JP3863290B2

JP3863290B2 - 光量検出装置

Info

Publication number: JP3863290B2
Application number: JP12897798A
Authority: JP
Inventors: 隆小池; 豊志伊藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: WO2001035063A1; JPH11329340A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光した光の光量を定量的に検出する光量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光量検出装置として光電子増倍管を用いたものが従来より知られている。従来の光量検出装置では、光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに一定電圧が印加され、光電陰極への光の入射に応じて光電陰極がら光電子が放出され、その光電子がダイノードにより増倍されて２次電子が発生し、その２次電子の個数に応じた電流信号がアノード電極から出力される。そして、このアノード電極から出力される電流信号の大きさに基づいて、光電陰極へ入射した光の光量が定量的に検出される。
【０００３】
しかし、この光量検出装置では、過大光が光電陰極に入射すると、光電子がダイノードにより増倍されて発生する２次電子の個数が過大となり、その結果、光電子増倍管や周辺回路が過大電流に因り破壊される危険がある。また、このことから、過大光が光電子増倍管に入射しないよう利用者は留意する必要があり取り扱いは容易でなく、また、光量検出のダイナミックレンジは狭い、等の問題点がある。
【０００４】
特表昭５９−５０００１８号公報に開示された光量検出装置は、このような問題点を解決すべく提案されたものであって、光電子増倍管のアノード電極から出力される電流信号の大きさが一定になるよう、光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加する電圧をフィードバック制御し、その印加電圧の値に基づいて、光電陰極へ入射した光の光量を定量的に検出する。そして、このようにすることにより、光電子増倍管や周辺回路で過大電流が流れないようにして、光電子増倍管や周辺回路の破壊を回避して取り扱いを容易なものとし、また、光量検出のダイナミックレンジを拡大しようとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特表昭５９−５０００１８号公報に開示された光量検出装置では、過大電流が流れることはないものの、光電子増倍管に印加する電圧の値の調整幅が大きいことが必要であり、入射光が極めて微弱である場合には印加電圧は極めて高くなり、この超高電圧に因り周辺回路が破壊される危険がある。したがって、この光量検出装置でも、光量検出のダイナミックレンジは充分なものではない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光量検出のダイナミックレンジが広い光量検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光量測定装置は、(1) 受光量に応じた個数の光電子を放出する光電陰極と、その光電子を増倍して２次電子を発生させるダイノードと、その２次電子の個数に応じた電流信号を出力するアノード電極とを有する光電子増倍管と、(2) アノード電極から出力された電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、(3) 電流電圧変換部から出力された電圧信号を基準電圧と比較する比較部と、(4) 比較部により電圧信号が基準電圧より小さいと判断されたときには、一定電圧を光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加し、そうでないときには、電圧信号が基準電圧と一致するよう調整された印加電圧を光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加する電源部と、(5) 電圧信号が基準電圧より小さいときには電圧信号に基づいて受光量を算出し、そうでないときには印加電圧に基づいて受光量を算出する信号処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この光量測定装置によれば、光電子増倍管のアノード電極から出力された電流信号は電流電圧変換部により電圧信号に変換され、その電圧信号は比較部により基準信号と比較される。受光量が或る一定量以下のときには、比較部により電圧信号が基準電圧より小さいと判断され、一定電圧が電源部から光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加され、信号処理部により電圧信号に基づいて受光量が算出される。一方、受光量が或る一定量以上のときには、比較部により電圧信号が基準電圧より大きいと判断され、電圧信号が基準電圧と一致するよう調整された印加電圧が電源部から光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加され、信号処理部により印加信号に基づいて受光量が算出される。なお、印加電圧とは、光電子増倍管に実際に印加される印加電圧そのものの他、これと相関を有するものをも含む。
【０００９】
また、信号処理部は、電圧信号が基準電圧より小さいときには電圧信号の値を線形変換して受光量を算出し、そうでないときには印加電圧の値を逆対数変換して受光量を算出することを特徴とする。この場合には、信号処理部により算出される受光量は、光電子増倍管の光電陰極の受光量に対して線形性を有する。
【００１０】
また、信号処理部は、印加電圧の値を逆対数変換した後に線形補正して受光量を算出することを特徴とする。この場合には、信号処理部により算出される受光量は、光電子増倍管の光電陰極の受光量に対して更に優れた線形性を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る光量検出装置の構成図である。この光量検出装置は、光電子増倍管１０、分圧部２０、電流電圧変換部３０、基準電圧発生部４０、比較部５０、電源部６０、バッファ部７０および信号処理部８０を備える。
【００１３】
光電子増倍管１０は、入射した光の光量に応じた個数の光電子を放出する光電陰極１１と、光電陰極１１から放出された光電子を増倍して２次電子を発生するダイノードＤｙ₁ 〜Ｄｙ₉ と、ダイノードＤｙ₁ 〜Ｄｙ₉ で発生し到達した２次電子の個数に応じて電流信号を出力するアノード電極１２とを、真空容器１３内に備える。光電子増倍管１０は、光電陰極１１、ダイノードＤｙ₁ 〜Ｄｙ₉ およびアノード１２それぞれに所定の電圧が印加されているときに、光電陰極１１に入射した光の光量に応じて光電陰極１１から光電子を放出し、その光電子をダイノードＤｙ₁ 〜Ｄｙ₉ により増倍して２次電子を発生させ、アノード電極１２に到達した２次電子に応じて電流信号を出力する。このアノード電極１２から出力される電流信号は、受光した光の光量に応じたものであり、また、ダイノードＤｙ₁ 〜Ｄｙ₉ による増倍率すなわち印加電圧にも応じたものである。
【００１４】
分圧部２０は、光電子増倍管１０に所定の電圧を印加するものであり、抵抗器Ｒ２１₀ 〜Ｒ２１₉ および抵抗器Ｒ２２₀ 〜Ｒ２２₃ を備える。抵抗器Ｒ２１₀ 〜Ｒ２１₉ は縦続接続されて抵抗器列を構成している。この抵抗器列の抵抗器Ｒ２１₉ 側の第１端は接地され、この抵抗器列の抵抗器Ｒ２１₀ 側の第２端は、抵抗器Ｒ２２₀ を介して光電陰極１１と接続されるとともに、電源部６０により電圧が印加されている。抵抗器Ｒ２１_i-1 および抵抗器Ｒ２１_i の接続点は、ダイノードＤｙ_i と抵抗器Ｒ２２_i を介して接続されている（ｉ＝１〜３）。また、抵抗器Ｒ２１_i-1 および抵抗器Ｒ２１_i の接続点は、ダイノードＤｙ_i と直接に接続されている（ｉ＝４〜９）。分圧部２０は、縦続接続された抵抗器Ｒ２１₀ 〜Ｒ２１₉ により分圧されて生じた各電位を、抵抗器Ｒ２２₀ 〜Ｒ２２₃ を介して又は直接に、光電子増倍管１０の光電陰極１１およびダイノードＤｙ₁ 〜Ｄｙ₉ それぞれに印加する。
【００１５】
電流電圧変換部３０は、光電子増倍管１０のアノード電極１２から出力された電流信号を入力し、この電流信号を積分して電圧信号に変換し、その電圧信号を出力するものである。電流電圧変換部３０は、差動増幅器Ａ３１、抵抗器Ｒ３１〜Ｒ３４およびコンデンサＣ３１を備える。縦続接続された抵抗器Ｒ３３および抵抗器Ｒ３４は、差動増幅器Ａ３１の出力端子と接地端子との間に設けられている。縦続接続された抵抗器Ｒ３１および抵抗器Ｒ３２は、差動増幅器Ａ３１の第１の入力端子と抵抗器Ｒ３３および抵抗器Ｒ３４の接続点との間に設けられている。抵抗器Ｒ３１と抵抗器Ｒ３２との接続点は、光電子増倍管１０のアノード電極１２と接続されている。コンデンサＣ３１は、差動増幅器Ａ３１の第１の入力端子と出力端子との間に設けられている。差動増幅器Ａ３１の第２の入力端子は接地されている。電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は、差動増幅器Ａ３１の出力端子の電位である。なお、光電陰極１１に入射する光が極微弱である場合にはアノード電極１２から出力される電流信号はパルス的になり、また、光電子増倍管１０に印加される電圧が変動する場合にはこの電流信号も変動するが、これらの場合であっても、コンデンサＣ３１の容量値を適切に決定することで、電流信号から電圧信号への変換に際しての積分時間を充分なものとし、電流信号の変動等の影響を排除することができる。
【００１６】
基準電圧発生部４０は、比較部５０に与える基準電圧Ｖ0 を発生するものであり、ツェーナダイオードＤ４１を備える。ツェーナダイオードＤ４１のカソード端子は抵抗器Ｒ２を介して電源電圧Ｖccと接続され、アノード端子は接地されている。基準電圧発生部４０から出力される基準電圧Ｖ0 は、ツェーナダイオードＤ４１のカソード端子の電位である。
【００１７】
比較部５０は、電流電圧変換部３０から出力された電圧信号Ｖ1 （差動増幅器Ａ３１の出力端子の電位）を抵抗器Ｒ１を介して入力し、また、基準電圧発生部４０から出力された基準電圧Ｖ0 （ツェーナダイオードＤ４１のカソード端子の電位）を入力し、これらの電圧値の差を増幅して、その結果を出力するものである。比較部５０は、差動増幅器Ａ５１、抵抗器Ｒ５１およびトランジスタＴｒ５１を備える。差動増幅器Ａ５１の第１の入力端子は、ツェーナダイオードＤ４１のカソード端子と接続され、第２の入力端子は、電流電圧変換部３０の差動増幅器Ａ３１の出力端子と抵抗器Ｒ１を介して接続されている。トランジスタＴｒ５１のベース端子は、抵抗器Ｒ５１を介して差動増幅器Ａ５１の出力端子と接続されており、コレクタ端子は、縦続接続された抵抗器Ｒ２、可変抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ４を介して電源電圧Ｖccと接続されており、エミッタ端子は接地されている。比較部５０から出力される出力信号は、トランジスタＴｒ５１のコレクタ端子の電位であり、電圧信号Ｖ1 と基準信号Ｖ0 との差に応じたものである。すなわち、電圧信号Ｖ1 が基準電圧Ｖ0 より大きくなると、差動増幅器Ａ５１よりトランジスタＴｒ５１のベース端子に電圧が印加され、トランジスタＴｒ５１のコレクタ端子とエミッタ端子との間が低抵抗となり、比較部５０から出力される出力信号は小さくなる。
【００１８】
電源部６０は、比較部５０から出力された出力信号（トランジスタＴｒ５１のコレクタ端子の電位）を入力し、この出力信号に基づいて、分圧部２０の抵抗器列の両端に与える電圧を発生する。電源部６０は、抵抗器Ｒ６１〜Ｒ６５、差動増幅器Ａ６１、コンデンサＣ６１〜Ｃ６７、トランジスタＴｒ６１〜Ｔｒ６３、コイルＬ６１、ダイオードＤ６１〜Ｄ６４および変圧器Ｔ６１を備える。この電源部６０は、発振周波数が高いので発振が起こり難く、インピーダンスが高いので過大電流が流れず、消費電力も小さい。
【００１９】
抵抗器Ｒ６１と抵抗器Ｒ６２とは、比較部５０のトランジスタＴｒ５１のコレクタ端子と分圧部２０の抵抗器列の第１端との間に縦続接続されている。差動増幅器Ａ６１の第１の入力端子は抵抗器Ｒ６１および抵抗器Ｒ６２の接続点と接続され、第２の入力端子は接地されている。トランジスタＴｒ６１のコレクタ端子は、電源電圧Ｖccと接続されるとともにコンデンサＣ６１を介して接地されており、ベース端子は、抵抗器Ｒ６３を介して差動増幅器Ａ６１の出力端子と接続され、エミッタ端子は、コンデンサＣ６２を介して接地されている。
【００２０】
変圧器Ｔ６１の１次側は２つのコイルからなる。１次側の第１コイルは、第１端がトランジスタＴｒ６２のコレクタ端子と接続され、第２端がトランジスタＴｒ６３のコレクタ端子と接続されている。１次側の第２コイルは、第１端がトランジスタＴｒ６２のベース端子と接続され、第２端がトランジスタＴｒ６３のベース端子と接続されている。第１コイルの第１端と第２コイルの第１端とは抵抗器Ｒ６４を介して接続されている。１次側の第１コイルの途中の地点は、コイルＬ６１を介してトランジスタＴｒ６１のエミッタ端子と接続されている。トランジスタＴｒ６２およびＴｒ６３それぞれのエミッタ端子は接地されている。
【００２１】
変圧器Ｔ６１の２次側コイルの第１端は、コンデンサＣ６３およびコンデンサＣ６４と縦続接続され、第２端は、接地されるとともにコンデンサＣ６５およびコンデンサＣ６６と縦続接続されている。ダイオードＤ６１のアノード端子はコンデンサＣ６３およびコンデンサＣ６４の接続点と接続され、カソード端子は変圧器Ｔ６１の２次側コイルの第２端と接続されている。ダイオードＤ６２のアノード端子はコンデンサＣ６５およびコンデンサＣ６６の接続点と接続され、カソード端子はコンデンサＣ６３およびコンデンサＣ６４の接続点と接続されている。ダイオードＤ６３のアノード端子はコンデンサＣ６４と接続され、カソード端子はコンデンサＣ６５およびコンデンサＣ６６の接続点と接続されている。ダイオードＤ６４のアノード端子はコンデンサＣ６６と接続され、カソード端子はコンデンサＣ６４と接続されている。また、変圧器Ｔ６１の２次側コイルの第２端は、コンデンサＣ６７および抵抗器Ｒ６５を順に介してコンデンサＣ６６と接続されている。さらに、コンデンサＣ６７および抵抗器Ｒ６５の接続点は、分圧器２０の抵抗器列の第１端と接続されている。
【００２２】
バッファ部７０は、比較部５０から出力された出力信号（トランジスタＴｒ５１のコレクタ端子の電位）を入力し、これを増幅して電圧信号Ｖ2 を出力する。この電圧信号Ｖ2 は、電源部６０から光電子増倍管１０に印加される印加電圧と相関を有するものである。信号処理部８０は、電流電圧変換部３０から出力された電圧信号Ｖ1 とバッファ部７０から出力された電圧信号Ｖ2 とを入力し、これらに基づいて所定の演算を行い、光電子増倍管１０が受光した光の光量を求め、この受光量を表す信号Ｖ3 を出力する。信号処理部８０は、アナログ値である電圧信号Ｖ1 およびＶ2 それぞれをＡ／Ｄ変換した後にデジタル的に処理してもよいし、或いは、電圧信号Ｖ1 およびＶ2 それぞれをアナログ的に処理してもよい。
【００２３】
次に、本実施形態に係る光量検出装置の作用について説明する。図２は、本実施形態に係る光量検出装置の作用の説明図である。図２（ａ）は、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 と、光電子増倍管１０が受光した光の光量との関係を示すグラフである。図２（ｂ）は、バッファ部７０から出力される電圧信号Ｖ2 と、光電子増倍管１０が受光した光の光量との関係を示すグラフである。また、図２（ｃ）は、信号処理部８０から出力される信号Ｖ3 と、光電子増倍管１０が受光した光の光量との関係を示すグラフである。
【００２４】
光電子増倍管１０の受光量が小さく或る受光量Ｐ0 以下であるときには、電源部６０から分圧部２０を介して光電子増倍管１０に印加される電圧は一定である。光電子増倍管１０の受光量が大きいほど、アノード電極１２から出力される電流信号は大きく、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 も大きい。しかし、受光量Ｐ0 以下の範囲では、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は、基準電圧発生部４０から出力される基準電圧Ｖ0 より小さい。そして、その旨が比較部５０により検出されて、電源部６０が分圧部２０を介して光電子増倍管１０に印加する電圧は一定に維持される。すなわち、受光量Ｐ0 以下の範囲では、受光量が大きいほど、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 も大きくなるが、バッファ部７０から出力される電圧信号Ｖ2 は一定である。
【００２５】
もし、電源部６０が光電子増倍管１０に印加する電圧が常に一定であれば、光電子増倍管１０の受光量が大きくなると、アノード電極１２から出力される電流信号も大きくなり、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 も大きくなる。そして、受光量がＰ0 以上では、電圧信号Ｖ1 は基準電圧Ｖ0 より大きい。しかし、その旨が比較部５０により検出されて、電源部６０が分圧部２０を介して光電子増倍管１０に印加する電圧は低下し、アノード電極１２から出力される電流信号も小さくなり、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 も基準電圧Ｖ0 まで小さくなる。結局、アノード電極１２から出力される電流信号は一定値より大きくなることはなく、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 も基準電圧Ｖ0 より大きくなることはない。
【００２６】
逆に、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 以上の範囲で小さくなっていくと、アノード電極１２から出力される電流信号は小さくなり、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は基準電圧Ｖ0 以下になる。そして、その旨が比較部５０により検出されて、電源部６０が分圧部２０を介して光電子増倍管１０に印加する電圧は上昇し、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は上昇する。しかし、電源部６０が光電子増倍管１０に印加する電圧の上昇は、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 が基準電圧Ｖ0 に達するまでである。結局、アノード電極１２から出力される電流信号は一定値より小さくなることはなく、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 も基準電圧Ｖ0 より小さくなることはない。
【００２７】
また、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 以上からＰ0 以下に変化すると、アノード電極１２から出力される電流信号は小さくなり、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は基準電圧Ｖ0 以下になる。その旨が比較部５０により検出されて、電源部６０が分圧部２０を介して光電子増倍管１０に印加する電圧は上昇する。しかし、その印加電圧は一定電圧を超えることはない。印加電圧が当該一定電圧に達したとき、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は基準電圧Ｖ0 以下である。
【００２８】
以上のように、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 以下の範囲では、電源部６０が光電子増倍管１０へ印加する電圧は一定であり、受光量が大きいほど、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は大きい。しかし、バッファ部７０から出力される電圧信号Ｖ2 は一定である。一方、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 以上の範囲では、本実施形態に係る光量検出装置はフィードバック回路を構成しており、受光量が変化しても、電流電圧変換部３０から出力される電圧信号Ｖ1 は基準電圧Ｖ0 と同一値に維持される。しかし、受光量が大きいほど、バッファ部７０から出力される電圧信号Ｖ2 は小さい。
【００２９】
なお、電源部６０が光電子増倍管１０へ印加する電圧の設定は、受光量変化に対して高速に追従することが望まれる。しかし、受光量が急激に増加した場合には、光電子増倍管１０に流れる電流が増加する。その場合であっても、分圧部２０の抵抗器Ｒ２２₀ 〜Ｒ２２₃ それぞれを高い抵抗値のものとしておくことにより、光電子増倍管１０に過大な電流が流れるのを防ぐことできる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る光量検出装置の信号処理部８０の作用について説明する。図３は、本実施形態に係る光量検出装置の信号処理部８０の作用を説明するフローチャートである。信号処理部８０は、電圧信号Ｖ1 およびＶ2 を入力し、これらに基づいて以下に説明する演算を行って、光電子増倍管１０が受光した光の光量を算出し、その受光量を表す信号Ｖ3 を出力する。
【００３１】
はじめにステップＳ１で、信号処理部８０は、入力した電圧信号Ｖ1 および記憶している基準電圧Ｖ０それぞれの値を大小比較し、もし電圧信号Ｖ1 が基準信号Ｖ０以下であればステップＳ２に進み、そうでなければステップＳ３に進む。このとき、ノイズ等の影響を考慮すれば、電圧信号Ｖ1 と基準信号Ｖ０との差が或る値以下であれば両者は等しいと判断してもよい。また、電圧信号Ｖ1 と基準信号Ｖ０との比較に替えて、電圧信号Ｖ2 に基づいてステップＳ２およびＳ３の何れかに進むようにしてもよい。また、受光量の変化に伴い電圧信号Ｖ1 またはＶ2 の値が安定していないときには、電圧信号Ｖ1 またはＶ2 の値が安定するまで待機してもよい。
【００３２】
ステップＳ２では、信号処理部８０は、電圧信号Ｖ1 の値に基づいて、受光量を表す信号Ｖ3 の値を算出する。一方、ステップＳ３では、信号処理部８０は、電圧信号Ｖ2 の値に基づいて、受光量を表す信号Ｖ3 の値を算出する。なお、受光量と線形関係にある信号Ｖ3 を出力するには、以下のようにする。すなわち、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 以下の範囲では、電圧信号Ｖ1 は受光量に対して略線形関係にあるので、ステップＳ２では、電圧信号Ｖ1 を線形変換して信号Ｖ3 の値を算出する。一方、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 以上の範囲では、電圧信号Ｖ2 は受光量の対数値に対して略線形関係にあるので、ステップＳ３では、電圧信号Ｖ2 を逆対数変換して信号Ｖ3 の値を算出する。
【００３３】
また、光電子増倍管１０の受光量がＰ0 のとき、ステップＳ２およびＳ３それぞれにより算出される信号Ｖ3 は互いに略等しいことが要求される。また、受光量に対する信号Ｖ3 の微係数は、広い受光量範囲に亘って略一定であることも要求される。そこで、ステップＳ２およびＳ３の双方または何れか一方において、これらの要求を満たすべく所定の線形変換を行う。
【００３４】
ステップＳ３に続くステップＳ４では、ステップＳ３で算出された信号Ｖ3 の値を線形補正する。光電子増倍管１０における実際の受光量がＰ0 以上の範囲では、電源部６０が分圧部２０を介して光電子増倍管１０に印加する電圧は小さくなり、それ故、ステップＳ３で逆対数変換を行っただけでは、信号Ｖ3 と実際の受光量との線形性は悪い場合がある。そこで、信号Ｖ3 の値を線形補正して、信号Ｖ3 と実際の受光量との線形性を改善する。
【００３５】
以上説明した本実施形態に係る光量検出装置では、光量検出のダイナミックレンジは、受光量Ｐ0 以下の範囲では２桁〜４桁程度であり、また、受光量Ｐ0 以上の範囲では４桁〜６桁程度である。したがって、全体として８桁程度のダイナミックレンジが得られる。また、光電子増倍管１０のアノード電極１２から出力される電流信号は或る一定値以下であるので、消費電力は小さく、過大電流のために光電子増倍管１０や周辺回路が破壊される危険は小さく、取り扱いは容易である。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、信号処理部８０は、比較部５０からバッファ部７０を経て出力される電圧信号Ｖ2 に替えて、電源部６０から分圧部２０を経て光電子増倍管１０へ印加される印加電圧を入力し、この印加電圧に基づいて受光量を算出するようにしてもよい。また、信号処理部８０は、受光量と線形関係にある値を表す信号Ｖ3 ではなく、受光量の対数値を表す信号を出力するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、光電子増倍管のアノード電極から出力された電流信号は電流電圧変換部により電圧信号に変換され、その電圧信号は比較部により基準信号と比較される。受光量が或る一定量以下のときには、比較部により電圧信号が基準電圧より小さいと判断され、一定電圧が電源部から光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加され、信号処理部により電圧信号に基づいて受光量が算出される。一方、受光量が或る一定量以上のときには、比較部により電圧信号が基準電圧より大きいと判断され、電圧信号が基準電圧と一致するよう調整された印加電圧が電源部から光電子増倍管の光電陰極およびダイノードそれぞれに印加され、信号処理部により印加信号に基づいて受光量が算出される。したがって、全体として８桁程度のダイナミックレンジが得られる。
【００３８】
また、信号処理部が、電圧信号が基準電圧より小さいときには電圧信号の値を線形変換して受光量を算出し、そうでないときには印加電圧の値を逆対数変換して受光量を算出する場合には、信号処理部により算出される受光量は、光電子増倍管の光電陰極の受光量に対して線形性を有する。
【００３９】
また、信号処理部が印加電圧の値を逆対数変換した後に線形補正して受光量を算出する場合には、信号処理部により算出される受光量は、光電子増倍管の光電陰極の受光量に対して更に優れた線形性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光量検出装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る光量検出装置の作用の説明図である。
【図３】本実施形態に係る光量検出装置の信号処理部の作用を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０…光電子増倍管、２０…分圧部、３０…電流電圧変換部、４０…基準電圧発生部、５０…比較部、６０…電源部、７０…バッファ部、８０…信号処理部。

Claims

受光量に応じた個数の光電子を放出する光電陰極と、その光電子を増倍して２次電子を発生させるダイノードと、その２次電子の個数に応じた電流信号を出力するアノード電極とを有する光電子増倍管と、
前記アノード電極から出力された前記電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電流電圧変換部から出力された前記電圧信号を基準電圧と比較する比較部と、
前記比較部により前記電圧信号が前記基準電圧より小さいと判断されたときには、一定電圧を前記光電子増倍管の前記光電陰極および前記ダイノードそれぞれに印加し、そうでないときには、前記電圧信号が前記基準電圧と一致するよう調整された印加電圧を前記光電子増倍管の前記光電陰極および前記ダイノードそれぞれに印加する電源部と、
前記電圧信号が前記基準電圧より小さいときには前記電圧信号に基づいて受光量を算出し、そうでないときには前記印加電圧に基づいて受光量を算出する信号処理部と、
を備えることを特徴とする光量検出装置。
前記信号処理部は、前記電圧信号が前記基準電圧より小さいときには前記電圧信号の値を線形変換して受光量を算出し、そうでないときには前記印加電圧の値を逆対数変換して受光量を算出する、ことを特徴とする請求項１記載の光量検出装置。
前記信号処理部は、前記印加電圧の値を逆対数変換した後に線形補正して受光量を算出する、ことを特徴とする請求項２記載の光量検出装置。