JPH0467293B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、外部光電効果を用いた光電管等の光
電陰極を直接的に冷却する、光電陰極を冷却する
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a device for cooling a photocathode, which directly cools a photocathode such as a phototube using an external photoelectric effect.
（従来の技術）
外部光電効果を用いた光電陰極は、光電管、イ
メージ増倍管、撮像管等に広く用いられている。
この外部光電効果を用いた光電陰極はホトンの入
射がなくても雑音成分となる熱電子を放出する。
熱電子の放出量は光電陰極の温度に対応して上昇
するから光電陰極を冷却しようとする試みがなさ
れている。(Prior Art) Photocathodes using external photoelectric effects are widely used in phototubes, image intensifiers, image pickup tubes, and the like.
A photocathode using this external photoelectric effect emits thermoelectrons, which become a noise component, even when no photons are incident.
Since the amount of thermoelectrons emitted increases with the temperature of the photocathode, attempts have been made to cool the photocathode.
液体窒素による方法、ペルチエ素子を用いた電
子冷却の方法等があげられる。 Examples include a method using liquid nitrogen and an electronic cooling method using a Peltier element.
従来の装置は、いずれも管全体を冷却器内に収
納し、外気を遮断した構造となつている。 All conventional devices have a structure in which the entire tube is housed within a cooler, shutting it off from outside air.
第６図は従来のペルチエ素子を用いた光電陰極
を冷却する装置の断面図である。 FIG. 6 is a sectional view of a device for cooling a photocathode using a conventional Peltier element.
従来の装置は冷却箱６６にイメージ増倍管２０
全体を入れて冷却する構成となつている。 The conventional device has an image intensifier tube 20 in a cooling box 66.
The structure is such that the whole thing is put inside and cooled.
イメージ増倍管２０の側面と冷却箱６６間にペ
ルチエ素子６１，６１の冷却側がイメージ増倍管
２０の側面に当たるように複数個設置し、イメー
ジ増倍管２０を冷却し、ペルチエ素子６１の放熱
側からの熱を放熱板６２を介して外気に放出する
ようになつている。 A plurality of Peltier elements 61, 61 are installed between the side surface of the image multiplier tube 20 and the cooling box 66 so that the cooling side of the Peltier device 61 hits the side surface of the image multiplier tube 20, thereby cooling the image multiplier tube 20 and dissipating heat from the Peltier device 61. Heat from the side is released to the outside air via a heat sink 62.
イメージ増倍管２０の光電陰極側に対応する冷
却箱６６の前面には内部にN2ガス充填空間６３
をもつ透明な受光窓６４が設けられている。 An N 2 gas filling space 63 is provided inside the cooling box 66 corresponding to the photocathode side of the image intensifier tube 20 .
A transparent light receiving window 64 is provided.
イメージ増倍管２０の螢光面に対応する冷却箱
６６の後面には透明ガラス窓６７が設けられてお
り、像増強管２０は密閉空間に配置されている。 A transparent glass window 67 is provided on the rear surface of the cooling box 66 corresponding to the fluorescent surface of the image intensifier tube 20, and the image intensifier tube 20 is placed in a closed space.
受光窓６３の外側の面にはヒータ６５を取りつ
けて結露を防止している。 A heater 65 is attached to the outer surface of the light receiving window 63 to prevent dew condensation.
（発明が解決しようとする問題点）
前述した光電陰極を冷却する装置は、イメージ
増倍管２０全体を冷却箱６６に収容する必要があ
るために、装置が大形となる。(Problems to be Solved by the Invention) The device for cooling the photocathode described above is large in size because it is necessary to house the entire image intensifier tube 20 in the cooling box 66.
また、この装置はイメージ増倍管２０全体を冷
却することにより、結果として光電陰極を冷却し
ようとするものであるから余り効率が良くない。 Furthermore, since this device attempts to cool the photocathode by cooling the entire image intensifier tube 20, it is not very efficient.
そのため、冷却電力として数百Ｗ必要となり、
冷却に20分〜１時間の時間が必要となる。 Therefore, several hundred W of cooling power is required.
It takes 20 minutes to 1 hour to cool down.
イメージ増倍管２０を冷却すると前記冷却箱６
６内に残存していた水蒸気が受光窓６４等に結露
する恐れがあるから、受光窓６４の外側の面には
ヒータ６５を設ける必要がある。 When the image intensifier tube 20 is cooled, the cooling box 6
Since there is a possibility that the water vapor remaining in the light receiving window 64 may condense on the light receiving window 64, etc., it is necessary to provide a heater 65 on the outer surface of the light receiving window 64.
本発明の目的は、前記従来の装置よりも直接的
に光電陰極を冷却することができる光電陰極を冷
却する装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a device for cooling a photocathode, which can cool the photocathode more directly than the conventional devices.
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために、本発明による光電
陰極を冷却する装置は、中心開口部を有する放熱
金属板と、前記放熱金属板の開口部に設けられて
いる前面窓と、中心開口を有する冷却金属板と、
前記冷却金属板の開口部に設けられている後面窓
と、放熱面が前記放熱金属板に接続され、冷却面
が前記冷却金属板に接続されている１以上のペル
チエ素子とを含み、前記ペルチエ素子の収容され
た空間を密閉空間とし、前記後面窓を冷却対象の
光電陰極が形成されている前板に密着させて光電
陰極を冷却するように構成されている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a device for cooling a photocathode according to the present invention includes a heat dissipating metal plate having a central opening, and a heat dissipating metal plate provided at the opening of the heat dissipating metal plate. a cooling metal plate having a central opening;
The Peltier element includes a rear window provided in an opening of the cooling metal plate, and one or more Peltier elements whose heat radiation surface is connected to the radiation metal plate and whose cooling surface is connected to the cooling metal plate. The space in which the element is housed is a closed space, and the rear window is brought into close contact with a front plate on which a photocathode to be cooled is formed, so that the photocathode is cooled.
また、前記前面窓の結露は放熱金属板からの熱
により防止される。 Furthermore, condensation on the front window is prevented by heat from the heat-radiating metal plate.
（実施例）
本発明を図面等を参照して、さらに詳しく説明
する。(Example) The present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
第１図は、光電陰極を冷却する装置の実施例の
断面図である。第２図は前記実施例装置に用いら
れるペルチエ素子の配置と接続例を示す回路図で
ある。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a device for cooling a photocathode. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the arrangement and connection of Peltier elements used in the device of the embodiment.
光電陰極を冷却する装置１０の放熱金属板１は
銅であり、中心の開口部に、前面窓２がはめ込み
固定されている。 A heat dissipating metal plate 1 of a device 10 for cooling a photocathode is made of copper, and a front window 2 is fitted and fixed into an opening in the center.
冷却金属板５も同時に銅板で形成され、開口部
に後方に突出するように、後面窓６がはめ込み固
定されている。 The cooling metal plate 5 is also formed of a copper plate, and a rear window 6 is fitted and fixed into the opening so as to protrude rearward.
ペルチエ素子３（３ａ……３ｈ）は第２図に示
すように同心円上に配置され、それぞれの放熱面
が前記放熱金属板１に接続され、冷却面が前記冷
却金属板５に接続されている。 The Peltier elements 3 (3a...3h) are arranged on concentric circles as shown in FIG. 2, and each heat radiation surface is connected to the heat radiation metal plate 1, and the cooling surface is connected to the cooling metal plate 5. .
放熱金属板１と冷却金属板５の外周は、テフロ
ン筒壁４で囲まれ、ペルチエ素子３（３ａ……３
ｈ）の含まれる空間は、密閉空間になつており、
内部に乾燥窒素ガスが封入されている。 The outer circumferences of the heat dissipation metal plate 1 and the cooling metal plate 5 are surrounded by a Teflon cylinder wall 4, and Peltier elements 3 (3a...3
The space contained in h) is a closed space,
Dry nitrogen gas is sealed inside.
また前記テフロン筒壁４には２本のペルチエ電
極７が植立てられており、第２図に示すように外
部の動作電源に接続される。 Further, two Peltier electrodes 7 are planted on the Teflon cylinder wall 4, and are connected to an external operating power source as shown in FIG.
第１図に示す２０の部分は、冷却対象の光電陰
極を含むイメージ増倍管である。 A portion 20 shown in FIG. 1 is an image intensifier including a photocathode to be cooled.
光電陰極を冷却する装置１０の前記後面窓６は
イメージ増倍管２０の光電陰極１４が形成されて
いる前板１３に密着させられている。 The rear window 6 of the device 10 for cooling the photocathode is brought into close contact with the front plate 13 on which the photocathode 14 of the image intensifier tube 20 is formed.
筒１５に外周が固定され、前板１３を支持して
いる前板支持板１１の前端面はシリコンオイル１
２を介して前記光電陰極を冷却する装置１０の冷
却板５に熱的に接続されている。 The front end surface of the front support plate 11 whose outer periphery is fixed to the cylinder 15 and supports the front plate 13 is coated with silicone oil 1.
2 to a cooling plate 5 of a device 10 for cooling the photocathode.
第３図は本発明による光電陰極を冷却する装置
の使用例を示す略図である。 FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the use of a device for cooling a photocathode according to the invention.
この使用例は前記光電陰極を冷却する装置１０
の前面にさらに放熱板２１を設けたものである。 This usage example shows the device 10 for cooling the photocathode.
A heat dissipation plate 21 is further provided on the front surface of the device.
第４図は本発明による光電陰極を冷却する装置
の効果を試験するための各装置の配置を示すブロ
ツク図である。 FIG. 4 is a block diagram showing the arrangement of devices for testing the effectiveness of the photocathode cooling device according to the present invention.
第５図は本発明による光電陰極を冷却する装置
を用いてイメージ増倍管の光電陰極を冷却したと
きの冷却時間と雑音の関係を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between cooling time and noise when the photocathode of an image intensifier tube is cooled using the photocathode cooling device according to the present invention.
水冷パネル４１を前記光電陰極を冷却する装置
１０の前面に熱的に結合させる。 A water cooling panel 41 is thermally coupled to the front of the device 10 for cooling the photocathode.
このとき水冷パネル４１は、イメージ増倍管２
０に入射する光子を遮断する働きを兼ねている。 At this time, the water cooling panel 41
It also has the function of blocking photons incident on 0.
光電陰極を冷却する装置１０の後面は、イメー
ジ増倍管２０の前板に、第１図に示したように結
合させられている。 The rear side of the photocathode cooling device 10 is coupled to the front plate of the image intensifier tube 20 as shown in FIG.
光電陰極を冷却する装置１０は外部のペルチエ
素子用の電源４２に接続され、冷却金属板５の温
度を放熱部の温度より一定温度低くする。 The device 10 for cooling the photocathode is connected to an external power source 42 for the Peltier device, and makes the temperature of the cooling metal plate 5 a certain temperature lower than the temperature of the heat radiation section.
なお前記ペルチエ素子群には前記ペルチエ素子
用の電源４２から9V、1Aの電力が印加されてい
る。イメージ増倍管２０はイメージ増倍管用の電
源４３に接続されている。 Note that power of 9 V and 1 A is applied to the Peltier element group from the power source 42 for the Peltier element. The image intensifier tube 20 is connected to a power source 43 for the image intensifier tube.
このイメージ増倍管２０は、近赤外光に感度を
持つＳ−20（米国電子機械工業組合の規格）の光
電陰極をもち、光電陰極の発生した熱電子はイメ
ージ部により、マイクロチヤンネルプレートの入
力面上に結像させられる。 This image intensifier tube 20 has an S-20 (standard of the Electronic Industries Association) photocathode that is sensitive to near-infrared light, and the thermoelectrons generated by the photocathode are transferred to the microchannel plate by the image section. imaged onto the input surface.
各熱電子はマイクロチヤンネルプレート２枚を
使用した増倍部で106個の電子群に増倍される。
この電子群が4KVの加速電圧でスクリーンに当
てられ、光電陰極により発生した単一熱電子の位
置に対応して、スクリーン上に60〜100μｍの直
径の輝点を発生させる。 Each thermoelectron is multiplied into a group of 10 6 electrons in a multiplier using two microchannel plates.
This group of electrons is applied to the screen at an accelerating voltage of 4 KV, producing a bright spot with a diameter of 60 to 100 μm on the screen, corresponding to the position of a single thermionic electron generated by the photocathode.
輝点の消滅時間は数百μsec程度であるが、その
輝点は瞬間的に明るく、しかも輝点が揃つてい
る。この輝点は光電子増倍管４４に入射させら
れ、増倍された出力が前記増幅器４６で増幅さ
れ、カウンタ４７で計数される。なお４５は光電
子増倍管４４の電源である。 Although the bright spots take about several hundred microseconds to disappear, the bright spots are instantaneously bright and are aligned. This bright spot is made incident on a photomultiplier tube 44, and the multiplied output is amplified by the amplifier 46 and counted by a counter 47. Note that 45 is a power source for the photomultiplier tube 44.
第５図は本発明による光電陰極を冷却する装置
を用いてイメージ増倍管の光電陰極を冷却したと
きの冷却時間と雑音の関係を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between cooling time and noise when the photocathode of an image intensifier tube is cooled using the photocathode cooling device according to the present invention.
第５図のグラフから冷却開始時点に毎分1500回
の熱電子の放出が有つたものが、４分後に９回に
減少していることが理解できる。 From the graph in FIG. 5, it can be seen that thermionic electrons were emitted 1500 times per minute at the start of cooling, but this decreased to 9 times after 4 minutes.
（発明の効果）
以上詳しく説明したように、本発明による光電
陰極を冷却する装置は、中心開口部を有する放熱
金属板と、前記放熱金属板の開口部に設けられて
いる前面窓と、中心開口を有する冷却金属板と、
前記冷却金属板の開口部に設けられている後面窓
と、放熱面が前記放熱金属板に接続され、冷却面
が前記冷却金属板に接続されている１以上のペル
チエ素子とを含み、前記ペルチエ素子の収容され
た空間を密閉空間とし、前記後面窓を冷却対象の
光電陰極が形成されている前板に密着させて光電
陰極を冷却するように構成されている。(Effects of the Invention) As explained in detail above, the device for cooling a photocathode according to the present invention includes a heat dissipating metal plate having a central opening, a front window provided in the opening of the heat dissipating metal plate, and a central a cooling metal plate having an opening;
The Peltier element includes a rear window provided in an opening of the cooling metal plate, and one or more Peltier elements whose heat radiation surface is connected to the radiation metal plate and whose cooling surface is connected to the cooling metal plate. The space in which the element is housed is a closed space, and the rear window is brought into close contact with a front plate on which a photocathode to be cooled is formed, so that the photocathode is cooled.
光電陰極を冷却する装置の後面窓を冷却対象の
光電陰極が形成されている前板に密着させて光電
陰極を冷却するので、従来の装置に比較して冷却
の効率が高く、冷却のための待ち時間を短縮する
ことができる。 The photocathode is cooled by placing the rear window of the device that cools the photocathode in close contact with the front plate on which the photocathode to be cooled is formed, so the cooling efficiency is higher than that of conventional devices. Waiting time can be shortened.
前記実施例装置では前記待ち時間は５分以内
（従来装置の1/5）に短縮されている。 In the device of the embodiment, the waiting time is reduced to less than 5 minutes (1/5 of the conventional device).
前記実施例装置で冷却のために必要な電力は
10W（従来装置の1/5〜1/10程度）に減らすことが
できる。 The power required for cooling in the above example device is
It can be reduced to 10W (approximately 1/5 to 1/10 of conventional equipment).
冷却対象の管等を密封する構造にする必要がな
く、装置を小形にすることができ、前記光電陰極
を冷却する装置の実施例の重さは100ｇ程度であ
る。 There is no need for a structure to seal the tube to be cooled, and the apparatus can be made compact, and the weight of the embodiment of the apparatus for cooling the photocathode is about 100 g.
また、放熱側の熱を結露防止に利用できるか
ら、そのためのヒータは不要となる。 Furthermore, since the heat on the heat radiation side can be used to prevent condensation, a heater for this purpose is not required.
本発明による光電陰極を冷却する装置を使用す
れば、光電子の発生回数が毎分数十程度の微弱像
の検出が可能となる。 By using the device for cooling the photocathode according to the present invention, it becomes possible to detect weak images in which the number of photoelectrons generated is on the order of several dozen per minute.
第１図は、光電陰極を冷却する装置の実施例の
断面図である。第２図は前記実施例装置に用いら
れるペルチエ素子の配置と接続例を示す回路図で
ある。第３図は本発明による光電陰極を冷却する
装置の使用状態を示す略図である。第４図は本発
明による光電陰極を冷却する装置の効果を試験す
るための各装置の配置を示すブロツク図である。
第５図は本発明による光電陰極を冷却する装置を
用いてイメージ増倍管の光電陰極を冷却したとき
の冷却時間と雑音の関係を示すグラフである。第
６図は、従来の光電陰極を冷却する装置の構成例
を示す断面図である。
１……放熱金属（銅）板、２……前面窓、３
（３ａ……３ｈ）……ペルチエ素子、４……テフ
ロン筒壁、５……冷却金属（銅）板、６……後面
窓、７……ペルチエ電極、１０……光電陰極を冷
却する装置、１１……前板支持板、１２……シリ
コンオイル、１３……前板、１４……光電陰極、
１５……筒、２０……イメージ増倍管、２１……
放熱板、４１……水冷パネル、４２……ペルチエ
素子用の電源、４３……イメージ増倍管用の電
源、４４……光電子増倍管、４５……光電子増倍
管用の電源、４６……前置増幅器、４７……カウ
ンタ。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a device for cooling a photocathode. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the arrangement and connection of Peltier elements used in the device of the embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing the use of the device for cooling a photocathode according to the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the arrangement of devices for testing the effectiveness of the photocathode cooling device according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between cooling time and noise when the photocathode of an image intensifier tube is cooled using the photocathode cooling device according to the present invention. FIG. 6 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional photocathode cooling device. 1... Heat radiation metal (copper) plate, 2... Front window, 3
(3a...3h)... Peltier element, 4... Teflon tube wall, 5... Cooling metal (copper) plate, 6... Rear window, 7... Peltier electrode, 10... Device for cooling the photocathode, 11...Front plate support plate, 12...Silicone oil, 13...Front plate, 14...Photocathode,
15...tube, 20...image intensifier, 21...
Heat sink, 41...Water cooling panel, 42...Power source for Peltier element, 43...Power source for image multiplier tube, 44...Photomultiplier tube, 45...Power source for photomultiplier tube, 46...Front positional amplifier, 47...counter.
Claims (1)
金属板の開口部に設けられている前面窓と、中心
開口を有する冷却金属板と、前記冷却金属板の開
口部に設けられている後面窓と、放熱面が前記放
熱金属板に接続され、冷却面が前記冷却金属板に
接続されている１以上のペルチエ素子とを含み、
前記ペルチエ素子の収容された空間を密閉空間と
し、前記後面窓を冷却対象の光電陰極が形成され
ている前板に密着させて光電陰極を冷却する装
置。 ２ 前記前面窓の結露は放熱金属板からの熱によ
り防止される特許請求の範囲第１項記載の光電陰
極を冷却する装置。 ３ 前記ペルチエ素子の収容された密閉空間には
乾燥させられた窒素ガスが封入されている特許請
求の範囲第１項記載の光電陰極を冷却する装置。[Scope of Claims] 1. A heat dissipating metal plate having a center opening, a front window provided in the opening of the heat dissipating metal plate, a cooling metal plate having a center opening, and a front window provided in the opening of the cooling metal plate. a rear window provided, and one or more Peltier elements whose heat dissipation surface is connected to the heat dissipation metal plate and whose cooling surface is connected to the cooling metal plate,
A device for cooling a photocathode by making the space in which the Peltier element is housed a sealed space and by bringing the rear window into close contact with a front plate on which a photocathode to be cooled is formed. 2. The device for cooling a photocathode according to claim 1, wherein dew condensation on the front window is prevented by heat from a heat-radiating metal plate. 3. The device for cooling a photocathode according to claim 1, wherein the sealed space in which the Peltier element is housed is filled with dried nitrogen gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021013A JPS62180930A (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Cooling device for photocathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021013A JPS62180930A (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Cooling device for photocathode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62180930A JPS62180930A (en) | 1987-08-08 |
| JPH0467293B2 true JPH0467293B2 (en) | 1992-10-27 |
Family
ID=12043168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61021013A Granted JPS62180930A (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Cooling device for photocathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
1986
- 1986-01-31 JP JP61021013A patent/JPS62180930A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62180930A (en) | 1987-08-08 |
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