JP3703576B2

JP3703576B2 - サイドオン型光電子増倍管

Info

Publication number: JP3703576B2
Application number: JP23702296A
Authority: JP
Inventors: 眞純立野; 英浩久米; 末則木村; 好志後藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: DE69727348D1; EP0828283A3; EP0828283A2; US5965982A; DE69727348T2; JPH1083790A; EP0828283B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定光が密封容器の側方から入射するいわゆるサイドオン型光電子増倍管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から存在するサイドオン型光電子増倍管の一例として、特公平２−２２３３４号公報がある。この公報に開示された技術は、スリット孔を通過してきた光を、結像レンズを利用して、サイドオン型光電子増倍管の光電面の一部に集光させるものである。このような構成をもつことで、光電面と第１のダイノードとの間の電子走行時間を短縮させることができ、電子走行時間のゆらぎを少なくしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のサイドオン型光電子増倍管は、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。すなわち、光電子増倍管における光電面の前方位置において、結像レンズを、光電面増倍管とは別の部品として離して配置させているので、被測定光に対する結像レンズと光電面との厳密な光軸合わせが必要となり、特に、光電子増倍管の交換作業が行われた後に必要となる。更に、結像レンズと光電面との光軸合わせに利用される装置が別途必要となり、使い勝手が悪く、汎用性に乏しいものとなっている。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、汎用性が高くしかもユニフォミティの高いサイドオン型光電子増倍管を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のサイドオン型光電子増倍管は、透光性の密封容器の光入射部分から入射した光を内部の反射型光電面に当てて光電子を発生させ、複数段のダイノードからなる電子増倍部で増倍させた光電子を出力信号として陽極で収集するサイドオン型光電子増倍管において、光入射部分における密封容器の外周面に集光レンズを接着固定し、この集光レンズの入光面は、光電面の有効領域で略焦点を結ぶような曲率半径を有し、集光レンズの接合面は、密封容器の光入射部分と略同じ形状を有することを特徴とする。
【０００６】
このサイドオン型光電子増倍管において、集光レンズに入射した被測定光は、反射型光電面の有効領域に集光し、この有効領域から光電子が発生する。この有効領域は、光電面の全面のうちの感度の高い領域であり、迷走電子が発生し難い領域でもあり、第１段目のダイノードの近くに存在している。また、各光電子の発生場所を有効領域という狭い範囲に限定しているので、各光電子の発生時間にバラツキが少なく、しかも各光電子の発生場所も近いため電子走行時間のゆらぎを極めて少なくすることができる。また、光源の位置が多少変動することに起因して、集光レンズに入射する光の位置が多少変動した場合でも、光電子の有効領域に光が集められているので、電子走行時間のゆらぎの少なさにあいまって、陽極からの出力変動が極めて小さくなる。更に、測定対象物に対する光電面の位置決めを厳密に行わなくとも、集光レンズの集光作用により、光電面の適切な位置に光を集めることができるので、測定対象物と光電面との光軸合わせが楽になり、光軸の多少のずれがユニフォミティに影響を与えることは殆どない。このような集光作用は、化学発光、生物発光、蛍光などの微弱な光において特に有効であり、Ｓ／Ｎ比の向上に寄与する。更に、本発明の光電子増倍管は、密封容器の外部から集光レンズを接着固定させているので、製品を作る上で作業がし易く、製品の歩留まりが極めて良い。そして、レンズ装着前の光電子増倍管の出力感度特性に応じて、集光レンズの形状やその接合位置を適時変更することにより、ニーズに合わせた製品を簡単に作り出すことができる。
【０００７】
また、集光レンズは、円柱曲面の入光面を有するシリンドリカルレンズからなると好ましい。このような構成を採用した場合、シリンドリカルレンズを利用することによって、被測定光を光電面の有効領域上にスリット状に集光させることができ、光電面上での集光形状は、光電面の縦長い形状に合致させるように縦方向に細長くなる。従って、集光形状を、各段のダイノードの縦長い形状に合致させることができ、各ダイノードの電子増倍領域を有効に活用することができ、しかも、測定対象物と光電子増倍管との間にスリット板を介在させるような作業や、スリット板のスリット孔と光電面との軸合わせが不要になる。
【０００８】
また、集光レンズは、球曲面の入光面を有する半球状レンズからなると好ましい。このような構成を採用した場合、被測定光を光電面上にポイント状に集光させることができるので、微弱な光を検出する際に特に有効である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるサイドオン型光電子増倍管の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るサイドオン型光電子増倍管を示す斜視図である。同図に示すサイドオン型光電子増倍管は透光性の密封容器１を有し、この密封容器１は、上下両端が閉鎖された透明な円筒形をなすと共に、硼硅酸ガラス、ＵＶガラス又は石英ガラス等からなる。密封容器１内には、上下にセラミック等の絶縁体基板２ａ，２ｂが設けられ、一対の絶縁体基板２ａ，２ｂで挟むようにして各種の電極が支持され、密封容器１の底部には樹脂製のピンベース３が固定されている。このピンベース３には複数のピン端子３ａが設けられ、各ピン端子３ａによって各種の電極は外部に導き出されている。
【００１１】
図１及び図２に示すように、絶縁体基板２ａと２ｂとの間には、密封容器１の光入射部分４に対して一定の角度をもって傾けられた光電面９と、この光電面９から放出された光電子を順次増倍させるための複数段のダイノード６ａ〜６ｉからなる電子増倍部６と、増倍された光電子を出力信号として収集する陽極７とが支持されている。更に、光入射部分４と光電面９との間には、光電面９から放出された光電子を第１段のダイノード６ａに確実に導き入れるための格子電極８が配置され、この格子電極８は光電面９と同電位に設定されている。また、光電面９は、電極５上に形成されると共に、密封容器１の光入射部分４に対峙している。
【００１２】
また、光入射部分４において、密封容器１の外周面には集光レンズとしてのシリンドリカルレンズ１０が接着剤を介して固定されている。このシリンドリカルレンズ１０は、密封容器１と同じ材質で形成されると共に、密封容器１の光入射部分４と略同じ曲率半径の接合面１０ａと、接合面１０ａの曲率半径より小さな曲率半径の円柱曲面をもつ入光面１０ｂとを有している。従って、エポキシ樹脂系の接着剤を塗布したシリンドリカルレンズ１０の接合面１０ａを密封容器１の光入射部分４に押し当てることで、シリンドリカルレンズ１０を密封容器１の光入射部分４に確実に接着させることができる（図４参照）。なお、接着剤の塗布はシリンドリカルレンズ１０の接合面１０ａの全面であっても周縁部のみであってもよい。
【００１３】
更に、シリンドリカルレンズ１０の入光面１０ｂの曲率半径は、図３に示すように、シリンドリカルレンズ１０に入射した光が光電面９の有効領域Ａで略焦点を結ぶような曲率半径が選択される。また、このようなシリンドリカルレンズ１０を利用することで、被測定光を光電面９の有効領域Ａ上にスリット状に集光させることができ、光電面９上での集光形状は、光電面９の縦長い形状に合致させるように縦方向に細長くなっている。従って、光電子が発生する部位を縦長いスリット形状にすることで、各ダイノード６ａ〜６ｉにより作り出された縦長の電子増倍領域を有効に活用することができる。
【００１４】
ここで、前述した有効領域Ａとは、光電面９の全面のうちの感度の高い領域であり、迷走電子が発生し難い領域でもあり、第１段目のダイノード６ａの近くに存在し、密封容器１の奥側に位置して、同電位の格子電極８から遠く離れている領域である。すなわち、この有効領域Ａは、図５からも明らかなように、光電面９において、その略中央から第１段のダイノード６ａ寄りに存在し、幅方向の陽極感度が８０パーセント以上になる領域をいう。なお、有効領域Ａを決定する上で、幅方向の陽極感度が９０パーセント以上になる領域を有効領域とする場合もある。
【００１５】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、集光レンズを図６に示すような半球状レンズ１２にしてもよい。この場合、半球状レンズ１２は、密封容器１と同じ材質で形成されると共に、密封容器１の光入射部分４と略同じ曲率半径の接合面１２ａと、接合面１２ａの曲率半径より小さな曲率半径の球曲面をもつ入光面１２ｂとを有している。従って、エポキシ樹脂系の接着剤を塗布した半球状レンズ１２の接合面１２ａを密封容器１の光入射部分４に押し当てることにより、半球状レンズ１２を密封容器１の光入射部分４に確実に接着させることができる。なお、接着剤の塗布は半球状レンズ１２の接合面１２ａの全面であっても周縁のみであってもよい。
【００１６】
更に、半球状レンズ１２の入光面１２ｂの曲率半径は、半球状レンズ１２に入射した光が光電面９の有効領域Ａで略焦点を結ぶような曲率半径が選択される。また、半球状レンズ１２を利用することによって、被測定光を光電面９の有効領域Ａ上にポイント状に集光させることができる。このポイント状集光部分は、有効領域Ａ上において、長さ方向の陽極感度が特に高い中央部分が選択される（図５参照）。このように、略点状に光を集めることで、極めて微弱な被測定光を確実に検出することができる。
【００１７】
なお、密封容器１と集光レンズ１０，１２とを別の材質にしてもよいことが言うまでもない。また、集光レンズ１０，１２の接合面１０ａ，１２ａは、光入射部分４の形状に合わせてフラットな面であってもよい。接着剤は、エポキシ樹脂系に限定されないのは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によるサイドオン型光電子増倍管は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、光入射部分における密封容器の外周面に集光レンズを接着固定し、この集光レンズの入光面は、光電面の有効領域で略焦点を結ぶような曲率半径を有し、集光レンズの接合面は、密封容器の光入射部分と略同じ形状を有することにより、汎用性が高くしかもユニフォミティの高いサイドオン型光電子増倍管が可能になる。そして、密封容器内に電子増倍部を組み付けた後、集光レンズを密封容器に別体として接着固定させることができる。また、本発明に係るレンズ一体型の光電子増倍管は、従来からあるサイドオン型光電子増倍管に集光レンズを接着固定するといった極めてシンプルな改良でユニフォミティが飛躍的に向上した点が極めて特筆すべき効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサイドオン型光電子増倍管の一実施形態を示し、集光レンズを密封容器に固着する前の状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る光電子増倍管の横断面図である。
【図３】集光レンズにより有効領域に被測定光が集まる状態を示す図である。
【図４】集光レンズを密封容器に固着した後の状態を示す斜視図である。
【図５】光電面の各位置における感度を示す特性図である。
【図６】本発明に係るサイドオン型光電子増倍管の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ…有効領域、１…密封容器、４…光入射部分、６ａ〜６ｉ…ダイノード、６…電子増倍部、７…陽極、９…光電面、１０ａ，１２ａ…接合面、１０ｂ，１２ｂ…入光面、１０…シリンドリカルレンズ（集光レンズ）、１２…半球状レンズ（集光レンズ）。

Claims

透光性の密封容器の光入射部分から入射した光を内部の反射型光電面に当てて光電子を発生させ、複数段のダイノードからなる電子増倍部で増倍させた光電子を出力信号として陽極で収集するサイドオン型光電子増倍管において、
前記光入射部分における前記密封容器の外周面に集光レンズを接着固定し、この集光レンズの入光面は、前記光電面の有効領域で略焦点を結ぶような曲率半径を有し、前記集光レンズの接合面は、前記密封容器の前記光入射部分と略同じ形状を有することを特徴とするサイドオン型光電子増倍管。
前記集光レンズは、円柱曲面の前記入光面を有するシリンドリカルレンズからなることを特徴とする請求項１記載のサイドオン型光電子増倍管。
前記集光レンズは、球曲面の前記入光面を有する半球状レンズからなることを特徴とする請求項１記載のサイドオン型光電子増倍管。