JP3944322B2

JP3944322B2 - Photomultiplier tube, photomultiplier tube unit and radiation detector

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Publication number: JP3944322B2
Application number: JP31919898A
Authority: JP
Inventors: 英樹下井; 明渥美; 浩之久嶋
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: EP1304719A4; JP2000149861A; WO2001086690A1; EP1304719A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光面板に入射した微弱な光を電子の増倍によって検出させる構成をもった光電子増倍管と、光電子増倍管が並べられた光電子増倍管ユニットと、光電子増倍管や光電子増倍管ユニットを並べて利用した放射線検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平５−２９０７９３号公報がある。この公報に記載された光電子増倍管は、密封容器内に電子増倍部を収容させた構成を有し、この密封容器は、金属製の側管の上端をフランジ状に形成し、このフランジ部を、受光面板の上面（受光面）に融着するように固定させており、フランジ部による気密性確保の実効を図っている。そして、側管のフランジ部を受光面板に融着させる際、側管を加熱しながら行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の光電子増倍管には、次のような課題が存在していた。すなわち、図１８に示すように、側管１００には、その上端で全周に亙って設けられたフランジ部１０１を有し、フランジ部１０１の下面１０１ａと受光面板１０２の上面１０２ａとを当接させるようにして、側管１００と受光面板１０２とを融着固定させていた。このような光電子増倍管は、フランジ部１０１が受光面板１０２の上面（受光面）１０２ａに張り出すようにして、側管１００の上端で受光面板１０２の縁を覆うように構成させる結果、受光面１０２ａがフランジ部１０１によって狭められ、受光面板１０２の有効利用面積が小さくなるといった問題点がある。近年において、光電子増倍管を多数並設させて利用される機会が多く、この場合に、受光面板１０２の有効利用面積を、１パーセントでも大きくすることが求められているが、前述した従来の光電子増倍管を密に多数並べた場合、かなりのデッドエリアを発生させてしまうことは想像に難くない。そして、このような光電子増倍管を並設利用する放射線検出装置においては、光電子増倍管自体の問題点に起因して、検出装置自体の性能アップが図り難かった。
【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、受光面板の有効利用面積を向上させつつ、受光面板における側管の固定領域の拡大を図った光電子増倍管と、受光面板の有効利用面積を向上させつつ、個々の側管内における各電子増倍部でのゲイン（電流増倍率）コントロールを容易化した光電子増倍管ユニットと、受光面板の有効利用面積の拡大に基づき検出装置自体の性能アップが図られた放射線検出装置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】
本発明の光電子増倍管は、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管において、
密封容器は、電子増倍部及びアノードをステムピンを介して固定させるステム板と、電子増倍部及びアノードを包囲すると共に、一側の開口端にステム板を固定する金属製の側管と、側管の他側の開口端に固定するガラス製の受光面板と、により形成され、
受光面板の側面を側管の外壁面に対して外方に突出させ、
側管の上端側には、受光面板の光電面側に埋設させた突き刺し部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この光電子増倍管においては、金属製側管の外壁面に対して受光面板の側面を外方に突出させる結果、側管に対して受光面板が側方に張り出すことになり、受光面板の受光面からの光取入れ面積の拡大化が図られる。このような受光面板の張り出し構造は、ガラスの屈折率に着目してなされたものであり、今まで受光できなかった光を少しでも多く光電面内に取入れようとして発案されものである。
しかも、金属製の側管とガラス製の受光面板とを固定するにあたって、ガラスと金属との接合ゆえに融着技術を採用するが、受光面板と側管との接合作業時の確実性を担保する上で、受光面板の張り出し構造が極めて有効に作用することになる。このように、金属製の側管を採用した際の受光面板の張り出し構造は、受光領域の拡大及び融着時の固定領域の拡大を図る上で極めて有効な手段となる。また、受光面板を厚くすればする程、光の取入れにおいて受光面板の張り出し構造が極めて有効に作用することになる。
【０００７】
さらに、側管の上端側には、受光面板の光電面側に埋設させた突き刺し部が設けられている。この場合、側管に設けられた突き刺し部はガラス製の受光面板に突き刺すように埋め込まれる結果、側管と受光面板との馴染み性向上に寄与し、高気密性の確保が図られる。しかも、側管に設けられた突き刺し部は、フランジ部のように側管から側方に向けて延び出るものではなく、側管から切り立つようにして延びるものであるから、突き刺し部を受光面板の側面に可能な限り近づけるようにして埋設させた場合に、受光面板の有効利用面積が可能な限り高められることになる。
【０００８】
また、受光面板の側面に反射部材を設けると好ましい。従来においては、受光面板に入射した光も側面から外部に逃げ出てしまっていたが、このような光を側面に設けた反射部材で反射させることにより、光電面に入射させ得る光量を増大させ、受光面板での光の取り入れ効率の向上が図られる。
【０００９】
本発明の光電子増倍管ユニットは、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管を複数個並設させた光電子増倍管ユニットにおいて、
密封容器は、電子増倍部及びアノードをステムピンを介して固定させるステム板と、電子増倍部及びアノードを包囲すると共に、一側の開口端にステム板を固定する金属製の側管と、側管の他側の開口端に固定するガラス製の受光面板と、により形成され、
複数の側管を並設させ、受光面板を一体化させ、側管同士を離間させたことを特徴とする。
【００１０】
このユニットにおいては、側管を並設させるにあたって、受光面板を一体化した状態で、側管同士を離間させることにより、隣接する側管の間を架け渡すように受光面板を延在させる結果、受光面板の有効利用面積の増大が図られる。そして、受光面板の一体化により、受光面板を同一電位にすることができると共に、側管同士を離間させることで、各電子増倍部でのゲイン（電流増倍率）コントロールの容易化を図っている。例えば、光電面をマイナスの高電圧で使用する場合において、並設させた電子増倍部相互間を一定のゲインに揃えるために、個々の電子増倍部毎にゲインの微調整を行う必要があるが、このユニットにおいては、このようなゲインコントロールを可能にする。
【００１１】
また、一枚の受光面板に、複数の側管を離間させた状態で固定すると好ましい。このような構成を採用した場合、一枚の受光面板によって受光面板の一体化を行い、受光面板の品質の均一化が図られ、ユニットの信頼性の向上に寄与する。
【００１２】
また、複数の受光面板の側面同士を、相互に面接触させて固定すると好ましい。このような構成を採用した場合、単品の光電子増倍管に受光面板同士を接合させることで、単品の光電子増倍管による幅広い組合わせを可能にし、その結果、ユニットの大型化又は小型化のいずれの場合にも迅速に対応させることができる。
【００１３】
また、受光面板の側面同士を、導電性の反射部材を介して固定すると好ましい。このような構成を採用した場合、反射部材により受光面板同士の導電性を確保しつつ、反射部材による光の反射によって、光電面に入射させ得る光量を増大させ、受光面板での光の取り入れ効率の向上が図られる。
【００１４】
本発明の放射線検出装置は、被検体から発生する放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータと、シンチレータに受光面板を対面させるように配置させ、シンチレータからの蛍光に基づく電荷を出力させる複数の光電子増倍管と、光電子増倍管からの出力を演算処理し、被検体内で発する放射線の位置情報信号を出力する位置演算部とを備えた放射線検出装置において、
光電子増倍管は、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードを有し、
密封容器は、電子増倍部及びアノードをステムピンを介して固定させるステム板と、電子増倍部及びアノードを包囲すると共に、一側の開口端にステム板を固定する金属製の側管と、側管の他側の開口端に固定するガラス製の受光面板と、により形成され、
複数の側管を並設させ、受光面板を一体化させ、側管同士を離間させたことを特徴とする。
【００１５】
この放射線検出装置においては、側管を並設させるにあたって、受光面板を一体化した状態で、側管同士を離間させることにより、隣接する側管の間を架け渡すように受光面板を延在させる。その結果、受光面板の有効利用面積の向上が図られる。そして、受光面板の一体化により、受光面板を同一電位にすることができると共に、側管同士を離間させることで、各電子増倍部でのゲイン（電流増倍率）コントロールの容易化を図っている。例えば、光電面をマイナスの高電圧で使用する場合において、並設させた電子増倍部相互間を一定のゲインに揃えるために、個々の電子増倍部毎でゲインの微調整を行う必要があるが、この装置ではゲインコントロールを可能にするものであり、結果的に装置全体の性能アップを図るものである。
【００１６】
【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、光電子増倍管ユニット及び放射線検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る光電子増倍管を示す斜視図であり、図２は、図１の断面図である。これら図面に示す光電子増倍管１は、略正四角筒形状の金属製（例えば、コバール金属製やステンレス製）の側管２を有し、この側管２の一側の開口端Ａにはガラス製の受光面板３が融着固定され、この受光面板３の内表面には、光を電子に変換する光電面３ａが形成され、この光電面３ａは、受光面板２に予め蒸着させておいたアンチモンにアルカリ金属蒸気を反応させることで形成される。また、側管２の開口端Ｂには、金属製（例えば、コバール金属製やステンレス製）のステム板４が溶接固定されている。このように、側管２と受光面板３とステム板４とによって密封容器５が構成され、この密封容器５は、高さが１０ｍｍ程度の極薄タイプのものである。
【００１８】
また、ステム板４の中央には金属製の排気管６が固定されている。この排気管６は、光電子増倍管１の組立て作業終了後、密封容器５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３ａの形成時にアルカリ金属蒸気を密封容器５内に導入させる管としても利用される。
【００１９】
そして、密封容器５内には、ブロック状で積層タイプの電子増倍器７が設けられ、この電子増倍器７は、１０枚（１０段）の板状のダイノード８を積層させた電子増倍部９を有し、電子増倍器７は、ステム板４を貫通するように設けられたコバール金属製のステムピン１０によって密封容器５内で支持され、各ステムピン１０の先端は各ダイノード８と電気的に接続されている。また、ステム板４には、各ステムピン１０を貫通させるためのピン孔４ａが設けられ、各ピン孔４ａには、コバールガラス製のハーメチックシールとして利用されるタブレット１１が充填され、各ステムピン１０は、タブレット１１を介してステム板４に固定される。なお、各ステムピン１０には、ダイノード用のものとアノード用のものとがある。
【００２０】
更に、電子増倍器７には、電子増倍部９の下方に位置してステムピン１０の上端に固定したアノード１２が並設させられている。また、電子増倍器７の最上段において、光電面３ａと電子増倍部９との間には平板状の収束電極板１３が配置され、この収束電極板１３には、スリット状の開口部１３ａが複数本形成され、各開口部１３ａは一方向にリニアな配列をなす。同様に、電子増倍部９の各ダイノード８には、開口部１３ａと同数のスリット状電子増倍孔８ａが複数本形成され、各電子増倍孔８ａを一方向にリニアで、紙面と垂直な方向に複数配列させている。
【００２１】
そして、各ダイノード８の各電子増倍孔８ａを段方向にそれぞれ配列してなる各電子増倍経路Ｌと、収束電極板１３の各開口部１３ａとを一対一で対応させることによって、電子増倍器７には、複数のチャンネルが形成されることになる。また、電子増倍器７に設けられた各アノード１２は所定数のチャンネル毎に対応するように８×８個設けられ、各アノード１２を各ステムピン１０にそれぞれ接続させることで、各ステムピン１０を介して外部に個別的な出力を取り出している。
【００２２】
このように、電子増倍器７は、複数のリニア型チャンネルを有している。そして、図示しないブリーダ回路に接続した所定のステムピン１０によって、電子増倍部９及びアノード１２には所定の電圧が供給され、光電面３ａと収束電極板１３とは、同じ電位に設定され、各ダイノード８とアノード１２は、上段から順に高電位の設定がなされている。従って、受光面板２に入射した光は、光電面３ａで電子に変換され、その電子が、収束電極板１３と電子増倍機７の最上段に積層されている第１段のダイノード８とによって形成される電子レンズ効果により、所定のチャンネル内に入射することになる。そして、電子の入射したチャンネルにおいて、電子は、ダイノード８の電子増倍経路Ｌを通りながら、各ダイノード８で多段増倍されて、アノード１２に入射し、所定のチャンネル毎に個別的な出力が各アノード１２から送出されることになる。
【００２３】
また、図３に示すように、金属製のステム板４と金属製の側管２とを気密溶接するにあたって、ステム板４を側管２の開口端Ｂから挿入し、側管２の下端２ａの内壁面２ｃをステム板４の縁面４ｂに当接させ、ステム板４の下面４ｃと側管２の下端面２ｄとを概ね面一にし、ステム板４から側管２の下端面２ｄが突き出ないようにする。よって、側管２の外壁面２ｂの下端２ａを略管軸方向に延在させると同時に、電子増倍管１の下端でフランジのような側方への張り出しを無くしている。この状態で、接合部分Ｆに対し、外側の真下あるいは接合部分を狙える方向からレーザビームを照射し、接合部分Ｆをレーザ溶接する。
【００２４】
このように、光電子増倍管１の下端で、フランジのような張り出しを無くす結果、抵抗溶接は行い難いけれども、光電子増倍管１の外形寸法の縮小化を可能にし、光電子増倍管１を並べて利用する場合でも、デッドスペースを可能な限り排除することができ、側管２同士を密に配列させることができる。よって、金属製のステム板４と金属製の側管２との接合にレーザ溶接を採用することは、光電子増倍管１の薄型化及びその高密度配列化を可能にする。
【００２５】
このようなレーザ溶接は融接法の一例であり、この融接法を利用し、側管２をステム板４に溶接固定する場合、抵抗溶接と異なり、側管２とステム板４との接合部分Ｆに圧力を加える必要がないので、接合部分Ｆに残留応力が発生することがなく、使用中においても接合箇所に亀裂が発生し難く、耐久性及び気密シール性の著しい向上が図られる。なお、融接法のうちでも、レーザ溶接や電子ビーム溶接は、抵抗溶接に比して、接合部分Ｆでの熱の発生を小さく抑えることができる。従って、光電子増倍管１の組立てにあたって、密封容器５内に配置させた各構成部品に対する熱への影響が極めて少なくなる。
【００２６】
また、側管２は、コバール金属やステンレス等からなる平板を、肉厚０．２５ｍｍ、高さ７ｍｍ程度の略正四角筒形状にプレス加工することで得られるものであり、この側管２の一側の開口端Ａにガラス製の受光面板３を融着固定させている。図４に示すように、側管２の受光面板３側の先端部分（上端）には、高周波加熱によって、受光面板３の光電面３ａ側に溶融埋設させる突き刺し部２０が設けられている。この突き刺し部２０は、側管２の上端の全周に亙って設けられると共に、その内壁面２ｃ側に位置するＲ形状部２０ａを介して、外側に押し曲げられるようにして形成されている。そして、突き刺し部２０の先端２０ｂは、ナイフエッジ状に尖らせてある。従って、側管２の上端を受光面板３に突き刺し易く、ガラス製の受光面板３に側管２を融着固定させる際に、その組立て作業の向上及び確実性が図られることになる。
【００２７】
このような形状の突き刺し部２０をもった側管２を、受光面板３に固定するにあたって、先ず、側管２の突き刺し部２０の先端２０ｂに受光面板３の裏面を当接させた状態で、金属製の側管２を回転台（図示せず）の上に配置させる。その後、高周波加熱装置によって金属製の側管２を加熱させるが、このとき、受光面板３を、加圧治具により上から押えつけた状態にしておく。すると、加熱された側管２の突き刺し部２０が、ガラス製の受光面板３を徐々に溶かしながら突き進むことになる。その結果、側管２の突き刺し部２０が受光面板３に埋設され、受光面板３と側管２との接合部分で高気密性が確保される。
【００２８】
また、突き刺し部２０は、フランジ部のように側管２から側方に向けて延び出るものではなく、側管２から切り立つようにして延びるものであるから、突き刺し部２０を受光面板３の側面３ｃに可能な限り近づけるようにして埋設させると、受光面板３の有効利用面積を１００％近くまで高めることができ、受光面板３のデッドエリアを可能な限りゼロに近づけることができる。
【００２９】
図５に示すように、金属製側管２の外壁面２ｂに対してガラス製の受光面板３の側面３ｃを所定量だけ外方に突出させる結果、受光面板３には、所定の突出量Ｌをもった張り出し部３Ａが形成され、受光面板３の受光面３ｄからの光取入れ面積の拡大化が図られる。このような受光面板３の張り出し構造は、ガラスの屈折率に着目してなされたものであり、今まで受光できなかった光１，光２を多く光電面３ａ内に取り入れようとしたものであり、少しでも多くの光を光電面３ａに入射させようとする工夫である。そして、受光面板３を厚くすればする程、光の取入れにおいて張り出し構造が有効に作用することになる。このような突出量Ｌは、受光面板３の厚みと材質との関連性において、適宜選択されることは言うまでもない。また、受光面板３の材質としては、コバールガラス、石英ガラス等がある。
【００３０】
更に、金属製の側管２にガラス製の受光面板３を融着固定するにあたって、ガラスと金属との材質同士の接合ゆえに前述したような融着技術を採用するが、受光面板３と側管２との接合作業時の融着領域を確保する上で、受光面板３の張り出し部３Ａが極めて有効に作用することになる。そして、張り出し部３Ａの突出量Ｌを大きくすることで、融着時に受光面板３の側面３ｃがダレ難くなり、側面３ｃの形状保持を確実なものにする。
【００３１】
また、図６に示すように、受光面板３の側面３ｃに反射部材２１を設けてもよい。この反射部材２１は、側面３ｃに導電性のアルミを蒸着させることで形成される。このような反射部材２１を設ける結果、従来においては、受光面板３に入射した光も側面３ｃから外部に逃げ出てしまっていたが、このような光を反射部材２１で反射させることにより、光電面３ａに入射させ得る光量が増大し、受光面板３での光の取り入れ効率の向上を図るようにした。なお、側管２には、内側に押し曲げられるようにした突き刺し部２０Ａが設けられている。
【００３２】
ここで、図７に示すように、受光面板３の張り出し構造の他の例をしての張り出し部３Ｂにおいて、受光面板３の側面３ｅは、下端にアール部Ｋを有している。そして、側面３ｅに反射部材２２を固着させている。図８に示すように、他の張り出し部３Ｃにおいて、側面３ｆは、直線状の切り落とし形状をなしている。そして、側面３ｆに反射部材２３を固着させている。図９に示すように、更に他の張り出し部３Ｄにおいて、側面３ｇは、アール状の切り落とし形状をなしている。そして、側面３ｇに反射部材２４を固着させている。このように、何れの側面３ｅ〜３ｇも光の取り入れ効率の向上を図る上で適切である。特に、図６及び図７に示した側面３ｃ及び３ｅは、受光面板３同士を密着させて並設させる場合に適した構成といえる。
【００３３】
次に、本発明に係る光電子増倍管ユニット及び放射線検出装置の好適な実施形態について説明する。
【００３４】
図１０に示すように、放射線検出装置４０は、その一例をなすガンマカメラであり、核医学における診断装置として開発されたものである。このガンマカメラ４０は、支持フレーム３９から延びるアーム４２によって保持された検出部４３を有し、この検出部４３は、被検体である患者Ｐを寝かせるためのベッド４１の真上に配置させるものである。
【００３５】
この検出器４３の筺体４４内には、図１１に示すように、患部に対面するようにしてシンチレータ４６が収容され、このシンチレータ４６は、ガラス製のライトガイドを介在させることなく光電子増倍管群Ｇに直接固定されている。この光電子増倍管群Ｇは、多数の光電子増倍管１をマトリックス状に高密度で配列させたものである。各光電子増倍管１の受光面板３は、シンチレータ４６から発せられる蛍光を直接入射させるために、下側に向けられてシンチレータ４６を対面接合させている。この場合、受光面板３を従来のライトガイド程度に厚くする結果、従来のライトガイドを不要にした。
【００３６】
また、筺体４４内には、各光電子増倍管１からの出力電荷に基づいて、演算処理を行う位置演算部４９が設けられ、この位置演算部４９からは、ディスプレイ（図示せず）上での３次元モニターを達成するためのＸ信号、Ｙ信号及びＺ信号が出力される。このように、患者Ｐの患部から発生するガンマー線は、シンチレータ４６によって所定の蛍光に変換され、この蛍光エネルギを各光電子増倍管１で電荷に変換し、位置演算部４９によって位置情報信号として外部に出力することで、放射線のエネルギ分布のモニター化を可能にし、画面での診断に利用される。
【００３７】
なお、放射線検出装置の一例としてガンマカメラ４０について簡単に説明したが、核医学診断に利用される放射線検出装置としてはポジトロンＣＴ（通称ＰＥＴ）があり、この装置にも多数の光電子増倍管１を利用していることは言うまでもない。
【００３８】
また、この光電子増倍管群Ｇは、同一構成の光電子増倍管１をマトリックス状に配列したものであり、この光電子増倍管群Ｇには、図１２に示すように、４個（２×２個）の光電子増倍管１からなる光電子増倍管ユニットＳが利用されている。なお、ユニットＳにおいて、光電子増倍管１のこのような配列は一例である。
【００３９】
ここで、マトリックス状の光電子増倍管ユニットＳについて詳細に説明する。
【００４０】
前述した光電子増倍管１を利用してユニットＳを構成するにあたって、図１２及び図１３に示すように、樹脂又はセラミック製の基板５０上には、同一形状の光電子増倍管１が２×２列の状態で配列され、隣接する４枚の受光面板３の側面３ｃ同士を密着させ、隣接する側管２の外壁面２ｂ同士を離間させている。この場合、受光面板３同士を接着剤を介して固定させると、受光面板３同士を簡単かつ確実に固定させることができる。
【００４１】
このユニットＳにおいては、図１３及び図１４に示すように、張り出し部３Ａを有する受光面板３の側面３ｃ同士を面合わせすると、隣接する側管２同士を必然的に離間させることができると同時に、隣接する側管２の間に形成される隙間Ｕを架け渡すように受光面板３が延在することになる。このように、張り出し部３Ａをもった光電子増倍管１を利用することで、受光面板３の有効利用面積を向上させながら、側管２同士を離した状態にすることができる。そして、隣接する受光面板３の一体化すると共に、側管２同士を離間させることで、ステムピン１０を介した各電子増倍部９でのゲイン（電流増倍率）コントロールを容易化している。例えば、光電面３ａをマイナスの高電圧で使用する場合において、４個の電子増倍部９相互間を一定のゲインに揃えるため、個々の電子増倍部９毎にゲインの微調整を行う必要があるが、前述したユニットＳはこのゲインコントロールを可能にするものである。
【００４２】
また、ユニットＳを構成するにあたって、図６に示すように、隣接する受光面板３の側面３ｃ同士を、アルミ，ＭｇＯ又はテフロンテープ等の反射部材２１を介して固定させるようにしてもよい。この場合、反射部材２１による光の反射によって、光電面３ａに入射させ得る光量を増大させ、受光面板での光の取り入れ効率の向上が図られる。
【００４３】
なお、側管２同士を離間させると同時に受光面板３の側面３ｃ同士を一体化させたものとして、図１５に示すように、一枚の受光面板３Ｓに４個数の側管２をマトリックス状に固定させたものであってもよい。このように、一枚の受光面板３Ｓを採用すると、受光面板３Ｓの品質の均一化が図られ、それと同時に、ユニットＳの信頼性が向上する。
【００４４】
また、複数の光電子増倍管１を並べた他のユニットＳ１として、図１６に示すように、１枚の受光面板３Ｓに２５個の側管２をマトリックス状に並べて、２５個の密封容器５を構成させることも可能である。この場合、一枚の受光面板３Ｓを共有して、２５個もの光電子増倍管１を構成させることになるので、隣接する側管２間に所望の位置において、受光面板３Ｓをガラスカッタ等で切断させると、任意の個数の光電子増倍管１からなるユニットを必要に応じて簡単に作り出すことができる。このような大型のユニットＳ１は、光電子増倍管１を大量に生産する際に適している。例えば、一枚の受光面板３Ｓ上で多数の光電子増倍管１を構成させておいて、必要に応じて、光電子増倍管１を一個ずつ切り出して利用するようにしてもよい。
【００４５】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、光電子増倍管１Ａにおいて、外側に広がるフランジ部６０ａを側管６０の上端に設け、このフランジ部６０ａの上面６０ｃを受光面板３に融着固定させるようにしてもよい。この場合、側管６０の外壁面６０ｂに対して受光面板３の側面３ｃは外方に突出することになる。また、受光面板３の形状は、正方形に限定されるものではなく、長方形や六角形等の多角形であってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明による光電子増倍管は、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、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管において、
密封容器は、電子増倍部及びアノードをステムピンを介して固定させるステム板と、電子増倍部及びアノードを包囲すると共に、一側の開口端にステム板を固定する金属製の側管と、側管の他側の開口端に固定するガラス製の受光面板と、により形成され、
受光面板の側面を側管の外壁面に対して外方に突出させ、
側管の上端側には、受光面板の光電面側に埋設させた突き刺し部が設けられていることにより、受光面板の有効利用面積を向上させつつ、受光面板における側管の固定領域の拡大を可能にする。
【００４７】
また、本発明に係る光電子増倍管ユニットでは、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管を複数個並設させた光電子増倍管ユニットにおいて、密封容器は、電子増倍部及びアノードをステムピンを介して固定させるステム板と、電子増倍部及びアノードを包囲すると共に、一側の開口端にステム板を固定する金属製の側管と、側管の他側の開口端に固定するガラス製の受光面板と、により形成され、複数の側管を並設させ、受光面板を一体化させ、側管同士を離間させたことにより、受光面板の有効利用面積を向上させつつ、個々の側管内における各電子増倍部でのゲイン（電流増倍率）コントロールを容易にする。
【００４８】
更に、本発明に係る放射線検出装置では、被検体から発生する放射線の入射によって蛍光を発するシンチレータと、シンチレータに受光面板を対面させるように配置させ、シンチレータからの蛍光に基づく電荷を出力させる複数の光電子増倍管と、光電子増倍管からの出力を演算処理し、被検体内で発する放射線の位置情報信号を出力する位置演算部とを備えた放射線検出装置において、光電子増倍管は、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードを有し、密封容器は、電子増倍部及びアノードをステムピンを介して固定させるステム板と、電子増倍部及びアノードを包囲すると共に、一側の開口端にステム板を固定する金属製の側管と、側管の他側の開口端に固定するガラス製の受光面板と、により形成され、複数の側管を並設させ、受光面板を一体化させ、側管同士を離間させたことにより、受光面板の有効利用面積の拡大に基づき検出装置自体の性能アップを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光電子増倍管の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】図２の要部拡大断面図である。
【図５】受光面板と入射光との関係を示す図である。
【図６】受光面板に反射部材を設けた状態を示す断面図である。
【図７】受光面板の他の実施形態を示す断面図である。
【図８】受光面板の更に他の実施形態を示す断面図である。
【図９】受光面板の更に他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る放射線検出装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図１１】放射線検出装置に利用される検出部の内部構造を示す側面図である。
【図１２】光電子増倍管ユニットを示す平面図である。
【図１３】光電子増倍管ユニットを示す側面図である。
【図１４】図１３の要部拡大断面図である。
【図１５】一枚の受光面板を利用した光電子増倍管ユニットの要部拡大断面図である。
【図１６】光電子増倍管ユニットの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１７】光電子増倍管の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１８】従来の光電子増倍管を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…光電子増倍管、２，６０…側管、２ｂ，６０ｂ…側管の外壁面、３，３Ｓ…受光面板、３ａ…光電面、３ｃ，３ｅ，３ｆ，３ｇ…受光面板の側面、３ｄ…受光面、３Ａ〜３Ｄ…張り出し部、４…ステム板、５…密封容器、９…電子増倍部、１０…ステムピン、１２…アノード、２０，２０Ａ…突き刺し部、２１，２２，２３，２４…反射部材、４０…放射線検出装置、４６…シンチレータ、４９…位置演算部、Ａ，Ｂ…側管の開口端、Ｓ，Ｓ１…光電子増倍管ユニット、Ｐ…患者（被検体）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a photomultiplier tube configured to detect weak light incident on a light-receiving face plate by electron multiplication, a photomultiplier tube unit in which photomultiplier tubes are arranged, a photomultiplier tube, The present invention relates to a radiation detection apparatus using photomultiplier tube units arranged side by side.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is JP-A-5-290793 as a technique in such a field. The photomultiplier tube described in this publication has a structure in which an electron multiplier is accommodated in a sealed container, and this sealed container is formed by forming the upper end of a metal side tube in a flange shape, The portion is fixed so as to be fused to the upper surface (light receiving surface) of the light receiving face plate, and the air tightness is effectively ensured by the flange portion. And when fusing the flange part of a side pipe | tube to the light-receiving surface plate, it carried out, heating a side pipe | tube.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional photomultiplier tube has the following problems. That is, as shown in FIG. 18, the side tube 100 has a flange portion 101 provided at the upper end of the side tube 100 over the entire circumference, and the lower surface 101a of the flange portion 101 and the upper surface 102a of the light receiving surface plate 102 are in contact with each other. The side tube 100 and the light receiving face plate 102 are fused and fixed so as to be in contact with each other. Such a photomultiplier tube is configured so that the flange portion 101 protrudes from the upper surface (light receiving surface) 102a of the light receiving face plate 102 and covers the edge of the light receiving face plate 102 at the upper end of the side tube 100. There is a problem that the surface 102a is narrowed by the flange portion 101 and the effective use area of the light receiving face plate 102 is reduced. In recent years, many photomultiplier tubes are often used in parallel, and in this case, it is required to increase the effective use area of the light receiving face plate 102 by 1%. If many photomultiplier tubes are arranged closely, it is not difficult to imagine that a considerable dead area is generated. In such a radiation detection apparatus using photomultiplier tubes in parallel, it is difficult to improve the performance of the detection apparatus itself due to problems with the photomultiplier tube itself.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in particular, a photomultiplier tube for increasing the fixing area of the side tube in the light receiving face plate while improving the effective use area of the light receiving face plate, and a light receiving device. Based on a photomultiplier tube unit that improves the effective use area of the faceplate and facilitates gain (current multiplication) control in each electron multiplier in each side tube, and expansion of the effective use area of the light-receiving faceplate An object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus in which the performance of the detection apparatus itself is improved.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The photomultiplier tube of the present invention has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and an electron multiplier that multiplies electrons emitted from the photocathode in a sealed container. In a photomultiplier tube having an anode that sends out an output signal based on the electrons multiplied by the electron multiplier,
The sealed container includes a stem plate that fixes the electron multiplier and the anode via a stem pin, a metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and fixes the stem plate to one open end; A light receiving face plate made of glass that is fixed to the open end of the other side tube,
The side surface of the light receiving face plate protrudes outward with respect to the outer wall surface of the side tube ,
A piercing portion embedded in the photocathode side of the light receiving face plate is provided on the upper end side of the side tube .
[0006]
In this photomultiplier tube, as a result of projecting the side surface of the light receiving face plate outwardly with respect to the outer wall surface of the metal side tube, the light receiving face plate protrudes laterally with respect to the side tube. The light receiving area from the light receiving surface can be increased. Such a projecting structure of the light receiving surface plate is made by paying attention to the refractive index of glass, and has been conceived to incorporate as much light that could not be received so far into the photocathode.
Moreover, in fixing the metal side tube and the glass light receiving face plate, a fusion technique is adopted because of the bonding between the glass and the metal, but the certainty at the time of joining the light receiving face plate and the side tube is ensured. In the above, the protruding structure of the light receiving face plate works extremely effectively. As described above, the projecting structure of the light receiving face plate when the metal side tube is employed is an extremely effective means for enlarging the light receiving area and the fixing area at the time of fusion. Further, the thicker the light receiving face plate, the more effectively the protruding structure of the light receiving face plate acts in taking light.
[0007]
Further, the upper end of the side tube, part piercing which is embedded in the photocathode side of the faceplate is that provided. In this case, the piercing portion provided in the side tube is embedded so as to pierce the light receiving face plate made of glass. As a result, the familiarity between the side tube and the light receiving face plate is improved, and high airtightness is ensured. In addition, the pierced portion provided in the side tube does not extend from the side tube to the side like the flange portion, but extends so as to stand up from the side tube. When embedded so as to be as close to the side surface as possible, the effective use area of the light receiving face plate is increased as much as possible.
[0008]
Further, it is preferable to provide a reflecting member on the side surface of the light receiving face plate. Conventionally, the light incident on the light receiving face plate also escapes from the side surface to the outside, but the amount of light that can be incident on the photocathode is increased by reflecting such light with a reflecting member provided on the side surface. Thus, the efficiency of taking in light at the light receiving face plate can be improved.
[0009]
The photomultiplier tube unit of the present invention has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and has an electron multiplier section that multiplies electrons emitted from the photocathode in a sealed container. In a photomultiplier tube unit in which a plurality of photomultiplier tubes having an anode for sending an output signal based on the electrons multiplied by the electron multiplier are arranged in parallel,
The sealed container includes a stem plate that fixes the electron multiplier and the anode via a stem pin, a metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and fixes the stem plate to one open end; A light receiving face plate made of glass that is fixed to the open end of the other side tube,
A plurality of side tubes are arranged side by side, the light receiving face plates are integrated, and the side tubes are separated from each other.
[0010]
In this unit, when side tubes are arranged side by side, as a result of extending the light receiving surface plate so as to bridge between adjacent side tubes by separating the side tubes in a state where the light receiving surface plates are integrated, The effective use area of the light receiving face plate can be increased. By integrating the light receiving face plate, it is possible to make the light receiving face plate have the same potential, and by separating the side tubes, the gain (current multiplication factor) control in each electron multiplier is facilitated. Yes. For example, when the photocathode is used at a negative high voltage, it is necessary to finely adjust the gain for each electron multiplier in order to align the electron multipliers arranged side by side with a constant gain. There is such a gain control in this unit.
[0011]
Further, it is preferable that the plurality of side tubes are fixed to a single light receiving face plate in a state of being separated. When such a configuration is adopted, the light receiving surface plate is integrated by a single light receiving surface plate, the quality of the light receiving surface plate is made uniform, and the unit reliability is improved.
[0012]
Moreover, it is preferable that the side surfaces of the plurality of light receiving face plates are fixed in surface contact with each other. When such a configuration is adopted, a wide range of combinations with a single photomultiplier tube is possible by joining the light receiving face plates to a single photomultiplier tube, and as a result, the unit can be made larger or smaller. In either case, it is possible to quickly respond.
[0013]
Further, it is preferable that the side surfaces of the light receiving face plates are fixed via a conductive reflecting member. When such a configuration is adopted, while the conductivity between the light receiving face plates is ensured by the reflecting member, the amount of light that can be incident on the photocathode is increased by the reflection of light by the reflecting member, and the light intake efficiency at the light receiving face plate is increased. Is improved.
[0014]
The radiation detection apparatus of the present invention includes a scintillator that emits fluorescence upon incidence of radiation generated from a subject, and a plurality of photomultipliers that arrange the scintillator so that a light receiving face plate faces each other and output charges based on the fluorescence from the scintillator In a radiation detection apparatus comprising a tube, and a position calculation unit that calculates the output from the photomultiplier tube and outputs a position information signal of radiation emitted in the subject,
The photomultiplier tube has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and an electron multiplier that multiplies electrons emitted from the photocathode in a sealed container. Having an anode that sends out an output signal based on the electrons multiplied by the multiplier,
The sealed container includes a stem plate that fixes the electron multiplier and the anode via a stem pin, a metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and fixes the stem plate to one open end; A light receiving face plate made of glass that is fixed to the open end of the other side tube,
A plurality of side tubes are arranged side by side, the light receiving face plates are integrated, and the side tubes are separated from each other.
[0015]
In this radiation detection apparatus, when side tubes are arranged side by side, the light receiving surface plates are extended so as to span between adjacent side tubes by separating the side tubes with the light receiving surface plates integrated. . As a result, the effective use area of the light receiving face plate can be improved. By integrating the light receiving face plate, it is possible to make the light receiving face plate have the same potential, and by separating the side tubes, the gain (current multiplication factor) control in each electron multiplier is facilitated. Yes. For example, when the photocathode is used at a negative high voltage, it is necessary to finely adjust the gain for each electron multiplier in order to align the electron multipliers arranged side by side with a constant gain. However, this apparatus enables gain control, and as a result, improves the performance of the entire apparatus.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a photomultiplier tube, a photomultiplier tube unit, and a radiation detection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view showing a photomultiplier tube according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. A photomultiplier tube 1 shown in these drawings has a side tube 2 made of metal (for example, made of Kovar metal or stainless steel) having a substantially square tube shape. A light receiving face plate 3 made of glass is fused and fixed. A photocathode 3a for converting light into electrons is formed on the inner surface of the light receiving face plate 3. This photocathode 3a is previously deposited on the light receiving face plate 2. It is formed by reacting alkali metal vapor with antimony. Further, a metal (for example, Kovar metal or stainless steel) stem plate 4 is welded and fixed to the open end B of the side tube 2. Thus, the sealed container 5 is constituted by the side tube 2, the light receiving face plate 3, and the stem plate 4, and this sealed container 5 is of an extremely thin type having a height of about 10 mm.
[0018]
A metal exhaust pipe 6 is fixed at the center of the stem plate 4. The exhaust pipe 6 is used for exhausting the inside of the sealed container 5 by a vacuum pump (not shown) after the assembly work of the photomultiplier tube 1 is completed, and forming the photocathode 3a. Sometimes used also as a pipe for introducing alkali metal vapor into the sealed container 5.
[0019]
The sealed container 5 is provided with a block-type stacked electron multiplier 7, and this electron multiplier 7 is an electron multiplier in which 10 (10 stages) plate-shaped dynodes 8 are stacked. The electron multiplier 7 is supported in the sealed container 5 by a Kovar metal stem pin 10 provided so as to penetrate the stem plate 4, and the tip of each stem pin 10 is connected to each dynode 8. Electrically connected. The stem plate 4 is provided with pin holes 4a for allowing the stem pins 10 to pass therethrough. Each pin hole 4a is filled with a tablet 11 used as a herbal seal made of Kovar glass. It is fixed to the stem plate 4 via the tablet 11. Each stem pin 10 includes a dynode and an anode.
[0020]
Further, the electron multiplier 7 is provided with an anode 12 positioned below the electron multiplier 9 and fixed to the upper end of the stem pin 10 in parallel. In the uppermost stage of the electron multiplier 7, a flat focusing electrode plate 13 is disposed between the photocathode 3 a and the electron multiplying portion 9. The focusing electrode plate 13 has a slit-shaped opening. A plurality of 13a are formed, and each opening 13a is linearly arranged in one direction. Similarly, each dynode 8 of the electron multiplying portion 9 has a plurality of slit-like electron multiplying holes 8a as many as the openings 13a, and each electron multiplying hole 8a is linear in one direction and perpendicular to the paper surface. It is arranged in multiple directions.
[0021]
The electron multiplication paths L formed by arranging the electron multiplication holes 8a of the dynodes 8 in the step direction and the openings 13a of the focusing electrode plate 13 are made to correspond to each other in a one-to-one correspondence. A plurality of channels are formed in the multiplier 7. Further, 8 × 8 anodes 12 provided in the electron multiplier 7 are provided so as to correspond to a predetermined number of channels, and the stem pins 10 are connected by connecting the anodes 12 to the stem pins 10 respectively. The individual output is taken out through the interface.
[0022]
Thus, the electron multiplier 7 has a plurality of linear channels. A predetermined voltage is supplied to the electron multiplier 9 and the anode 12 by a predetermined stem pin 10 connected to a bleeder circuit (not shown), and the photocathode 3a and the focusing electrode plate 13 are set to the same potential. The dynode 8 and the anode 12 are set to a high potential in order from the upper stage. Therefore, the light incident on the light receiving face plate 2 is converted into electrons by the photocathode 3a, and the electrons are formed by the focusing electrode plate 13 and the first stage dynode 8 stacked on the uppermost stage of the electron multiplier 7. Due to the formed electron lens effect, the light enters the predetermined channel. Then, in the channel on which the electrons are incident, the electrons are multi-stage multiplied at each dynode 8 while passing through the electron multiplication path L of the dynode 8, enter the anode 12, and individual outputs are output for each predetermined channel. It is delivered from each anode 12.
[0023]
Further, as shown in FIG. 3, when the metal stem plate 4 and the metal side tube 2 are hermetically welded, the stem plate 4 is inserted from the open end B of the side tube 2 and the lower end 2a of the side tube 2 is inserted. The inner wall surface 2c of the stem plate 4 is brought into contact with the edge surface 4b of the stem plate 4, the lower surface 4c of the stem plate 4 and the lower end surface 2d of the side tube 2 are substantially flush with each other, and the lower end surface 2d of the side tube 2 extends from the stem plate 4 to Avoid sticking out. Therefore, the lower end 2a of the outer wall surface 2b of the side tube 2 is extended substantially in the tube axis direction, and at the same time, the lateral extension such as a flange is eliminated at the lower end of the electron multiplier 1. In this state, the joining portion F is laser-welded by irradiating the joining portion F with a laser beam from directly under the outer side or in a direction aiming at the joining portion.
[0024]
In this way, as a result of eliminating the flange-like overhang at the lower end of the photomultiplier tube 1, resistance welding is difficult to perform, but the outer dimensions of the photomultiplier tube 1 can be reduced. Even when using them side by side, dead space can be eliminated as much as possible, and the side tubes 2 can be arranged closely. Therefore, employing laser welding for joining the metal stem plate 4 and the metal side tube 2 enables the photomultiplier tubes 1 to be thinned and densely arranged.
[0025]
Such laser welding is an example of the fusion welding method, and when the side tube 2 is welded and fixed to the stem plate 4 by using this fusion welding method, unlike the resistance welding, the joining of the side tube 2 and the stem plate 4 is performed. Since it is not necessary to apply pressure to the portion F, no residual stress is generated in the joint portion F, cracks are hardly generated in the joint portion even during use, and the durability and the hermetic seal performance are remarkably improved. Of the fusion welding methods, laser welding and electron beam welding can suppress the generation of heat at the joint F as compared with resistance welding. Therefore, when the photomultiplier tube 1 is assembled, the influence on the heat of each component arranged in the sealed container 5 is extremely reduced.
[0026]
The side tube 2 is obtained by pressing a flat plate made of Kovar metal, stainless steel or the like into a substantially square cylinder shape having a thickness of about 0.25 mm and a height of about 7 mm. The light receiving face plate 3 made of glass is fused and fixed to the opening end A on one side. As shown in FIG. 4, a piercing portion 20 that is melt-embedded on the photocathode 3 a side of the light receiving face plate 3 by high frequency heating is provided at the distal end portion (upper end) of the side tube 2 on the light receiving face plate 3 side. The piercing portion 20 is provided over the entire periphery of the upper end of the side tube 2 and is formed so as to be bent outward through an R-shaped portion 20a located on the inner wall surface 2c side. . And the front-end | tip 20b of the stab part 20 is sharpened in the shape of a knife edge. Therefore, the upper end of the side tube 2 can be easily pierced into the light receiving surface plate 3, and when the side tube 2 is fused and fixed to the glass light receiving surface plate 3, the assembling work can be improved and ensured.
[0027]
In fixing the side tube 2 having the piercing portion 20 having such a shape to the light receiving surface plate 3, first, in a state where the back surface of the light receiving surface plate 3 is in contact with the tip 20b of the piercing portion 20 of the side tube 2, The metal side tube 2 is placed on a turntable (not shown). Thereafter, the metal side tube 2 is heated by a high-frequency heating device. At this time, the light receiving face plate 3 is kept pressed from above by a pressing jig. Then, the piercing part 20 of the heated side tube 2 advances while gradually melting the light receiving face plate 3 made of glass. As a result, the piercing portion 20 of the side tube 2 is embedded in the light receiving surface plate 3, and high airtightness is secured at the joint portion between the light receiving surface plate 3 and the side tube 2.
[0028]
Further, the piercing portion 20 does not extend from the side tube 2 toward the side like the flange portion, but extends so as to stand up from the side tube 2, so that the piercing portion 20 is connected to the side surface of the light receiving face plate 3. If it is embedded as close as possible to 3c, the effective use area of the light receiving face plate 3 can be increased to nearly 100%, and the dead area of the light receiving face plate 3 can be made as close to zero as possible.
[0029]
As shown in FIG. 5, the side surface 3c of the light receiving face plate 3 made of glass protrudes outward by a predetermined amount with respect to the outer wall surface 2b of the metal side tube 2. As a result, the light receiving face plate 3 has a predetermined protruding amount L. A projecting portion 3 </ b> A is formed, and the light receiving area from the light receiving surface 3 d of the light receiving surface plate 3 is increased. Such a protruding structure of the light receiving surface plate 3 is made by paying attention to the refractive index of glass, and is intended to incorporate a large amount of light 1 and light 2 that could not be received so far into the photocathode 3a. This is a device for making as much light as possible enter the photocathode 3a. As the light receiving face plate 3 is made thicker, the overhanging structure is more effective in taking in light. Needless to say, such a protruding amount L is appropriately selected in relation to the thickness and material of the light-receiving face plate 3. The light receiving face plate 3 is made of Kovar glass, quartz glass, or the like.
[0030]
Further, when the glass light-receiving face plate 3 is fused and fixed to the metal side tube 2, the above-described fusing technique is adopted because the glass and metal are joined together. In order to secure a fusion region at the time of the joining work with 2, the projecting portion 3 </ b> A of the light receiving face plate 3 acts extremely effectively. Further, by increasing the protruding amount L of the overhanging portion 3A, the side surface 3c of the light receiving face plate 3 is difficult to sag at the time of fusion, and the shape retention of the side surface 3c is ensured.
[0031]
Further, as shown in FIG. 6, a reflecting member 21 may be provided on the side surface 3 c of the light receiving face plate 3. The reflecting member 21 is formed by depositing conductive aluminum on the side surface 3c. As a result of providing such a reflecting member 21, conventionally, light incident on the light receiving face plate 3 has also escaped to the outside from the side surface 3 c, but by reflecting such light with the reflecting member 21, The amount of light that can be incident on the surface 3a is increased, so that the light intake efficiency of the light receiving surface plate 3 is improved. The side tube 2 is provided with a piercing portion 20A that can be pushed and bent inward.
[0032]
Here, as shown in FIG. 7, in the projecting portion 3 </ b> B as another example of the projecting structure of the light receiving face plate 3, the side surface 3 e of the light receiving face plate 3 has a rounded portion K at the lower end. The reflecting member 22 is fixed to the side surface 3e. As shown in FIG. 8, in the other overhang portion 3C, the side surface 3f has a linear cut-off shape. The reflecting member 23 is fixed to the side surface 3f. As shown in FIG. 9, in still another overhang portion 3D, the side surface 3g has a rounded cut-off shape. The reflecting member 24 is fixed to the side surface 3g. As described above, any of the side surfaces 3e to 3g is appropriate for improving the light intake efficiency. In particular, the side surfaces 3c and 3e shown in FIG. 6 and FIG. 7 can be said to be suitable for the case where the light receiving face plates 3 are brought into close contact with each other.
[0033]
Next, preferred embodiments of the photomultiplier tube unit and the radiation detection apparatus according to the present invention will be described.
[0034]
As shown in FIG. 10, the radiation detection apparatus 40 is a gamma camera as an example, and has been developed as a diagnostic apparatus in nuclear medicine. This gamma camera 40 has a detection unit 43 held by an arm 42 extending from a support frame 39, and this detection unit 43 is arranged directly above a bed 41 for laying a patient P as a subject. is there.
[0035]
As shown in FIG. 11, a scintillator 46 is accommodated in the housing 44 of the detector 43 so as to face the affected part, and this scintillator 46 is a photomultiplier tube without interposing a glass light guide. Fixed directly to group G. This photomultiplier tube group G includes a large number of photomultiplier tubes 1 arranged in a matrix at high density. The light-receiving face plate 3 of each photomultiplier tube 1 is directed downward and has the scintillator 46 face-to-face bonded so that the fluorescence emitted from the scintillator 46 is directly incident. In this case, as a result of making the light receiving face plate 3 as thick as the conventional light guide, the conventional light guide is unnecessary.
[0036]
In addition, a position calculation unit 49 that performs calculation processing based on the output charge from each photomultiplier tube 1 is provided in the housing 44. From the position calculation unit 49, a display (not shown) is provided. An X signal, a Y signal, and a Z signal for achieving the three-dimensional monitor are output. As described above, the gamma rays generated from the affected part of the patient P are converted into predetermined fluorescence by the scintillator 46, and the fluorescence energy is converted into electric charges by the respective photomultiplier tubes 1. By outputting to the outside, it is possible to monitor the energy distribution of radiation and use it for diagnosis on the screen.
[0037]
Although the gamma camera 40 has been briefly described as an example of the radiation detection apparatus, there is a positron CT (commonly known as PET) as a radiation detection apparatus used for nuclear medicine diagnosis, and this apparatus also includes a number of photomultiplier tubes 1. It goes without saying that you are using.
[0038]
In addition, this photomultiplier tube group G is configured by arranging photomultiplier tubes 1 having the same configuration in a matrix, and this photomultiplier tube group G includes four (2 A photomultiplier tube unit S composed of (× 2) photomultiplier tubes 1 is used. In the unit S, such an arrangement of the photomultiplier tubes 1 is an example.
[0039]
Here, the matrix photomultiplier tube unit S will be described in detail.
[0040]
When the unit S is configured using the photomultiplier tube 1 described above, as shown in FIGS. 12 and 13, the photomultiplier tube 1 having the same shape is formed on a resin or ceramic substrate 50 by 2 ×. Arranged in two rows, the side surfaces 3c of the four adjacent light receiving face plates 3 are brought into close contact with each other, and the outer wall surfaces 2b of the adjacent side tubes 2 are separated from each other. In this case, if the light receiving face plates 3 are fixed to each other via an adhesive, the light receiving face plates 3 can be fixed easily and reliably.
[0041]
In this unit S, as shown in FIGS. 13 and 14, when the side surfaces 3c of the light-receiving face plate 3 having the overhanging portion 3A are brought into contact with each other, the adjacent side tubes 2 can be necessarily separated from each other at the same time. The light receiving face plate 3 extends so as to bridge the gap U formed between the adjacent side tubes 2. Thus, by using the photomultiplier tube 1 having the overhanging portion 3A, the side tubes 2 can be separated from each other while improving the effective use area of the light receiving face plate 3. The adjacent light receiving face plates 3 are integrated and the side tubes 2 are separated from each other, thereby facilitating gain (current multiplication factor) control in each electron multiplier 9 via the stem pin 10. For example, when the photocathode 3a is used at a negative high voltage, it is necessary to finely adjust the gain for each electron multiplier section 9 in order to align the four electron multiplier sections 9 with a constant gain. However, the unit S described above enables this gain control.
[0042]
In constructing the unit S, as shown in FIG. 6, the side surfaces 3c of the adjacent light receiving face plates 3 may be fixed via a reflecting member 21 such as aluminum, MgO, or Teflon tape. In this case, the amount of light that can be incident on the photocathode 3a is increased by the reflection of light by the reflecting member 21, and the light intake efficiency at the light-receiving surface plate is improved.
[0043]
Assuming that the side tubes 2 are separated from each other and the side surfaces 3c of the light receiving surface plate 3 are integrated, as shown in FIG. 15, four side tubes 2 are arranged in a matrix on one light receiving surface plate 3S. It may be fixed. As described above, when one light receiving surface plate 3S is employed, the quality of the light receiving surface plate 3S is made uniform, and at the same time, the reliability of the unit S is improved.
[0044]
As another unit S1 in which a plurality of photomultiplier tubes 1 are arranged, as shown in FIG. 16, 25 side tubes 2 are arranged in a matrix on one light receiving face plate 3S, and 25 sealed containers 5 are arranged. Can also be configured. In this case, as many as 25 photomultiplier tubes 1 are configured by sharing one light-receiving surface plate 3S, the light-receiving surface plate 3S is placed with a glass cutter or the like at a desired position between the adjacent side tubes 2. When cut, a unit composed of an arbitrary number of photomultiplier tubes 1 can be easily produced as required. Such a large unit S1 is suitable for producing the photomultiplier tube 1 in large quantities. For example, a large number of photomultiplier tubes 1 may be configured on one light receiving face plate 3S, and the photomultiplier tubes 1 may be cut out and used one by one as necessary.
[0045]
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, as shown in FIG. 17, in the photomultiplier tube 1A, a flange portion 60a spreading outward is provided at the upper end of the side tube 60, and the upper surface 60c of the flange portion 60a is fused and fixed to the light receiving surface plate 3. Also good. In this case, the side surface 3c of the light receiving surface plate 3 protrudes outward with respect to the outer wall surface 60b of the side tube 60. Moreover, the shape of the light-receiving face plate 3 is not limited to a square, and may be a polygon such as a rectangle or a hexagon.
[0046]
【The invention's effect】
Since the photomultiplier tube according to the present invention is configured as described above, the following effects are obtained. That is, it has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and has an electron multiplier that multiplies electrons emitted from the photocathode in the sealed container. In a photomultiplier tube with an anode that sends out an output signal based on the multiplied electrons,
The sealed container includes a stem plate that fixes the electron multiplier and the anode via a stem pin, a metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and fixes the stem plate to one open end; A light receiving face plate made of glass that is fixed to the open end of the other side tube,
The side surface of the light receiving face plate protrudes outward with respect to the outer wall surface of the side tube ,
On the upper end side of the side tube, a piercing part embedded in the photocathode side of the light receiving face plate is provided, so that the effective use area of the light receiving face plate is improved and the fixing area of the side tube in the light receiving face plate is expanded. enable.
[0047]
The photomultiplier tube unit according to the present invention has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and an electron multiplier that multiplies electrons emitted from the photocathode In a photomultiplier tube unit in which a plurality of photomultiplier tubes having an anode for sending an output signal based on the electrons multiplied by the electron multiplier are provided in parallel, Stem plate for fixing the multiplier and the anode via the stem pin, a metal side tube for surrounding the electron multiplier and the anode and fixing the stem plate to one open end, and the other side of the side tube And a light receiving face plate made of glass that is fixed to the opening end of the glass plate, and a plurality of side tubes are juxtaposed, the light receiving face plates are integrated, and the side tubes are separated from each other, thereby reducing the effective use area of the light receiving face plate. In the individual side pipes while improving The gain (current multiplication factor) control in the electron multiplier section to facilitate.
[0048]
Furthermore, in the radiation detection apparatus according to the present invention, a scintillator that emits fluorescence upon incidence of radiation generated from the subject, and a plurality of scintillators arranged so that the light-receiving face plate faces each other, and a plurality of charges based on the fluorescence from the scintillator are output. In a radiation detection apparatus including a photomultiplier tube and a position calculation unit that performs calculation processing on an output from the photomultiplier tube and outputs a position information signal of radiation emitted in the subject, the photomultiplier tube receives light It has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the faceplate, and has an electron multiplier that multiplies electrons emitted from the photocathode in a sealed container, and the electron multiplier is used for multiplication. The sealed container has an anode that sends an output signal based on electrons, and the sealed container includes a stem plate that fixes the electron multiplier and the anode via a stem pin, and the electron multiplier and the anode. In addition, a metal side tube that fixes the stem plate to the opening end on one side and a glass light-receiving face plate that is fixed to the opening end on the other side of the side tube are arranged in parallel. In addition, by integrating the light receiving face plates and separating the side tubes, it is possible to improve the performance of the detection device itself based on the expansion of the effective use area of the light receiving face plates.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a photomultiplier tube according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a light receiving face plate and incident light.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a reflecting member is provided on the light receiving face plate.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the light receiving face plate.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the light receiving face plate.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the light receiving face plate.
FIG. 10 is a perspective view showing an embodiment of a radiation detection apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a side view showing an internal structure of a detection unit used in the radiation detection apparatus.
FIG. 12 is a plan view showing a photomultiplier tube unit.
FIG. 13 is a side view showing a photomultiplier tube unit.
14 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a photomultiplier tube unit using a single light-receiving face plate.
FIG. 16 is a perspective view showing another embodiment of the photomultiplier tube unit.
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing another embodiment of the photomultiplier tube.
FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a conventional photomultiplier tube.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Photomultiplier tube, 2,60 ... Side tube, 2b, 60b ... Outer wall surface of side tube, 3, 3S ... Light receiving surface plate, 3a ... Photoelectric surface, 3c, 3e, 3f, 3g ... Side surface of light receiving surface plate 3d ... light-receiving surface, 3A-3D ... overhanging part, 4 ... stem plate, 5 ... sealed container, 9 ... electron multiplying part, 10 ... stem pin, 12 ... anode, 20,20A ... piercing part, 21,22,23 , 24 ... reflection member, 40 ... radiation detector, 46 ... scintillator, 49 ... position calculation unit, A, B ... open end of side tube, S, S1 ... photomultiplier tube unit, P ... patient (subject).

Claims

It has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and has an electron multiplier in the sealed container that multiplies electrons emitted from the photocathode. In a photomultiplier tube with an anode that sends out an output signal based on the multiplied electrons,
The sealed container is
A stem plate for fixing the electron multiplier and the anode via a stem pin;
A metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and that fixes the stem plate to an open end on one side;
The light receiving face plate made of glass that is fixed to the opening end on the other side of the side tube, and
The side surface of the light receiving face plate protrudes outward with respect to the outer wall surface of the side tube ,
A photomultiplier tube characterized in that a piercing portion embedded in the photocathode side of the light receiving face plate is provided on the upper end side of the side tube.

Photomultiplier tube according to claim 1, characterized in that a reflecting member on the side of the faceplate.

It has a photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate, and has an electron multiplier in the sealed container that multiplies electrons emitted from the photocathode. In the photomultiplier tube unit in which a plurality of photomultiplier tubes having an anode for sending an output signal based on the multiplied electrons are arranged in parallel,
The sealed container is
A stem plate for fixing the electron multiplier and the anode via a stem pin;
A metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and that fixes the stem plate to an open end on one side;
The light receiving face plate made of glass that is fixed to the opening end on the other side of the side tube, and
A photomultiplier tube unit characterized in that a plurality of the side tubes are arranged side by side, the light receiving face plate is integrated, and the side tubes are separated from each other.

4. The photomultiplier tube unit according to claim 3 , wherein a plurality of the side tubes are fixed to a single light receiving face plate in a separated state.

4. The photomultiplier tube unit according to claim 3 , wherein the side surfaces of the plurality of light receiving face plates are fixed in surface contact with each other.

6. The photomultiplier tube unit according to claim 5 , wherein the side surfaces of the light-receiving face plate are fixed to each other via a conductive reflecting member.

A scintillator that emits fluorescence upon incidence of radiation generated from a subject; a plurality of photomultiplier tubes that are arranged so that a light-receiving face plate faces the scintillator and that outputs charges based on fluorescence from the scintillator; and the photomultiplier In a radiation detection apparatus including a position calculation unit that performs calculation processing on an output from a double tube and outputs a position information signal of radiation emitted in the subject,
The photomultiplier tube is
A photocathode that emits electrons by light incident from the light-receiving surface of the light-receiving faceplate; and an electron multiplier that multiplies electrons emitted from the photocathode in a sealed container. Having an anode for delivering an output signal based on the multiplied electrons;
The sealed container is
A stem plate for fixing the electron multiplier and the anode via a stem pin;
A metal side tube that surrounds the electron multiplier and the anode, and that fixes the stem plate to an open end on one side;
The light receiving face plate made of glass that is fixed to the opening end on the other side of the side tube, and
A radiation detection apparatus comprising a plurality of side tubes arranged side by side, the light receiving face plate being integrated, and the side tubes being separated from each other.