JPH0479466B2 - - Google Patents

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JPH0479466B2
JPH0479466B2 JP9062285A JP9062285A JPH0479466B2 JP H0479466 B2 JPH0479466 B2 JP H0479466B2 JP 9062285 A JP9062285 A JP 9062285A JP 9062285 A JP9062285 A JP 9062285A JP H0479466 B2 JPH0479466 B2 JP H0479466B2
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JP
Japan
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electrode
photocathode
entrance window
accelerating
streak tube
Prior art date
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Application number
JP9062285A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS61250946A (en
Inventor
Katsuyuki Kinoshita
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
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Publication of JPH0479466B2 publication Critical patent/JPH0479466B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/50Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
    • H01J31/501Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system
    • H01J31/502Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system with means to interrupt the beam, e.g. shutter for high speed photography

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

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
の変化をピコ秒のオーダで計測できるストリーク
管およびそのストリーク管を用いたストリーク装
置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention provides a streak tube and a streak device using the streak tube that can measure temporal brightness changes of light that change at high speed on the order of picoseconds. Regarding.

(従来の技術) 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
である。
(Prior Art) A streak device is a device that converts a temporal intensity distribution of light to be measured into a spatial intensity distribution on an output surface.

ピコ秒台の時間分解能が得られるので超高速光
現像の解析に用いられる。
It is used for analysis of ultra-high-speed photodevelopment because it can provide time resolution on the order of picoseconds.

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7図は従来のストリーク管の構成を示す管軸
を含み、偏向電極に平行な平面で切断して示した
断面図、および光電面と光学像の関係を示す略図
である。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a conventional streak tube, including the tube axis, taken along a plane parallel to the deflection electrode, and a schematic diagram showing the relationship between the photocathode and the optical image.

第8図は前記ストリーム管の管軸を含み、偏向
電極に垂直な平面で切断して示した断面図であ
る。ストリーク管の真空気密容器103の一端面
は解析しようとする光学像が結像させられる入射
窓101、他端面は処理された光学像を出射する
出射窓102を形成している。
FIG. 8 is a sectional view taken along a plane including the tube axis of the stream tube and perpendicular to the deflection electrode. One end surface of the vacuum-tight container 103 of the streak tube forms an entrance window 101 where an optical image to be analyzed is formed, and the other end surface forms an exit window 102 from which a processed optical image is output.

この真空気密容器103の管軸に沿つて、入射
窓101の出射窓102との間に順次光電面10
4、メツシユ電極105、集束電極106、アパ
ーチヤ電極107、偏向電極108、螢光面10
9が配設されている。
Along the tube axis of this vacuum-tight container 103, photocathode 10 is successively placed between the entrance window 101 and the exit window 102.
4, mesh electrode 105, focusing electrode 106, aperture electrode 107, deflection electrode 108, fluorescent surface 10
9 are arranged.

そして光電面104に対して集束電極106、
メツシユ電極105、アパーチヤ電極107にこ
の順序でより高い電圧を加え、さらに螢光面10
9にアパーチヤ電極107と同一の電位を与えて
おく。
and a focusing electrode 106 for the photocathode 104;
A higher voltage is applied to the mesh electrode 105 and the aperture electrode 107 in this order, and then the fluorescent surface 10
9 is given the same potential as the aperture electrode 107.

図示されていない装置で入射窓101を経て光
電面104に前記光電面104の中心を通る線上
に光学像104aが投影されてとする。
Assume that an optical image 104a is projected onto the photocathode 104 through the entrance window 101 on a line passing through the center of the photocathode 104 using a device (not shown).

光電面104は前記光学像に対応した電子像を
放出し、放出された電子メツシユ電極105によ
り加速され、集束電極106により集束され、ア
パーチヤ電極107を通過し、偏向電極108の
間隙に入射させれらる。
The photocathode 104 emits an electron image corresponding to the optical image, which is accelerated by the emitted electron mesh electrode 105, focused by the focusing electrode 106, passes through the aperture electrode 107, and is made incident on the gap between the deflection electrodes 108. Ruru.

この線状の電子像が偏向電極108の間隙を通
過する期間、前記偏向電極108に傾斜状の偏向
電圧を加える。
While this linear electron image passes through the gap between the deflection electrodes 108, a gradient deflection voltage is applied to the deflection electrodes 108.

この電圧によつ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7図の断面図において
紙面に垂直、第8図では紙面に平行)であり、そ
の強さは偏向電圧に比例する。
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. 7, parallel to the plane of the paper in Fig. 8), and its strength depends on the deflection voltage. Proportional.

そして偏向電極108の偏向電界により偏向さ
れ、螢光面109に入射させられる。
The light is then deflected by the deflection electric field of the deflection electrode 108 and made incident on the fluorescent surface 109.

第8図に偏向の方向を矢印120で示してあ
る。螢光面109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109上に、光電面104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。
The direction of deflection is indicated by arrow 120 in FIG. A linear electron beam is scanned on the fluorescent surface 109 perpendicular to the linear direction, so that a linear optical image projected onto the photocathode 104 is finally displayed on the fluorescent surface 109. Optical images arranged sequentially in time perpendicular to the direction of the line, a so-called streak image, are formed.

したがつて、ストリーク像の配列方向すなわち
掃引方向の輝度変化は光電面104に入射した光
学像の強度の時間的変化を表すことになる。
Therefore, a change in brightness in the arrangement direction of the streak image, that is, in the sweep direction, represents a temporal change in the intensity of the optical image incident on the photocathode 104.

(発明が解決しようとする問題点) 前述した従来のストリーク管において、光電面
から放出された光電子は種々のエネルギーを持つ
ために、同時に光電面から放出された光電子群が
掃引面である螢光面に到達する時刻が、バラバラ
となり時間的広がりを持つ。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional streak tube described above, since the photoelectrons emitted from the photocathode have various energies, a group of photoelectrons emitted from the photocathode at the same time is fluorescent, which is a swept surface. The times at which they reach the surface are scattered and have a temporal spread.

この時間的拡がりが、ストリーク管の時間分解
を損ねるもつとも大きな要因である。
This temporal spread is a major factor in impairing the time resolution of streak tubes.

この時間的拡がりを少なくするために、光電面
から放出された電子を一様に急加速する。
In order to reduce this temporal spread, the electrons emitted from the photocathode are uniformly and rapidly accelerated.

一般にストリーク管では第7図および第8図に
示されているように、メツシユ電極105を光電
面104に近接して設け、光電子を急加速して、
光電子が低速で走行している間に生じる走行時間
広がりを小さく抑えている。
Generally, in a streak tube, as shown in FIGS. 7 and 8, a mesh electrode 105 is provided close to the photocathode 104, and photoelectrons are rapidly accelerated.
This suppresses the travel time spread that occurs when photoelectrons travel at low speeds.

一般にこの付近で生じる走行時間広がりΔtは、
次式で示される。
Generally, the travel time spread Δt that occurs around this area is
It is shown by the following formula.

Δt≒2.34×10-6×(Δε)1/2/E(S) ここでEは光電面とメツシユ間の電界(V/
m)でΔεは光電面から放出された光電子のエネ
ルギー分布の半値幅〔eV〕である。
Δt≒2.34×10 -6 ×(Δε) 1/2 /E(S) Here, E is the electric field between the photocathode and the mesh (V/
m), Δε is the half-width [eV] of the energy distribution of photoelectrons emitted from the photocathode.

例えば光電面とメツシユ間に1000V印加し、そ
の間隔が1mmとれば、Eは1×106(V/m)とな
る。
For example, if 1000V is applied between the photocathode and the mesh, and the distance between them is 1 mm, E will be 1×10 6 (V/m).

一方Δεは、一般に被計測光の波長と用いられ
る光電面の種類で定まり、例えば波長が0.53μm
で光電面をマルチアルカリ光電面とすれば、Δε
は、約0.5eVである。
On the other hand, Δε is generally determined by the wavelength of the light to be measured and the type of photocathode used; for example, if the wavelength is 0.53 μm
If the photocathode is a multi-alkali photocathode, then Δε
is approximately 0.5eV.

これらの値を上式に代入すれば、この時の光電
面近傍での光電子の走行時間広がりは約1.7psで
あることがわかる。
Substituting these values into the above equation shows that the travel time spread of photoelectrons near the photocathode at this time is approximately 1.7 ps.

より走行時間広がりを小さくするには、光電面
とメツシユ間の電界を大きくすればよい。
In order to further reduce the travel time spread, the electric field between the photocathode and the mesh can be increased.

さらに、本件発明者等は、従来より知られてい
ることではあるが、前記電界を大きくすること光
電面の長波長領域の感度を増すことができること
にも着目した。
Furthermore, the inventors of the present invention have also focused on the fact that the sensitivity of the photocathode in the long wavelength region can be increased by increasing the electric field, which is known in the past.

第9図は光電面とメツシユ電極間の電界と、光
電面の波長感度の関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the electric field between the photocathode and the mesh electrode and the wavelength sensitivity of the photocathode.

このグラフは光電面としてS−20(米国電子機
械工業会の規格)を用い、波長0.6μm、0.8μm、
0.85μmの入射光の電界依存性を測定したもので
ある。このグラフは電界が大きくなるにつれて、
感度が増し、特に、長波長側の感度が増大するこ
とを示している。
This graph uses S-20 (standard of the American Electronics Industries Association) as a photocathode, and wavelengths of 0.6 μm, 0.8 μm,
This is a measurement of the electric field dependence of incident light of 0.85 μm. This graph shows that as the electric field increases,
This shows that the sensitivity increases, especially the sensitivity on the long wavelength side.

良く知られているように、光電面表面の電界を
大きくするためには、光電面とメツシユ間の間隔
を狭くし、かつその間に印加される電圧を大きく
すれば良い。
As is well known, in order to increase the electric field on the surface of the photocathode, it is sufficient to narrow the distance between the photocathode and the mesh and increase the voltage applied therebetween.

ところが、従来のストリーク管において、光電
面とメツシユ電極間の電界を大きくすると暗電流
が増加するという問題がある。
However, in conventional streak tubes, there is a problem in that dark current increases when the electric field between the photocathode and the mesh electrode is increased.

第10図は従来のストリーク管における加速電
界と暗電流の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between accelerating electric field and dark current in a conventional streak tube.

第10図に示されているように、加速電界を大
きくすると光電面から放出されるように暗電流も
次第に増加する。
As shown in FIG. 10, when the accelerating electric field is increased, the dark current gradually increases so that it is emitted from the photocathode.

このような暗電流の発生は、ストリーク像の
S/Nを小さくする。
The generation of such dark current reduces the S/N of the streak image.

さらに光電面表面の微細なキズがあると、電界
放出により電子が放出される。この電子により出
力面に現れる雑音像を本件発明者等は白傷(また
は白スポツト)といつている。
Furthermore, if there are minute scratches on the surface of the photocathode, electrons are emitted by field emission. The inventors of the present invention refer to the noise image that appears on the output surface due to these electrons as white flaws (or white spots).

また、ストリーク管で得られるストリーク像の
S/Nを改善するために、出力面を掃引する短時
間だけ、光電面から光電子を放出させ、その他の
時はメツシユ電極の電圧を低くして、光電面から
光電子を発生させないように方法が考えられる。
In addition, in order to improve the S/N of the streak image obtained with a streak tube, photoelectrons are emitted from the photocathode for a short period of time when the output surface is swept, and at other times, the voltage of the mesh electrode is lowered. A method can be considered to prevent photoelectrons from being generated from the surface.

光電面とメツシユ電極間の電界を大きくするた
めには順方向(加速方向)での動作時の印加パル
ス電圧の振幅を大きくすれば良いのだが、大きい
振幅の短い持続時間の電圧パルスの発生は容易で
はない。
In order to increase the electric field between the photocathode and the mesh electrode, it is sufficient to increase the amplitude of the applied pulse voltage during operation in the forward direction (acceleration direction), but generation of short duration voltage pulses with large amplitudes is difficult. It's not easy.

前述したように、光電面と加速電極であるメツ
シユ電極間の間隔を狭くすることにより、低い電
圧で、大きい加速電圧が得られる筈である。
As mentioned above, by narrowing the distance between the photocathode and the mesh electrode, which is the accelerating electrode, a large accelerating voltage can be obtained with a low voltage.

しかし、間隔を例えば1mm以下に狭くするに
は、機械的な精度が出し難いと言う問題がある。
However, there is a problem in that it is difficult to achieve mechanical precision when narrowing the spacing to, for example, 1 mm or less.

またメツシユ電極を介して光電面材料を入射窓
に供給するという光電面製造方法を採用するとき
は、メツシユ電極の影になる部分に光電面が形成
されないという問題がある。
Furthermore, when a method of manufacturing a photocathode is adopted in which photocathode material is supplied to an entrance window through a mesh electrode, there is a problem in that the photocathode is not formed in a portion that is in the shadow of the mesh electrode.

このような理由からストリーク管では光電面と
メツシユ電極間の間隔を極端に狭くすることはで
きない。
For these reasons, in the streak tube, the distance between the photocathode and the mesh electrode cannot be made extremely narrow.

本発明の主たる目的は前述した問題を解決する
ことができるストリーク管およびそのストリーク
管を用いたストリーク装置を提供することにあ
る。
The main object of the present invention is to provide a streak tube and a streak device using the streak tube that can solve the above-mentioned problems.

(問題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明によるスト
リーク管は、 入射窓内面に形成された光電面と前記光電面の
発生した光電子を加速し偏向する電極をもつスト
リーク管において、 前記入射窓の内面の一部に突出部を形成し、 前記突出部の突出端の表面に外部回路に接続さ
れる電極薄膜を介して光電面を形成し、 前記光電面が前記入射窓内面に対面して配置さ
れている加速電極に最も近接して配設され、光電
子を加速電極で加速し、偏向電極で偏向するよう
に構成されている。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the streak tube according to the present invention includes a streak tube having a photocathode formed on the inner surface of an entrance window and an electrode for accelerating and deflecting photoelectrons generated by the photocathode. In the tube, a protrusion is formed on a part of the inner surface of the entrance window, a photocathode is formed on the surface of the protruding end of the protrusion through an electrode thin film connected to an external circuit, and the photocathode is connected to the input window. It is disposed closest to the accelerating electrode disposed facing the inner surface of the window, and is configured to accelerate photoelectrons with the accelerating electrode and deflect them with the deflecting electrode.

また本発明によるストリーク装置は、 入射窓を有する気密容器と、 前記入射窓の内面の一部に形成された突出部
と、 前記突出部の突出端の表面に外部回路に接続さ
れる電極薄膜を介して形成された光電面と、 この光電面から放出された光電子ビームを、出
力スクリーンの方向に急加速するための加速電極
と、 前記光電面から放出された光電子像を出力スク
リーン上に再結像させるための集束電極およびア
パーチヤを有するアノード電極と、 この光電子ビームを出力スクリーン上で掃引す
るための偏向電極と、 出力像を形成するための蛍光面と、 前記蛍光面を内面に設けた出力窓と、 からなるストリーク管 および前記加速電極に前記光電子ビームの掃引時
のみスクリーンに光電子が到達するように加速方
向にパルス状の加速電圧を印加する手段とから構
成されている。
The streak device according to the present invention also includes: an airtight container having an entrance window; a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window; and an electrode thin film connected to an external circuit on the surface of the protruding end of the protrusion. a photocathode formed through the photocathode; an accelerating electrode for rapidly accelerating the photoelectron beam emitted from the photocathode in the direction of the output screen; and an acceleration electrode for refocusing the photoelectron image emitted from the photocathode onto the output screen. an anode electrode having a focusing electrode and an aperture for forming an image; a deflection electrode for sweeping the photoelectron beam on an output screen; a phosphor screen for forming an output image; and an output having the phosphor screen on its inner surface. A streak tube consisting of a window, and means for applying a pulse-like accelerating voltage to the accelerating electrode in the accelerating direction so that photoelectrons reach the screen only when the photoelectron beam is swept.

(実施例) 以下図面等を参照して本発明さらに詳しく説明
する。
(Example) The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and the like.

第1図および第2図は、本発明によるストリー
ク管の第1の実施例を示す図であつて、第1図は
偏向電極に平行な平面で切断して示した断面図、
第2図は前記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である。
第3図は、前記第1の実施例の入射窓の中心部と
加速電極の関係を拡大して示した断面図である。
この実施例は前記入射窓と加速電極の相対位置関
係を除き、先きに第7図および第8図を参照して
説明したストリーク管の構成と異ならない。
1 and 2 are views showing a first embodiment of the streak tube according to the present invention, in which FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the deflection electrode;
FIG. 2 is a cross-sectional view of the streak tube taken along a plane that includes the tube axis and is perpendicular to the deflection electrode.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the relationship between the central part of the entrance window and the accelerating electrode in the first embodiment.
This embodiment does not differ from the structure of the streak tube described above with reference to FIGS. 7 and 8, except for the relative positional relationship between the entrance window and the accelerating electrode.

入射窓101の中心に直径40μmのガラスフア
イバ131を入射窓表面まで延出するように固定
してある。
A glass fiber 131 having a diameter of 40 μm is fixed at the center of the entrance window 101 so as to extend to the surface of the entrance window.

このガラスフアイバ131は入射窓に小さい孔
を開けてガラスフアイバ131を挿入して加熱し
て固定するか、後述するように入射窓を分割して
対応する凹溝を設け、ガラスフアイバ131を挟
み付けて加熱して固定するようにしても良い。
This glass fiber 131 can be made by making a small hole in the entrance window, inserting the glass fiber 131, and fixing it by heating, or by dividing the entrance window and providing corresponding grooves and sandwiching the glass fiber 131 therein. Alternatively, it may be fixed by heating.

ガラスフアイバ131は入射窓の内面から加速
電極であるメツシユ電極方向に200μm延びでお
り、表面の曲率半径は20μmである。
The glass fiber 131 extends 200 μm from the inner surface of the entrance window toward the mesh electrode, which is an accelerating electrode, and the radius of curvature of the surface is 20 μm.

前記ガラスフアイバ131の突出端の側面およ
び入射窓の内面には外部回路に接続される電極薄
膜132が形成されている。
An electrode thin film 132 connected to an external circuit is formed on the side surface of the protruding end of the glass fiber 131 and on the inner surface of the entrance window.

そして前記ガラスフアイバ131の側面に被着
された前記電極薄膜132を介して、ガラスフア
インダ131の表面に光電面134が形成されて
いる。
A photocathode 134 is formed on the surface of the glass finder 131 via the electrode thin film 132 attached to the side surface of the glass fiber 131.

光電面134とメツシユ電極105との間隔
は、約2mmである。
The distance between the photocathode 134 and the mesh electrode 105 is about 2 mm.

なお光電面134は前記突出端に形成されてい
れば十分であるが入射窓の内面に被着されても動
作上支障はない。
It is sufficient that the photocathode 134 is formed on the protruding end, but there is no problem in operation even if the photocathode 134 is attached to the inner surface of the entrance window.

基板より突き出した構造から生じる電界増強効
果は以前より良く知られている。
The field enhancement effect resulting from structures protruding from the substrate has been well known for some time.

第4図は電界増強効果を説明するための略図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the electric field enhancement effect.

一般に距離d〔m〕離れた平行平板の間にV
〔V〕の電圧を印加すると、この間に形成される
平均電界EはE=V/d〔V/m〕で与えられる。
このとき第4図に示すように一方の板上に、距離
dに比較して十分その高さhが小さいと見なし得
る突起があつたとする。
In general, V between parallel plates separated by a distance d [m]
When a voltage of [V] is applied, the average electric field E formed during this time is given by E=V/d [V/m].
At this time, as shown in FIG. 4, suppose that there is a protrusion on one of the plates whose height h can be considered sufficiently small compared to the distance d.

そして、その突起の頂きが半径rの半球で、そ
の下の柱の部分が例えば円柱状とすれば、この半
径rの頂きの付近の表面の電界はβEとβ倍に増
強される。
If the top of the protrusion is a hemisphere with radius r, and the portion of the pillar below it is, for example, cylindrical, the electric field on the surface near the top with radius r will be enhanced by a factor of βE.

βは次式で示される。 β is expressed by the following formula.

β=h/r+2 ………(1) 例えばrが10μm、高さhが100μmとすればβ
は10で約10倍に電界が増強されることになる。
β=h/r+2 ………(1) For example, if r is 10 μm and height h is 100 μm, then β
If the value is 10, the electric field will be strengthened approximately 10 times.

一般には、突起において、h<<dでなかつた
り、形状が円柱でない時は(1)式にあてはまらない
が、電界増強が発生し、突起の高さが大きいもの
ほど、また、とがつているほど増強される。
In general, equation (1) does not apply when the protrusion does not satisfy h<<d or is not cylindrical in shape, but electric field enhancement occurs, and the greater the height of the protrusion, the sharper it becomes. It will be strengthened as much as possible.

本発明はこの現象を利用し、ストリーク管で
は、時間分解を行わせるために、入射光を光電面
に点状または線状に入射させ、この部分だけを光
電面として利用するので、ストリーク管の被計測
光の入射する部分の形状を、点状または線状に突
き出させ、この部分を光電面を形成し、加速電極
との間に電圧を印加する。
The present invention takes advantage of this phenomenon, and in order to perform time resolution in a streak tube, incident light is incident on the photocathode in a dotted or linear manner, and only this portion is used as a photocathode. The shape of the part into which the light to be measured is incident is made to protrude in the form of a point or a line, this part forms a photocathode, and a voltage is applied between it and the accelerating electrode.

こうすれば、この部分だけの表面付近を他の所
に比較して、強電界とすることが可能になり、時
間分解能と光電面の赤感度の点で有利になる。
This makes it possible to create a stronger electric field near the surface of this area compared to other areas, which is advantageous in terms of time resolution and red sensitivity of the photocathode.

一方この強電界となる所は点状または線状光の
入射する部分だけに限定されるので、暗電流の増
加によるバツクグランド上昇や、白スポツトの発
生の確率は、従来のものに比較してその面積比だ
け減少する。
On the other hand, since this strong electric field is limited to only the area where point-like or linear light is incident, the probability of background rise due to increase in dark current and the occurrence of white spots is lower than that of conventional ones. It decreases by that area ratio.

一方光電面基板とメツシユ電極間の印加電圧
は、電界増強効果のため、この突出部の表面に形
成される電界と同じ強さのものを単なる平行平板
で生じさせるのに比較して、1/βですみ、ゲー
ト動作も容易となる。
On the other hand, due to the electric field enhancement effect, the voltage applied between the photocathode substrate and the mesh electrode is 1/1/1 compared to that generated by a simple parallel plate with the same strength as the electric field formed on the surface of the protrusion. β is sufficient, and the gate operation becomes easy.

第3図に示した実施例の先端部表面(光電面1
34の表面)の電界は、(1)式を適用すると、入射
窓内面の電極薄膜表面の電界の12倍となる。
The tip surface (photocathode 1) of the embodiment shown in FIG.
When formula (1) is applied, the electric field on the surface of 34 becomes 12 times the electric field on the surface of the electrode thin film on the inner surface of the entrance window.

電極薄膜132とメツシユ電極105間に
500Vの電圧を印加すると、光電面134の部分
の電界は3KV/mmとなる。
Between the electrode thin film 132 and mesh electrode 105
When a voltage of 500V is applied, the electric field at the photocathode 134 becomes 3KV/mm.

次に前記ストリーク管の動作を説明する。 Next, the operation of the streak tube will be explained.

図示されていない装置で被測定光を入射窓10
1の前記光電面の形成されている突出部に相当す
る所に入射する。
The light to be measured is introduced into the incident window 10 by a device (not shown).
The light is incident on a location corresponding to the protrusion where the photocathode 1 is formed.

入射窓101の表面の前記光電面に相当する部
分以外の所を遮蔽しても良い。
A portion of the surface of the entrance window 101 other than the portion corresponding to the photocathode may be shielded.

被測定光はガラスフアイバ131により光電面
134に導かれて、光電子を放出させる。
The light to be measured is guided to the photocathode 134 by the glass fiber 131 and causes photoelectrons to be emitted.

前述のように光電面134の近くの電界は極め
て大きいので、放出された電子はメツシユ電極1
05により急加速され、集束電極106により集
束され、アパーチヤ電極107を通過し、偏向電
極108の間隙に入射させられる。
As mentioned above, the electric field near the photocathode 134 is extremely large, so the emitted electrons are absorbed by the mesh electrode 1.
05, is focused by the focusing electrode 106, passes through the aperture electrode 107, and is made incident on the gap between the deflection electrodes 108.

この線状の電子像が偏向電極108の間隙を通
過する期間、前記偏向電極108に傾斜状の偏向
電圧を加える。
While this linear electron image passes through the gap between the deflection electrodes 108, a gradient deflection voltage is applied to the deflection electrodes 108.

この電圧によつ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1図の断面図において
紙面に垂直、第2図では紙面に平行)であり、そ
の強さは偏向電圧に比例する。
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. 1, parallel to the plane of the paper in Fig. 2), and its strength depends on the deflection voltage. Proportional.

そして偏向電極108の偏向電界により偏向さ
れ、螢光面109に入射させられる。
The light is then deflected by the deflection electric field of the deflection electrode 108 and made incident on the fluorescent surface 109.

第2図に偏向の方向を矢印120で示してあ
る。螢光面109上には点状の電子ビームによる
ストリーク像が形成される。
The direction of deflection is indicated by arrow 120 in FIG. A streak image is formed on the fluorescent surface 109 by the dotted electron beam.

第5図は、入射窓のさらに他の実施例を示す斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window.

この実施例も前述と同様に先に説明したストリ
ーク管に適用される。
This embodiment is also applied to the streak tube described above in the same manner as described above.

第3図に示したガラスフアイバ131と同じ形
状のガラスフアイバ151をストリーク管の掃引
方向に直角方向に0.5mmの間隔を保つて、10本配
列したものである。
Ten glass fibers 151 having the same shape as the glass fiber 131 shown in FIG. 3 are arranged at intervals of 0.5 mm in the direction perpendicular to the direction of sweep of the streak tube.

ガラスフアイバ151は入射窓104を分割し
て分割端面にガラスフアイバ151に対応する溝
を形成して挟み付けて溶着する。
The glass fiber 151 is formed by dividing the entrance window 104, forming grooves corresponding to the glass fiber 151 on the end faces of the divisions, and then sandwiching and welding them.

第3図の場合と同様に電極薄膜と光電面を形成
する。
An electrode thin film and a photocathode are formed in the same manner as in the case of FIG.

光電面とメツシユ電極の間隔は同様に約2mmで
ある。
Similarly, the distance between the photocathode and the mesh electrode is about 2 mm.

前述した第1の実施例と同様に、光電面表面の
電界を容易に大きくすることができる。
As in the first embodiment described above, the electric field on the surface of the photocathode can be easily increased.

螢光面109には10本の電子ビームにより10個
のストリーク像が得られる。
Ten streak images are obtained on the fluorescent surface 109 by the ten electron beams.

第6図は、入射窓のさらに他の実施例を示す斜
視図である。この実施例も前述と同様に先に説明
したストリーク管に適用される。
FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window. This embodiment is also applied to the streak tube described above in the same manner as described above.

入射窓101の前面をピツチが5μmのフアイ
バプレートから形成し、入射窓の内面の中心部の
10mm×500μmの部分を、高さ200μmだけメツシ
ユ電極方向に突出させており、突端の表面は10mm
×200μmとしたものである。
The front surface of the entrance window 101 is formed from a fiber plate with a pitch of 5 μm, and the center of the inner surface of the entrance window
A 10 mm x 500 μm portion protrudes toward the mesh electrode by a height of 200 μm, and the surface of the tip is 10 mm.
×200 μm.

第3図の場合と同様に電極薄膜と光電面を形成
する。
An electrode thin film and a photocathode are formed in the same manner as in the case of FIG.

光電面とメツシユ電極の間隔は同様に約2mmで
ある。
Similarly, the distance between the photocathode and the mesh electrode is about 2 mm.

前記光電面の長手方向はストリーク管の掃引方
向に直角方向である。前述した第1および第2の
実施例と同様に、光電面表面の電界を容易に大き
くすることができる。
The longitudinal direction of the photocathode is perpendicular to the sweeping direction of the streak tube. As in the first and second embodiments described above, the electric field on the surface of the photocathode can be easily increased.

螢光面109は線状の電子ビームが上から下に
掃引されてストリーク像が形成される。
A linear electron beam is swept from top to bottom on the fluorescent surface 109 to form a streak image.

前記各実施例に示すように光電面の部分を突出
させると光電面の表面の電界を大きくすることが
できるので、ストリーク管の時間分解能や、赤感
度を向上させることができる。
As shown in each of the above embodiments, when the photocathode portion is made to protrude, the electric field on the surface of the photocathode can be increased, so that the temporal resolution and red sensitivity of the streak tube can be improved.

光電面の面積は従来の光電管に比較して、少な
くてすむが暗電流が大きくなる可能性がある。
Although the area of the photocathode is smaller than that of conventional phototubes, the dark current may become large.

この問題は次の使用法により解決できる。 This problem can be solved by using:

光電面とメツシユの間に、螢光面上で掃引され
る期間、例えば5nsの間だけ例えば500Vをメツシ
ユ側が正極性で印加し、その他の時は0Vとする。
Between the photocathode and the mesh, for example, 500V is applied with positive polarity on the mesh side only during the period of sweeping on the fluorescent surface, for example, 5 ns, and 0V is applied at other times.

こうすれば暗電流のバツクグランドへの寄与
は、掃引時のみとなるので、暗電流の影響を極端
に少なくすることができる。
In this way, the dark current contributes to the background only during the sweep, so the influence of the dark current can be extremely reduced.

従来のストリーク管(光電面が突出していない
もの)において、前記のような3KV/mmという
高電界を発生させるには、光電面−メツシユ間に
6KVの電圧を印加する必要があるが、このよう
な大振幅の電圧を短時間(例えば5ns)印加する
ことは困難である。
In a conventional streak tube (one without a protruding photocathode), in order to generate a high electric field of 3KV/mm as mentioned above, it is necessary to
Although it is necessary to apply a voltage of 6 KV, it is difficult to apply such a large amplitude voltage for a short period of time (for example, 5 ns).

(発明の効果) 以上詳しく述べたように、本発明によるストリ
ーク管は、入射窓の内面の一部に突出部を形成
し、前記突出部の突出端の表面に外部回路に接続
される電極薄膜を介して光電面を形成し、前記光
電面が前記入射窓内面に対面して配置されている
加速電極に最も近接して配置されるように構成し
てあるから、前述したように、光電面の部分の電
界を容易に大きくすることができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, the streak tube according to the present invention has a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window, and an electrode thin film connected to an external circuit on the surface of the protruding end of the protrusion. , and the photocathode is arranged closest to the accelerating electrode facing the inner surface of the entrance window. The electric field can be easily increased.

また比較的低い電圧の印加により大きい電界を
発生させることができるので、必要な極端時間だ
け鋭い電界の変化を与えるように駆動して使用す
ることができる。
Furthermore, since a large electric field can be generated by applying a relatively low voltage, it can be driven and used so as to give a sharp change in the electric field only for a necessary extreme time.

これにより、高い時間分解能と、高い赤感度を
有し、かつバツクグランド上昇や、白スポツトの
発生のないストリーク管を得ることができる。
As a result, it is possible to obtain a streak tube that has high temporal resolution and high red sensitivity, and does not cause background rise or white spots.

前述したように、ゲート動作を行う時のパルス
電圧の振幅を小さくすることができるから、ゲー
ト電圧発生回路を簡単にすることができる。
As described above, since the amplitude of the pulse voltage when performing the gate operation can be reduced, the gate voltage generation circuit can be simplified.

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

第1図は本発明によるストリーク管の第1の実
施例を管軸を含み、偏向電極に平行な平面で切断
して示した断面図である。第2図は前記ストリー
ク管を、偏向電極に垂直な平面で切断して示した
断面図である。第3図は、前記第1の実施例の入
射窓の中心部と加速電極の関係を拡大して示した
断面図である。第4図は電界増強効果を説明する
ための略図である。第5図は、入射窓のさらに他
の実施例を示す斜視図である。第6図は、入射窓
のさらに他の実施例を示す斜視図である。第7図
は従来のストリーク管の構成を示す管軸を含み、
偏向電極に平行な平面で切断して示した断面図で
ある。第8図は前記従来の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
面図である。第9図は光電面とメツシユ電極間の
電界と、光電面の波長感度の関係を示すグラフで
ある。第10図は従来のストリーク管における加
速電界と暗電流の関係を示すグラフである。 101……入射窓、102……出射窓、103
……真空気密容器、104……光電面、105…
…メツシユ電極、106……集束電極、107…
…アパーチヤ電極、108……偏向電極、109
……螢光面、131……ガラスフアイバ、132
……電極薄膜、134……光電面、151……ガ
ラスフアイバの突出列、161……ガラスフアイ
バの線状突出部。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a streak tube according to the present invention, taken along a plane that includes the tube axis and is parallel to the deflection electrode. FIG. 2 is a cross-sectional view of the streak tube taken along a plane perpendicular to the deflection electrode. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the relationship between the central part of the entrance window and the accelerating electrode in the first embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the electric field enhancement effect. FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window. FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window. FIG. 7 includes a tube axis showing the configuration of a conventional streak tube,
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the deflection electrodes. FIG. 8 is a cross-sectional view of the conventional streak tube taken along a plane that includes the tube axis and is perpendicular to the deflection electrode. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the electric field between the photocathode and the mesh electrode and the wavelength sensitivity of the photocathode. FIG. 10 is a graph showing the relationship between accelerating electric field and dark current in a conventional streak tube. 101...Entrance window, 102...Output window, 103
...Vacuum-tight container, 104...Photocathode, 105...
...Mesh electrode, 106... Focusing electrode, 107...
...Aperture electrode, 108...Deflection electrode, 109
... Fluorescent surface, 131 ... Glass fiber, 132
... Electrode thin film, 134 ... Photocathode, 151 ... Protruding row of glass fibers, 161 ... Linear protrusions of glass fibers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入射窓内面に形成された光電面と前記光電面
の発生した光電子を加速し偏向する電極を持つス
トリーク管において、 前記入射窓の内面の一部に突出部を形成し 前記突出部の突出端の表面に外部回路に接続さ
れる電極薄膜を介して光電面を形成し 前記光電面が前記入射窓内面に対面して配置さ
れている加速電極に最も近接して配設されるよう
に構成したことを特徴とする光電子を加速電極で
加速し、 偏向電極で偏向するストリーク管。 2 前記突出部は入射窓の中心に設けられ入射窓
表面まで延出されているガラスフアイバである特
許請求の範囲第1項記載の光電子を加速電極で加
速し、偏向電極で偏向するストリーク管。 3 前記突出部は入射窓に前記掃引方向に直角方
向に間隔を保つて配置され、それぞれ入射窓表面
まで延出されているガラスフアイバである特許請
求の範囲第1項記載の光電子を加速電極で加速
し、偏向電極で偏向するストリーク管。 4 前記突出部は入射窓に前記掃引方向に直角方
向に帯状に配置され、それぞれ入射窓表面まで延
出されているガラスフアイバである特許請求の範
囲第1項記載の光電子を加速電極で加速し、偏向
電極で偏向するストリーク管。 5 入射窓を有する気密容器と、 前記入射窓の内面の一部に形成された突出部
と、 前記突出部の突出端の表面に外部回路に接続さ
れる電極薄膜を介して形成された光電面と、 この光電面から放出された光電子ビームを、出
力スクリーンの方向に急加速するための加速電極
と、 前記光電面から放出された光電子像を出力スク
リーン上に再結像させるための集束電極およびア
パーチヤを有するアノード電極と、 この光電子ビームを出力スクリーン上で掃引す
るための偏向電極と、 出力像を形成するための蛍光面と、 前記蛍光面を内面に設けた出力窓と、 からなるストリーク管 および前記加速電極に前記光電子ビームの掃引時
のみスクリーンに光電子が到達するように加速方
向にパルス状の加速電圧を印加する手段とから構
成した光電子を加速電極で印加し、偏向電極で偏
向するストリーク装置。
[Scope of Claims] 1. A streak tube having a photocathode formed on the inner surface of an entrance window and an electrode for accelerating and deflecting photoelectrons generated by the photocathode, comprising: a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window; A photocathode is formed on the surface of the protruding end of the protrusion through an electrode thin film connected to an external circuit, and the photocathode is disposed closest to the acceleration electrode disposed facing the inner surface of the entrance window. A streak tube that accelerates photoelectrons with an acceleration electrode and deflects them with a deflection electrode. 2. A streak tube in which photoelectrons are accelerated by an accelerating electrode and deflected by a deflection electrode, as set forth in claim 1, wherein the protrusion is a glass fiber provided at the center of the entrance window and extending to the surface of the entrance window. 3. The protrusions are glass fibers arranged on the entrance window at intervals in a direction perpendicular to the sweep direction, and each extending to the surface of the entrance window. A streak tube that is accelerated and deflected by a deflection electrode. 4. Accelerating photoelectrons with an accelerating electrode according to claim 1, wherein the protrusions are glass fibers arranged in the entrance window in a band shape in a direction perpendicular to the sweep direction, each extending to the surface of the entrance window. , a streak tube deflected by a deflection electrode. 5. An airtight container having an entrance window, a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window, and a photocathode formed on the surface of the protruding end of the protrusion via an electrode thin film connected to an external circuit. an accelerating electrode for rapidly accelerating the photoelectron beam emitted from the photocathode in the direction of the output screen; a focusing electrode for refocusing the photoelectron image emitted from the photocathode onto the output screen; A streak tube consisting of an anode electrode having an aperture, a deflection electrode for sweeping the photoelectron beam on an output screen, a phosphor screen for forming an output image, and an output window with the phosphor screen provided on the inner surface. and a means for applying a pulse-like accelerating voltage to the accelerating electrode in the acceleration direction so that the photoelectrons reach the screen only when the photoelectron beam is swept. Device.
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