JP7369675B2 - 電子管、電子管モジュール、及び光学装置 - Google Patents
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Description
図1及び図2に示されるように、第1実施形態の電子管1Aは、電子増倍機能(後述する電子増倍部9)を有する光電子増倍管である。図1及び図2において、Z軸方向は、電子管1Aの延在方向(すなわち、後述する側管2の延在方向)である。Y軸方向は、後述するプリズム16の一対の側面16dが互いに対向する方向である。X軸方向は、Y軸方向及びZ軸方向に直交する方向である。X軸方向は、Z軸方向から見た場合に、後述する被検出光Lの光軸(中心軸)に沿った方向でもある。
例えば作業者は、一対の側面16dを挟んでプリズム16を保持することができる。これにより、例えば、プリズム16を光透過性基板3に取り付ける際等の作業性の向上を図ることができる。
n1sinθ1=n2sinθ2=n3sinθ3 …(1)
n3sinθ0=1 …(2)
θ3≧θ0 …(3)
図6に示されるように、第2実施形態の電子管1Bは、光電面8から放出された光電子を増倍するための構造(すなわち、真空容器内の構造)に関して、電子管1Aと異なる構成を有する。電子管1Bが備える構成のうち、光透過性基板3、光電面8、プリズム16、反射防止膜17、及び反射膜18の構成は、電子管1Aと同様である。電子管1Bは、光の入射に応じて光電面8より放出された光電子を加速し、半導体素子中で高いゲインを得ることで微弱光の検出を可能とする、いわゆる、電子打ち込み増倍型光センサ(HPD:Hybrid Photo-Detector)である。
図7及び図8を参照して、上述した電子管(ここでは一例として、電子管1A)を備える電子管モジュール30について説明する。電子管モジュール30は、電子管1Aと、電子管1Aを収容する筐体31と、を備えている。筐体31は、略直方体状に形成されている。筐体31は、例えば金属又は樹脂等によって形成されている。筐体31は、天壁32(壁部)、底壁33、及び側壁34を有する。天壁32及び底壁33は、筐体31の中心軸線AX1に沿った方向に互いに対向している。天壁32及び底壁33は、中心軸線AX1に沿った方向から見て、同じ大きさの矩形板状に形成されている。側壁34は、中心軸線AX1に沿って延在する角筒状に形成されており、天壁32の縁部と底壁33の縁部とを接続している。
次に、図9~図11を参照して、上述した電子管(ここでは一例として、電子管1Aを含む電子管モジュール30)を備える光学装置50A~50Cについて説明する。
図9に示されるように、第1の例に係る光学装置50Aは、試料台51に載置された試料100に励起光Leを照射し、対物レンズ56の焦点位置P0において試料100から生じた微弱な蛍光Lfを検出する二光子レーザ顕微鏡(二光子励起顕微鏡、二光子顕微鏡)である。
図10に示されるように、第2の例に係る光学装置50Bは、試料台51に載置された試料100(測定対象)に励起光Leを照射し、対物レンズ56の焦点位置P0において試料100から生じた微弱な蛍光Lf1を検出する共焦点レーザ顕微鏡である。光学装置50Bは、レーザ照射部52Aの代わりにレーザ照射部52Bを備え、ピンホール59を更に備える点で、光学装置50Aと相違しており、その他の構成については光学装置50Aと同様である。
図11に示されるように、第3の例に係る光学装置50Cは、フローサイトメトリーを行う装置(フローサイトメーター)である。光学装置50Cは、レーザ照射部52Cと、フローセルFCと、コリメートレンズ60と、複数(ここでは一例として3つ)のダイクロイックミラー61A,61B,61Cと、複数の集光レンズ62A,62B,62Cと、複数のコリメートレンズ63A,63B,63Cと、複数の電子管モジュール30A,30B,30Cと、を備える。ただし、コリメートレンズ63A,63B,63Cは省略されてもよい。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。例えば、プリズムの形状は、上記実施形態のプリズム16に限られない。以下、プリズムのいくつかの変形例について説明する。
図12は、第1変形例に係るプリズム16Aを示す斜視図である。プリズム16Aでは、光反射面16cの曲面形状は、複数の平面部19によって擬似的に構成された曲面形状である。より具体的には、光反射面16cは、複数の平面部19によって形成されている。すなわち、光反射面16cは、複数の平面状の部分(平面部19)が互いに連結することによって形成されている。この場合、プリズム部材を直線的に切断する加工のみによって光反射面16cを形成することができるため、加工が容易となる。なお、光反射面16cを構成する平面部19の個数、並びに各平面部19の形状及び大きさは、特定の形態に限定されない。なお、平面部19一つ当たりの大きさを小さくし、光反射面16cを構成する平面部19の個数を多くすることにより、近似度の高い曲面形状が得られる。
図13は、第2変形例に係るプリズム16Bを示す断面図である。プリズム16Bは、光入射面16bの一部に開口する凹部16eが形成されている点において、プリズム16と相違している。凹部16eは、例えば断面円柱状の非貫通孔である。プリズム16Bにおいては、例えば光ファイバ等の導光体の先端部から被検出光が出力される場合(すなわち、光ファイバの先端部が光源となる場合)において、光ファイバの先端部を凹部16e内に進入させることにより、光源と光電面8との距離をより短くすることができる。このようなプリズム16Bにおいては、光入射部は、凹部16eによって構成されている。より具体的には、凹部16eの底面16fが、光が入射する光入射部として機能する。なお、プリズム16Bでは、光反射面16cの全体に反射防止膜17が設けられているが、上述したように凹部16eの底面16f(光入射部)のみに光が入射させられる場合には、当該底面16fのみに反射防止膜17が設けられてもよい。また、プリズム16Bでは、底面16fは平面状(平坦面)に形成されているが、底面16fは、内側に凸の曲面形状に形成されてもよいし、外側に凸の曲面形状に形成されてもよい。プリズム16Bによれば、凹部16e内に光源(ここでは光ファイバの先端部)を進入させることで、光源を光電面8に対してより近づけることができる。
図14は、第3変形例に係るプリズム16Cを示す断面図である。プリズム16Cは、光入射面16bが光反射面16cと連続する曲面形状を有している点で、プリズム16Bと相違している。すなわち、プリズム16Cは、半球状のプリズムの光入射面16bの一部に凹部16eが形成されたものである。このような構成によっても、プリズム16Bと同様の効果が得られる。
図15は、第4変形例に係るプリズム16Dを示す断面図である。プリズム16Dは、光入射面16bが平坦面ではなく、内側に凸の曲面形状を有している点で、プリズム16と相違している。このようなプリズム16Dによれば、光源を光入射面16bの近傍まで近づけることで、光源と光電面8との距離をプリズム16を用いる場合よりも短くすることができる。
図16は、第5変形例に係るプリズム16Eを示す断面図である。プリズム16Eは、光入射面16bが平坦面ではなく、外側に凸の曲面形状を有している点で、プリズム16と相違している。なお、光入射面16bの曲率は、仮想的な球面Pよりも内側に収まる範囲に設定されている。このようなプリズム16Eによれば、例えば光入射面16bに入射する被検出光が平行光である場合に、当該平行光を光電面8の略中心位置に向けて集光させることが可能となる。
Claims (16)
- 光透過性基板を有し、真空空間を構成する真空容器と、
前記光透過性基板の前記真空空間側の面である内面に設けられ、前記光透過性基板を介して入射した光に応じて前記真空空間中に光電子を放出する光電面と、
前記真空容器内に設けられ、前記光電子に由来する電子を検出する電子検出部と、
前記光透過性基板の前記内面とは反対側の外面に接合されたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、
前記光透過性基板の前記外面に接合された底面と、
光が入射する光入射部を有する光入射面と、
前記光入射部に入射して前記光電面と前記真空空間との界面で反射した光を更に反射させることにより、当該光を前記光電面に再度入射させる光反射面と、を有し、
前記光反射面は、外側に凸の曲面形状を有しており、
前記光入射部は、前記光反射面に沿った仮想的な球面よりも内側に位置し、
前記光入射部は、外側に凸の曲面形状を有している、電子管。 - 光透過性基板を有し、真空空間を構成する真空容器と、
前記光透過性基板の前記真空空間側の面である内面に設けられ、前記光透過性基板を介して入射した光に応じて前記真空空間中に光電子を放出する光電面と、
前記真空容器内に設けられ、前記光電子に由来する電子を検出する電子検出部と、
前記光透過性基板の前記内面とは反対側の外面に接合されたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、
前記光透過性基板の前記外面に接合された底面と、
光が入射する光入射部を有する光入射面と、
前記光入射部に入射して前記光電面と前記真空空間との界面で反射した光を更に反射させることにより、当該光を前記光電面に再度入射させる光反射面と、を有し、
前記光反射面は、外側に凸の曲面形状を有しており、
前記光入射部は、前記光反射面に沿った仮想的な球面よりも内側に位置し、
前記光入射部は、内側に凸の曲面形状を有している、電子管。 - 光透過性基板を有し、真空空間を構成する真空容器と、
前記光透過性基板の前記真空空間側の面である内面に設けられ、前記光透過性基板を介して入射した光に応じて前記真空空間中に光電子を放出する光電面と、
前記真空容器内に設けられ、前記光電子に由来する電子を検出する電子検出部と、
前記光透過性基板の前記内面とは反対側の外面に接合されたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、
前記光透過性基板の前記外面に接合された底面と、
光が入射する光入射部を有する光入射面と、
前記光入射部に入射して前記光電面と前記真空空間との界面で反射した光を更に反射させることにより、当該光を前記光電面に再度入射させる光反射面と、を有し、
前記光反射面は、外側に凸の曲面形状を有しており、
前記光入射部は、前記光反射面に沿った仮想的な球面よりも内側に位置し、
前記プリズムは、前記光入射面及び前記光反射面と前記底面との間に設けられ、前記底面に対向する方向から見て前記光入射面及び前記光反射面を挟んで互いに対向する一対の側面を更に有する、電子管。 - 光透過性基板を有し、真空空間を構成する真空容器と、
前記光透過性基板の前記真空空間側の面である内面に設けられ、前記光透過性基板を介して入射した光に応じて前記真空空間中に光電子を放出する光電面と、
前記真空容器内に設けられ、前記光電子に由来する電子を検出する電子検出部と、
前記光透過性基板の前記内面とは反対側の外面に接合されたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、
前記光透過性基板の前記外面に接合された底面と、
光が入射する光入射部を有する光入射面と、
前記光入射部に入射して前記光電面と前記真空空間との界面で反射した光を更に反射させることにより、当該光を前記光電面に再度入射させる光反射面と、を有し、
前記光反射面は、外側に凸の曲面形状を有しており、
前記光入射部は、前記光反射面に沿った仮想的な球面よりも内側に位置し、
前記光反射面の前記曲面形状は、複数の平面部によって擬似的に構成された曲面形状である、電子管。 - 前記光入射部は、前記光入射面の全体によって構成されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の電子管。
- 光透過性基板を有し、真空空間を構成する真空容器と、
前記光透過性基板の前記真空空間側の面である内面に設けられ、前記光透過性基板を介して入射した光に応じて前記真空空間中に光電子を放出する光電面と、
前記真空容器内に設けられ、前記光電子に由来する電子を検出する電子検出部と、
前記光透過性基板の前記内面とは反対側の外面に接合されたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、
前記光透過性基板の前記外面に接合された底面と、
光が入射する光入射部を有する光入射面と、
前記光入射部に入射して前記光電面と前記真空空間との界面で反射した光を更に反射させることにより、当該光を前記光電面に再度入射させる光反射面と、を有し、
前記光反射面は、外側に凸の曲面形状を有しており、
前記光入射部は、前記光反射面に沿った仮想的な球面よりも内側に位置し、
前記光入射部は、前記光入射面の一部に開口する凹部によって構成されている、電子管。 - 前記光電面は、前記光透過性基板の前記内面に沿って平板状に形成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記光電面は、前記光透過性基板の前記内面の一部に形成されている、請求項1~7のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記光入射面の少なくとも前記光入射部には、反射防止膜が設けられている、請求項1~8のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記光反射面には、反射膜が設けられている、請求項1~9のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記真空容器内に設けられ、前記光電子を増倍する電子増倍部を更に備える、請求項1~10のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記電子検出部は、前記光電子を増倍する半導体素子である、請求項1~10のいずれか一項に記載の電子管。
- 請求項1~12のいずれか一項に記載の電子管と、
前記電子管を収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、開口が形成された壁部を有し、
前記電子管は、前記開口から導入される光が前記光入射面に入射するように、前記筐体内に配置されている、電子管モジュール。 - 前記光入射面は、平面状に形成され、前記壁部に平行となるように配置されている、請求項13に記載の電子管モジュール。
- 請求項1~12のいずれか一項に記載の電子管と、
測定対象に照射される光を出力する光源と、を備え、
前記電子管は、前記光が前記測定対象に照射されることにより発生した被検出光が前記光入射面に入射するように配置されている、光学装置。 - 前記電子管は、前記プリズム及び前記光透過性基板を介して前記光電面に入射した前記被検出光の一部又は全部が前記光電面と前記真空空間との界面において全反射するように構成されている、請求項15に記載の光学装置。
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