JPH0425727A - Streak tube - Google Patents

Streak tube

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JPH0425727A
JPH0425727A JP13232090A JP13232090A JPH0425727A JP H0425727 A JPH0425727 A JP H0425727A JP 13232090 A JP13232090 A JP 13232090A JP 13232090 A JP13232090 A JP 13232090A JP H0425727 A JPH0425727 A JP H0425727A
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streak tube
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勝之 木下
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately measure the time correlation of variation in intensity with time by setting the thickness of an incidence window so that the optical path difference between two wavelengths to be measured exerts no adverse influence upon a streak image formed on an output surface. CONSTITUTION:The incidence window 1 is provided on the front end surface of a vacuum airtight container 3 and an output window 2 is provided on the rear end surface. A photoelectric surface 4 is formed on the internal surface of the incidence window 1 and connected to a flange 7 by a metallic film 10. Further, a fluorescent surface 9 is formed on the internal surface of the output window 2. A mesh electrode 5 is provided in front of the photoelectric surface 4 opposite and photoelectrons which are accelerated by it are converged by a converging coil 6 and deflected up and down by a deflecting electrode 8. Further, a surface plate made of covar glass to about 1 mm thickness is used for the incidence window 1. Further, the interval between the photoelectric surface 4 and mesh electrode 5 is set to 1.6 mm and when -10KV is impressed to the photoelectric surface 4 and the mesh accelerating electrode 5 is held at 0V, the photoelectrons are accelerated with a large electric field of about 6.3 KV/mm. Consequently, high time resolution is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速度で変化する光の時間的な明るさの変化を
、数10フェムト秒(f s)のオーダで計測できるス
トリーク管に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a streak tube that can measure temporal brightness changes of light that change at high speed on the order of several tens of femtoseconds (f s).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ストリーク装置は、被測定光の時間的な強度分布を出力
面上の空間的な強度分布に変換する装置であり、ピコ秒
(ps)台の時間分解能が得られるので超高迷光現像の
解析に用いられている。
The streak device is a device that converts the temporal intensity distribution of the light to be measured into a spatial intensity distribution on the output surface, and because it can obtain a temporal resolution on the order of picoseconds (ps), it is suitable for analysis of ultra-high stray light development. It is used.

まず、従来のストリーク装置の構成および動作を簡単に
説明する。
First, the configuration and operation of a conventional streak device will be briefly described.

第8図は従来のストリーク管の構成を示し、同図(a)
の右図は管軸を含み偏向電極に平行な平面で切断して示
した断面図、左図は光電面と光学像の関係を示す略図で
ある。また、第8図(b)の右図はストリーク管の管軸
を含み、偏向電極に垂直な平面で切断して示した断面図
、左図は光電面と光学像の関係を示す略図である。スト
リーク管の真空気密容器3の一端面には、解析しようと
する光学像が結像させられる入射光透過窓(以下、入射
窓と略す。)1が設けられ、他端面には処理された光学
像を形成する出力窓2が設けられている。この真空気密
容器3の管軸に沿って、入射窓1と出力窓2との間に順
次に光電面4、メ・ソシュ状の加速電極5、集束電極6
、アノく−チャ電極7、偏向電極8および螢光面9が配
設されている。そして、集束電極6、メツシュ電極5、
ア、<−チャ電極7には、この順序で光電面4に対して
より高い電圧を加え、さらに螢光面9にア/ず一チャ電
極7と同一の電位を与えておく。
Figure 8 shows the configuration of a conventional streak tube, and Figure 8 (a)
The right figure is a sectional view taken along a plane that includes the tube axis and is parallel to the deflection electrode, and the left figure is a schematic diagram showing the relationship between the photocathode and the optical image. The right figure in FIG. 8(b) is a cross-sectional view taken along a plane that includes the tube axis of the streak tube and is perpendicular to the deflection electrode, and the left figure is a schematic diagram showing the relationship between the photocathode and the optical image. . An incident light transmitting window (hereinafter referred to as the "incident window") 1 is provided on one end surface of the vacuum-tight container 3 of the streak tube, on which an optical image to be analyzed is formed, and a processed optical window is provided on the other end surface. An image-forming output window 2 is provided. Along the tube axis of this vacuum-tight container 3, between the entrance window 1 and the output window 2, a photocathode 4, a Me-Sauche-shaped accelerating electrode 5, and a focusing electrode 6 are arranged in order.
, an annular electrode 7, a deflection electrode 8, and a fluorescent surface 9 are provided. Then, a focusing electrode 6, a mesh electrode 5,
A higher voltage is applied to the photocathode 4 in this order to the a, <-cha electrodes 7, and the same potential as that of the a/z-cha electrodes 7 is applied to the fluorescent surface 9.

いま、入射窓1を経て光電面4にその中心を通る線上に
光学像4aか投影されたとする。光電面4は光学像に対
応した電子像を放出し、放出された電子はメツシュ電極
5により加速され、集束電極6により集束され、アパー
チャ電極7を通過して偏向電極8の間隙に入射させられ
る。この線状の電子像か偏向電極8の間隙を通過する期
間、偏向電極8に傾斜状の偏向電圧を加える。この電圧
によって生ずる電界の方向は、管軸および線状の電子像
に垂直(第8図(a)の断面図において紙面に垂直、第
8図(b)では紙面に平行)であり、その強さは偏向電
圧に比例する。そして、偏向電極8の偏向電界により偏
向され、螢光面9に入射させられる。
Suppose now that an optical image 4a is projected onto the photocathode 4 through the entrance window 1 on a line passing through its center. The photocathode 4 emits an electron image corresponding to the optical image, and the emitted electrons are accelerated by the mesh electrode 5, focused by the focusing electrode 6, passed through the aperture electrode 7, and made to enter the gap between the deflection electrodes 8. . A gradient deflection voltage is applied to the deflection electrode 8 during the period when this linear electron image passes through the gap between the deflection electrodes 8 . The direction of the electric field generated by this voltage is perpendicular to the tube axis and the linear electron image (perpendicular to the plane of the paper in the cross-sectional view of Fig. 8(a), parallel to the plane of the paper in Fig. 8(b)), and its strength is The height is proportional to the deflection voltage. The light beam is then deflected by the deflection electric field of the deflection electrode 8 and made incident on the fluorescent surface 9 .

第8図(b)に偏向の方向を矢印120で示しである。The direction of deflection is shown by an arrow 120 in FIG. 8(b).

螢光面9上には線状の電子ビームがその線状の方向と垂
直に走査されることにより、最終的に螢光面9上に、光
電面4に投影された線状の光学像をその線の方向と垂直
に時間的に順次配列した光学像、いわゆるストリーク像
が形成される。
By scanning a linear electron beam on the fluorescent surface 9 perpendicular to the linear direction, a linear optical image projected onto the photocathode 4 is finally displayed on the fluorescent surface 9. Optical images arranged sequentially in time perpendicular to the direction of the line, a so-called streak image, are formed.

したがって、出力面上の掃引方向は時間軸と見なすこと
ができ、ストリーク像の掃引方向の輝度変化は、光電面
4に入射した光学像の強度の時間的変化を表わすことに
なる。また、ストリーク装置では1個の光だけでなく、
複数個の光の強度変化を測定できる。すなわち、第8図
の光学像4aは線状像として表わされているが、この代
りに、この方向に沿って複数個の光を並べれば、そのよ
うな計測が可能となる。例えば、被計測光として分光器
を用いて、波長λ 、λ2の2つの光を前■ 述のように光電面に並べれば、同時に2つの光の強度変
化を観測することができる。この場合は、第9図(a)
に示すように時間軸は共通であり、複数の光の強度変化
の時間的相関もわかるという特長がある。
Therefore, the sweep direction on the output surface can be regarded as a time axis, and the change in brightness of the streak image in the sweep direction represents the time change in the intensity of the optical image incident on the photocathode 4. In addition, the streak device not only produces one light, but also
Changes in intensity of multiple lights can be measured. That is, although the optical image 4a in FIG. 8 is represented as a linear image, such measurement becomes possible by arranging a plurality of lights along this direction instead. For example, by using a spectrometer as the light to be measured and arranging two lights of wavelengths λ and λ2 on the photocathode as described in (2) above, it is possible to simultaneously observe changes in the intensity of the two lights. In this case, Fig. 9(a)
As shown in , the time axis is common, and the temporal correlation of intensity changes of multiple lights can also be seen.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述したストリーク管においては、時間分解能が低い場
合には問題とならないが、高い時間分解能が得られるよ
うに動作すると、次のような問題がある。つまり、高時
間分解能で動作させる場合は、掃引速度をより速くする
ので、・ストリーク管の出力面上に得られるストリーク
像は、掃引方向(時間軸に対応する)に向って、より引
き伸ばされる。いいかえれば、ストリーク像はより短い
時間スケールで観測される。この時、例えば波長λ1.
λ2の2つの時間幅の無視できる光パルスを同時に入射
した時、出力面上の時間軸に対応する掃引方向で同じ位
置にストリーク像が出なければならないにもかかわらず
、時間軸方向で異なる位置に出てしまう。第9図(b)
には、このような場合のストリーク像を示す。
In the streak tube described above, there is no problem when the temporal resolution is low, but when the streak tube is operated to obtain a high temporal resolution, the following problem occurs. In other words, when operating with high temporal resolution, the sweep speed is increased, so that the streak image obtained on the output surface of the streak tube is further stretched in the sweep direction (corresponding to the time axis). In other words, streak images are observed on a shorter time scale. At this time, for example, the wavelength λ1.
When two negligible optical pulses with a time width of λ2 are simultaneously incident, streak images must appear at the same position in the sweep direction corresponding to the time axis on the output surface, but they appear at different positions in the time axis direction. It appears in Figure 9(b)
shows a streak image in such a case.

そこで、その原因を追究したところ、波長によって生じ
る入射窓1内での2つの光の走行時間差であることがわ
かった。つまり、入射窓を形成する物質の屈折率をnと
すると、面板内での光速はv−c/n(cは、真空中で
の光速)で示される。
When we investigated the cause, we found that it was the difference in transit time between the two lights within the entrance window 1 that was caused by the wavelength. That is, if the refractive index of the material forming the entrance window is n, the speed of light within the face plate is expressed as v-c/n (c is the speed of light in vacuum).

ここで、屈折率nは波長により異なり、例えば入射窓1
の材質をコバールガラスとし、その厚みをd m+wと
した時には、2つの光の波長をそれぞれ350nIIs
 850na+とすれば、入射窓1内での2つの光の速
度は、それぞれ1.9X108m/s。
Here, the refractive index n varies depending on the wavelength, for example, the entrance window 1
When the material of is Kovar glass and its thickness is d m + w, the wavelengths of the two lights are each 350 nIIs.
850 na+, the speed of the two lights within the entrance window 1 is 1.9 x 108 m/s, respectively.

2.Ox108m/sとなるので、入射窓1内での2つ
の光の走行時間差Δtは次式で示される。
2. Ox108 m/s, so the travel time difference Δt between the two lights within the entrance window 1 is expressed by the following equation.

、 ()x 1og ) (s)  −(1)従来のス
トリーク管では、(1)式中の厚みdは3〜5關である
。例えば、dを4.5mmとすれば、(1)式より2つ
の光の走行時間差はΔ1−1.18ピコ秒(pS)とな
る。これにより、2つのパルス光をストリーク管に同時
に入射したとしても、出力面上の掃引方向で同位置にス
トリーク像が現われないことがわかる。
, ()x 1og ) (s) - (1) In the conventional streak tube, the thickness d in equation (1) is 3 to 5 degrees. For example, if d is 4.5 mm, the travel time difference between the two lights will be Δ1−1.18 picoseconds (pS) from equation (1). This shows that even if two pulsed lights are incident on the streak tube at the same time, a streak image does not appear at the same position on the output surface in the sweep direction.

ところで、従来のストリーク管で入射窓1の厚みか4〜
5II11と厚いのは、大気圧に耐える機械的強度を持
たせるためと、第10図に示すように、光電面4とメツ
シュ加速電極5との間隔を1 mm程度と小さくして、
この部分の電界を強くする必要かあり、その際、必要な
部分以外は両方の電極をなるべく離して電気的な耐圧を
良くするために、入射窓1の形状を真空側に凸としてい
るためである。なお、光電面4とフランジ7の接続は、
入射窓1に形成された金属膜10によりとられている。
By the way, in a conventional streak tube, the thickness of the entrance window 1 is 4~
The reason why it is as thick as 5II11 is to provide mechanical strength that can withstand atmospheric pressure, and also because the distance between the photocathode 4 and the mesh accelerating electrode 5 is as small as about 1 mm, as shown in FIG.
It is necessary to strengthen the electric field in this part, and in order to improve the electrical breakdown voltage by separating both electrodes as much as possible except for the necessary parts, the shape of the entrance window 1 is made convex toward the vacuum side. be. The connection between the photocathode 4 and the flange 7 is as follows:
This is achieved by a metal film 10 formed on the entrance window 1.

さらに、上記の問題点の他に、入射窓1が厚いともう1
つの問題点がある。すなわち、最近は100fsあるい
は数10fsの時間分解能のストリーク管が求められて
いるが、このような場合について、ストリーク管の各部
で生ずる時間拡がりについて調へたところ、従来のスト
リーク管では無視されていた入射窓l内での先パルスの
拡がりが無視できないこともわかった。
Furthermore, in addition to the above problems, there is another problem when the entrance window 1 is thick.
There are two problems. In other words, recently there has been a demand for streak tubes with a time resolution of 100 fs or several tens of fs, but when we investigated the time spread that occurs in each part of the streak tube in such cases, we found that it was ignored in conventional streak tubes. It was also found that the spread of the leading pulse within the entrance window l cannot be ignored.

−船釣に、時間幅ΔTのパルス光は、次式で示される波
長波がりΔλを伴う。
- When fishing on a boat, pulsed light with a time width ΔT is accompanied by a wavelength wave length Δλ expressed by the following equation.

ここで、λは被計測光の中心波長、Cは光速である。こ
のような波長分散により、従来のストリーク管ではその
入射窓1の厚みが3〜5 mm程度あるので、短パルス
光かこのガラスの厚みを走行している間に時間的に拡が
ってしまい、時間分解能を劣化させている。第11図に
は、厚み4.5m+*のコバールガラスの入射窓1に、
波長がそれぞれλ−350■、600 ni、850 
nmの被計測光か入射した時、その入力側表面でのパル
ス幅を横軸にとり、透過したあとのパルス広がりを縦軸
にとって示している。これにより、例えば波長600n
lの20fsのパルス光は約96fsに広がってしまい
、ストリーク管の時間分解能を大幅に劣化させることが
わかる。
Here, λ is the center wavelength of the light to be measured, and C is the speed of light. Due to such wavelength dispersion, in a conventional streak tube, the thickness of the entrance window 1 is about 3 to 5 mm, so the short pulse light spreads over time while traveling through the thickness of the glass, and the The resolution is degraded. In Fig. 11, an entrance window 1 made of Kovar glass with a thickness of 4.5 m+* is shown.
The wavelengths are λ-350■, 600 ni, and 850 ni, respectively.
When measured light of nm is incident, the horizontal axis represents the pulse width at the input surface, and the vertical axis represents the pulse spread after passing through. With this, for example, the wavelength is 600n.
It can be seen that the 20 fs pulsed light of 1 spreads to about 96 fs, which significantly deteriorates the time resolution of the streak tube.

本発明は、上述した問題点を解決したストリーク管を提
供することを課題としている。
An object of the present invention is to provide a streak tube that solves the above-mentioned problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係るストリーク管は、入射窓に形成された光電
面から放出された光電子ビームによる出力像を、所定の
出力面に生成するものにおいて、入射窓の厚みは、当該
入射窓において生じる測定すべき2つの波長の光の間の
光路差が、上記出力面に生成されるストリーク像に悪影
響を与えない程度となっていることを特徴とする。
The streak tube according to the present invention generates an output image on a predetermined output surface by a photoelectron beam emitted from a photocathode formed in an entrance window, and the thickness of the entrance window is determined by the measurement occurring at the entrance window. The optical path difference between the two wavelengths of light is such that it does not adversely affect the streak image generated on the output surface.

〔作用〕[Effect]

本発明では、入射窓を薄くするようにしているので、下
記のような作用を奏する。まず、第1の問題点である2
つの波長の異なる光か入射窓内てその走行時間が異なる
ため、同時にその2つの光がストリーク管に入射しても
、出力面上で時間軸の異なる位置に出てしまう点につい
ては、(1)式よりわかるように窓厚を薄くすることに
より改善することかできる。つまり、先にあげた例を用
いて入射窓の材質をコバールガラスとして、2つの光の
波長を350nm、850 t++nとして説明すれば
、(1)式より入射窓の厚みか従来の4.5+amなら
ば、その2つの光の入射窓内での走行時間差は、1.1
8psであるが、入射窓の厚みを0.5龍とすれば、走
行時間差を0.131psと大幅に改善できることかわ
がる。
In the present invention, since the entrance window is made thin, the following effects are achieved. First, the first problem is 2.
The traveling time of the two different wavelengths of light within the incident window is different, so even if the two lights enter the streak tube at the same time, they will exit at different positions on the time axis on the output surface. (1 ) As can be seen from the equation, it can be improved by reducing the window thickness. In other words, if we use the example given above and explain that the material of the entrance window is Kovar glass and the wavelengths of the two lights are 350nm and 850t++n, then from equation (1), if the thickness of the entrance window is 4.5+am as before, then For example, the travel time difference between the two lights within the incident window is 1.1
8 ps, but if the thickness of the entrance window is set to 0.5 ps, it can be seen that the travel time difference can be significantly improved to 0.131 ps.

また、非常に短いパルス光をストリーク管に入射した時
、入射窓内での波長分散によりパルス幅が拡がってしま
う点についても、その窓の厚みを薄くすることにより、
その拡がりを抑えることができる。すなわち、入射窓の
材質はコバールガラスで、波長かそれぞれ350r+m
、600 nm、850 nmの被計測光か入射した時
の入射窓内で発生するパルス拡がりを、入射窓の厚みを
従来の4.5m11より薄くしたものについて計算した
結果を、第12図および第13図に示す。第12図は1
龍の厚さ、第13図は、0.5mmの厚さの入射窓を用
いたもので、横軸は入力側表面でのパルス幅、縦軸はそ
の入射窓の厚みを透過した後のパルス幅を示す。第11
図と比較すればわかるように、例えば、波長600 t
++nでパルス幅20fsの入射光は、厚み4.5mm
の入射窓では約96fsに広がるか、厚み1關、0.5
 +omの入射窓では、それぞれ約24. f s s
約21fsと拡がりが非常に小さくなっているのがわか
る。
Also, when a very short pulse of light is input into a streak tube, the pulse width expands due to wavelength dispersion within the input window, so by reducing the thickness of the window,
Its spread can be suppressed. That is, the material of the entrance window is Kovar glass, and the wavelength is 350r+m.
Figures 12 and 12 show the calculation results for the pulse spread generated within the entrance window when measured light of , 600 nm, or 850 nm is incident, when the thickness of the entrance window is thinner than the conventional 4.5 m11. It is shown in Figure 13. Figure 12 is 1
Figure 13 shows the thickness of the dragon using an entrance window with a thickness of 0.5 mm.The horizontal axis is the pulse width at the input surface, and the vertical axis is the pulse after passing through the thickness of the entrance window. Indicates width. 11th
As can be seen by comparing with the figure, for example, the wavelength is 600 t.
The incident light with a pulse width of 20 fs at ++n has a thickness of 4.5 mm.
It spreads to about 96 fs at the entrance window of
+om entrance window, each about 24. f s s
It can be seen that the spread is very small at about 21 fs.

また本発明では、このような薄い面板をストリーク管の
入射窓に使用するための具体的手法として、その機械的
強度を増すための構造や、材料の選択についても提案し
ている。
The present invention also proposes a structure for increasing the mechanical strength and selection of materials as a specific method for using such a thin face plate as an entrance window of a streak tube.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は第1の実施例に係るストリーク管の全体構成を
示している。図示の通り、真空気密容器3の前端面には
入射窓1か設けられ、後端面には出力窓2が設けられて
いる。入射窓〕の内面には光電面4が形成され、この光
電面4とフランジ7は金属膜10により接続されている
。また、出力窓2の内面には螢光面9が形成されている
。光電面4の前面にはメツシュ電極5が対向して設けら
れ、これにより加速された光電子は集束コイル6により
集束されて、偏向電極8により図中の上下に偏向される
。なお、この実施例におけるストリーク管では、入射窓
1にコバールガラス製の面板を用い、その厚さは約1關
としている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a streak tube according to a first embodiment. As shown in the figure, an entrance window 1 is provided on the front end surface of the vacuum-tight container 3, and an output window 2 is provided on the rear end surface. A photocathode 4 is formed on the inner surface of the entrance window, and the photocathode 4 and the flange 7 are connected by a metal film 10. Furthermore, a fluorescent surface 9 is formed on the inner surface of the output window 2. A mesh electrode 5 is provided in front of the photocathode 4 to face it, and photoelectrons accelerated thereby are focused by a focusing coil 6 and deflected upward and downward in the figure by a deflection electrode 8. In the streak tube in this embodiment, a face plate made of Kovar glass is used for the entrance window 1, and its thickness is about 1 inch.

上記ストリーク管において、光電面4とメツシュ電極5
の間隔を1.6mmとし、光電面4に−IOKVを印加
し、メツシュ加速電極5はOVとすると、光電子は約6
.3KV/muという太きな電界で加速される。このた
め、ストリーク速度か2X10”rn/sになるように
傾斜状の偏向電圧を偏向電極8に加えれば、約400f
sの時間分解能が得られる。この場合、入射窓1の厚み
を従来の4.5+n+*から1 mmにしているので、
異なる波長の光を複数個人れても、入射窓1内での各々
の波長の光の走行時間差は、従来の4.5mm厚に比べ
て1/4.5となり、相互の光の強さの時間的相関を出
力窓2の螢光面9上で、より正確に知ることができる。
In the streak tube, the photocathode 4 and the mesh electrode 5
Assuming that the interval is 1.6 mm, -IOKV is applied to the photocathode 4, and the mesh accelerating electrode 5 is set to OV, the photoelectrons are approximately 6 mm.
.. It is accelerated by a strong electric field of 3KV/mu. Therefore, if a gradient deflection voltage is applied to the deflection electrode 8 so that the streak speed is 2×10”rn/s, approximately 400f
A time resolution of s is obtained. In this case, the thickness of the entrance window 1 is changed from the conventional 4.5+n+* to 1 mm, so
Even if multiple individuals receive light of different wavelengths, the travel time difference of each wavelength of light within the entrance window 1 is 1/4.5 compared to the conventional 4.5 mm thickness, and the intensity of the mutual light is reduced. The temporal correlation can be determined more accurately on the fluorescent surface 9 of the output window 2.

例えば、波長350nIIs 850niの2つの光を
、2つ並べてストリーク管に入射した時、従来の4.5
m厚の入射窓1を用いたものでは入射窓1内での走行時
間差が1184fsであったが、上記実施例ではその1
/4.5の262fsとなる。
For example, when two lights with wavelengths of 350nIIs and 850ni are incident on a streak tube, the conventional 4.5
In the case where the entrance window 1 with a thickness of m is used, the travel time difference within the entrance window 1 was 1184 fs;
/4.5, which is 262 fs.

このため、約400fsの時間分解能の得られる掃引速
度2×108m/sの動作条件下で、前述した2つの波
長の時間幅の無視できるパルス光が同時にストリーク管
に入射しても出力窓2上で掃引方向においてほぼ同位置
にストリーク像が現われ、前述した問題点の改善がなさ
れる。この実施例では、窓の厚みを1 mmにした場合
を示しているが、2 mm程度でも従来の4.5mm厚
と比較すれば各々の波長の光の走行時間差は、従来に比
べ2/4.5となるので、大きな改善があるといえる。
Therefore, under the operating conditions of a sweep speed of 2 x 108 m/s, which provides a time resolution of about 400 fs, even if the pulsed light of the aforementioned two wavelengths with negligible time widths simultaneously enters the streak tube, the output window 2 A streak image appears at approximately the same position in the sweep direction, and the above-mentioned problem is improved. This example shows the case where the window thickness is 1 mm, but even if the window is about 2 mm thick, compared to the conventional 4.5 mm thickness, the difference in travel time of each wavelength of light is 2/4 compared to the conventional one. .5, so it can be said that there is a significant improvement.

また、さらに入射窓1の厚みを薄くすれば、問題点はよ
り改善されるが、その場合1つの難点は、大気圧に対す
る機械的強度である。それを改善する方法として、入射
窓1の材質をサファイヤとする手法がある。サファイヤ
を用いるこトニより、入射窓1の厚みを0.2mmとし
ても、大気圧に耐えるものか可能となる。第1図の実施
例の入射窓]を、厚み0.2市サフアイヤ窓に変えるこ
とにより、入射窓1内での波長差による走行時間差をさ
らに小さくできる。例えば、先に説明したと同じ波長3
50ni、850nmの2つの光では、このサファイヤ
窓内での走行時間差は74fsとなり、さらに改善され
るのがわかる。また、他に薄くしても強度の大きい材質
として石英があげられる。
Further, if the thickness of the entrance window 1 is further reduced, the problem can be further improved, but in that case, one difficulty is the mechanical strength against atmospheric pressure. One way to improve this is to use sapphire as the material for the entrance window 1. By using sapphire, even if the thickness of the entrance window 1 is 0.2 mm, it can withstand atmospheric pressure. By changing the entrance window of the embodiment shown in FIG. 1 to a 0.2-inch thick sapphire window, the transit time difference due to the wavelength difference within the entrance window 1 can be further reduced. For example, the same wavelength 3 as explained earlier
It can be seen that for the two lights of 50 ni and 850 nm, the travel time difference within this sapphire window is 74 fs, which is further improved. Another material that has great strength even when made thin is quartz.

さらに、電気的耐圧も考慮して真空側に凸とした厚みの
薄い入射窓1を用いたストリーク管の別の実施例として
、第2図、第3図に要部構成を示すものかある。第2図
に示すものは、真空側に伸ばしたガラス円筒11の頂部
に、薄い面板12を融着して入射窓1を構成したもので
ある。この場合、面板12の上に形成された光電面4と
フランジ7の接続は、ガラス円筒11に形成された金属
HIDで実現されている。第3図に示したものは、円錐
状であって真空側に凸となったガラスパイプ13の頂部
に、薄い面板14を融着して入射窓1を構成したもので
ある。
Another embodiment of a streak tube using a thin entrance window 1 projecting toward the vacuum side in consideration of electrical withstand voltage is shown in FIGS. 2 and 3, the main parts of which are shown in FIG. In the case shown in FIG. 2, an entrance window 1 is constructed by welding a thin face plate 12 to the top of a glass cylinder 11 extending toward the vacuum side. In this case, the connection between the photocathode 4 formed on the face plate 12 and the flange 7 is realized by a metal HID formed on the glass cylinder 11. In the case shown in FIG. 3, an entrance window 1 is constructed by welding a thin face plate 14 to the top of a conical glass pipe 13 that is convex toward the vacuum side.

第4図および第5図は、真空側に凸とするとともに、機
械的強度も保つようにした厚みの薄い入射窓1を用いた
ストリーク管の別の実施例である。
FIGS. 4 and 5 show another embodiment of a streak tube using a thin entrance window 1 that is convex toward the vacuum side and maintains mechanical strength.

第4図に示すストリーク管では、真空側に凸とした厚い
ガラス材15の一部だけに穴をあけ、例えば直径11I
m、厚み0.5mmの薄い膜16を形成する。この場合
、薄い部分16の面積が小さいので、機械的強度が大き
くなる。第5図は、ガラス又は金属の比較的厚い(3〜
5關)板17の真中に、例えば直径1 mmの穴をあけ
、この真空側の面に薄い窓材18を接着物質(図示せず
)を介して気密に接着した入射窓1を用いたストリーク
管を示す。
In the streak tube shown in FIG. 4, a hole is made only in a part of the thick glass material 15 that is convex on the vacuum side.
m, and a thin film 16 with a thickness of 0.5 mm is formed. In this case, since the area of the thin portion 16 is small, the mechanical strength is increased. Figure 5 shows relatively thick glass or metal (3~
5) A hole with a diameter of, for example, 1 mm is made in the center of the plate 17, and a thin window material 18 is airtightly adhered to the vacuum side surface of the plate 17 using an entrance window 1. Showing the tube.

この場合も、薄い部分18の面積が小さくなるので、機
械的強度を増すことができる。なお、この場合、貫通孔
は円形状たけでなく、スリット状にしてこの方向に被計
測光を線状に結像することもできる。
Also in this case, since the area of the thin portion 18 is reduced, mechanical strength can be increased. In this case, the through hole is not limited to a circular shape, but can also be formed into a slit shape to form a linear image of the light to be measured in this direction.

第6図に示す実施例のストリーク管は、メソシュ状金属
構体51の上に薄い面板19を接着して入射窓1を構成
することにより、機械的強度を増したものである。この
場合、メツシュ状金属構体51はフランジ7に接続され
ており、金属構体51と光電面4は金属膜10により接
続されているので、結局は光電面4はフランジ7に接続
されている。
The streak tube of the embodiment shown in FIG. 6 has increased mechanical strength by forming an entrance window 1 by bonding a thin face plate 19 onto a mesoche-like metal structure 51. In this case, the mesh-like metal structure 51 is connected to the flange 7, and since the metal structure 51 and the photocathode 4 are connected by the metal film 10, the photocathode 4 is connected to the flange 7 after all.

次に、薄い入射窓1を用いることにより、著しく高い時
間分解能を実現するストリーク管の実施例を第7図に示
す。この場合、ストリーク管の電子光学系は、先に出願
した特願平1−290345号に詳述されている。
Next, FIG. 7 shows an embodiment of a streak tube that achieves extremely high time resolution by using a thin entrance window 1. In this case, the streak tube electron optical system is described in detail in previously filed Japanese Patent Application No. 1-290345.

図示の通り、透過型の光電面4は、真空気密容器3にお
ける入射窓1の内側に形成され、これに対して第1反射
電極43は、その表面を図において約20度下向けに傾
けて光電面4に対向して配置されている。この光電面4
と第1反射電極43との間には加速電極(メツシュ電極
)5が配置されている。第2反射電極44は充電面4と
平行に、かつ加速電極5を間にして第1反射電極43と
斜めに対向するように配置されている。更に、真空気密
容器3内には、第1反射電極43を凹むようにして遮蔽
電極72が配置されている。加速電極5に対して第2反
射電極44の反対側で隣接し、かつ、遮蔽電極72を間
に第1反射電極43に隣接する位置には偏向電極8か配
置されている。更に、この偏向電極8の加速電極5の反
対側に隣接する位置で、真空気密容器3の外側には集束
コイル6が配置されている。出力窓2の内側に形成され
た螢光面9と偏向電極8との間の位置で、真空気密容器
3の内周面にはウオールアノード90が形成されている
As shown in the figure, the transmission type photocathode 4 is formed inside the entrance window 1 in the vacuum-tight container 3, whereas the first reflective electrode 43 has its surface tilted downward by about 20 degrees in the figure. It is arranged opposite to the photocathode 4. This photocathode 4
An accelerating electrode (mesh electrode) 5 is arranged between the first reflecting electrode 43 and the second reflecting electrode 43 . The second reflective electrode 44 is arranged parallel to the charging surface 4 and diagonally opposed to the first reflective electrode 43 with the accelerating electrode 5 in between. Further, a shielding electrode 72 is arranged in the vacuum-tight container 3 so as to recess the first reflective electrode 43 . A deflection electrode 8 is arranged adjacent to the acceleration electrode 5 on the opposite side of the second reflection electrode 44 and adjacent to the first reflection electrode 43 with the shielding electrode 72 in between. Further, a focusing coil 6 is arranged outside the vacuum-tight container 3 at a position adjacent to the deflecting electrode 8 on the opposite side of the accelerating electrode 5 . A wall anode 90 is formed on the inner peripheral surface of the vacuum-tight container 3 at a position between the fluorescent surface 9 formed inside the output window 2 and the deflection electrode 8.

ストリーク管で光電子が真空中に放出されてからの時間
分解能を制限する要因は、充電面4がら放出された光電
子の初速度のバラツキにより、これら光電子群が偏向電
極8に到達する時間波がりか支配的である。そこで、こ
の実施例に示すストリーク管では、第1反射電極43と
第2反射電極44を用いることにより、図でわかるよう
に放出速度の大きな光電子はど長い走行距離となるよう
にしている。このため、光電子の走行時間を補正するこ
とでき、例えば、20fsというような小さな走行時開
拡がりを達成することができる。
The factor that limits the time resolution after photoelectrons are emitted into the vacuum by the streak tube is the variation in the initial velocity of the photoelectrons emitted from the charging surface 4, and the time wave length for these photoelectrons to reach the deflection electrode 8. dominant. Therefore, in the streak tube shown in this embodiment, the first reflective electrode 43 and the second reflective electrode 44 are used so that photoelectrons having a high emission rate can travel a long distance as shown in the figure. Therefore, it is possible to correct the travel time of photoelectrons, and it is possible to achieve a small spread during travel, for example, 20 fs.

但し、このストリーク管の入射窓1に従来と同じ厚さの
入射窓をつけたのでは、前記したように、例えば4.5
mm厚のコバールガラスからなる入射窓では、波長60
0 r+mの20fsのパルス光は、窓内で96fsに
広がってしまう。このため、ストリーク管の電子光学系
の時間分解能である20fsを生かすことができない。
However, if the entrance window 1 of this streak tube has the same thickness as the conventional one, as mentioned above, for example, 4.5
For an entrance window made of mm-thick Kovar glass, the wavelength is 60
The 20 fs pulsed light at 0 r+m spreads to 96 fs within the window. For this reason, the time resolution of 20 fs, which is the time resolution of the electron optical system of the streak tube, cannot be utilized.

そこで本実施例では、入射窓1はコバールガラス面板の
一部を0.5mmまで薄くしたものから構成されるよう
にしたので、波長600 rvで幅20fsのパルス光
は、入射窓1内で21fsLか広がらず、電子光学系の
時間分解能か20fsであるので、全体でV 212 
+ 202 ”−29(f S )となり、非常に高い
時間分解能のストリーク管を実現することかできる。
Therefore, in this embodiment, the entrance window 1 is made of a part of the Kovar glass face plate thinned to 0.5 mm, so that the pulsed light with a wavelength of 600 rv and a width of 20 fs will be transmitted within the entrance window 1 by 21 fsL. Since the time resolution of the electron optical system is 20 fs, the total V 212
+202''-29 (f S ), making it possible to realize a streak tube with extremely high time resolution.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳しく説明したように、本発明に係るストリーク
管によれば、多くの波長の異なる光を並列して入射して
も、それらのストリーク管の入射窓内の走行時間差を非
常に小さくできるので、それらの強度の時間変化の時間
的相関を正確に計測できる。また、非常に高時間分解能
のストリーク管か可能となる。
As explained above in detail, according to the streak tube according to the present invention, even if many lights of different wavelengths are incident in parallel, the difference in transit time within the incidence window of the streak tube can be made very small. , it is possible to accurately measure the temporal correlation of the temporal changes in their intensities. Also, streak tubes with very high temporal resolution are possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係るストリーク管の全体構成
図、第2図、第3図、第4図、第5図および第6図はそ
れぞれ別の実施例に係るストリーク管の要部構成図、第
7は本発明の更に別の実施例に係るストリーク管の全体
構成図、第8図は従来のストリーク管の全体構成図、第
9図はストリーク像の説明図、第10図は従来例の要部
構成図、第1]図、第12図および第13図はパルス幅
とパルスの拡がりを示す特性図である。 1・・・入射窓12・・・出力窓、3・・・真空気密容
器、4・・・光電面、5・・メツシュ電極(加速電極)
、6・集束コイル、7・・フランジ、8・・・偏向電極
、9・・・螢光面、10・・・金属膜。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a streak tube according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, 4, 5, and 6 are main parts of streak tubes according to different embodiments. 7 is an overall configuration diagram of a streak tube according to yet another embodiment of the present invention, FIG. 8 is an overall configuration diagram of a conventional streak tube, FIG. 9 is an explanatory diagram of a streak image, and FIG. 1], FIG. 12, and FIG. 13 are characteristic diagrams showing pulse width and pulse spread. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Incidence window 12...Output window, 3...Vacuum-tight container, 4...Photocathode, 5...Mesh electrode (acceleration electrode)
, 6. Focusing coil, 7. Flange, 8. Deflection electrode, 9. Fluorescent surface, 10. Metal film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、入射光透過窓に形成された光電面から放出された光
電子ビームによる出力像を、所定の出力面に生成するス
トリーク管において、 前記入射光透過窓の厚みは、当該入射光透過窓において
生じる測定すべき2つの波長の光の間の光路差が、前記
出力面に生成されるストリーク像に悪影響を与えない程
度となっていることを特徴とするストリーク管。 2、前記入射光透過窓がサファイヤもしくは石英から形
成されている請求項1記載のストリーク管。 3、前記入射光透過窓が単一の面板の一部を薄肉に形成
してなる請求項1記載のストリーク管。 4、前記入射光透過窓が、前記光電面側に凸となった筒
体の頂部に薄い面板を有して形成されている請求項1記
載のストリーク管。 5、前記入射光透過窓が、貫通孔を有する板材に、当該
貫通孔をふさぐ薄い面板を設けてなる請求項1記載のス
トリーク管。 6、前記入射光透過窓が、メッシュ状の金属構体に薄い
面板を固設して形成されている請求項1記載のストリー
ク管。
[Claims] 1. In a streak tube that generates an output image on a predetermined output surface by a photoelectron beam emitted from a photocathode formed on an incident light transmitting window, the thickness of the incident light transmitting window is determined by the thickness of the incident light transmitting window. A streak tube, characterized in that the optical path difference between the two wavelengths of light to be measured that occurs in the incident light transmission window is such that it does not adversely affect the streak image generated on the output surface. 2. The streak tube according to claim 1, wherein the incident light transmission window is made of sapphire or quartz. 3. The streak tube according to claim 1, wherein the incident light transmitting window is formed by forming a thin part of a single face plate. 4. The streak tube according to claim 1, wherein the incident light transmitting window is formed by having a thin face plate on the top of a cylindrical body that is convex toward the photocathode. 5. The streak tube according to claim 1, wherein the incident light transmitting window is formed by providing a plate material having a through hole with a thin face plate that closes the through hole. 6. The streak tube according to claim 1, wherein the incident light transmitting window is formed by fixing a thin face plate to a mesh-like metal structure.
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