JPH0582076A - 光電管およびこれを用いた放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光電陰極に発生した光電子を効率
良く収集することのできる光電管、および放射線の検出
効率が良好な放射線検出装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 光電陰極１３は光を受けると光電子を発生す
る。陽極１４はこの光電陰極１３に発生した光電子を収
集する。これら光電陰極１３および陽極１４は透光性の
ガラスバルブ１２内に設けられている。光電陰極１３は
このガラスバルブ１２の光入射面１２ａに対して傾斜し
て設けられ、陽極１４はこの光電陰極１３に対向して配
置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強磁界中においても動作
可能な光電管およびこれを用いた放射線検出装置に関
し、特に、高エネルギ物理の分野において利用されるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光電管は図１７に示され
る構造をしている。ガラス容器１の光入射面１ａに対向
する内壁面には光電陰極２が形成されており、入射面１
ａから到来した光は光電陰極２において光電子に変換さ
れる。変換された光電子は、電界Ｅにより、光電陰極２
に対向して設けられている陽極３に引き寄せられ、この
陽極３に捕らえられる。

【０００３】また、光電子増倍機能を有する光電管、つ
まり光電子増倍管として図１８に示される構造を持つも
のもある。ガラス容器５１の光入射面５１ａに対向する
内壁面には光電陰極５２が形成されており、入射面５１
ａから到来した光は光電陰極５２において光電子に変換
される。変換された光電子は、電界Ｅにより、光電陰極
５２に対向して設けられているダイノード５３に引き寄
せられる。ダイノード５３は複数個の電極５３ａ，ｂ…
から構成され、入射した光電子を２次電子放出する。２
次電子放出された電子は最終的に陽極５４に捕らえられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光電管４においては、電界Ｅに直交する紙面に垂直
な方向、言い換えればガラス容器１の光入射面１ａに平
行な方向に強磁界Ｂがかかった場合には、光電陰極２お
よび陽極３間に印加される電圧にもよるが、光電陰極２
に発生した光電子が陽極３に捕らえられなくなる現象が
生じる。つまり、光電陰極２に発生した光電子はこの強
磁界Ｂによりサイクロイド運動を行い、矢示のように光
電陰極２に戻る円運動をする。このため、光電管４の光
検出効率は電界Ｅに直交する強磁界Ｂにより低下するこ
とがあった。

【０００５】また、上記従来の光電子増倍管５５におい
ても、ガラス容器５１の光入射面５１ａに平行な方向に
強磁界Ｂがかかった場合には、光電陰極５２および各ダ
イノード５３ａ，ｂ…間に印加される電圧にもよるが、
光電陰極５２に発生した光電子がダイノード５３ａに捕
らえられなくなる現象が生じる。つまり、光電陰極５２
に発生した光電子は、上記光電管の場合と同様に、強磁
界Ｂによりサイクロイド運動を行い、矢示のように光電
陰極５２に戻る円運動をする。この現象は電子を増倍す
るダイノード５３の部分においても同様に生じる。この
ため、光電子増倍管５５の光検出効率も電界Ｅに直交す
る強磁界Ｂにより低下することがあった。

【０００６】図１９は上記従来の各管における光電子の
サイクロイド運動を拡大して模式的に図示したものであ
り、光電子の軌道は点線に示されている。例えば、磁界
Ｂの強さが０．６［Ｔ］，発生した光電子の初速が０
［ｅＶ］，光電陰極２および陽極３間の印加電圧または
光電陰極５２およびダイノード５３ａ間の印加電圧が１
０００［Ｖ］の場合には、光電子はこのサイクロイド運
動により光電陰極２または５２から最大０．１７７［m
m］（＝ｙ_max ）だけ離れる。従って、このような設定
条件下では、光電陰極２と陽極３との間隔または光電陰
極５２とダイノード５３ａとの間隔が０．１７７［mm］
以上離れて設けられていると、光電陰極２または５２に
発生した光電子は陽極３またはダイノード５３ａに到達
できなくなる。光電子増倍管５５においては、この強磁
界Ｂの影響は、光電陰極５２およびダイノード５３ａ間
だけではなく、ダイノード５３における電子増倍にも及
ぶ。

【０００７】このような問題を解消するには、磁界Ｂの
方向は予め分かっているため、電界Ｅの方向がこの磁界
Ｂの方向と平行になるように、つまり、入射面１ａまた
は５１ａに対して磁界Ｂの方向が直交するように、光電
管４または光電子増倍管５５自体を移動したり回転した
り等すれば良い。電界Ｅと磁界Ｂとが平行になれば、発
生した光電子のサイクロイド運動がなくなり、光電管４
および光電子増倍管５５の光検出効率は低下しなくな
る。

【０００８】しかし、このような光電管４または光電子
増倍管５５を用いて構成される粒子（放射線）検出装置
においては、上記のように光電管４または光電子増倍管
５５の配置位置を自由に変更することは一般的に困難で
ある。つまり、このような放射線検出装置の断面は通常
図２０に示される構成になっている。放射線を検出する
ＢａＦ₂ シンチレータ５はビームラインが通過する検出
部を囲むように複数個配置されており、検出された放射
線を光電変換する光電管４または光電子増倍管５５は各
シンチレータ５の背部に固定されている。このため、光
電管４または光電子増倍管５５自体の設置位置は、シン
チレータ５の出力端との接続のうえから制限を受け、自
由に変更することは出来ない。従って、ガラス容器１ま
たは５１の入射面１ａまたは５１ａに対して磁界Ｂの方
向が直交するように各光電管４または光電子増倍管５５
を配置させるには、シンチレータ５を棒状ではなく、そ
の出力端が所定の角度を持つように加工することが必要
である。一般的にシンチレータをこのように加工するこ
とは困難であり、このため、光電陰極２および陽極３間
または光電陰極５２およびダイノード５３ａ間に生じる
電界Ｅの方向と外部磁界Ｂの方向とを一致させることは
現実的には不可能であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、光電陰極は透光性の
密閉容器の光入射面に対して傾斜して設けられ、陽極は
傾斜したこの光電陰極に対向して設けられ、光電管が構
成されているものである。

【００１０】また、光電陰極は透光性の密閉容器の光入
射面に対して傾斜して設けられ、２次電子放出する電極
は傾斜したこの光電陰極に対向して設けられ、陽極はこ
の電極に対向して設けられ、光電子増倍機能を有する光
電管が構成されているものである。

【００１１】また、２次電子放出する電極に代え、光電
陰極に発生した光電子を内部増倍する固体半導体素子を
備え、光電陰極は密閉容器の光入射面に対して傾斜して
設けられ、上記固体半導体素子は傾斜したこの光電陰極
に対向して設けられ、光電子増倍機能を有する光電管が
構成されているものである。

【００１２】また、放射線を検出すると光を発生するシ
ンチレータと、このシンチレータに生じた光を光電陰極
に受けて光電子を発生する上記のいずれかの光電管とを
備えて放射線検出装置が構成されているものである。

【００１３】

【作用】光電管において、透光性の密閉容器の光入射面
に平行に磁界が印加されても、光電陰極および陽極はこ
の光入射面に対して傾斜して設けられているため、磁界
の方向が光電陰極が形成された光電面に対して角度を持
つ場合には、光電陰極に発生した光電子は電界の磁界方
向の成分により磁界の方向に沿って移動し、陽極に到達
する。

【００１４】また、光電子を２次電子増倍する光電管に
おいて、透光性の密閉容器の光入射面に平行に磁界が印
加されても、光電陰極および２次電子放出する電極はこ
の光入射面に対して傾斜して設けられているため、磁界
の方向が光電陰極が形成された光電面に対して角度を持
つ場合には、光電陰極に発生した光電子は電界の磁界方
向の成分により磁界の方向に沿って移動し、２次電子放
出する電極に到達する。また、２次電子放出された電子
も上記磁界の方向に沿って移動し、電極に対向して設け
た陽極に収集される。

【００１５】また、光電子を固体半導体素子で内部増倍
する光電管において、透光性の密閉容器の光入射面に平
行に磁界が印加されても、光電陰極および固体半導体素
子はこの光入射面に対して傾斜して設けられているた
め、磁界の方向が光電陰極が形成された光電面に対して
角度を持つ場合には、光電陰極に発生した光電子は電界
の磁界方向の成分により磁界の方向に沿って移動し、固
体半導体素子に到達する。固体半導体素子の内部では外
部磁界の影響なく、入射された光電子が増倍される。

【００１６】また、磁界の方向が光電面に対して角度を
持たない場合には、光電管自体を回転させるだけで磁界
の方向が光電面に対して角度を持つようになり、上記と
同様に、光電陰極に発生した光電子は電界の磁界方向の
成分により磁界の方向に沿って移動し、陽極または２次
電子放出する電極または固体半導体素子に到達する。

【００１７】

【実施例】図１（ａ）は本発明の第１の実施例による光
電管を示す断面図、同図（ｂ）はこの光電管の斜視図で
ある。

【００１８】光電管１１は円筒状のガラスバルブ１２内
に構成されており、このガラスバルブ１２の上面および
底面は気密的に密閉され、その内部は真空状態に維持さ
れている。また、このガラスバルブ１２は透明な材料か
らなり、その上面は光入射面１２ａになっており、透光
性の密閉容器が形成されている。このガラスバルブ１２
の内部には光を受けると光電子を発生する光電陰極１３
と、この光電陰極１３に発生した光電子を収集する陽極
１４とが設けられている。光電陰極１３は、このガラス
バルブ１２の光入射面１２ａに対してある角度をもって
傾斜して形成されたガラスバルブ１２の内壁面に設けら
れている。この光電陰極１３が形成されている光電面は
同図（ｂ）の斜視図において点線で示されている。この
光電面はその端部ａにおいて光入射面１２ａから最も遠
ざかり、また、端部ｂにおいて光入射面１２ａに最も近
付く。陽極１４は、傾斜したこの光電陰極１３に対して
平行に設けられており、ガラスバルブ１２の外部に電気
的に接続されるリード部１４ａを有している。

【００１９】このような構造において、光入射面１２ａ
から到来した光は光電陰極１３に衝突し、この光電陰極
１３において光電子に変換される。発生した光電子は光
電陰極１３および陽極１４間に生じている電界Ｅにより
陽極１４側に引き寄せられ、陽極１４に捕らえられる。

【００２０】本実施例による光電管１１によれば、光入
射面１２ａに平行に外部磁界Ｂが印加されても、光電陰
極１３および陽極１４はこの光入射面１２ａに対して傾
斜して設けられているため、光電陰極１３に生じたほと
んどの光電子は陽極１４に収集される。つまり、図２
（ａ），（ｂ）に示されるように、磁界Ｂの方向が光電
陰極１３が形成された光電面に対して角度を持つ場合に
は、光電陰極１３に発生した光電子は電界Ｅの磁界方向
の成分によりサイクロイド運動をしながら磁界Ｂの方向
に沿って移動し、終には陽極１４に到達する。ここで、
同図（ａ）における磁界Ｂは紙面の左側から右側へ向か
う向きであり、同図（ｂ）における磁界Ｂは紙面の右側
から左側へ向かう向きである。磁界Ｂがいずれの向きで
あっても、磁界Ｂと光電面とが角度を持っていれば、光
電陰極１３に発生した光電子は陽極１４へ誘導される。
なお、同図において図１と同一部分については同符号を
用いており、その説明は省略する。

【００２１】図３（ａ），（ｂ）は、上記第１の実施例
における光電管１１において、外部磁界Ｂの方向が光電
面に対して角度を持たない場合を示しており、図１と同
一部分については同符号を用い、その説明は省略する。

【００２２】同図（ａ）は磁界Ｂの方向が紙面に対して
垂直な方向であり、光電陰極１３および陽極１４間に生
じる電界Ｅに直交する方向になっている。この場合は光
電面が光入射面１２ａに対して傾斜していても、磁界Ｂ
の方向が光電面に対して角度を持たないため、光電陰極
１３に生じた光電子は光電面に戻る矢示の軌道をとる。
従って、このような場合には、光電管１１自体を回転さ
せることにより、光電面を磁界Ｂに対してある角度を持
たせるようにする。このようにすれば、図２における場
合と同様に、光電陰極１３に発生した光電子は電界Ｅの
磁界方向の成分により磁界Ｂの方向に沿って移動し、陽
極１４に到達するようになる。

【００２３】同図（ｂ）は磁界Ｂの方向が光電面に対し
て平行な方向になり、光電面に対して磁界Ｂの方向が角
度を持たない場合である。この場合には、光電面に発生
した光電子は、その発生した位置を原点とする３次元座
標を図示のようにとると、ｚ軸方向に向かう矢示のサイ
クロイド運動をし、光電面側に戻ってしまう。このた
め、このような場合にも、上記の場合と同様に、光電管
１１自体を回転させて光電面を磁界Ｂに対して角度を持
たせるようにすることにより、光電子は陽極１４に誘導
されるようになる。

【００２４】従って、上記第１の実施例によれば光入射
面１２ａに平行に磁界Ｂが印加されても、光電陰極１３
に発生したほとんどの光電子は陽極１４に収集されるよ
うになる。このため、光電管１１の光検出効率は、従来
のように、外部磁界Ｂの影響によって低下するといった
ことがなくなる。また、本実施例による光電管１１をシ
ンチレータと組み合わせて放射線検出装置を構成した場
合においても、各光電管１１を回転させるだけで光検出
効率の低下を防止することが出来る。つまり、従来のよ
うに、シンチレータの形状を特別な形に加工することな
く、検出効率の良い放射線検出装置が得られるようにな
る。

【００２５】図４（ａ）は本発明の第２の実施例による
光電子増倍管を示す断面図、同図（ｂ）はこの光電子増
倍管の斜視図である。

【００２６】光電子増倍管６１は円筒状のガラスバルブ
６２内に構成されており、このガラスバルブ６２の上面
および底面は気密的に密閉され、その内部は真空状態に
維持されている。また、このガラスバルブ６２は透明な
材料からなり、その上面は光入射面６２ａになってお
り、透光性の密閉容器が形成されている。このガラスバ
ルブ６２の内壁面には、光を受けると光電子を発生する
光電陰極６３が形成されている。また、ガラスバルブ６
２の内部には、この光電陰極６３に発生した光電子の入
射によって２次電子放出する２次電子増倍部６４が設け
られており、光電陰極６３に対向する近接位置に配置さ
れている。また、この２次電子増倍部６４に対向した位
置に、２次電子放出された電子を収集する陽極６５が設
けられている。光電陰極６３は、このガラスバルブ６２
の光入射面６２ａに対してある角度をもって傾斜して形
成されている。この光電陰極６３が形成されている光電
面は同図（ｂ）の斜視図において点線で示されている。
この光電面はその端部ａにおいて光入射面６２ａから最
も遠ざかり、また、端部ｂにおいて光入射面６２ａに最
も近付く。２次電子増倍部６４および陽極６５は、傾斜
したこの光電陰極６３に対して平行に設けられており、
陽極６５にはガラスバルブ６２の外部に電気的に接続さ
れるリード部６５ａが設けられている。

【００２７】このような構造において、光入射面６２ａ
から到来した光は光電陰極６３に衝突し、この光電陰極
６３において光電子に変換される。発生した光電子は光
電陰極６３および２次電子増倍部６４間に生じている電
界Ｅにより２次電子増倍部６４側に引き寄せられ、２次
電子増倍される。そして、増倍された電子群は陽極６５
に捕らえられる。

【００２８】本実施例による光電子増倍管６１によって
も、光入射面６２ａに平行に外部磁界Ｂが印加されて
も、光電陰極６３および２次電子増倍部６４はこの光入
射面６２ａに対して傾斜して設けられているため、光電
陰極６３に生じたほとんどの光電子は２次電子増倍部６
４に収集される。つまり、図５（ａ），（ｂ）に示され
るように、磁界Ｂの方向が光電陰極６３が形成された光
電面に対して角度を持つ場合には、光電陰極６３に発生
した光電子は電界Ｅの磁界方向の成分によりサイクロイ
ド運動をしながら磁界Ｂの方向に沿って移動し、終には
２次電子増倍部６４に到達する。ここで、同図（ａ）に
おける磁界Ｂは紙面の左側から右側へ向かう向きであ
り、同図（ｂ）における磁界Ｂは紙面の右側から左側へ
向かう向きである。磁界Ｂがいずれの向きであっても、
磁界Ｂと光電面とが角度を持っていれば、光電陰極６３
に発生した光電子は２次電子増倍部６４へ誘導される。
また、２次電子増倍部６４においても、各電極で２次電
子放出された電子群は同様にサイクロイド運動をしなが
ら磁界Ｂの方向に沿って移動し、終には陽極６５に到達
する。なお、同図において図３と同一部分については同
符号を用いており、その説明は省略する。

【００２９】図６（ａ），（ｂ）は、上記第２の実施例
における光電子増倍管６１において、外部磁界Ｂの方向
が光電面に対して角度を持たない場合を示しており、図
４と同一部分については同符号を用い、その説明は省略
する。

【００３０】同図（ａ）は磁界Ｂの方向が紙面に対して
垂直な方向であり、光電陰極６３および２次電子増倍部
６４間に生じる電界Ｅに直交する方向になっている。こ
の場合は光電面が光入射面６２ａに対して傾斜していて
も、磁界Ｂの方向が光電面に対して角度を持たないた
め、光電陰極６３に生じた光電子は光電面に戻る矢示の
軌道をとる。従って、このような場合には、光電子増倍
管６１自体を回転させることにより、光電面を磁界Ｂに
対してある角度を持たせるようにする。このようにすれ
ば、図５における場合と同様に、光電陰極６３に発生し
た光電子は電界Ｅの磁界方向の成分により磁界Ｂの方向
に沿って移動し、２次電子増倍部６４に到達するように
なる。また、同様に、２次電子増倍部６４で２次電子放
出された電子群も磁界Ｂの方向に沿って移動し、陽極６
５に到達するようになる。

【００３１】同図（ｂ）は磁界Ｂの方向が光電面に対し
て平行な方向になり、光電面に対して磁界Ｂの方向が角
度を持たない場合である。この場合には、光電面に発生
した光電子は、その発生した位置を原点とする３次元座
標を図示のようにとると、ｚ軸方向に向かう矢示のサイ
クロイド運動をし、光電面側に戻ってしまう。このた
め、このような場合にも、上記の場合と同様に、光電子
増倍管６１自体を回転させて光電面を磁界Ｂに対して角
度を持たせるようにすることにより、光電子は２次電子
増倍部６４に誘導され，増倍された電子群は陽極６５に
誘導されるようになる。

【００３２】従って、上記第２の実施例によれば光入射
面６２ａに平行に磁界Ｂが印加されても、光電陰極６３
に発生したほとんどの光電子は２次電子増倍部６４に収
集され、増倍された電子群は陽極６５に収集されるよう
になる。このため、光電子増倍管６１の光検出効率は、
従来のように、外部磁界Ｂの影響によって低下するとい
ったことがなくなる。また、本実施例による光電子増倍
管６１をシンチレータと組み合わせて放射線検出装置を
構成した場合においても、各光電子増倍管６１を回転さ
せるだけで光検出効率の低下を防止することが出来る。

【００３３】図７，図８および図９は本発明の第３，第
４および第５の実施例による光電管の構造を示す断面図
である。つまり、図７に示された光電管は、ガラスバル
ブ２１の内側に別のガラス板２２が設けられ、このガラ
ス板２２の片面に光入射面２１ａに傾斜して光電陰極２
３が形成されたものである。陽極２４はこの光電陰極２
３が形成された光電面に対向して設けられている。ま
た、図８に示された光電管は、ガラスバルブ３１の光入
射面３１ａ側の内壁の断面が入射面３１ａを底面とした
三角形状になっている。そして、この三角形の側面に光
電陰極３２が形成されている。陽極３３はこの光電陰極
３２が形成された光電面に対向して逆ハの字状に形成さ
れている。また、図９に示された光電管は、ガラスバル
ブ４１の入射面４１ａ側の内壁の断面がほぼ半円状に形
成され、この半円状の円面に光電陰極４２が形成された
ものである。陽極４３はこの半円状の円面に対向して形
成されている。

【００３４】図７から図９に示されたいずれの光電管に
おいても、光電陰極２３，３２，４２はこのガラスバル
ブの光入射面２１ａ，３１ａ，４１ａに対して傾斜して
設けられ、陽極２４，３３，４３は傾斜したこれら各光
電陰極に対向して設けられている。このため、各ガラス
バルブの光入射面２１ａ，３１ａ，４１ａに平行に磁界
Ｂが印加されても、上記実施例と同様に、光電陰極２
３，３２，４２に発生した光電子は電界Ｅの磁界方向の
成分により磁界Ｂの方向に沿って移動し、陽極２４，３
３，４３に到達する。従って、これら各実施例において
も上記各実施例と同様な効果を奏し、また、シンチレー
タと組み合わせることにより検出効率が良好な放射線検
出装置が得られる。

【００３５】図１０，図１１および図１２は本発明の第
６，第７および第８の実施例による光電子増倍管の構造
を示す断面図である。

【００３６】図１０に示された光電子増倍管は、ガラス
バルブ７１の内側に別のガラス板７２が設けられ、この
ガラス板７２の片面に光入射面７１ａに傾斜して光電陰
極７３が形成されたものである。２次電子増倍部７４は
この光電陰極７３が形成された光電面に対向して設けら
れており、陽極７５はこの２次電子増倍部７４に対向し
て設けられている。

【００３７】図１３はこの２次電子増倍部７４の詳細構
造を示す断面図であり、説明の簡単のためにガラス板７
２は省略している。なお、同図において図１０と同一部
分には同符号を用いており、その説明は省略する。２次
電子増倍部７４は図示のように２次電子放出する３段の
ダイノード７４ａ〜ｃから構成されている。ここで、ガ
ラスバルブ７１の口径をｌ、２次電子増倍部７４の厚さ
をｈとする。図１４は、この２次電子増倍部７４に紙面
の左側から右側に強磁界Ｂが加わった状態を示してい
る。この強磁界Ｂにより、図示しないガラス板７２の光
電陰極７３に生じた光電子は、図５の場合と同様な原理
によって磁界Ｂに沿って移動し、ダイノード７４ａに衝
突する。ダイノード７４ａは光電子の入射に応じて２次
電子放出し、２次電子放出された各電子はさらにダイノ
ード７４ｂ，７４ｃにおいて２次電子増倍される。これ
ら増倍された電子群も磁界Ｂの方向に沿ってサイクロイ
ド運動をしながら陽極７５側へと移動し、終には陽極７
５に捕集される。

【００３８】このような光電子増倍管においては、２次
電子増倍部７４の厚さｈはガラスバルブ７１の口径ｌに
対して十分に薄く形成されることが望ましい。図１５
は、口径ｌに対する厚さｈの比ｈ／ｌ（横軸）と、光電
子増倍管の光電検出効率（縦軸；［％］）との関係を示
すグラフである。同グラフから理解されるように、比ｈ
／ｌが小さいほど検出効率が高いことが分かる。

【００３９】図１１に示された光電子増倍管は、ガラス
バルブ８１の光入射面８１ａ側の内壁の断面が入射面８
１ａを底面とした三角形状になっている。そして、この
三角形の側面に光電陰極８２が形成されている。２次電
子増倍部８３はこの光電陰極８２が形成された光電面に
対向して逆ハの字状に形成されており、陽極８４はこの
２次電子増倍部８３に対向して設けられている。また、
図１２に示された光電子増倍管は、ガラスバルブ９１の
入射面９１ａ側の内壁の断面がほぼ半円状に形成され、
この半円状の円面に光電陰極９２が形成されたものであ
る。２次電子増倍部９３および陽極９４はこの半円状の
円面に対向して形成されている。

【００４０】図１０から図１２に示されたいずれの光電
管においても、光電陰極７３，８２，９２はこのガラス
バルブの光入射面７１ａ，８１ａ，９１ａに対して傾斜
して設けられ、２次電子増倍部７４，８３，９３は傾斜
したこれら各光電陰極に対向する近接位置に設けられて
いる。このため、各ガラスバルブの光入射面７１ａ，８
１ａ，９１ａに平行に磁界Ｂが印加されても、図５に示
される原理と同様に、光電陰極７３，８２，９２に発生
した光電子は電界Ｅの磁界方向の成分により磁界Ｂの方
向に沿って移動し、２次電子増倍部７４，８３，９３に
到達する。また、２次電子増倍された電子群も同様に磁
界Ｂの方向に沿って移動し、陽極７５，８４，９４に到
達する。従って、これら各実施例においても上記各実施
例と同様な効果を奏し、また、シンチレータと組み合わ
せることにより検出効率が良好な放射線検出装置が得ら
れる。

【００４１】図１６は本発明の第９の実施例による光電
子増倍管の構造を示す断面図である。

【００４２】光電子増倍管はガラスバルブ１０１内に構
成されており、真空に保たれた内部には固体半導体素子
であるシリコン・ホトダイオード１０２が設けられてい
る。ガラスバルブ１０１の内部には光を受けると光電子
を発生する光電陰極１０３が光入射面１０１ａに対して
斜めに設けられており、シリコン・ホトダイオード１０
２はこの光電陰極１０３に対向する近接位置に配置され
ている。光電陰極１０３にはリード線１０４を介して負
の高い電圧−Ｈ［Ｖ］が印加されており、シリコン・ホ
トダイオード１０２の光電子入射面はリード線１０５を
介してグランド電位に接地されている。また、シリコン
・ホトダイオード１０２の背面にはリード線１０６を介
して正の高い電圧＋Ｈ［Ｖ］が印加されている。このリ
ード線１０６は信号取り出し用リード線（ＯＵＴ）でも
ある。

【００４３】このような構造において、光入射面１０１
ａから到来した光は光電陰極１０３に衝突し、この光電
陰極１０３において光電子に変換される。発生した光電
子は光電陰極１０３およびシリコン・ホトダイオード１
０２間に生じている電界Ｅによりホトダイオード１０２
側に引き寄せられ、捕らえられる。ホトダイオード１０
２に入射した光電子はその内部で電子増倍され、光電流
としてリード線１０６を介して外部に取り出される。

【００４４】本実施例による光電子増倍管においても、
光入射面１０１ａに平行に外部磁界Ｂが印加されても、
光電陰極１０３およびホトダイオード１０２はこの光入
射面１０１ａに対して傾斜して設けられているため、光
電陰極１０３に生じたほとんどの光電子はホトダイオー
ド１０２に入射される。従って、本実施例においても、
上記各実施例と同様な効果が奏される。さらに、本実施
例においては、ホトダイオード１０２の内部には外部磁
界による影響が及ばないため、外部磁界の影響を受ける
のは、光電陰極１０３とホトダイオード１０２の表面と
の間にとどまる。この空間における光電子は上記のよう
にホトダイオード１０２に導かれるため、高磁場におい
ても動作可能な光電子増倍管が提供される。また、上記
各実施例と同様にシンチレータと組み合わせることによ
り、検出効率が良好な放射線検出装置が得られる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
電管において、透光性の密閉容器の光入射面に平行に磁
界が印加されても、光電陰極および陽極はこの光入射面
に対して傾斜して設けられているため、磁界の方向が光
電陰極が形成された光電面に対して角度を持つ場合に
は、光電陰極に発生した光電子は電界の磁界方向の成分
により磁界の方向に沿って移動し、陽極に到達する。

【００４６】また、光電子を２次電子増倍する光電管お
よび光電子を固体半導体素子で内部増倍する光電管にお
いても同様に、透光性の密閉容器の光入射面に平行に磁
界が印加されても、光電陰極に発生した光電子は電界の
磁界方向の成分により磁界の方向に沿って移動し、２次
電子放出する電極および固体半導体素子に到達する。

【００４７】このため、上記各管において、光電陰極に
発生した光電子は外部の強磁界にかかわらず陽極，２次
電子放出する電極および固体半導体素子に収集されるよ
うになり、光電管の光検出効率は良好な状態に保たれ
る。

【００４８】また、２次電子放出された電子も外部磁界
の方向に沿って移動し、電極に対向して設けた陽極に収
集される。このため、光電子は外部の強磁界の影響を受
けることなく２次電子増倍され、十分な電子群が陽極に
到達するようになる。また、固体半導体素子の内部では
外部磁界の影響なく、入射された光電子が増倍される。
従って、外部磁界に影響されずに電子増倍を行える光電
子増倍管が提供される。

【００４９】また、これら光電管，光電子増倍管を放射
線検出装置に適用することにより、検出効率が良好な放
射線検出装置が提供されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による光電管の構造を示
す図である。

【図２】図１に示された光電管の光電面に角度を持って
磁界Ｂが印加された場合における光電子の軌道を示す図
である。

【図３】図１に示された光電管の光電面に角度を持たな
いで磁界Ｂが印加された場合における光電子の軌道を示
す図である。

【図４】本発明の第２の実施例による光電子増倍管の構
造を示す図である。

【図５】図４に示された光電子増倍管の光電面に角度を
持って磁界Ｂが印加された場合における光電子の軌道を
示す図である。

【図６】図４に示された光電子増倍管の光電面に角度を
持たないで磁界Ｂが印加された場合における光電子の軌
道を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例による第２の光電管の構
造を示す断面図である。

【図８】本発明の第４の実施例による第３の光電管の構
造を示す断面図である。

【図９】本発明の第５の実施例による第４の光電管の構
造を示す断面図である。

【図１０】本発明の第６の実施例による第２の光電子増
倍管の構造を示す断面図である。

【図１１】本発明の第７の実施例による第３の光電子増
倍管の構造を示す断面図である。

【図１２】本発明の第８の実施例による第４の光電子増
倍管の構造を示す断面図である。

【図１３】図１０に示された第６の実施例による第２の
光電子増倍管の２次電子増倍部の詳細な構造を示す断面
図である。

【図１４】図１３に示された２次電子増倍部に外部磁界
Ｂが印加された状態を示す断面図である。

【図１５】図１０に示された第６の実施例による第２の
光電子増倍管の検出効率を示すグラフである。

【図１６】本発明の第９の実施例による第５の光電子増
倍管の構造を示す断面図である。

【図１７】従来の光電管の構造を示す図である。

【図１８】従来の光電子増倍管の構造を示す図である。

【図１９】従来の光電管および光電子増倍管におけるサ
イクロイド運動を説明するための図である。

【図２０】放射線検出装置の一般的な構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１…光電管、１２，６２，１０１…ガラスバルブ、１
２ａ，６２ａ，１０１ａ…光入射面、１３，６３，１０
３…光電陰極、１４，６５…陽極、１４ａ，６５ａ…リ
ード部、６１…２次電子増倍する光電子増倍管、６４…
２次電子増倍部、１０２…固体半導体素子、１０４，１
０５，１０６…リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠司 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を受けると光電子を発生する光電陰極
   と、この光電陰極に発生した光電子を収集する陽極と、
   前記光電陰極および前記陽極を収納する透光性の密閉容
   器とを備えて構成された光電管において、 前記光電陰極は前記密閉容器の光入射面に対して傾斜し
   て設けられ、前記陽極は傾斜したこの光電陰極に対向し
   て設けられていることを特徴とする光電管。
2. 【請求項２】 光を受けると光電子を発生する光電陰極
   と、この光電陰極に発生した光電子の入射に応じて２次
   電子を放出する電極と、この電極から放出された２次電
   子を収集する陽極と、前記光電陰極，前記電極および前
   記陽極を収納する透光性の密閉容器とを備えて構成され
   た光電子増倍機能を有する光電管において、 前記光電陰極は前記密閉容器の光入射面に対して傾斜し
   て設けられ、前記電極は傾斜したこの光電陰極に対向し
   て設けられ、前記陽極はこの電極に対向して設けられて
   いることを特徴とする光電子増倍機能を有する光電管。
3. 【請求項３】 ２次電子放出する電極部の厚さは密閉容
   器の径に対して小さいことを特徴とする請求項２記載の
   光電子増倍機能を有する光電管。
4. 【請求項４】 光を受けると光電子を発生する光電陰極
   と、この光電陰極に発生した光電子を内部増倍する固体
   半導体素子と、前記光電陰極および前記固体半導体素子
   を収納する透光性の密閉容器とを備えて構成された光電
   子増倍機能を有する光電管において、 前記光電陰極は前記密閉容器の光入射面に対して傾斜し
   て設けられ、前記固体半導体素子は傾斜したこの光電陰
   極に対向して設けられていることを特徴とする光電子増
   倍機能を有する光電管。
5. 【請求項５】 放射線を検出すると光を発生するシンチ
   レータと、このシンチレータに生じた光を光電陰極に受
   けて光電子を発生する請求項１から請求項４のいずれか
   １に記載された光電管とを備えて構成されたことを特徴
   とする放射線検出装置。