JPH09288992A - 電子増倍器及び光電子増倍管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストークの発生を抑制することのできる
電子増倍器及び光電子増倍管を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明による電子増倍部２７は、複数段
にダイノード部９を積層させると共に仕切部分１４によ
ってマルチチャンネル１２を構成するダイノード１０
と、ダイノード１０のうちの第１段目のダイノード部９
ａの仕切部分１４に対応する位置に配置された仕切グリ
ッド２０によってマルチチャンネル１８を構成する集束
電極１６と、ダイノード１０により増倍された電子を受
容する陽極７とを備えた電子増倍部２７であって、集束
電極１６の仕切グリッド２０には、第１段目のダイノー
ド部９ａの仕切部分１４に対峙させた位置に仕切用開口
部２１が形成されていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子増倍器及び光
電子増倍管に係り、特に、この電子増倍器及び光電子増
倍管を構成する集束電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から存在する光電子増倍管の一例と
して、特開平５−２９０７９３号公報に示されるものが
ある。この光電子増倍管は、複数段に板状のダイノード
部を積層させたダイノードを備え、このダイノードは、
格子状の仕切部分とその外周を囲む外周部とでマルチチ
ャンネルを構成し、各チャンネルには複数の電子増倍孔
が並設されている。また、このダイノードに対向する位
置には集束電極が配置され、この集束電極には、ダイノ
ードの仕切部分に対峙する位置に格子状の仕切グリッド
が配置されている。この仕切グリッドは、ダイノードの
仕切部分よりも十分に細い幅を有している。集束電極の
各チャンネルには、入射された電子を集束させて電子増
倍孔に導く複数の増倍孔用開口部が形成されている。更
に、集束電極に対向する位置には、外部からの光を受容
する受光面板が配置され、この受光面板の内面には光を
電子に変換する光電面が形成されている。

【０００３】そこで、外部からの光に反応して、光電面
から光電子が放出された場合、集束電極とダイノードと
の間に形成される電位分布により、光電子は、集束電極
の増倍孔用開口部を通過した後、電子増倍孔に入射す
る。このとき、ダイノードの仕切部分に隣接する電子増
倍孔内に入射される予定であった光電子は、ダイノード
の仕切部分に引き寄せられ、捕捉されてしまう。このた
め、各チャンネルの輪郭部分に入射する光電子数は減少
し、結果的に陽極で検出される光電子数は減少する。こ
のため、各チャンネルの輪郭部分で信号が欠落し、ユニ
フォミティが悪化するという問題があった。

【０００４】このユニフォミティ悪化の問題に対処する
ために、集束電極の仕切グリッドの幅を広くする構成が
考えられる。このように集束電極の仕切グリッドの幅を
広くした場合、ダイノードの仕切部分に引き寄せられて
捕捉される光電子数は減少し、光電子を各チャンネルの
輪郭部分に的確に入射させることができる。その結果、
陽極で検出される光電子数は減少せず、各チャンネルの
輪郭部分で信号は欠落せずに、各チャンネル毎のユニフ
ォミティは向上する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光電子増倍管は、上述のように構成されている
ので、次のような問題が存在していた。

【０００６】すなわち、仕切グリッドの幅を広げた光電
子増倍管では、光電子が仕切グリッドに入射して反発す
る確率が極めて高くなり、仕切グリッドで反発した光電
子が電子増倍孔内に多量に紛れ込み、結果的に、クロス
トークが促進されるという問題が生じていた。

【０００７】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであり、ユニフォミティを向上させつつクロストー
クの発生を抑制することのできる電子増倍器及び光電子
増倍管を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による電子増倍器
は、複数段にダイノード部を積層させると共に仕切部分
によってマルチチャンネルを構成するダイノードと、ダ
イノードのうちの第１段目のダイノード部の仕切部分に
対応する位置に配置された仕切グリッドによってマルチ
チャンネルを構成する集束電極と、ダイノードにより増
倍された電子を受容する陽極とを備え、電子流を集束電
極の各チャンネル毎に入射させ集束させた後、電子流を
前記ダイノードの各チャンネル毎に増倍させ、ダイノー
ドの各チャンネル毎に出射した電子を陽極で検出する電
子増倍器であって、集束電極の仕切グリッドには、第１
段目のダイノード部の仕切部分に対峙させた位置に、電
子を通過させる仕切用開口部が形成されていることを特
徴としている。

【０００９】この電子増倍器において、集束電極に入射
する電子は、仕切グリッドの仕切用開口部近傍に形成さ
れた電子レンズの作用によって、仕切用開口部に集束さ
れ、この開口部を通過した後、ダイノードのうちの第１
段目のダイノード部の仕切部分に捕捉される。このた
め、仕切グリッドによって反発される電子数を極めて減
少させることができる。

【００１０】また、上述した電子増倍器を、仕切部分の
幅方向において仕切用開口部の長さを仕切部分の長さよ
り短くする構成とした。

【００１１】また、ダイノードの各チャンネルには、複
数の電子増倍孔が形成され、集束電極の各チャンネルに
は、各電子増倍孔に対峙させた位置に、電子を通過させ
る増倍孔用開口部が形成される構成とした。

【００１２】また、ダイノードのチャンネルをマトリク
ス状に配列させる構成とした。

【００１３】また、ダイノードのチャンネルをリニアに
配列させる構成とした。

【００１４】更に、上述した電子増倍器において、電子
増倍器を密封する真空気密容器と、真空気密容器に設け
られると共に集束電極に対向する位置に光電面をもった
受光面板とを更に備える構成とした。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。

【００１６】図１は、光電子増倍管１の外観を示す斜視
図である。図１に示すように、光電子増倍管１は角筒形
状の金属容器２を有している。この金属容器２の一端部
には、ガラス製の受光面板３が気密に取り付けられ、こ
の受光面板３の内側には、光を電子に変換するためのア
ンチモン及びアルカリ金属を蒸着した光電面４が形成さ
れている。また、金属容器２の他端部は開放され、電子
増倍部２７の挿入に利用されている。この電子増倍部２
７は、図２に示すように、金属容器２に対して気密に取
り付けられる金属製のベースプレート５を有している。
このベースプレート５の中央から、金属容器２の内部と
外部とを連通させる円筒状の金属製の排気管６が延びて
いる。この排気管６は、金属容器２と電子増倍部２７と
を組み付けた後、金属容器２の内部を真空ポンプ（図示
せず）によって排気して真空状態にするのに利用される
と共に、光電面４に蒸着させるアルカリ金属蒸気を金属
容器２内に入れる場合にも利用される。

【００１７】図２に示すように、ベースプレート５に対
向する位置には、１６枚の平板状の陽極７が設けられ、
この陽極７は、互いに一定の間隔をあけて４×４マトリ
クス状に並設されている。また、電子増倍部２７は、陽
極７に対向する位置にブロック状のダイノード１０を有
している。このダイノード１０は平板状のダイノード部
９を８枚積層させることによって構成されている。

【００１８】各ダイノード部９には、各陽極７に対応し
て４×４マトリクス状に１６個のチャンネル１２が形成
され、各チャンネル１２は、ダイノード部９の外枠３８
と、格子状の仕切部分１４とで作り出されている。各チ
ャンネル１２には、電子を増倍させるための電子増倍孔
１１が４つ並設され、各電子増倍孔１１はすべて同一方
向に延在し、電子増倍孔１１同士は、線状の増倍孔境界
部分１３で仕切られている。また、図２及び図３に示す
ように、仕切部分１４の幅は、陽極７同士の間隔に対応
して決定されると共に、増倍孔境界部分１３より広い幅
で形成されている。

【００１９】更に、図２に示すように、電子増倍部２７
は、ダイノード部９のうち最上段にある第１段目のダイ
ノード部９ａに対向する位置に平板状の集束電極１６を
有している。この集束電極１６は、図１に示した光電面
４に対向する位置に配置されている。集束電極１６に
は、ダイノード部９ａの各チャンネル１２に対応して４
×４マトリクス状に１６個のチャンネル１８が形成され
ている。各チャンネル１８は、集束電極１６の外枠３９
と格子状の仕切グリッド２０とで構成され、各チャンネ
ル１８には、図３に示すように、電子を集束させ且つ電
子をダイノード部９ａの電子増倍孔１１に導くための増
倍孔用開口部１７が４つ並設されている。各開口部１７
はすべて同一方向に延在し、開口部１７同士は、フォー
カスグリッド１９で仕切られている。

【００２０】集束電極１６において、図３及び図４に示
すように、格子状のチャネル境界部分１４の上方には、
これに対応して延びる格子状の仕切グリッド２０が設け
られている。仕切グリッド２０には、エッチング等によ
り仕切用開口部２１が形成され、この仕切グリッド２０
は、図５に示すように、前述したダイノード部９ａの仕
切部分１４に対向する位置に配置されている。従って、
開口部２１は、ダイノード部９ａの仕切部分１４に対向
するので、開口部２１に電子が入射した場合、この電子
を、第１段目のダイノード部９ａの仕切部分１４に集束
させながら導くことができる。

【００２１】図５及び図６に示すように、陽極７のマル
チ化に起因して、ダイノード１０の仕切部分１４の幅が
増倍孔境界部分１３の幅に対して広く形成されているの
で、広くなった分だけ集束電極１６の仕切グリッド２０
の幅は、フォーカスグリッド１９より広く形成されてい
る。そして、開口部２１の幅は、仕切部分１４の幅より
も小さくなっている。この開口部２１は、仕切グリッド
２０の幅内において十分に広く形成されるのが好まし
い。また、開口部２１を広げた場合、広げた分だけ仕切
グリッド２０を細くすると好ましい。

【００２２】なお、電子増倍部２７を組み立てるに際し
て、図２に示すように、各陽極７には、金属容器２の外
部からベースプレート５を貫通して延びる陽極ピン８が
取り付けられ、陽極７は、この陽極ピン８によって、所
定の電位が与えられると共に支持される。また、各ダイ
ノード部９にはダイノードピン１５が取り付けられ、こ
のピン１５によって、各ダイノード部９は、電位を与え
られ、支持される。ダイノード１０は、陽極７より低い
電位に設定され、各ダイノード部９の電位は、陽極７か
ら離隔するに従って小さくなるように設定される。更
に、集束電極１６には集束電極ピン２２が取り付けら
れ、このピン２２によって、集束電極１６は、所定の電
位を与えられ、支持される。集束電極１６は、第１段目
のダイノード部９ａより低い電位に設定される。また、
図２及び図５に示すように、集束電極１６には、一対の
ピン２３が形成され、このピン２３によって光電面４に
は集束電極１６と同じ電位が与えられる。

【００２３】次に、前述した構成に基づき、光電子増倍
管１の作用について図６を参照して説明する。

【００２４】まず、集束電極１６、ダイノード１０およ
び陽極７に、それぞれ集束電極ピン２２、ダイノードピ
ン１５および陽極ピン８を介して所定の電位を与える。
このとき、仕切グリッド２０の近傍には、光電面４、集
束電極１６、ダイノード９，９ａ及び陽極７によって電
位の分布が形成され、特に、仕切グリッド２０の開口部
２１の近傍には、電子レンズが形成される。この状態で
光を受光面板３に入射させると、光は、受光面板３を透
過して光電面４に入射し、光電面４で光電子を発生させ
る。

【００２５】そして、ダイノード部９ａの仕切部分１４
の上方（領域２５）で発生した光電子は、図６の１点鎖
線の矢印で示すように、電子レンズの作用によって集束
されて開口部２１を通過し、第１段目のダイノード部９
ａのチャンネル境界領域１４に到達し、この位置に捕捉
される。従って、仕切グリッド２０で反発される光電子
数は減少し、クロストークが抑制される。なお、開口部
２１の幅を広げて仕切グリッド２０を細くした場合、仕
切グリッド２０で反発される電子数は更に減少するの
で、クロストークは更に抑制される。

【００２６】また、電子増倍孔１１の上方（領域２６）
で発生した光電子は、図６の実線矢印で示すように、増
倍孔用開口部１７の近傍に形成される電位分布によっ
て、増倍孔用開口部１７に集束されて開口部１７を通過
し、第１段目のダイノード部９ａのチャンネル１２の電
子増倍孔１１に入り込み、各ダイノード部９にて多段増
倍されて、陽極７に到達する。この場合、仕切グリッド
２０の開口部２１の幅は、境界領域１４の幅より小さく
形成されているので、領域２６の端部から発生する光電
子は、仕切グリッド２０の開口部２１で捕捉され難くな
る。このため、仕切部分１４近傍において、増倍孔用開
口部１７で集束される光電子数が増加し、この光電子の
増加に起因して、各陽極７のユニフォミティが向上す
る。

【００２７】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではない。例えば、図７に示す光電子増倍管３６の
ように、ダイノード２８のチャンネル２９をリニアに配
列させたものであってもよい。各チャンネル２９は、陽
極３０のリニア化に対応して形成されたものであり、各
チャンネル２９は１つの電子増倍孔３３で構成される。
そして、ダイノード２８の各チャンネル２９に対応し
て、集束電極３１にはチャンネル３２がリニアに並設さ
れている。この場合、各チャンネル３２は、仕切用開口
部３４を有した複数本の仕切グリッド３５で仕切られ
る。このような構成の光電子増倍管３６においても、電
子は仕切用開口部３４に集束され、結果としてクロスト
ークが抑制される。

【００２８】また、電子増倍部２７は、前述した金属容
器２が無い状態の単体部品として使用された場合、電子
増倍器として構成され、この電子増倍器は、真空チャン
バ（図示せず）内で使用される。

【００２９】更にまた、仕切グリッド２０の幅を、ダイ
ノード９ａの仕切部分１４の幅と同じにした場合でも、
クロストークを抑制すると共にユニフォミティを向上さ
せることが可能である。

【００３０】また、陽極としてマルチタイプのものが用
いられているが、陽極としてＰＳＤ等を用いたシングル
タイプのものとすることもできる。この場合であって
も、１次元又は２次元的に電子の位置検出を行うことが
できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の電子増倍器又は光電子増倍管
は、以上のように構成されているので、以下に示す効果
を有する。

【００３２】すなわち、本発明の電子増倍器又は光電子
増倍管は、集束電極の仕切グリッドにおいて、第１段目
のダイノード部の仕切部分に対峙させた位置に、電子を
通過させる仕切用開口部が形成されているので、クロス
トークの発生を抑制することができ、電子増倍器の性能
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電子増倍管の第１の実施形態を
示す斜視図である。

【図２】図１の光電子増倍管の内部を示す分解斜視図で
ある。

【図３】集束電極およびダイノードの拡大斜視図であ
る。

【図４】図２の集束電極の平面図である。

【図５】集束電極とダイノードとの位置関係を示す平面
図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

【図７】本発明に係る光電子増倍管の第２の実施形態を
示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１，３６…光電子増倍管、２…金属容器（真空気密容
器）、３…受光面板、４…光電面、７，３０…陽極、９
…ダイノード部、９ａ…第１段目のダイノード部、１
０，２８…ダイノード、１１…電子増倍孔、１２，２９
…チャンネル、１４…仕切部分、１６，３１…集束電
極、１７…増倍孔用開口部、１８，３２…チャンネル、
２０，３５…仕切グリッド、２１，３４…仕切用開口
部、２７…電子増倍部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 栄一郎 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数段にダイノード部を積層させると共
   に仕切部分によってマルチチャンネルを構成するダイノ
   ードと、前記ダイノードのうちの第１段目のダイノード
   部の前記仕切部分に対応する位置に配置された仕切グリ
   ッドによってマルチチャンネルを構成する集束電極と、
   前記ダイノードにより増倍された電子を受容する陽極と
   を備え、電子流を前記集束電極の各チャンネル毎に入射
   させ集束させた後、前記電子流を前記ダイノードの各チ
   ャンネル毎に増倍させ、前記ダイノードの各チャンネル
   毎に出射した電子を前記陽極で検出する電子増倍器であ
   って、 前記集束電極の前記仕切グリッドには、前記第１段目の
   ダイノード部の仕切部分に対峙させた位置に、電子を通
   過させる仕切用開口部が形成されていることを特徴とす
   る電子増倍器。
2. 【請求項２】 前記仕切部分の幅方向において、前記仕
   切用開口部の長さを前記仕切部分の長さより短くしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子増倍器。
3. 【請求項３】 前記ダイノードの前記各チャンネルに
   は、複数の電子増倍孔が形成され、前記集束電極の前記
   各チャンネルには、前記各電子増倍孔に対峙させた位置
   に、電子を通過させる増倍孔用開口部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載
   の電子増倍器。
4. 【請求項４】 前記ダイノードの前記チャンネルをマト
   リクス状に配列させたことを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれか一項に記載の電子増倍器。
5. 【請求項５】 前記ダイノードの前記チャンネルをリニ
   アに配列させたことを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか一項に記載の電子増倍器。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項に記載
   の電子増倍器において、前記電子増倍器を密封する真空
   気密容器と、前記真空気密容器に設けられると共に前記
   集束電極に対向する位置に光電面をもった受光面板とを
   更に備えたことを特徴とする光電子増倍管。