JPH0650617B2

JPH0650617B2 - 光電子増倍管

Info

Publication number: JPH0650617B2
Application number: JP60055609A
Authority: JP
Inventors: デールフオルクナリチヤード
Original assignee: バールテクノロジースインコーポレイテツド
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1985-03-18
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPS60211758A; US4588922A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、電子放電装置に関し、詳しくは、集束手段
から出る熱電子が電子増倍器の１次ダイノードに衝突す
るのを妨げる熱電子制御プレートを有する光電子増倍管
に関する。

〈発明の背景〉本願発明者（R.D.Faulkner）その他が1983年10月28日に
出願した米国特許出願第546,478号（特願59-226633対
応）の明細書には、光電子増倍管の外囲器の側壁に形成
されたインジウムまたは酸化インジウムの薄膜が開示さ
れている。この薄膜は外囲器の側壁に付着した光電子放
射陰極の成分と合金を形成し、その側壁上に形成された
陰極部分から出る熱電子に起因する熱電子放射を減少さ
せる。上記明細書に記載されているように、熱電子放射
は、一般に、光電子放射陰極または増倍管中で低仕事関
数のアルカリ材料が付着させられた他の表面から生じ
る。上記明細書に記載された増倍管はRCA.C31016Gと名
付けられ、油井の検層（logging）に使用されるガラス
外囲器を持つた光電子増倍管である。この検層という用
語は、鉱物の性質及び試錐孔に沿う地質学的な物質の鉱
物組成と構造を調査する方法を言うものである。油井検
層に使用される光電子増倍管は、衝撃、震動及び高い動
作温度にさらされることが多い。実際に試錐孔の代表的
な深さは数千メートルであるが、一万メートルを超える
こともあるので、試錐孔内の温度は100℃乃至250℃の範
囲内になる。温度が高くなるにつれて熱電子放射も増加
して、その結果、増倍管の信号対雑音比（S/N比）が低
下する。増倍管内で熱電子放射源となる可能性のあるも
のすべてを取り除くか減らすことが望まれている。

1983年３月８日付でバターウイツク（G.N.Butterwick）
氏に与えられた米国特許第4,376,246号の明細書には、R
CA.C83027と呼ばれる油井検層管が記載されている。こ
れは上記C31016Gと類似しているが、C31016Gに比べて堅
牢でセラミツク−金属型の外囲器、サフアイアのフエー
スプレート、ろう付けされたセラミツクと金属より成る
ステム及び改良型の集束電極構体を有する点で異なる。
C83027の集束電極構体は、高い動作温度で熱電子放射源
となることが分かつている。C31016Gの集束電極構体
は、１次ダイノードの電位（例えば、光電子放射陰極に
対して正の電位）に保たれる１個のコツプ状部材から成
るが、C83027の集束電極構体は、１次集束電極構体と２
次集束電極とから成る複合構成である。この改良された
集束電極構体により、２つの電気的に絶縁された集束部
材に２つの異なる電圧を供給することが出来る。２次集
束電極は、集束電極構体中のコツプ状部材から成り、陰
極電位で動作するので、熱電子放射源となる可能性のあ
るものが電子増倍器の近くに置かれることになる。実験
によれば、175℃より高い動作温度において、集束電極
構体の第２の集束電極の下面から放出されて電子増倍器
の１次ダイノードに衝突する熱電子によつて発生するノ
イズは、増倍管のS/N比を許容できないレベルまで下げ
てしまう大きさであることが明らかになつた。

〈発明の概要〉この発明による改良された光電子増倍管は、入射する放
射に応答して光電子を生成する光電子放射陰極と、この
陰極から隔置されている１次ダイノードを有する電子増
倍器と、上記陰極とこの電子増倍器との間に配置されて
いて陰極で発生した光電子が通過する開口を持った集束
手段とが封入された排気された外囲器を有するものであ
り、更にこの外囲器内には、上記集束手段と電子増倍器
の間で上記１次ダイノードの上方にこの１次ダイノード
に隣接して配置された熱電子制御プレートも設けられて
いる。この熱電子制御プレートは、集束手段の光電子通
過用開口と位置的に整合した光電子通過用開口を有する
電子不透過性の導電性板で構成されていて、上記光電子
放射陰極よりも正の電位に保たれる１次ダイノードに結
合されている。この熱電子制御プレートは、管の動作時
に、光電子放射電極から放出された光電子の１次ダイノ
ードの通過は許すが、集束手段から放出される不要熱電
子が１次ダイノードに入射することを有効に阻止するよ
うに働く。

〈推奨実施例の詳細な説明〉第１図には、ほぼ円筒状の側壁13と、透明なフエースプ
レート14と、複数個のステムリード18が封止されたステ
ム部16とを有する排気された外囲器12を具えた光電子増
倍管10が示されている。外囲器12は陰極サブ構体20とス
テム構体22を持つている。陰極サブ構体20とステム構体
22とは、両者間にろう付けされたセラミツク部材24によ
つて離隔されている。光電子放射陰極26がフエースプレ
ート14の内側表面に形成されている。陰極26は、アンチ
モン化アルカリ組成物が好ましく、入射する放射に応答
して光電子を生成する。フエースプレート14は、例えば
サフアイアまたは他の適当な材料（特にサフアイアが望
ましい）から成る平−平形窓（plano-plano window）と
して示されている。サフアイア製のフエースプレート14
により、陰極26を形成するための、製造原価が安くかつ
非反応性の基板が得られる。ステム16は、セラミツク基
板28と金属管30とからなるセラミツク・金属構成になつ
ている。金属管30は、陰極を形成した後に冷間圧接して
真空封止できるような、銅合金で作ることが望ましい。
金属管30は当業者に周知の方法によつてセラミツク基板
28にろう付けされている。ステムリード18は、セラミツ
ク基板28を貫通しているが、例えばろう付けによつてそ
れに真空封止されている。

全体的に符号32で示された電子増倍部が複数個のリード
34（一部しか図示されていない）によつて外囲器12内に
支持されている。リード34の一端は、外囲器の内側に突
出しているステムリード18に固着されている。第３図に
示されるように、増倍部32は、一方のみしか図示されて
いないが一対のダイノード支持スペーサ36の間に支持さ
れている、１次ダイノード35を含む複数個のダイノード
から成る。これらダイノードは、電子放射を陰極26か
ら、最終ダイノードで囲まれているアノード37に伝播さ
せて連続させる２次放射電極から成る。フイールドメツ
シユ38が１次ダイノード35の上方に隣接して設けられて
いる。高温度動作用として、ダイノードは、酸化ベリリ
ウムの２次電子放射面を有するベリリウム銅合金で形成
することが望ましいが、低動作温度用としては、アンチ
モン化アルカリの２次電子放射面を持つたニツケル製ダ
イノードを使用してもよい。

第１図を参照すると、ダイノード支持スペーサ36は、陰
極26と増倍部32との間に配置された集束構体39に固着さ
れている。集束構体39には、１次集束電極サブ構体40と
２次集束電極41とが含まれている。１次集束電極サブ構
体40は、中央部を貫通する開口44を有する実質的に平坦
な導電性の環状部材42を有する。この環状部材42から隔
て、開口48を有する、断面がＵ字状の導電性環状トツプ
キヤツプ46が設けられている。円筒状セラミツクシリン
ダ50が、上記平坦な環状部材42とトツプキヤツプ46との
間にろう付けされている。２次集束電極41は、中央に貫
通開口54を有する実質的に平坦な底部52を持つ、断面が
コップ状の導電部材であることが望ましい。平坦な底部
52は、内側、即ち、第１の表面56と外側、即ち、第２の
表面58とを有する。１次電極サブ構体40の平坦な導電性
環状部材42は、陰極26からの光電子を電子増倍部32の第
１ダイノード35に集束させるために開口44、48及び54が
互いに一列に並ぶように２次集束電極41の第１の表面56
に固着されている。ストラツプ59がこの２次集束電極41
を外囲器12の側壁13に接続している。トツプキヤツプ46
には、これに集束電位を供給するための接続体（図示せ
ず）が設けられている。

フエースプレート14上に陰極26を形成するために少なく
とも１個のアンチモン蒸発源60が、増倍管10内に配置さ
れている。第１図に示すように、均一なアンチモン薄膜
を形成するために、２個のアンチモン源60が使用されて
いる。少なくとも１個、望ましくは２個のアルカリ発生
器62が、アンチモン化アルカリ陰極26を形成し、かつ、
電子増倍部32のダイノードの表面に低仕事関数のアルカ
リ材料を供給するために、設けられている。光電子放射
陰極の形成及びダイノードの活性化の仕方は当業者に周
知であるから、その詳しい説明は省略する。光電子放射
材料及びそれに関する技術は、例えば、ニユーヨークの
ジヨンウイリーアンドサンズ社（John wiley and Sons,
Inc.）1968年発行のソマー（A.H.Sommer）氏著「光電子
放射材料」（Photoemissive Materials）に記載されて
いる。この点に関しては、ここに記載されているよう
に、増倍管10は、前記米国特許第4,376,246号明細書に
記載されているRCA.C83027光電子増倍管と同一のもので
ある。

第１図から第４図までに示される新規な熱電子制御プレ
ート64が、例えば溶接によつて、フイールドメツシユ38
の表面に固着されている。制御プレート64は、集束構体
39の開口44、48及び54と一列に並んだ開口68が形成され
ている電子不透過部分66を有する。制御プレート64は、
ベリリウム銅またはステンレス鋼のような非磁性材料か
ら出来ており、その代表的な厚さは約0.25mmである。上
記C83027におけるプレートの開口の代表的な直径は約4.
57mmである。プレート64は、ダイノード支持スペーサ36
によつて、集束構体39の２次集束電極41の第２の表面58
から絶縁離隔されている。

ここに述べた新規な光電子増倍管10の動作は、第１図を
参照することにより理解することが出来よう。陰極26と
集束構体39の２次集束電極41とは、共通の負の電位で動
作する。電子増倍部32のダイノードに供給される電位
は、陰極電位よりも順次正になり、アノード37（第３
図）は、代表的には接地電位にある。集束構体39のトツ
プキヤツプ46は、陰極26と２次集束電極41とに対して正
の電位で動作する。望ましい動作モードにおいては、こ
のトツプキヤツプ46は第１のダイノードの電位に電気的
に接続される。或いはまた、増倍管10のステム部16を貫
通して延びるステムリード18のうちの１本を介して、別
の電位をトツプキヤツプに供給することもできる。増倍
管の各素子に対する所望の動作電位を設定するために外
部に分圧器（図示せず）が設けられ、その動作電位が、
ステムリード18によつて増倍管の中へ供給される。

増倍管10の動作時には、フイールドメツシユ38に固着さ
れた熱電子制御プレート64は第１ダイノードの電位で動
作する。プレート64の電子不透過部分66は、陰極電位で
動作する２次集束電極41の第２表面から放出される熱電
子に対する収集器として働く。この熱電子は、陰極の形
成及びダイノードの活性化処理工程中に電極41の第２表
面58に被着された低仕事関数のアルカリ物質により生成
される。プレート64は、陰極26からの光電子がプレート
開口68を通過して１次ダイノード35に進むことを許容し
つつ、一方上記の熱電子を阻止する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した光電子増倍管の一部破断断
面図、第２図は第１図の線２−２に沿つた断面図、第３
図は第２図の線３−３に沿つた、増倍管の一部の断面
図、第４図はこの発明に従う新規な熱電子制御プレート
の平面図である。 10……電子放電装置、12……外囲器、26……光電子放射
陰極、32……電子増倍手段、39……集束手段、64……熱
電子制御プレート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射する放射に応答して光電子を生成する
光電子放射陰極と、上記陰極から隔置された１次ダイノ
ードを有する電子増倍手段と、上記陰極と上記電子増倍
手段との間に配置されて上記光電子を集束するための光
電子通過用開口を有する集束手段と、を有する排気され
た外囲器を持った型の光電子増倍管であって；更に、上記集束手段と電子増倍手段との間にしかも上記
１次ダイノードの上方にこれと近接して配置された熱電
子制御プレートを具え、この熱電子制御プレートは、上
記集束手段の光電子通過用開口と位置的に整合した光電
子通過用開口を有し、上記光電子放射陰極に対して正電
位に保たれる上記１次ダイノードに結合された電子不透
過性の導電性板より成り、上記集束手段から放出される
不要熱電子が上記１次ダイノードに入射することを防止
する一方上記光電子の上記１次ダイノードへの通過を許
容する、光電子増倍管。