JPH1083788A

JPH1083788A - 磁気シールドケース

Info

Publication number: JPH1083788A
Application number: JP8237018A
Authority: JP
Inventors: Masumi Tateno; 眞純立野; Hidehiro Kume; 英浩久米; Suenori Kimura; 末則木村; Koji Goto; 好志後藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Also published as: EP0828284B1; DE69730284D1; EP0828284A2; EP0828284A3; US6114621A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、磁気シールド性が高く、光電子増
倍管のユニフォミティを向上させる高性能な磁気シール
ドケースを提供することを目的とする。【解決手段】本発明による磁気シールドケース１０
は、透光性の密封容器１の光入射部分４から入射した光
を内部の反射型光電面９に当てて光電子を発生させ、複
数段のダイノード６ａ〜６ｉからなる電子増倍部６で増
倍させた光電子を出力信号として陽極７で収集するサイ
ドオン型光電子増倍管Ｐを磁界の影響から守るための磁
気シールド本体１１を有する磁気シールドケース１０に
おいて、磁気シールド本体１１は、密封容器１の光入射
部分４に対峙して設けられた入射窓１１ｄを塞ぐ集光レ
ンズ部２０を有し、この集光レンズ部２０は、光電子増
倍管Ｐの光電面９のうちの感度の高い有効領域Ａ上に入
射光を集光させる位置に設けられた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電子増倍管を磁
界の影響から守って、光電子増倍管の出力を安定させる
ための磁気シールドケースに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から一般的に利用されているこの種
の磁気シールドケースとして、図１２で示す構成が採用
されている。この磁気シールドケース１００の磁気シー
ルド本体１０１は、透磁率の高いパーマロイで円筒状に
形成されている。更に、磁気シールド本体１０１には矩
形の入射窓１０５が形成され、この入射窓１０５は、光
電子増倍管１０２のガラス製密封容器１０３内に設けら
れた光電面１０４に対峙する。従って、磁気シールドケ
ース１００の入射窓１０５から入射した光は、光電面１
０４に当たり、この光電面１０４から放出された光電子
は、電子増倍部１０６で増倍され、陽極１０７で出力信
号として収集される。

【０００３】一般的に、光電面１０４から第１ダイノー
ド１０６ａまでの距離が長いタイプのものは、磁界の影
響を受けやすく、光電子は磁界の影響により通常の軌道
から外れ、ゲインの減少を引き起こす。そこで、光電子
増倍管１０２を外部の磁界の影響から守るために、前述
した磁気シールドケース１００が利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気シールドケース１００は、上述したように構成され
ているため、次のような課題が存在していた。すなわ
ち、磁気シールドケース１００の入射窓１０５は、単な
る穴として形成されているだけなので、この入射窓１０
５から磁界が侵入し、光電子増倍管１０２の出力に影響
を与える。そこで、磁気シールドケース１００の磁気シ
ールド効果を上げるために、磁気シールドケース１００
の入射窓１０５を小さくしたり、磁気シールドケース１
００自体を大きくして、光電子増倍管１０２の光電面１
０４と磁気シールドケース１００の入射窓１０５との間
を離すように対処していたが、入射窓１０５から光電子
増倍管１０２を離すことで、光電面１０４に入射する光
のロスが大きくなり、出力信号の低下を引き起こすとい
った問題点があった。

【０００５】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、特に、磁気シールド性が高く、光電子増
倍管のユニフォミティを向上させる高性能な磁気シール
ドケースを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
磁気シールドケースは、透光性の密封容器の光入射部分
から入射した光を内部の反射型光電面に当てて光電子を
発生させ、複数段のダイノードからなる電子増倍部で増
倍させた光電子を出力信号として陽極で収集するサイド
オン型光電子増倍管を磁界の影響から守るための磁気シ
ールド本体を有する磁気シールドケースにおいて、磁気
シールド本体は、密封容器の光入射部分に対峙して設け
られた入射窓を塞ぐ集光レンズ部を有し、この集光レン
ズ部は、光電子増倍管の光電面のうちの感度の高い有効
領域上に入射光を集光させる位置に設けられたことを特
徴とする。

【０００７】この磁気シールドケースにおいて、磁気シ
ールド本体の入射窓に設けられた集光レンズ部に入射し
た被測定光は、収束しながら光電子増倍管の反射型光電
面の有効領域に集光し、この有効領域からは光電子が発
生する。この有効領域は、光電面の全面のうちの感度の
高い領域であり、迷走電子が発生し難い領域でもあり、
第１段目のダイノードの近くに存在している。また、集
光レンズ部により光電子の発生場所を有効領域という狭
い範囲に限定しているので、各光電子の発生時間にバラ
ツキが少なく、しかも各光電子の発生場所も近いため電
子走行時間のゆらぎを極めて少なくすることができる。
また、光源の位置が多少変動することに起因して、集光
レンズ部に入射する光の位置が多少変動した場合でも、
光電子の有効領域に光が集められているので、電子走行
時間のゆらぎの少なさにあいまって、陽極からの出力変
動が極めて小さくなる。更に、測定対象物に対する光電
面の位置決めを厳密に行わなくとも、集光レンズ部の集
光作用により、光電面の適切な位置に光を集めることが
できるので、測定対象物と光電面との光軸合わせが楽に
なり、光軸の多少のずれがユニフォミティに影響を与え
ることは殆どない。このような集光作用は、化学発光、
生物発光、蛍光などの微弱な光において特に有効であ
り、Ｓ／Ｎ比の向上に寄与する。更に、磁気シールド効
果を高めるために、磁気シールドケースを大型にして、
入射窓と光電面との間を離した場合でも、集光レンズ部
の集光作用により、光電子増倍管に入射する光のロスが
極めて少なくなり、強磁界中でも微弱光の検出が容易に
なる。

【０００８】この場合、集光レンズ部は、円柱曲面形状
のレンズ面を有するシリンドリカルレンズからなると好
ましい。このような構成を採用した場合、シリンドリカ
ルレンズを利用することによって、被測定光を光電面の
有効領域上にスリット状に集光させることができ、光電
面上での集光形状は、光電面の縦長い形状に合致させる
ように縦方向に細長くなる。従って、集光形状を、各段
のダイノードの縦長い形状に合致させることができ、各
ダイノードの電子増倍領域を有効に活用することがで
き、しかも、測定対象物と磁気シールドケースの入射窓
との間にスリット板を介在させるような作業や、スリッ
ト板のスリット孔と光電面との軸合わせが不要になる。

【０００９】また、集光レンズ部は、球曲面形状のレン
ズ面を有する半球状レンズからなると好ましい。このよ
うな構成を採用した場合、被測定光を光電面上にポイン
ト状に集光させることができるので、微弱な光を検出す
る際に特に有効である。

【００１０】また、磁気シールド本体に設けられた光電
子増倍管挿入口を塞ぐ蓋部を更に有し、この蓋部は、光
電子増倍管のステムピンに連結させるソケット部を有す
ると好ましい。このように構成を採用することで、光電
子増倍管を磁気シールドケース内に簡単に組み込むこと
ができ、しかも、蓋部の採用により、光電子増倍管を磁
気シールドケースで略完全に密閉することができるの
で、磁気シールド効果をより一層高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による磁
気シールドケースの好適な実施形態について詳細に説明
する。

【００１２】図１は、本実施形態に係る磁気シールドケ
ースに適用するサイドオン型光電子増倍管を示す斜視図
である。同図に示すサイドオン型光電子増倍管Ｐは透光
性の密封容器１を有し、この密封容器１は、上下両端が
閉鎖された透明な円筒形をなすと共に、硼硅酸ガラス、
ＵＶガラス又は石英ガラス等からなる。密封容器１内に
は、上下にセラミック等の絶縁体基板２ａ，２ｂが設け
られ、一対の絶縁体基板２ａ，２ｂで挟むようにして各
種の電極が支持され、密封容器１の底部には樹脂製のピ
ンベース３が固定されている。このピンベース３には複
数のステムピン３ａが設けられ、各ステムピン３ａによ
って各種の電極は外部に導き出されている。

【００１３】図１及び図２に示すように、絶縁体基板２
ａと２ｂとの間には、密封容器１の光入射部分４に対し
て一定の角度をもって傾けられた光電面９と、この光電
面９から放出された光電子を順次増倍させるための複数
段のダイノード６ａ〜６ｉからなる電子増倍部６と、増
倍された光電子を出力信号として収集する陽極７とが支
持されている。更に、光入射部分４と光電面９との間に
は、光電面９から放出された光電子を第１段のダイノー
ド６ａに確実に導き入れるための格子電極８が配置さ
れ、この格子電極８は光電面９と同電位に設定されてい
る。また、光電面９は電極５上に形成されると共に、密
封容器１の光入射部分４に対峙している。

【００１４】ここで、図３及び図４には、前述した光電
子増倍管Ｐを外部の磁界から守るための磁気シールドケ
ース１０が示されている。この磁気シールドケース１０
は、透磁率の高いパーマロイからなる直方体形状のボッ
クス型磁気シールド本体１１を有している。この磁気シ
ールド本体１１の上端には、矩形の天板１１ａが形成さ
れ、磁気シールド本体１１の下端には、開放された矩形
の光電子増倍管挿入口１１ｂが形成されている。また、
磁気シールド本体１１の下端にはネジ貫通孔１５が形成
され、各ネジ貫通孔１５は、止めネジ１６Ａによる後述
の蓋部１２の固定に利用される。

【００１５】更に、磁気シールドケース１０は、光電子
増倍管挿入口１１ｂを塞ぐための板状の蓋部１２を有
し、この蓋部１２は透磁率の高いパーマロイからなる。
蓋部１２は、光電子増倍管挿入口１１ｂに略合致する底
板１２ａを有し、この底板１２ａの両端には、磁気シー
ルド本体１１の内壁面１１ｅ（図５参照）の下端に当接
する折曲げ片１２ｂが設けられている。各折曲げ片１２
ｂにはネジ穴１７が形成され、各ネジ穴１７を磁気シー
ルド本体１１の各ネジ貫通孔１５に合致させることで、
止めネジ１６Ａにより、蓋部１２を磁気シールド本体１
１に固定することができる。また、底板１２ａにはネジ
貫通孔１８が形成され、各ネジ貫通孔１８は、止めネジ
１６Ｂによる後述のソケット部１４の固定に利用され
る。

【００１６】更に、磁気シールドケース１０は、底板１
２ａの中央に設けられた円形のソケット開口１３に嵌ま
るソケット部１４を有している。このソケット部１４の
頂部には、光電子増倍管Ｐの各ステムピン３ａを差し込
むための電気コネクト孔１４ａが設けられている。そし
て、ソケット部１４には、その周面から径方向に突出す
フランジ部１４ｂが設けられ、各フランジ部１４ｂには
ネジ穴１９が形成されている。従って、各フランジ部１
４ｂを底板１２ａの裏面に当接させ、各ネジ穴１９を蓋
部１２のネジ貫通孔１８に合致させることで、止めネジ
１６Ｂにより、ソケット部１４を蓋部１２に固定するこ
とができる。

【００１７】更に、磁気シールドケース１０において、
図３及び図５に示すように、磁気シールド本体１１の前
側壁１１ｃには、密封容器１の光入射部分４に対峙する
位置に矩形の入射窓１１ｄが形成され、この入射窓１１
ｄを塞ぐようにして、ガラス製の集光レンズ部２０が磁
気シールド本体１１に固定されている。この集光レンズ
部２０は、円柱曲面形状のレンズ面２０ａを有するシリ
ンドリカルレンズからなると共に、レンズ面２０ａを磁
気シールド本体１１の内側に向けるようにして、磁気シ
ールド本体１１の内壁面１１ｅに接着剤を介して固定さ
れている。従って、磁気シールド本体１１の外壁面１１
ｆからシリンドリカルレンズ２０が突出せず、磁気シー
ルドケース１０の取り扱い中にレンズ面２０ａが傷つく
ことがない。

【００１８】更に、シリンドリカルレンズ２０のレンズ
面２０ａの曲率半径は、図６に示すように、シリンドリ
カルレンズ２０に入射した光が、光電子増倍管Ｐの光電
面９の有効領域Ａで略焦点を結ぶような曲率半径が選択
される。また、このようなシリンドリカルレンズ２０を
利用することで、被測定光を光電面９の有効領域Ａ上に
スリット状に集光させることができ、光電面９上での集
光形状は、光電面９の縦長い形状に合致させるように縦
方向に細長くなっている。従って、光電子が発生する部
位を縦長いスリット形状にすることで、各ダイノード６
ａ〜６ｉにより作り出された縦長の電子増倍領域を有効
に活用することができる。

【００１９】ここで、前述した有効領域Ａとは、光電面
９の全面のうちの感度の高い領域であり、迷走電子が発
生し難い領域でもあり、第１段目のダイノード６ａの近
くに存在し、密封容器１の奥側に位置して、同電位の格
子電極８から遠く離れている領域である。すなわち、こ
の有効領域Ａは、図７からも明らかなように、光電面９
において、その略中央から第１段のダイノード６ａ寄り
に存在し、幅方向の陽極感度が８０パーセント以上にな
る領域をいう。なお、有効領域Ａを決定する上で、幅方
向の陽極感度が９０パーセント以上になる領域を有効領
域とする場合もある。

【００２０】次に、前述した磁気シールドケース１０の
組立てについて簡単に説明する。まず、シリンドリカル
レンズ２０の接着固定が完了した磁気シールド本体１１
を準備する。そして、蓋部１２に固定されたソケット部
１４の電気コネクト孔１４ａ内に光電子増倍管Ｐの各ス
テムピン３ａを差し込んで、蓋部１２に光電子増倍管Ｐ
を固定し、光電子増倍管Ｐの位置決めを完了させる。そ
の後、光電子増倍管Ｐを磁気シールド本体１１の光電子
増倍管挿入口１１ｂから挿入し、蓋部１２のネジ穴１７
を磁気シールド本体１１のネジ貫通孔１５に合致させ
る。その後、止めネジ１６Ａをネジ貫通孔１５及びネジ
穴１７に螺入させることで、蓋部１２を磁気シールド本
体１１に固定し、磁気シールドケース１０に対する光電
子増倍管Ｐの組付け作業が完了する。

【００２１】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではい。第２の実施形態において、図８及び図９に
示すように、磁気シールドケース１０Ａの前側壁１１ｃ
にはガラス製の集光レンズ部３０が固定され、この集光
レンズ部３０は、密封容器１の光入射部分４に対峙する
位置に設けられた矩形の入射窓１１ｄを塞ぐようにして
固定されている。この集光レンズ部３０は、円柱曲面形
状のレンズ面３０ａを有するシリンドリカルレンズから
なると共に、レンズ面３０ａを磁気シールド本体１１の
外側に向けるようにして、磁気シールド本体１１の外壁
面１１ｆに、接着剤を介して固定されている。従って、
磁気シールド本体１１に対して集光レンズ部３０を外側
から接着させることができるので、集光レンズ部３０の
位置決めや固定が簡単になる。なお、図８及び図９にお
いて、前述した第１の実施形態の磁気シールドケース１
０と同一又は同等の構成部分には同一の符号を付し、そ
の説明は省略する。

【００２２】更に、第３の実施形態において、図１０及
び図１１に示すように、磁気シールドケース１０Ｂの前
側壁１１ｃに設けられた入射窓１１ｄを塞ぐようにし
て、ガラス製の集光レンズ部４０が磁気シールド本体１
１に固定されている。この集光レンズ部４０は、球曲面
形状のレンズ面４０ａを有する半球状レンズからなると
共に、レンズ面４０ａを磁気シールド本体１１の外側に
向けるようにして、磁気シールド本体１１の外壁面１１
ｆに、接着剤を介して固定されている。従って、磁気シ
ールド本体１１に対して集光レンズ部４０を外側から接
着させることができるので、集光レンズ部４０の位置決
めや固定作業が簡単になる。

【００２３】また、半球状レンズ４０におけるレンズ面
４０ａの曲率半径は、半球状レンズ４０に入射した光が
光電面９の有効領域Ａで略焦点を結ぶような曲率半径が
選択される。また、半球状レンズ４０を利用することに
よって、被測定光を光電面９の有効領域Ａ上にポイント
状に集光させることができる。このポイント状集光部分
は、有効領域Ａ上において、長さ方向の陽極感度が特に
高い中央部分が選択される（図７参照）。このように、
略点状に光を集めることで、極めて微弱な被測定光を確
実に検出することができる。

【００２４】なお、半球状レンズ４０を磁気シールド本
体１１の内壁面１１ｅに固定してもよい。図１０及び図
１１において、前述した第１の実施形態の磁気シールド
ケース１０と同一又は同等の構成部分には同一の符号を
付し、その説明は省略する。本発明の磁気シールドケー
スは、前述した第１〜第３の実施形態に限定されること
はなく、磁気シールド本体１１を円筒状にしても、多角
柱状にしてもよい。また、磁気シールドケース内での光
電子増倍管Ｐの位置は、磁気シールド本体１１の中央に
限定されることなく、入射窓１１ｅより最も離した奥側
にしてもよい。そして、集光レンズ部は、ガラス製に限
定されることなく、プラスチック製にしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明による磁気シールドケースは、以
上のように構成されているため、次のような効果を得
る。すなわち、磁気シールド本体は、密封容器の光入射
部分に対峙して設けられた入射窓を塞ぐ集光レンズ部を
有し、この集光レンズ部は、光電子増倍管の光電面のう
ちの感度の高い有効領域上に入射光を集光させる位置に
設けられたことにより、磁気シールド効果を高めつつ光
電子増倍管のユニフォミティを高くすることができる。
また、従来からある磁気シールドケースに集光レンズを
接着固定するといった極めてシンプルな改良で光電子増
倍管のユニフォミティを飛躍的に向上させた点が極めて
特筆すべき効果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気シールドケースに適用させるサイ
ドオン型光電子増倍管を示す斜視図である。

【図２】図１に示した光電子増倍管の横断面図である。

【図３】本発明に係る磁気シールドケースの第１の実施
形態を示す斜視図である。

【図４】磁気シールドケースの分解斜視図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う横断面図である。

【図６】シリンドリカルレンズにより有効領域に被測定
光が集まる状態を示す図である。

【図７】光電面の各位置における感度を示す特性図であ
る。

【図８】本発明に係る磁気シールドケースの第２の実施
形態を示す斜視図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う横断面図である。

【図１０】本発明に係る磁気シールドケースの第３の実
施形態を示す斜視図である。

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う横断面図であ
る。

【図１２】従来の磁気シールドケースを示す横断面図で
ある。

【符号の説明】

Ａ…有効領域、Ｐ…光電子増倍管、１…密封容器、３ａ
…ステムピン、４…光入射部分、６ａ〜６ｉ…ダイノー
ド、６…電子増倍部、７…陽極、９…光電面、１０，１
０Ａ，１０Ｂ…磁気シールドケース、１１…磁気シール
ド本体、１１ｂ…光電子増倍管挿入口、１１ｄ…入射
窓、１２…蓋部、１４…ソケット部、２０ａ，３０ａ，
４０ａ…レンズ面、２０，３０…シリンドリカルレンズ
（集光レンズ部）、４０…半球状レンズ（集光レンズ
部）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤好志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

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の密封容器の光入射部分から入射
した光を内部の反射型光電面に当てて光電子を発生さ
せ、複数段のダイノードからなる電子増倍部で増倍させ
た光電子を出力信号として陽極で収集するサイドオン型
光電子増倍管を磁界の影響から守るための磁気シールド
本体を有する磁気シールドケースにおいて、前記磁気シールド本体は、前記密封容器の前記光入射部
分に対峙して設けられた入射窓を塞ぐ集光レンズ部を有
し、この集光レンズ部は、前記光電子増倍管の前記光電
面のうちの感度の高い有効領域上に前記入射光を集光さ
せる位置に設けられたことを特徴とする磁気シールドケ
ース。
【請求項２】前記集光レンズ部は、円柱曲面形状のレ
ンズ面を有するシリンドリカルレンズからなることを特
徴とする請求項１記載の磁気シールドケース。
【請求項３】前記集光レンズ部は、球曲面形状のレン
ズ面を有する半球状レンズからなることを特徴とする請
求項１記載の磁気シールドケース。
【請求項４】前記磁気シールド本体に設けられた光電
子増倍管挿入口を塞ぐ蓋部を更に有し、この蓋部は、前
記光電子増倍管のステムピンに連結させるソケット部を
有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記
載の磁気シールドケース。