JP5330083B2 - Photomultiplier tube - Google Patents
Photomultiplier tube Download PDFInfo
- Publication number
- JP5330083B2 JP5330083B2 JP2009115833A JP2009115833A JP5330083B2 JP 5330083 B2 JP5330083 B2 JP 5330083B2 JP 2009115833 A JP2009115833 A JP 2009115833A JP 2009115833 A JP2009115833 A JP 2009115833A JP 5330083 B2 JP5330083 B2 JP 5330083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- facing surface
- dynodes
- substrate
- electron
- photomultiplier tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、外部からの入射光を検出する光電子増倍管に関するものである。 The present invention relates to a photomultiplier tube that detects incident light from the outside.
従来から、微細加工技術を利用した小型の光電子増倍管の開発が進められている。例えば、透光性の絶縁基板上に光電面、ダイノード、及びアノードが配置された平面型の光電子増倍管が知られている(下記特許文献1参照)。このような構造によって、微弱光の検出が実現されるとともに、装置の小型化も図られている。
Conventionally, development of a small photomultiplier tube using a microfabrication technique has been advanced. For example, a planar photomultiplier tube in which a photocathode, a dynode, and an anode are disposed on a translucent insulating substrate is known (see
しかしながら、上述したような従来の光電子増倍管では、絶縁基板上に電位の異なる構造物が近接して配置されているために、小型化された場合に各構造物間の耐電圧が低下することが問題となる。特に、電子増倍部においては、生成された二次電子が絶縁基板上に入射することで、絶縁基板が帯電して隣接するダイノード間の耐電圧が低下してしまうおそれがある。また、小型化されるに従って、ダイノードの物理的な強度は低下してしまうため、給電部材の接続によるダイノードの変形や破損等が生じることで、やはり耐電圧が低下してしまうおそれがある。 However, in the conventional photomultiplier tubes as described above, the structures with different potentials are arranged close to each other on the insulating substrate, so that the withstand voltage between the structures decreases when the structure is downsized. Is a problem. In particular, in the electron multiplying portion, the generated secondary electrons are incident on the insulating substrate, so that the insulating substrate is charged and the withstand voltage between adjacent dynodes may be reduced. In addition, as the size of the dynode is reduced, the physical strength of the dynode decreases. Therefore, the dynode is deformed or damaged due to the connection of the power supply member, and the withstand voltage may also decrease.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、小型化された場合でも耐電圧の低下を抑制することが可能な光電子増倍管を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a photomultiplier tube capable of suppressing a decrease in withstand voltage even when it is downsized.
上記課題を解決するため、本発明の光電子増倍管は、互いに対向して配置され、それぞれの対向面が絶縁材料からなる第1及び第2の基板を含む外囲器と、第1の基板の対向面上の一端側から他端側に向けた対向面に平行な第1の方向に沿って、順に離間して配列された複数段のダイノードを有する電子増倍部と、外囲器内の一端側に電子増倍部から離間して設けられ、外部からの入射光を光電子に変換して、光電子を放出する光電面と、外囲器内の他端側に電子増倍部から離間して設けられ、電子増倍部によって増倍された電子を信号として取り出す陽極部とを備え、第2の基板の対向面上には、電子増倍部に対して給電するための給電部が設けられ、電子増倍部は、複数段のダイノードそれぞれの第1の基板側の端部に電気的に接続されて、複数段のダイノードによって形成された電子増倍路を跨るように設けられた支持台と、それぞれの支持台の第1の基板の対向面に沿った第1の方向に交わる第2の方向の両端部の一方の端部から、第2の基板の対向面に略垂直な方向に伸びるように形成され、給電部と電気的に接続される給電部材と、を有し、支持台は、両端部が、該対向面に接合され、且つ、両端部によって挟まれる中央部が、該対向面から離間するように構成されており、両端部のうち給電部材側の一方の端部における該対向面に沿った断面積が、両端部のうちの他方の端部における断面積よりも大きくなるように形成されている。 In order to solve the above problems, a photomultiplier tube according to the present invention includes an envelope including first and second substrates that are arranged to face each other and each facing surface is made of an insulating material, and the first substrate. An electron multiplier having a plurality of stages of dynodes arranged in order and spaced apart from each other along a first direction parallel to the opposing surface from the one end side to the other end side of the opposing surface; The photomultiplier is provided on one end side of the sensor and is separated from the electron multiplier, and converts the incident light from the outside into photoelectrons and emits photoelectrons, and is spaced from the electron multiplier on the other end in the envelope. And an anode part for taking out the electrons multiplied by the electron multiplier as a signal, and a power feeding part for feeding power to the electron multiplier on the opposite surface of the second substrate. The electron multiplying unit is electrically connected to the end on the first substrate side of each of the plurality of dynodes. , A support base which is provided so as to extend over the electron multiplying path formed by the dynodes at multiple stages, the second direction intersecting the first direction along the opposing surfaces of each of the support of the first substrate A power supply member that is formed so as to extend in a direction substantially perpendicular to the opposing surface of the second substrate from one end portion of the both end portions, and that is electrically connected to the power supply portion. A central portion that is joined to the opposing surface and sandwiched between both end portions is configured to be separated from the opposing surface, and the opposing surface at one end portion on the power feeding member side of both end portions Is formed to be larger than the cross-sectional area at the other end of both ends.
このような光電子増倍管によれば、入射光が光電面に入射することによって光電子に変換され、この光電子が、外囲器内の第1の基板の内面上の複数段のダイノードによって形成された電子増倍部に入射することによって増倍され、増倍された電子が電気信号として陽極部から取り出される。ここで、各ダイノードには、その第1の基板側の端部に支持台が設けられ、この支持台には、その一方の端部から第1の基板と対向する第2の基板に向けて伸びる給電部材が電気的に接続され、この給電部材が第2の基板の内面に設けられた給電部に接続されることにより、各ダイノードが給電される。さらに、支持台は、その両端部が第1の基板の対向面に接合され、その中央部が対向面から離間されており、給電部材側の一方の端部の対向面に沿った断面積が、他方の端部の断面積よりも大きくされている。これにより、二次電子等の入射によって基板の絶縁面が耐電しやすい電子増倍路の領域において、各ダイノードが基板の絶縁面から離間しているので、耐電圧の低下を抑制することができる。さらに、基板の給電部と接触する部位側の支持台の端部の強度を高めることで、給電のための接触による加圧に対して電子増倍部の物理的な強度が確保されるため、変形や破損等を起こすことなく、耐電圧の低下を抑制することができる。 According to such a photomultiplier tube, incident light is converted into photoelectrons by entering the photocathode, and these photoelectrons are formed by a plurality of dynodes on the inner surface of the first substrate in the envelope. The electrons are multiplied by being incident on the electron multiplier, and the multiplied electrons are taken out from the anode as an electric signal. Here, each dynode is provided with a support base at an end portion on the first substrate side, and the support base is directed from one end portion thereof toward the second substrate facing the first substrate. The extending power supply member is electrically connected, and the power supply member is connected to a power supply portion provided on the inner surface of the second substrate, whereby each dynode is supplied with power. Furthermore, both ends of the support base are joined to the opposing surface of the first substrate, the central portion thereof is separated from the opposing surface, and the cross-sectional area along the opposing surface of one end portion on the power feeding member side is The cross-sectional area of the other end is larger. Thereby, since each dynode is separated from the insulating surface of the substrate in the region of the electron multiplying path where the insulating surface of the substrate is likely to withstand the electric charge due to the incidence of secondary electrons or the like, it is possible to suppress a decrease in the withstand voltage. . Furthermore, by increasing the strength of the end of the support base on the part side that contacts the power feeding portion of the substrate, the physical strength of the electron multiplying portion is ensured against pressurization due to contact for power feeding, A decrease in withstand voltage can be suppressed without causing deformation or breakage.
第1の基板の対向面上には凹部が形成されており、支持台の中央部は、凹部上に配置されることにより、該対向面から離間される、ことが好適である。この場合、電子増倍部の強度を低下させることなく支持台の中央部を基板から離間させることができるため、さらに耐電圧の低下を抑制することができる。 It is preferable that a concave portion is formed on the opposing surface of the first substrate, and that the central portion of the support base is spaced apart from the opposing surface by being disposed on the concave portion. In this case, since the central part of the support base can be separated from the substrate without reducing the strength of the electron multiplying part, it is possible to further suppress a decrease in withstand voltage.
また、凹部は、複数段のダイノードのそれぞれに接続された複数の支持台を跨って形成されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、複数段のダイノード間を通過する二次電子による帯電を防止することにより、耐電圧の低下をさらに抑制することができる。 It is also preferable that the recess is formed across a plurality of support bases connected to each of a plurality of stages of dynodes. By adopting such a configuration, it is possible to further suppress a decrease in withstand voltage by preventing charging by secondary electrons passing between a plurality of dynodes.
さらに、複数段のダイノードに対応する複数の支持台は、第1の基板の対向面に沿って一方の端部と他方の端部とが互い違いに並べられるように配置されている、ことも好適である。こうすれば、それぞれの支持台の給電部材側の端部の基板に沿った断面積を大きくすることができるので、電子増倍部の物理的強度をさらに高めることが可能となり、さらに耐電圧の低下を抑制することができる。 Furthermore, it is also preferable that the plurality of support bases corresponding to the plurality of dynodes are arranged so that one end and the other end are alternately arranged along the opposing surface of the first substrate. It is. In this way, the cross-sectional area along the substrate at the end of each support base on the power supply member side can be increased, so that the physical strength of the electron multiplier can be further increased, and the withstand voltage can be further increased. The decrease can be suppressed.
本発明によれば、小型化された場合でも耐電圧の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in withstand voltage even when the size is reduced.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る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。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a photomultiplier according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の好適な一実施形態に係る光電子増倍管1の斜視図、図2は、図1の光電子増倍管1の分解斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a
図1に示す光電子増倍管1は、透過型の光電面を有する光電子増倍管であって、上側フレーム(第2の基板)2と、側壁フレーム3と、上側フレーム2に対して側壁フレーム3を挟んで対向する下側フレーム(第1の基板)4により構成された外囲器である筐体5を備える。この光電子増倍管1は、光電面への光の入射方向と、電子増倍部での電子の増倍方向が交差する、つまり図1の矢印Aで示された方向から光が入射されると、光電面から放出された光電子が電子増倍部に入射し、矢印Bで示された方向に二次電子をカスケード増幅し、陽極部から信号を取り出す電子管である。
A
なお、以下の説明においては、電子増倍方向に沿って、電子増倍路(電子増倍チャネル)の上流側(光電面側)を“一端側”とし、下流側(陽極部側)を“他端側”とする。引き続いて、光電子増倍管1の各構成要素について詳細に説明する。
In the following description, along the electron multiplication direction, the upstream side (photocathode side) of the electron multiplication path (electron multiplication channel) is referred to as “one end side” and the downstream side (anode side) is referred to as “ The other end side. Subsequently, each component of the
図2に示すように、上側フレーム2は、矩形平板状の絶縁性のセラミックスを主材料とする配線基板20を基材として構成されている。このような配線基板としては、微細な配線設計が可能で、かつ表裏の配線パターンを自由に設計できるLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics:低温同時焼成セラミックス)等の多層配線基板が用いられる。配線基板20には、その主面20b上に、側壁フレーム3、後述する光電面41、集束電極31、壁状電極32、電子増倍部33、及び陽極部34と電気的に接続されて外部からの給電や信号の取り出しを行う複数の導電性端子201A〜Dが設けられている。導電性端子201Aは側壁フレーム3の給電用として、導電性端子201Bは、光電面41、集束電極31、及び壁状電極32の給電用として、導電性端子201Cは、電子増倍部33の給電用として、導電性端子201Dは、陽極部34の給電及び信号取り出し用として、それぞれ設けられている。これらの導電性端子201A〜Dは、配線基板20の内部で主面20bに対して対向する絶縁性の対向面20a上の導電膜や導電性端子(詳細は後述する。)と相互に接続され、これらの導電膜、導電性端子と側壁フレーム3、光電面41、集束電極31、壁状電極32、電子増倍部33、及び陽極部34とが接続される。また、上側フレーム2は、導電性端子201を設けた多層配線基板に限らず、外部からの給電や信号の取り出しを行う導電性端子が貫通して設けられた、ガラス基板等の絶縁材料からなる板状部材でもよい。
As shown in FIG. 2, the
側壁フレーム3は、矩形平板状のシリコン基板30を基材として構成されている。シリコン基板30の主面30aからそれに対向する面30bに向かって、枠状の側壁部302に囲まれた貫通部301が形成されている。この貫通部301はその開口が矩形であって、その外周はシリコン基板30の外周に沿うように形成されている。
The
この貫通部301内には、一端側から他端側に向かって、壁状電極32、集束電極31、電子増倍部33、及び陽極部34が配置されている。これらの壁状電極32、集束電極31、電子増倍部33、及び陽極部34は、シリコン基板30をRIE(Reactive Ion Etching)加工等によって加工することにより形成され、シリコンを主要材料としている。
In this
壁状電極32は、後述するガラス基板40の対向面40aと正対する方向(対向面40aに対する略垂直方向)から見て、後述する光電面41を取り囲むように形成された枠状の電極である。また、集束電極31は、光電面41から放出された光電子を集束して電子増倍部33へと導くための電極であり、光電面41と電子増倍部33との間に設けられている。
The wall-
電子増倍部33は、光電面41から陽極部34に向う電子増倍方向(図1の矢印Bで示された方向、以下同じ。)に沿って異なる電位に設定されるN段(Nは2以上の整数)のダイノード(電子増倍部)から構成されており、各段を跨って複数の電子増倍路(電子増倍チャネル)を有している。また、陽極部34は光電面41とともに電子増倍部33を挟む位置に配置される。
The
これら壁状電極32、集束電極31、電子増倍部33、及び陽極部34は、それぞれ、下側フレーム4に陽極接合、拡散接合、さらには低融点金属(例えばインジウム)等の封止材を用いた接合等によって固定されており、これにより該下側フレーム4上に二次元的に配置される。
The
下側フレーム4は、矩形平板状のガラス基板40を基材として構成されている。このガラス基板40は、絶縁材料であるガラスによって配線基板20の対向面20aに対向し、筐体5の内面である対向面40aを形成する。対向面40a上における、側壁フレーム3の貫通部301に対向する部位(側壁部302との接合領域以外の部位)であって、陽極部34側と反対側の端部には、透過型光電面である光電面41が形成されている。また、対向面40a上の電子増倍部33及び陽極部34が搭載される部位には、増倍電子の対向面40aへの入射を防止するための矩形状の窪み部(凹部)42が形成されている。
The
図3〜図5を参照して、光電子増倍管1の内部構造について詳細に説明する。図3は、図1の側壁フレーム3の平面図、図4は、図1の側壁フレーム3及び下側フレーム4の要部を示す一部破断斜視図、図5は、図1の光電子増倍管のV-V線に沿った断面図である。
The internal structure of the
図3に示すように、貫通部301内の電子増倍部33は、対向面40a上の一端側から他端側に向けて(電子増倍方向である矢印Bの示す方向に向けて)、順に離間して配列された複数段のダイノード33a〜33lから構成されている。これらの複数段のダイノード33a〜33lは、矢印Bの示す方向に沿って、一端側の第1段目のダイノード33aから他端側の最終段(第N段目)のダイノード33lにかけて連続するように設けられたN個の電子増倍孔から構成された電子増倍チャネルCを複数並列に形成している。
As shown in FIG. 3, the
また、光電面41は、一端側の第1段目のダイノード33aから、集束電極31を挟んだ対向面40a上の一端側に離間して設けられている。この光電面41は、ガラス基板40の対向面40a上に矩形状の透過型光電面として形成されている。外部から下側フレーム4であるガラス基板40を透過した入射光が光電面41に到達すると、この入射光に応じた光電子が放出され、その光電子は壁状電極32及び集束電極31によって第1段目のダイノード33aへと導かれる。
The
また、陽極部34は、他端側の最終段のダイノード33lから対向面40a上の他端側に離間して設けられている。この陽極部34は、電子増倍部33によって電子増倍チャネルC内を矢印Bの示す方向に増倍してきた電子を、電気信号として外部に取り出すための電極である。
Further, the
図4に示すように、複数段のダイノード33a〜33dは、下側フレーム4の対向面40a上に形成された窪み部42の底部から離間して配置されている。ダイノード33aは、対向面40aに沿って電子増倍方向に対してほぼ垂直な方向に配列され、上側フレーム2の対向面20aに向かってほぼ垂直に延びる複数の柱状部51aと、複数の柱状部51aの窪み部42側の端部に連続的に形成され、窪み部42の底部に沿って電子増倍方向に対してほぼ垂直な方向に延びる基台部(支持台)52aとを含む。また、ダイノード33b〜33dに関しても、それぞれの複数の柱状部51b〜51d、及びそれぞれの基台部52b〜52dに関して、ダイノード33aと同様の構造を有する。それぞれの柱状部51a〜51dにおける隣接する部材間に電子増倍チャネルCが形成され、基台部52a〜52dはこの電子増倍チャネルCが形成される領域AC(図3)を跨るように設けられている。ここで、基台部52a〜52dは、それぞれの複数の柱状部51a〜51dを互いに電気的に接続するとともに、複数の柱状部51a〜51dを窪み部42の底部から離間して保持する役目を有する。なお、本実施形態においては、ダイノード33a〜33dにおいて、複数の柱状部51a〜51d、及び基台部52a〜52dはそれぞれ一体に形成されているが、柱状部と基台部を別体にしても良い。また、図示していないが、ダイノード33e〜33lも同様の構造を有する。
As shown in FIG. 4, the
さらに、この基台部52b,52dの電子増倍方向に垂直な方向の一方の端部には、その端部から上側フレーム2に向けてほぼ垂直に伸びるように略円柱形状を有する給電部53b,53dが、一体的に形成されている。この給電部53b,53dは、基台部52b,52dを経由して複数の柱状部51b,51dを給電するための部材である。
Further, at one end portion of the
図5に示すように、上記のような構造を有するダイノード33bは、電子増倍方向に対して垂直であり、且つ対向面40aに沿った方向の基台部52bの両端部が、対向面40aに接合されることによって下側フレーム4に対して固定され、基台部52bにおけるこれらの両端部によって挟まれる中央部54bは、その対向面40a側の面が窪み部42の底部から離間するように配置される。言い換えると、ダイノード33bにおいて、電子増倍チャネルCが形成される電子増倍領域が下側フレーム4から離間して配置され、電子増倍方向に対して垂直であり、且つ対向面40aに沿った方向の両端部が下側フレーム4に対する固定部となるように、下側フレーム4の対向面40aに窪み部42が形成されている。また、細かい形状上の差異はあるが、その他のダイノード33a,33c〜33lも柱状部、基台部、給電部に関して同様の基本構造を有している。また、これに対応して対向面40a上の窪み部42は、電子増倍方向において複数段のダイノード33a〜33lの基台部及び陽極部34を跨るような幅で形成されている。つまり、窪み部42は、ダイノード33a〜33l及び陽極部34に対応する部位のみではなく、これらで挟まれた領域も含めて一体的に窪む底面を有しており、第1段ダイノード33aにおける電子増倍チャネルCが形成される電子増倍領域から、陽極部34における最終段ダイノード33lの電子増倍領域との対向領域までを、下側フレーム4から離間するように連続的に形成されている。
As shown in FIG. 5, the
次に、図6及び図7を参照して、光電子増倍管1の配線構造について説明する。図6において、(a)は、上側フレーム2を裏面20a側から見た底面図、(b)は、側壁フレーム3の平面図であり、図7は、上側フレーム2と側壁フレーム3との接続状態を示す斜視図である。
Next, the wiring structure of the
図6(a)に示すように、上側フレーム2の対向面20aには、導電性端子201B,201C,201Dのそれぞれに上側フレーム2の内部で電気的に接続された複数の導電膜(給電部)202と、導電性端子201Aに上側フレーム2の内部で電気的に接続された導電性端子203が設けられている。また、図6(b)に示すように、電子増倍部33には、既に述べたように、導電膜202との接続用の給電部53a〜53lが立設されており、陽極部34の端部には、導電膜202との接続用の給電部37が立設されている。さらに、壁状電極32の隅部には、導電膜202との接続用の給電部38が立設されている。また、集束電極31は、壁状電極32と下側フレーム4側で一体形成されることで壁状電極32に対して電気的に接続されている。さらに、壁状電極32には、下側フレーム4の対向面40a側に矩形平板状の接続部39が一体的に形成されており、この接続部39と、対向面40a上で光電面41に電気的に接触して形成された導電膜(図示せず)とが接合されることで、壁状電極32と光電面41とが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 6A, a plurality of conductive films (feeding portions) electrically connected to the
上記構成の上側フレーム2と側壁フレーム3とを接合すると、導電性端子203が側壁フレーム3の側壁部302に電気的に接続される。併せて、電子増倍部33の給電部53a〜53l、陽極部34の給電部37,及び壁状電極32の給電部38が、それぞれ、金(Au)などからなる導電部材を介して対応する導電膜202に独立に接続される。このような接続構成により、側壁部302、電子増倍部33、陽極部34が、それぞれ、導電性端子201A、201C,201Dに電気的に接続されて外部から給電可能にされるとともに、壁状電極32が、集束電極31及び光電面41とともに、導電性端子201Bに電気的に接続されて外部から給電される(図7)。
When the
ここで、図6(b)に示すように、ダイノード33bの基台部52bの両端部のうちの給電部53bに繋がる一方の端部の対向面40aに沿った断面積S1は、その両端部のうちの他方の端部における対向面との接合部位に相当する断面積S2よりも大きくなるように、ダイノード33bの基台部52b及び給電部53bの形状が規定されている。このダイノード33bにおける、給電部53bが設けられた一方の端部と他方の端部との大小関係は、ダイノード33bの端部全体、つまり上側フレーム2側の面に到るまで連続的に満たされている。そのため、対向面40aから正対する方向から見た場合の面積や、その体積においても、給電部53bが設けられた一方の端部の方が他方の端部よりも大きい。このように、給電部53bが設けられた一方の端部の方が物理的な強度に優れていることに加え、上側フレーム2側の面が大きいことから、金(Au)などからなる導電部材との接触面積も稼ぐことができ、確実な電気的接続にも有効となる。そして、電子増倍部33を構成するその他のダイノード33a,33c〜33lも、同様な関係を満たす断面形状に規定されている。また、複数段のダイノード33a〜33lは、対向面40a上において、電子増倍方向に沿って給電部53a〜53l側の一方の端部と、それと反対側の他方の端部とが互い違いに並ぶように配置されている。換言すれば、複数段のダイノード33a〜33lは、その給電部53a〜53lの配置方向を基準にした基台部の向き(給電部の設けられた一方の端部から他方の端部に延びる方向で規定した基台部の向き)が交互に反対向きになるように対向面40a上に配設されている。
Here, as shown in FIG. 6 (b), the sectional area S 1 along the opposing
以上説明した光電子増倍管1によれば、入射光が光電面41に入射することによって光電子に変換され、この光電子が、筐体5内の下側フレーム4の内面40a上の複数段のダイノード33a〜33lによって形成された電子増倍チャネルCに順次入射することによって増倍され、増倍された電子が電気信号として陽極部34から取り出される。
According to the
ここで、ダイノード33a〜33dを例に説明すれば、各ダイノード33a〜33dには、その下側フレーム4側の端部に基台部52a〜52dが設けられ、この基台部52a〜52dには、その片端部から下側フレーム4と対向する上側フレーム2に向けて伸びる給電部53a〜53dが電気的に接続され、この給電部53a〜53dが上側フレーム2の内面20aに設けられた導電膜202に接続されることにより、各ダイノード33a〜33dが給電される。さらに、基台部52a〜52dは、その両端部が下側フレーム4の対向面40aに接合され、その中央部が対向面40aから離間されており、給電部53a〜53d側の一方の端部の対向面40aに沿った断面積S1が、他方の端部の断面積S2よりも大きくされている。これにより、二次電子や光電子の入射によって下側フレーム4の絶縁面が帯電しやすい電子増倍経路の領域において、各ダイノード33a〜33dが下側フレーム4の絶縁面から離間しているので、耐電圧の低下を抑制することができる。それと同時に、上側フレーム2の導電膜202と接触する部位側の基台部52a〜52dの端部の強度を高めることで、給電のための接触による加圧に対して電子増倍部33の物理的な強度を確保することができるため、変形や破損等を起こすことがなく、耐電圧の低下を抑制することができる。
Here, if the
また、下側フレーム4の対向面40a上には窪み部42が形成されており、基台部52a〜52dの中央部は、窪み部42上に配置されているので、電子増倍部33の強度を低下させることなく基台部52a〜52dの中央部を下側フレーム4の絶縁面から離間させることができる。さらに、窪み部42は、複数の基台部52a〜52dの中央部を跨って形成されているので、複数段のダイノード33a〜33d間を通過する二次電子の絶縁面への入射による帯電を防止することにより、耐電圧の低下をさらに抑制することができる。
In addition, a
そして、各ダイノード33a〜33lが下側フレーム4の対向面40aから離間することで、次のような効果も有する。すなわち、ダイノード33a,33bで例示すれば、その柱状部51a,51bの表面の二次電子面の活性時において、ダイノード33a,33b段間及びダイノード33a,33b下部において(図8の矢印で示す方向において)、アルカリ金属(K、Cs等)蒸気の流れが良くなり、均一な二次電子面を形成することが容易になる。また、電子増倍部33と下側フレーム4との間の接合面積を小さくできるため、電子増倍部33と下側フレーム4との間に異物を挟み込んでしまうことによる接合不良を防止して信頼性を高めることができる。さらに、窪み部42を設けてダイノード33a〜33lを離間させるような構造により、筐体5の内部容積を大きくすることができるので、内部構成部材からガスの放出があっても真空度の低下を抑制することができる。例えば、ダイノード33a〜33lの厚さが1mmであって窪み部42のない光電子増倍管に対して、ダイノード33a〜33lの厚さが等しく、窪み部42の深さを0.2mm、窪み部42の対向面40aに対する加工面積の割合を50%とした光電子増倍管は、その内部容積を10%程度大きくすることが可能になる。さらに言えば、筐体5内に異物があるような場合であっても、ダイノード33a〜33lと離間している窪み部42内に異物が落ちやすいためにダイノード33a〜33l間に異物が挟まりにくく、異物による耐電圧不良が少なくなる。また、筐体5とダイノード33a〜33lとの接触面積が小さくなるため、筐体5での温度変化の影響が電子増倍部33に及びにくくなり、周囲温度の上昇に伴う二次電子面のダメージを軽減できる。特に、この効果は筐体5の内面に直接に電子増倍部等の電極が配置された構造において重要である。
The
さらに、複数段のダイノード33a〜33lに対応する複数の基台部は、下側フレーム4の対向面40aに沿って、給電部53a〜53l側の一端部とそれと反対側の他端部とが互い違いに並べられている。つまり、例えば隣り合うダイノード33b、ダイノード33cにおいて、ダイノード33bの給電部53b側の一方の端部と対面するダイノード33cの端部は他端部であり、ダイノード33bの他端部と対面するダイノード33cの端部は給電部53c側の一方の端部となるように並べられている。そして、複数段のダイノード33a〜33lにわたってこの関係を満たすように並べられている。つまり、給電部53a〜53l側の一方の端部に隣接するのは、隣り合うダイノードの他方の端部であることから、それぞれの基台部の給電部53a〜53l側の端部の下側フレーム4に沿った断面積を大きくすることができるので、電子増倍部33の物理的強度をさらに高めることが可能になる。また、複数段のダイノード33b〜33lの他方の端部は、上側フレーム2に向けてほぼ垂直に伸びた柱状部となっており、下側フレーム4の対向面40aと正対する方向から見て、その最先端部が給電部53a〜53lよりも窪み部42側に引っ込んでいる。よって、他方の端部と給電部53a〜53lとの間隔が大きくなる。さらに、他方の端部の下側フレーム4に沿った断面形状(下側フレーム4の対向面40aと正対する方向から見た形状)は、電子増倍方向に対してほぼ垂直な方向(各ダイノードにおいて一方の端部から他方の端部に向かう方向)に向かって延びる尖頭形状を備えている。このように尖頭形状を有することで、給電部53a〜53lとの間隔を保ちつつ、下側フレーム4への接合面積も大きくすることができ、耐電圧の低下を抑制することができる。これに対して、図9に示すように、給電部53a〜53l側の端部を対向面40aに沿って隣接して並べるような配置の場合は、給電部53a〜53l間の耐電圧を考慮するとダイノード間の間隔を大きく(例えば、ダイノードの厚さが0.35mmの場合は0.5mm)設定する必要がある。その結果、同数のダイノードを配置する場合は大きな面積を必要とし、シリコン基板をバッチ処理にて加工する場合には1チップあたりの面積を増大させてしまい、しいてはチップコストを上昇させることにもなる。また、ダイノード間隔が大きくなることで電子増倍率の低下を招き、光電子増倍管としての性能を低下させてしまう。一方、ダイノード間隔を狭めるためには、図10に示すように、ダイノード33a〜33fの給電部53a〜53fを対向面40aに沿って蛇行するように交互にずらして隣接して配置することも考えられる。これにより、ダイノード間隔が狭められ(例えば、0.2mm)、電子増倍率をある程度高くすることができるが、給電部53b,53dが突出したダイノード33b,33dにおいて段間の耐電圧を維持するために給電部53b,53d側の端部とダイノード33b,33dの中央部との間の部位を著しく細く(例えば、0.05mm)する必要がある。その結果、ダイノード33b,33dの強度が低下してクラックが発生して破損したりして、二次電子面への給電が不可能になる場合がある。あるいは、クラックの発生が無くても電気抵抗値が大きくなり、給電部53b,53dから二次電子面を有するダイノード中央部への電位供給の妨げになることも考えられる。このことから、本実施形態におけるダイノード33a〜33lの配置が、耐電圧の低下を抑制するとともに、ダイノード間隔を狭めた配置を可能とすることから電子増倍率の面からも有利であることがわかった。
Further, the plurality of base portions corresponding to the plurality of
なお、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11及び図12に示すように、下側フレーム4の窪み部42の底面上に、電子増倍部33のダイノード33a〜33lにおける各段間、及び電子増倍部33(ダイノード33l)と陽極部34との間の位置に対応して、下側フレーム4の絶縁面が露出しないように、複数の帯状の導電膜43が形成されてもよい。この導電膜43は、下側フレーム4に貫通して設けられた導電性端子44によって給電される。これにより、電子増倍部33を通過する電子の下側フレーム4への入射による耐電を確実に防止することができる。さらには、図13に示すように、電子増倍部33の全体に跨って窪み部42の底面上に導電膜45を設けることによっても、下側フレーム4の帯電を防止することができる。ただし、この場合は導電膜45と電子増倍部33の各ダイノードとの電位差が大きくなってしまうので、図11の構成の方がより好ましい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, as shown in FIGS. 11 and 12, on the bottom surface of the
なお、本実施形態においては、光電面41は透過型光電面であったが、反射型光電面でも良いし、光電面41は上側フレーム2側に配置されてもよい。光電面41を上側フレーム2側に配置した場合、上側フレーム2としてはガラス基板等の光透過性を有する絶縁性基板に給電端子を埋め込んだものを使用することができ、下側フレーム4としてはガラス基板以外に様々な絶縁性基板を用いることができる。また、陽極部34は、ダイノード33kとダイノード33lの間に配置されても良い。
In the present embodiment, the
1…光電子増倍管、2…上側フレーム(第2の基板)、4…下側フレーム(第1の基板)、5…筐体(外囲器)、20a,40a…対向面、33…電子増倍部、33a〜33l…ダイノード、51a〜51d…柱状部、52a〜52d…基台部(支持台)、53a〜53l…給電部(給電部材)、54b…中央部、34…陽極部、41…光電面、42…窪み部(凹部)、202…導電膜(給電部)、S1,S2…断面積。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1の基板の前記対向面上の一端側から他端側に向けた前記対向面に平行な第1の方向に沿って、順に離間して配列された複数段のダイノードを有する電子増倍部と、
前記外囲器内の前記一端側に前記電子増倍部から離間して設けられ、外部からの入射光を光電子に変換して、前記光電子を放出する光電面と、
前記外囲器内の前記他端側に前記電子増倍部から離間して設けられ、前記電子増倍部によって増倍された電子を信号として取り出す陽極部とを備え、
前記第2の基板の前記対向面上には、前記電子増倍部に対して給電するための給電部が設けられ、
前記電子増倍部は、
前記複数段のダイノードそれぞれの前記第1の基板側の端部に電気的に接続されて、前記複数段のダイノードによって形成された電子増倍路を跨るように設けられた支持台と、
それぞれの前記支持台の前記第1の基板の前記対向面に沿った第1の方向に交わる第2の方向の両端部の一方の端部から、前記第2の基板の前記対向面に略垂直な方向に伸びるように形成され、前記給電部と電気的に接続される給電部材と、
を有し、
前記支持台は、
前記両端部が、該対向面に接合され、且つ、前記両端部によって挟まれる中央部が、該対向面から離間するように構成されており、
前記両端部のうち前記給電部材側の一方の端部における該対向面に沿った断面積が、前記両端部のうちの他方の端部における断面積よりも大きくなるように形成されている、
ことを特徴とする光電子増倍管。 An envelope including first and second substrates that are disposed opposite to each other and each facing surface is made of an insulating material;
Electron multiplication having a plurality of stages of dynodes arranged in sequence along a first direction parallel to the opposing surface from one end side to the other end side of the opposing surface of the first substrate. And
A photoelectric surface provided on the one end side in the envelope apart from the electron multiplier, converting incident light from the outside into photoelectrons, and emitting the photoelectrons;
An anode part provided at a distance from the electron multiplier on the other end side in the envelope, and taking out electrons multiplied by the electron multiplier as a signal;
On the facing surface of the second substrate, a power feeding unit for feeding power to the electron multiplying unit is provided,
The electron multiplier is
A support base electrically connected to the first substrate side end of each of the plurality of dynodes and provided to straddle an electron multiplier formed by the plurality of dynodes;
From one end of both end portions in the second direction intersecting the first direction along the facing surface of the first substrate of each of the support bases , substantially perpendicular to the facing surface of the second substrate. A power supply member that is formed to extend in any direction and is electrically connected to the power supply unit;
Have
The support base is
The both end portions are joined to the facing surface, and a central portion sandwiched between the both end portions is configured to be separated from the facing surface,
The cross-sectional area along the facing surface at one end portion on the power feeding member side of the both end portions is formed to be larger than the cross-sectional area at the other end portion of the both end portions.
A photomultiplier tube characterized by that.
前記支持台の前記中央部は、前記凹部上に配置されることにより、該対向面から離間される、
ことを特徴とする請求項1記載の光電子増倍管。 A recess is formed on the facing surface of the first substrate,
The central portion of the support base is spaced from the facing surface by being disposed on the concave portion.
The photomultiplier tube according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の光電子増倍管。 The recess is formed across a plurality of support bases connected to each of the plurality of dynodes.
3. The photomultiplier tube according to claim 2, wherein
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の光電子増倍管。 The plurality of support bases corresponding to the plurality of stages of dynodes are arranged such that the one end and the other end are alternately arranged along the facing surface of the first substrate. ,
The photomultiplier tube according to any one of claims 1 to 3, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009115833A JP5330083B2 (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Photomultiplier tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009115833A JP5330083B2 (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Photomultiplier tube |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010267414A JP2010267414A (en) | 2010-11-25 |
JP5330083B2 true JP5330083B2 (en) | 2013-10-30 |
Family
ID=43364223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009115833A Active JP5330083B2 (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Photomultiplier tube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5330083B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5154717B2 (en) * | 2011-06-03 | 2013-02-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron multiplier and photomultiplier tube including the same |
JP5956292B2 (en) | 2012-09-05 | 2016-07-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron tube |
JP6144470B2 (en) | 2012-09-05 | 2017-06-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron tube and method for manufacturing electron tube |
JP6151505B2 (en) * | 2012-10-30 | 2017-06-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photodetection unit and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3078905B2 (en) * | 1991-12-26 | 2000-08-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron tube with electron multiplier |
JP4146529B2 (en) * | 1997-06-11 | 2008-09-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron multiplier |
JPH11204076A (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | Gas electron amplifying element and gas electron amplification detector |
JP4708118B2 (en) * | 2005-08-10 | 2011-06-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photomultiplier tube |
JP4819437B2 (en) * | 2005-08-12 | 2011-11-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photomultiplier tube |
JP4627470B2 (en) * | 2005-09-27 | 2011-02-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | Photomultiplier tube |
-
2009
- 2009-05-12 JP JP2009115833A patent/JP5330083B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010267414A (en) | 2010-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5290804B2 (en) | Photomultiplier tube | |
JP5254400B2 (en) | Photomultiplier tube and manufacturing method thereof | |
JP5290805B2 (en) | Photomultiplier tube | |
JP4819437B2 (en) | Photomultiplier tube | |
JP5330083B2 (en) | Photomultiplier tube | |
WO2007017984A1 (en) | Photomultiplier | |
CN101390188B (en) | Photomultiplier, radiation sensor, and photomultiplier fabricating method | |
WO2001075933A1 (en) | Electron multiplier and photomultiplier | |
US20150187551A1 (en) | Photomultiplier and sensor module | |
US8587196B2 (en) | Photomultiplier tube | |
JP5154717B2 (en) | Electron multiplier and photomultiplier tube including the same | |
JP2007048631A (en) | Photomultiplier tube | |
JP3872419B2 (en) | Photocathode, electron tube and photocathode assembly method | |
EP2442347B1 (en) | Photomultiplier tube | |
JP5789021B2 (en) | Photomultiplier tube | |
JP2006059575A (en) | Photocathode plate and electron tube | |
JP5497331B2 (en) | Photomultiplier tube | |
JP2010262812A (en) | Photomultiplier | |
JP6059554B2 (en) | Photodetection unit | |
US11961725B2 (en) | Phototube | |
JP5284635B2 (en) | Electron multiplier | |
CN116325074A (en) | Photoelectric tube | |
CN116348987A (en) | Photoelectric tube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120507 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130507 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130628 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130723 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130725 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5330083 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |