせることができる。従って、各チャンネル毎に、各電子入射面１８と各陽極部２４とを一対一で確実に対応させることができ、隣り合う陽極部２４の間でのクロストークの発生が抑制されることになる。
【００２８】
次に、本発明による光電子増倍管の第２実施形態について図９ないし図１１を参照して説明する。なお、光電子増倍管の第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一符号を付す。
【００２９】
図９に示すように、陽極１３Ａは２×２マトリクス状に分割され、各陽極１３Ａには、スリット状の電子通過孔１４が７個形成され、各電子通過孔１４は一方向にリニアに配列されている。また、この配列方向において、隣接する陽極１３Ａ同士間の空間１４ａも電子通過孔１４として機能している。
【００３０】
陽極１３Ａの下方には、図１０に示すように、平板状の最終段ダイノード１５Ａが配置され、この最終段ダイノード１５Ａの中央には仕切部２５が設けられ、この仕切部２５は、左右の陽極１３Ａ同士を離間させる直線状の空隙部１３Ｂ（図９参照）に対峙して直線状に設けられている。この仕切部２５により、最終段ダイノード１５Ａは２つの領域１５Ａａ，１５Ａｂに分割され、各領域１５Ａa，１５Ａｂには、複数のチャンネル８ｄが仕切部２５の長手方向に平行に且つリニアに配列され、各チャンネル８ｄは、各陽極１３Ａの電子通過孔１４に対応する位置に配置されている。
【００３１】
図１０及び図１１に示すように、各チャンネル８ｄに対応する各電子入射面１８は、フラットな電子入射主要面１８ａを有し、この電子入射主要面１８ａは、この電子入射主要面１８ａの幅方向の端部１８ｂから、陽極１３Ａに向けて立ち上がる起立面１８ｃを有している。更に、電子入射主要面１８ａは、この電子入射主要面１８ａの延在方向の端部１８ｅから、仕切部２５の頂縁部に向けて立ち上がる仕切面２６を有している。この仕切面２６は、フラットな電子入射主要面１８ａに対して湾曲している。
【００３２】
従って、最終段ダイノード１５Ａの仕切部２５に、湾曲した仕切面２６が形成されているので、仕切部２５を境にして隣接するチャンネル８ｄ同士のクロストークを抑制することができる。また、チャンネル８ｄの幅方向において、各起立面１８ｃにより、隣接するチャンネル８ｄ同士のクロストークを抑制することができる。なお、仕切面２６を電子入射主要面１８ａに対して傾斜させてもよく、電子入射主要面１８ａと仕切面２６とのコーナー部分のみを湾曲状又は直角状又は傾斜状としてもよい。
【００３３】
ただし、光電子増倍管の第２実施形態において、図示しないが、この光電子増倍管は平板状の集束電極を有し、この集束電極は中央に仕切部を有し、この仕切部によって２つの領域に分割されている。分割された各領域には、スリット状の１４個のチャンネルが一方向にリニアに配列されている。この集束電極の下方には、ブロック状の電子増倍部が配置され、電子増倍部を構成する平板状の各ダイノードには、集束電極の各チャンネルに対応して、１つの電子増倍孔により構成されるスリット状のチャンネルが形成されている。すなわち、各ダイノードには、２８個のチャンネルがマトリクス状に配列され、各チャンネルは集束電極に形成された開口部とほぼ一致する位置に配列されている。
【００３４】
本発明は、前述した第１及び第２実施形態に限られない。例えば、図１２に示すように、厚めの最終段ダイノード１５を深く切欠くことにより、起立面１８ｃを有する長い突出部Ｐを陽極１３の各電子通過孔１４に入り込ませる構成としてもよい。この場合、陽極部２４間を突出部Ｐで略完全に遮断することができ、各チャンネル８毎に各電子入射面１８と各陽極部２４との対応関係をより明確にすることができるので、クロストークの発生を極めて低減させることができる。
【００３５】
また、電子増倍器２７は、前述した金属容器２が無い状態の単体部品として使用された場合、真空チャンバ（図示せず）内で使用される。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による電子増倍器又は光電子増倍管は、前述したように構成されているので、以下に示す効果を有する。
【００３７】
すなわち、本発明による電子増倍器又は光電子増倍管は、電子入射面は、電子通過孔に対峙する電子入射主要面と、陽極の電子通過孔に対応する位置で電子入射主要面の端部から陽極に向けて立ち上がる起立面とを有する構成としているので、各チャンネル毎に各電子入射面と各陽極部とを一対一で確実に対応させることができ、隣り合う陽極部間でのクロストークの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光電子増倍管の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る光電子増倍管の第１実施形態に適用させる電子増倍器を示す分解斜視図である。
【図３】最終段ダイノードを示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面の端面図である。
【図５】最終段ダイノードと陽極部と電子増倍部との関係を示す斜視図である。
【図６】電子入射面の変形例を示す断面図である。
【図７】電子入射部の端部を示す拡大斜視図である。
【図８】光電子増倍管の断面図である。
【図９】光電子増倍管の第２実施形態で用いられる陽極を示す平面図である。
【図１０】光電子増倍管の第２実施形態で用いられる最終段ダイノードを示す平面図である。
【図１１】図１０の最終段ダイノードの要部を示す斜視図である。
【図１２】最終段ダイノードの変形例を示す断面図である。
【図１３】従来の光電子増倍管の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
３…受光面板、４…光電面、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…チャンネル、１０…電子増倍部、１１…ダイノード、１４…電子通過孔、１３…陽極、１５…最終段ダイノード、１８…電子入射面、１８ａ…電子入射主要面、１８ｂ…端部、１８ｃ…起立面、２４…陽極部、２５…仕切部、２６…仕切面、２９…コーナー部分。

Claims (8)

1. 入射した電子を増倍するためのダイノードを複数段に積層させた電子増倍部と、
   前記電子増倍部から出射した電子を通過させる複数の電子通過孔を形成させるための複数の陽極部をもった陽極と、
   前記陽極の前記各電子通過孔を通過した電子が入射した場合に２次電子を発生させ、発生した２次電子を前記各陽極部に向かわせる電子入射面を有する最終段ダイノードとを備え、複数のチャンネルをもった電子増倍器において、
   前記電子入射面は、
   前記電子通過孔に対峙する電子入射主要面と、
   前記陽極の前記電子通過孔に対応する位置で前記電子入射主要面の端部から前記陽極に向けて立ち上がる起立面と、
   を有することを特徴とする電子増倍器。
2. 前記起立面を前記電子入射主要面に対して湾曲又は傾斜させたことを特徴とする請求項１記載の電子増倍器。
3. 前記電子入射主要面と前記起立面とのコーナー部分を、湾曲状又は直角状又は傾斜状にさせたことを特徴とする請求項１記載の電子増倍器。
4. 前記陽極部をリニアに配列させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子増倍器。
5. ２×２マトリクス状の前記陽極に対応して前記最終段ダイノードに設けられた仕切部には、前記陽極の前記電子通過孔に対応する位置で、前記電子入射主要面の端部から前記陽極に向けて立ち上がる仕切面が更に設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子増倍器。
6. 前記仕切面を前記電子入射主要面に対して湾曲又は傾斜させたことを特徴とする請求項５記載の電子増倍器。
7. 前記電子入射主要面と前記仕切面とのコーナー部分を、湾曲状又は直角状又は傾斜状にさせたことを特徴とする請求項５記載の電子増倍器。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子増倍器において、光電面をもった受光面板を更に備えたことを特徴とする光電子増倍管。

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