JP3688038B2 - 光電子増倍管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺形状の電子増倍部を備えた光電子増倍管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、特開昭６３−２００４５７号公報のものが知られている。この公報に記載された従来の光電子増倍管は、図９に示すように、円筒形状のガラス管２００の内部に長尺形状の電子増倍部２１０が収容されている。この電子増倍部２１０は、第１段から第３段にボックスアンドグリッド型ダイノード２１１〜２１３を備え、第４段以降にメッシュ型ダイノード２１４を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の光電子増倍管においては、第４段以降のダイノードにラインフォーカス型ダイノードを用いたいといった要請がある。これは、メッシュ型ダイノードはラインフォーカス型ダイノードに比べて電子軌道がぼけ易く、またフィードバックが多いなど電気的特性が劣っているためである。
【０００４】
しかしながら、第４段以降のダイノードは第１段から第３段までのダイノードに比べて横幅が短く且つ縦方向に長いので、これらのダイノードをラインフォーカス型にプレス加工すると縦方向にねじれ或いは歪みが生じてしまう。そして、第４段以降のダイノードがねじれ或いは歪みを持っていると、ダイノード間の電子の受け渡しが十分に行えなくなり、電子収集効率が低下してしまう。このため、長尺形状の電子増倍部における後段のダイノードにラインフォーカス型ダイノードを用いることができなかった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決し、後段のダイノードに長尺形状のラインフォーカス型ダイノードを用いることによって、電子収集効率を向上させた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】
上記課題を解決するために、本発明の第１の光電子増倍管は、管状の真空容器と、真空容器に収容されて、前段にボックスアンドグリッド型ダイノードを有すると共に後段にラインフォーカス型ダイノードを有する長尺形状の電子増倍部とを備え、ラインフォーカス型ダイノードは真空容器の管軸方向に延びる折曲溝を有して、この折曲溝に沿ってラインフォーカス型ダイノードは折り曲げられていることを特徴とする。
【０００７】
このため、本発明の第１の光電子増倍管の製造に際して、折曲溝に沿って折り曲げてラインフォーカス型ダイノードに加工することにより、ねじれ或いは歪みの少ないラインフォーカス型ダイノードが成形される。本発明の第１の光電子増倍管は、このようにねじれ或いは歪みの少ないラインフォーカス型ダイノードを長尺形状の電子増倍部の後段に用いているので、これらのラインフォーカス型ダイノードの間で効率良く電子を受け渡すことができ、電子収集効率は向上する。
【０００８】
ここで、折曲溝は、２次電子放出面を有する第１面に対して裏側の第２面に設けられていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の第２の光電子増倍管は、管状の真空容器と、真空容器に収容されて、前段にボックスアンドグリッド型ダイノードを有すると共に後段にラインフォーカス型ダイノードを有する長尺形状の電子増倍部とを備え、ボックスアンドグリッド型ダイノードは、２次電子放出面を有する第１面に対して裏側の第２面に真空容器の管軸方向に延びる湾曲成形溝を有し、この湾曲成形溝によって第１面と第２面とでの曲率半径の差を吸収させて、第１面を凹状に湾曲させていることを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明の第２の光電子増倍管の製造に際して、湾曲成形溝に沿って湾曲させてボックスアンドグリッド型ダイノードに加工することにより、ねじれ或いは歪みの少ないボックスアンドグリッド型ダイノードが成形される。本発明の第２の光電子増倍管は、このようにねじれ或いは歪みの少ないボックスアンドグリッド型ダイノードを長尺形状の電子増倍部の前段に用いているので、これらのボックスアンドグリッド型ダイノードの間で効率良く電子を受け渡すことができ、電子収集効率は向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る光電子増倍管１を示す正面図であり、図２は図１のII−II線に沿った断面図である。図１に示すように、光電子増倍管１は管状の真空容器１０を備えており、真空容器１０の上面には管軸Ａの方向に延びる光入射窓１１が設けられている。この光入射窓１１の内面には、外部からの光の入射を受けて電子を放出させる光電面２０が形成されている。さらに、真空容器１０の内部には、光電面２０から放出された電子を増倍させる電子増倍部３０が管軸Ａの方向に延ばして配置されている。そして、電子増倍部３０の上部には、電子を収束させるフォーカスディスク３１が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、フォーカスディスク３１の上方には、電子を収束させる一対の収束電極３２と、光電面形成用の一対の蒸着源３３とが配設されている。また、フォーカスディスク３１の中央部には、長方形形状の入射開口３１ｂが設けられている。そして、フォーカスディスク３１は収束電極３２で収束された電子をさらに入射開口３１ｂに収束させるように機能する。さらに、フォーカスディスク３１の下方には、入射開口３１ｂを通過した電子を増倍させる１０段のダイノード４１〜５０と、ダイノード４１〜５０で増倍された電子を捕捉するアノード３４とが設けられている。さらに、ダイノード４１〜４４の前面には、入射した電子を加速させるメッシュ電極３５がそれぞれ取り付けられている。
【００１４】
なお、第１段から第３段のダイノード４１〜４３はボックスアンドグリッド型ダイノードであり、第４段から第１０段のダイノード４４〜５０はラインフォーカス型ダイノードである。
【００１５】
次に、各ダイノード４１〜５０の製造手順について図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００１６】
まず、第１段のダイノード４１の製造手順について説明する。図３（ａ）に示すように、紙面と直交する方向に延びる長尺形状の金属板５１の一方の面（第２面）５１ａに、１本の折曲溝５２と２本の湾曲成形溝５３，５４とをハーフエッチングにより形成する。ここで、折曲溝５２及び湾曲成形溝５３，５４は、いずれも金属板５１の長手方向（紙面と直交する方向）に延びる幅約０．１〜０．３ｍｍ、深さ約０．１〜０．３ｍｍの断面矩形の溝である。また、金属板５１には、長さ約４００．０ｍｍ、幅約１３．８ｍｍ、厚さ約０．２〜０．５ｍｍのステンレス板が用いられる。
【００１７】
そして、面５１ａを内側にして折曲溝５２に沿って金属板５１を折り曲げる。その結果、折曲溝５２より上端側がフォーカスディスク３１への接合部Ｂとなる。また、金属板５１の他方の面（第１面）５１ｂのうち、折曲溝５２と下端との間を凹状に湾曲させる。その結果、折曲溝５２より下端側が２次電子放出部Ｃとなる。ここで、金属板５１の折り曲げ加工と湾曲加工とはプレス加工によって一体的に行う。さらに、２次電子放出部Ｃの面５１ｂにＳｂ（アンチモン）等の二次電子放出材料を蒸着させる。その結果、図３（ｂ）に示すダイノード４１が完成する。
【００１８】
このように金属板５１の折り曲げは、折曲溝５２に沿って行っているので、この折り曲げ加工によってダイノード４１にねじれ或いは歪みが生じることはほとんどない。また、金属板５１を湾曲させる際の各面５１ａ，５１ｂでの曲率半径の差は湾曲成形溝５３，５４によって吸収されるので、この湾曲加工によってダイノード４１にねじれ或いは歪みが生じることはほとんどない。
【００１９】
次に、第２段のダイノード４２及び第３段のダイノード４３の製造手順について説明する。図４（ａ）に示すように、紙面と直交する方向に延びる長尺形状の金属板６１の一方の面（第２面）６１ａに、３本の折曲溝６２〜６４と２本の湾曲成形溝６５，６６とをハーフエッチングにより形成する。ここで、折曲溝６２〜６４及び湾曲成形溝６５，６６は、いずれも金属板６１の長手方向（紙面と直交する方向）に延びる幅約０．１〜０．３ｍｍ、深さ約０．１〜０．３ｍｍの断面矩形の溝である。また、金属板６１には、長さ約４００．０ｍｍ、幅約１７．４ｍｍ、厚さ約０．２〜０．５ｍｍのステンレス板が用いられる。
【００２０】
そして、面６１ａを内側にして折曲溝６２〜６４に沿って金属板６１を折り曲げる。また、金属板６１の他方の面（第１面）６１ｂのうち、折曲溝６３と折曲溝６４との間を凹状に湾曲させる。ここで、金属板６１の折り曲げ加工と湾曲加工とはプレス加工により一体的に行う。さらに、折曲溝６３と折曲溝６４との間の面６１ｂにＳｂ（アンチモン）等の２次電子放出材料を蒸着させる。その結果、図４（ｂ）に示すダイノード４２，４３が完成する。
【００２１】
ここで、金属板６１の折り曲げは、折曲溝６２〜６４に沿って行っているので、この折り曲げ加工によってダイノード４２，４３にねじれ或いは歪みが生じることはほとんどない。また、金属板６１を湾曲させる際の面６１ａと面６１ｂとでの曲率半径の差は湾曲成形溝６５，６６によって吸収されるので、この湾曲加工によってダイノード４２，４３にねじれ或いは歪みが生じることはほとんどない。
【００２２】
次に、第４段のダイノード４４の製造手順について説明する。図５（ａ）に示すように、紙面と直交する方向に延びる長尺形状の金属板７１の一方の面（第２面）７１ａに、１本の折曲溝７２をハーフエッチングにより形成する。ここで、折曲溝７２は、金属板７１の長手方向（紙面と直交する方向）に延びる幅約０．１〜０．３ｍｍ、深さ約０．１〜０．３ｍｍの断面矩形の溝である。また、金属板７１には、長さ約４００．０ｍｍ、幅約４．２ｍｍ、厚さ約０．２〜０．５ｍｍのステンレス板が用いられる。
【００２３】
そして、面７１ａを内側にして折曲溝７２に沿って金属板７１を折り曲げる。この折り曲げはプレス加工によって行う。さらに、金属板７１の他方の面（第１面）７１ｂにＳｂ（アンチモン）等の２次電子放出材料を蒸着させる。その結果、図５（ｂ）に示すダイノード４４が完成する。ここで、金属板７１の折り曲げは、折曲溝７２に沿って行っているので、この折り曲げ加工によってダイノード４４にねじれ或いは歪みが生じることはほとんどない。
【００２４】
次に、第５段〜第１０段のダイノード４５〜５０の製造手順について説明する。図６（ａ）に示すように、紙面と直交する方向に延びる長尺形状の金属板８１の一方の面（第２面）８１ａに、２本の折曲溝８２，８３をハーフエッチングにより形成する。ここで、折曲溝８２，８３は、いずれも金属板８１の長手方向（紙面と直交する方向）に延びる幅約０．１〜０．３ｍｍ、深さ約０．１〜０．３ｍｍの断面矩形の溝である。また、金属板８１には、長さ約４００．０ｍｍ、幅約４．６ｍｍ、厚さ約０．２〜０．５ｍｍのステンレス板が用いられる。
【００２５】
そして、面８１ａを内側にして折曲溝８２，８３に沿って金属板８１を折り曲げる。この折り曲げはプレス加工によって行う。さらに、金属板８１の他方の面（第１面）８１ｂにＳｂ（アンチモン）等の２次電子放出材料を蒸着させる。その結果、図６（ｂ）に示すダイノード４５〜５０が完成する。ここで、金属板８１の折り曲げは、折曲溝８２，８３に沿って行っているので、この折り曲げ加工によってダイノード４５〜５０にねじれ或いは歪みが生じることはほとんどない。
【００２６】
なお、折曲溝５２，６２〜６４，７２，８２，８３は、金属板５１，６１，７１，８１の一方の面（第２面）５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａに形成されているが、金属板５１，６１，７１，８１の他方の面（第１面）５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ，８１ｂに形成されていてもよい。
【００２７】
次に、電子増倍部３０の支持構造について説明する。図１に示すように電子増倍部３０は、電子増倍部３０の両端部を支持する一対の端部支持基板１００，１０１と、電子増倍部３０の中央部を３か所で支持する３個の中央部支持基板１０２とによって固定支持されている。
【００２８】
図７に示すように、端部支持基板１００，１０１は略矩形のセラミックス製の基板であり、これらの端部支持基板１００，１０１の表面には、ダイノード４１〜５０及びアノード３４の両端に形成された凸形状の爪片４１ａ〜５０ａ，３４ａをそれぞれ嵌入させる複数の嵌通孔１００ａ，１０１ａが設けられている。そして、これらの嵌通孔１００ａ，１０１ａに爪片４１ａ〜５０ａ，３４ａが嵌入されることによって、電子増倍部３０であるダイノード４１〜５０及びアノード３４の両端は固定支持される。なお、ダイノード４１〜４４は、本来は図２に示したメッシュ電極３５が取り付けられているが、図が煩雑になるのを避けるために図７においては省略している。
【００２９】
中央部支持基板１０２は、ダイノード４５，４７，４９及びアノード３４を下方から支持する下方支持枠１０２ａと、ダイノード４２，４３を左側方から支持する側方支持枠１０２ｂと、アノード３４を右側方から支持する側方支持枠１０２ｃと、ダイノード４４，４６，４８，５０を上方から支持する上方支持枠１０２ｄとを備えている。下方支持枠１０２ａの両端には凸形状の爪片が設けられており、これらの爪片は側方支持枠１０２ｂ，１０２ｃの下端に形成された嵌通孔にそれぞれ嵌入されている。
【００３０】
また、上方支持枠１０２ｄの側部にも凸形状の爪片が設けられており、この爪片は側方支持枠１０２ｃの中央部に形成された嵌通孔に嵌入されている。その結果、各支持枠１０２ａ〜１０２ｄは矩形状の枠組みとなり、この枠組みにダイノード４１〜５０及びアノード３４は囲まれて固定される。
【００３１】
図８に示すように、ダイノード４５，４７，４９の下方支持枠１０２ａへの固定は、コ字状の固定ピン１０３を介して行う。即ち、ダイノード４５，４７，４９及び下方支持枠１０２ａには、それぞれ固定ピン１０３を嵌入させるための嵌通孔が形成されており、これらの嵌通孔に固定ピン１０３が嵌入されることによって、ダイノード４５，４７，４９は下方支持枠１０２ａに固定される。同様に、ダイノード４４，４６，４８，５０の上方支持枠１０２ｄへの固定も、固定ピン１０３を介して行う。
【００３２】
以上のように、電子増倍部３０を固定支持するための部材としては、一対の端部支持基板１００，１０１と、３個の中央部支持基板１０２と、７個の固定ピン１０３だけでよく、部品点数を大幅に削減することができる。特に、各部材の固定は爪片を嵌通孔に嵌入して行っており、ネジ、スペーサ等の細かい部品が不要になった。このため、電子増倍部３０の組み立て効率を大幅に向上させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の第１の光電子増倍管は、前段にボックスアンドグリッド型ダイノードを有すると共に後段にラインフォーカス型ダイノードを有する長尺形状の電子増倍部を備えている。そして、ラインフォーカス型ダイノードには折曲溝が設けられており、この折曲溝に沿ってラインフォーカス型ダイノードは折り曲げられている。
【００３４】
このため、本発明の第１の光電子増倍管の製造に際して、折曲溝に沿って折り曲げてラインフォーカス型ダイノードに加工することにより、ねじれ或いは歪みの少ないラインフォーカス型ダイノードが成形される。本発明の第１の光電子増倍管は、このようにねじれ或いは歪みの少ないラインフォーカス型ダイノードを長尺形状の電子増倍部の後段に用いているので、これらのラインフォーカス型ダイノードの間で効率良く電子を受け渡すことができ、電子収集効率は向上する。
【００３５】
また、本発明の第２の光電子増倍管は、前段にボックスアンドグリッド型ダイノードを有すると共に後段にラインフォーカス型ダイノードを有する長尺形状の電子増倍部を備えている。そして、ボックスアンドグリッド型ダイノードには湾曲成形溝が設けられており、この湾曲成形溝によって第１面と第２面とでの曲率半径の差を吸収させつつ、第１面を凹状に湾曲させている。
【００３６】
このため、本発明の第２の光電子増倍管の製造に際して、湾曲成形溝に沿って湾曲させてボックスアンドグリッド型ダイノードに加工することにより、ねじれ或いは歪みの少ないボックスアンドグリッド型ダイノードが成形される。本発明の第２の光電子増倍管は、このようにねじれ或いは歪みの少ないボックスアンドグリッド型ダイノードを長尺形状の電子増倍部の前段に用いているので、これらのボックスアンドグリッド型ダイノードの間で効率良く電子を受け渡すことができ、電子収集効率は向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光電子増倍管を示す正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】第１段のダイノードの製造手順を示す概略図である。
【図４】第２段及び第３段のダイノードの製造手順を示す概略図である。
【図５】第４段のダイノードの製造手順を示す概略図である。
【図６】第５段〜第１０段のダイノードの製造手順を示す概略図である。
【図７】ダイノード及びアノードの支持構造を示す分解図である。
【図８】ダイノードが下方支持枠に固定された状態を示す断面図である。
【図９】従来の光電子増倍管を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…真空容器、３０…電子増倍部、４１〜４３…ボックスアンドグリッド型ダイノード、４４〜５０…ラインフォーカス型ダイノード、５１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａ…第２面、５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ，８１ｂ…第１面、５２…折曲溝、５３，５４…湾曲成形溝、Ａ…管軸。

Claims (3)

1. 管状の真空容器と、前記真空容器に収容されて、前段にボックスアンドグリッド型ダイノードを有すると共に後段にラインフォーカス型ダイノードを有する長尺形状の電子増倍部とを備え、前記ラインフォーカス型ダイノードは前記真空容器の管軸方向に延びる折曲溝を有して、この折曲溝に沿って前記ラインフォーカス型ダイノードは折り曲げられていることを特徴とする光電子増倍管。
2. 前記折曲溝は、２次電子放出面を有する第１面に対して裏側の第２面に設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. 管状の真空容器と、前記真空容器に収容されて、前段にボックスアンドグリッド型ダイノードを有すると共に後段にラインフォーカス型ダイノードを有する長尺形状の電子増倍部とを備え、前記ボックスアンドグリッド型ダイノードは、２次電子放出面を有する第１面に対して裏側の第２面に前記真空容器の管軸方向に延びる湾曲成形溝を有し、この湾曲成形溝によって前記第１面と前記第２面とでの曲率半径の差を吸収させて、前記第１面を凹状に湾曲させていることを特徴とする光電子増倍管。

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