JPH0498752A - 電子増倍管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、格子型ダイノードを具備した光電子増倍管、
２次電子増倍管などの電子増倍管に関するものである。

「従来の技術」 電子増倍管の一種の光電子増倍管は高感度光検出器であ
り、第６図に示すように、光を電子に変換する陰極（光
電面）（１）と、集束電極（２）と、電子増倍部（ダイ
ノード）（３）と、電子を集める陽極（アノード）（４
）とを真空容器（５）に収納してなるもので、医用、高
エネルギー物理の分野、光分析装置、バイオテクノロジ
ーの分野など広い分野で用いられている。

電子増倍部（３）に用いられるダイノード（６□）〜（
６，）の形状によって種々のタイプに分類されるが、第
６図はいわゆるボックス型ダイノードと格子型ダイノー
ドとの複合型で、前段（例えば１〜３段）にボックス型
ダイノード（６□）〜（６３）が用いられ、また後段（
例えば４〜９段）に格子型ダイノード（６４）〜（６ｇ
）が用いられる。

前段のボックス型ダイノード（６□）〜（６，）は、第
７図に示すように、円筒を長手方向に４分割した４半円
筒体（７）からなるものである。さらに、この４半円筒
体（７）の電子入射側には等電位形成用網（８）を張設
して用いる。

後段の格子型ダイノート（６，）〜（６，）は第９図に
示すように、端面からみて左右の両斜辺部がややくびれ
だ富士山のような等脚台形体をなす複数本の棒状体から
なる格子（９）と、この格子（９）の光電子入射側に張
設した等電位形成用網（１０）とからなり、これを複数
段に積層したものである。

従来、この格子型ダイノード（６４）〜（６ｇ）は第８
図に示すように、前段の格子（９）が所定間隔で配置さ
れ、その後段は前段の格子（９）の隙間に位置するよう
に配置され、以下同様にしてつぎつぎと積層される。

なお、最終段は板状のダイノード（６，、）で、また、
この最終段のダイノード（６１ハとその前段のダイノー
ド（６，）との間には電子を収集するためのアノード（
４）が配置されている。

「発明が解決しようとする課題」 前述のような従来の光電子増倍管では充分な増倍率が仲
々得られなかった。その理由は格子型ダイノード（６，
）〜（６ｇ）での２次電子増倍率が低いためと考えられ
る。この２次電子増倍率を上げるためには、１つは各ダ
イノード間に高い電圧を印加して２次電子放出率を上げ
ることが考えられ、他の１つはダイノートの積層段数を
増やして増倍率を上げることが考えられる。しかし、前
者の方法では、ある電圧以上印加すると２次電子放出率
が飽和し、また、各ダイノード間の耐圧不良が生じると
いう問題がある。後者の方法では、増倍部の形状が大き
くなり、かつ供給電圧もそれだけ高くしなければならな
いという問題がある。

ところで、第８図に示した従来のダイノードの配置では
つぎのような特性を有することが判明した。すなわち、
第８図のような前段の２本の格子（９）（９）の隙間（
１１）に後段の格子（９）を順次交互に配置すると、−
見、前段の格子（９）から放出された２次電子が次段の
格子（９）にほとんど入射され２次電子放出に寄与する
ようにみうけられる。ところが、実際の測定によれば、
このような配置では２次電子が次段に入射しないで１次
々段、・・・へと抜けてゆく場合が極めて多い。第５図
は第４ダイノード（６４）から放出された２次電子が第
５以降のダイノード（６，）・・・にどのような割合で
入射したかの電子の配分を示す実測例である。これらの
うち特性線（Ｂ）は各段の格子（９）・・・を第８図の
ように奇数段目のダイノードの格子の間隙に偶数段目の
ダイノードの格子を配置した場合である。この特性線（
Ｂ）によれば、第４ダイノード（６４）から放出された
２次電子は、第５ダイノード（６５）よりも第６ダイノ
ード（６Ｇ）と第７ダイノード（６□）へ入射する割合
が多いことがわかる。このことは２次電子は次段に入射
しないで、次々段、・・・へと抜けてゆくものが多く、
それだけ増倍率が悪くなることを示している。理想的に
は次段のダイノードにすべての２次電子が入射すること
が望ましい。

本発明はダイノードに印加する電圧を上げることなく、
しかもダイノードの段数も増やすことなく、格子を適切
に配置することで充分な２次電子増倍率を有する電子増
倍管を得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段Ｊ 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、電
子の流れの上流側の底辺が、下流側の底辺より短く、斜
辺が上流側を向いている略台形の断面を持つ棒状体を組
合せてなる格子ダイノードを、電子の流れの方向からみ
て格子が重なるように少なくとも２段連続して配置して
なるものである。

「作用」 光が光電面に入射すると、光電面は真空中に光電子を放
出する。この光電子は集束電極によって電子増倍部に導
かれ、２次電子放出効果によって増倍される。このとき
、電子増倍部を形成する格子型ダイノードの格子は、電
子の流れの方向からみて格子が重なるように少なくとも
２段連続して配置してなるものであるため、前段のダイ
ノードの２次電子は次段のダイノードにほとんど入射す
る。このため、電子は順次増倍されて増倍率が高められ
る。

「実施例」 以下５本発明の実施例を図面に基き説明する。

第１図は本発明による格子型光電子増倍部の例を示し、
第４段目から第９段目までのダイノード（６４）・・・
（６ｇ）、アノード（４）および最終段の板状の第１０
ダイノード（６□、）が順次所定間隔をもって配置され
ている。なお、光電子増倍管の全体の構成は例えば第６
図と同様、第１段目から第３段目まではボックス型ダイ
ノード（６，）・・・（６３）とし、また、光電面（１
）は透過型とし、これらは集束電極（２）とともに円筒
状ガラス気密容器（５）に収納されているものとする。

本発明はこの第６図の場合に限られるものではない。他
の例については後述する。

第１図に示した前記第４段目から第９段目までのダイノ
ード（６４）・・・（６，）の各段の単一の構成、すな
わち、端面が等脚台形の格子（９）と等電位形成用網（
１０）とからダイノードが構成されている点は第８図の
構成と同様である。

本発明では、相隣る前段と後段の格子（９）・・・（９
）の配列が従来と異なる。本発明の第１実施例を示す第
１図では第４ダイノード（６４）と第５ダイノード（６
，）の格子（９）（９）が略同−列上に配置され、同様
に第６ダイノード（６Ｇ）と第７ダイノード（６□）の
格子（９）　（９）が略同−列に配置され、さらに第８
ダイノード（６８）と第９ダイノード（５ｇ）の格子（
９）　（９）が略同−列に配置される。また、第５段目
と第６段目問および第７段目と第８段目間については、
前段の相隣る２本の格子（９）　（９）の隙間（１１）
に一致するように後段の格子（９）が配置される。

以上のような構成において、光電面（１）、集束電極（
２）、第１〜第１Ｏダイノード（６□）〜（６１゜）、
アノード（４）には、それぞれ例えば０．１００．０，
２００．０゜３００．０．４００．０．５００．０．６
００．０．７００．０、ｓｏｏ、ｏ、９゜Ｏｏｏ、１０
００．０．１１００．０．１２００．ＯＶの電圧が印加
されるものとする。

ここで、光電面（１）に光が入射すると、光電面（１）
の入射点から光電子が放出される。この光電子は集束電
極（２）でボックス型の第１ダイノード（６エ）に導か
れ、この第１ダイノード（６１）の入射点から２次電子
が放出される。この２次電子はより高い第２ダイノード
（６□）へ入射し、ここで２次電子放出効果によって増
倍される。以下同様にして順次増倍されてアノード（４
）に捕収されて外部へ出力する。

以上の増倍作用において、格子型の第４〜第９のダイノ
ード（６４）〜（６，）は、２段ずつ格子（９）が略同
−列に配置されているので、第４ダイノード（６４）か
ら第５ダイノード（６５）への２次電子の入射、第６ダ
イノード（６ｓ）から第７ダイノード（６□）への２次
電子の入射、および第８ダイノード（６，）から第９ダ
イノード（６，）への２次電子の入射が効率よく行なわ
れ、増倍率がより一層高められる。第５図の特性線（Ａ
）がそれを示している。すなわち、特性線（Ａ）は第４
ダイノード（６゜）の格子（９）と第５ダイノード（６
，）の格子（９）を略同−列に配置した場合である。こ
の特性線（Ａ）によれば、第４ダイノード（６４）から
放出された大半の２次電子は第５ダイノード（６ｓ）に
入射し、第６ダイノード（６，）以降にはほとんど抜け
てゆかないことがわかる。

なお、第５ダイノード（６Ｓ）と第６ダイノード（６６
）間および第７ダイノード（６□）と第８ダイノード（
６８）間が位置をずらして配置されていることにより、
イオンのフィードバックはここで抑制される。

前記第１図の実施例では２段ずつ格子（９）を略同−列
にしたものを交互に位置をずらして配置した例を示した
（これを例えば２：２の配置とする）が、本発明はこれ
に限られるものではない。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、この例では
、２段を略同−列にしたものの間に、１段のダイノード
を位置をずらして配置した例を示す（これを例えば２：
１の配置とする）。

第３図は本発明の第３実施例を示すもので、この例では
、全部のダイノード（６４）〜（６，）の格子を同一列
に配置している。この場合、イオンのフィードバックを
抑えることができないという若干の問題は残るが２次電
子は最も効果的に増倍される。

その他３：１．４：１、・・・、３：３．４：４・・・
など適宜の配置とすることができる。要するに、本発明
は、電子の流れの方向からみて格子が重なるように少な
くとも２段連続して配置すればよい。

前記実施例では、第１〜第３ダイノードをボックス型と
し、第４〜第９ダイノードを格子型とした複合型の場合
を例としたが、これに限られるものではなく、第４図に
示すように格子型だけであってもよい。また、格子型と
、サーキュラケージ型、ラインフォーカス型、ベネシャ
ンブライント型などとの複合型であってもよい。

格子型ダイノードの段数は実施例に限定されるものでは
ないが、少なくとも２段以上あり、そのうちの２段が電
子の流れの方向からみて重なるように配置されていれば
よい。さらに、光電面は透過型でも反射型でもいずれで
もよい。

前記実施例における格子型ダイノードは、棒状体を所定
の間隔で平行に配置したが、これに限られるものではな
く、基盤目状、蜂の巣状などのように棒状体が交差する
ように組合わせられたものであってもよい。

前記実施例では光電子増倍管を例にして説明したが、２
次電子増倍管であってもよいことは勿論である。

「発明の効果」 本発明は上述のように相隣る前段の少なくとも２つのダ
イノートの格子の配置を同一列としたので、印加電圧を
上げたり、ダイノートの段数を増やしたりすることなく
、電子の増倍率を向上させることができる。

ちなみに、第６図に示す光電子増倍管において、格子型
ダイノートを第８図のように構成した従来品と、第１図
のように２＝２の配置をして構成した本発明品との増倍
率を比較したところ、本発明品は従来品より３．１８倍
も向上した。また、第８図のように構成した従来品と、
第３図のように全部の格子を同一列に配置をして構成し
た本発明品との増倍率を比較したところ、本発明品は従
来品より実に５．０４倍も向上した。なお、従来品と本
発明品は同一条件のもので製造された光電子増倍管１０
本ずつの平均値の比較による。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子増倍管の第１実施例を示すダ
イノード配置図、第２図は本発明の第２実施例を示すダ
イノードの配置図、第３図は本発明の第３実施例を示す
ダイノードの配置図、第４図は格子型電子増倍部の断面
図、第５図は本発明品と従来品の特性図、第６図はボッ
クス型と格子型の電子増倍部の複合型光電子増倍管の断
面図、第７図はボックス型ダイノードの斜視図、第８回
は従来の格子型ダイノートの配置図、第９図は格子型ダ
イノードの斜視図である。 （１）・・光電面、（２）・・・集束電極、（３）電子
増倍部、（４）・・・アノード、（５）・・・真空容器
、（６□）〜（６３）・・・ボックス型ダイノード、（
６４）〜（６，）・・・格子型ダイノード、（６□。）
・・・板状ダイノート、（７）・・・４半円筒体、（８
）・・・網、（９）・・・格子、（１０）・・・網、（
１１）・・隙間。 出願人　　浜松ホトニクス株式会社 ご二３ 第 図 男４り°イノー１′″（ ６５嗅５′？゛イノ−Ｆ（ ６６第６　フィン−μ′（ ６７傍ら７ケイノード′（ ６１８フイノード（ 第９ターイノード（ 第　　３　　図 −−−−−−−１−’ △　△　△　△１に △　△　△　△１ △　△　△　△１ △　△　△　△１ △　△　△　△　　　１ ン へＡＡへ。 第 図 第 図 第４９−イノ−Ｌの一名５か５匁６鼠だ２ユ欠電壬の入
身ｆ弊第 図 第 図 尤 第 園 光ｊ！５ 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子の流れの上流側の底辺が、下流側の底辺より
   短く、斜辺が上流側を向いている略台形の断面を持つ棒
   状体を組合せてなる格子ダイノードを、電子の流れの方
   向からみて格子が重なるように少なくとも２段連続して
   配置してなることを特徴とする電子増倍管。
2. （２）２辺が電子の流れの上流側を向いている略３角形
   の断面を持つ棒状体を組合せてなる格子ダイノードを、
   電子の流れの方向からみて格子が重なるように少なくと
   も２段連続して配置してなることを特徴とする電子増倍
   管。