JPS59108254A - 光電子増倍管 - 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】 本発明は、微弱な入射光を光電面で光電変換して発生し
た光電子を２次電子増倍器により増倍する光電子増倍管
に関する。

光電子増倍管は、分光器、放射線検出器などに組み込ま
れて広く用いられる。

光電子増倍管は、近時小形化された他の電気部品と比較
して極めて大きい。

光電子増倍管の小形化、特にその管軸方向の長さを短く
することができると光電子増倍管を利用した装置を小形
にすることができるので、光電子増倍管を小形にしたい
と言う強い要請がある。

光電子増倍管の光電面を小さくするとそれに比例して光
電子増倍管を小さくすることができるが、それでは本質
的な解決にはならない。

以下まず従来の光電子増倍管の構成に関連して小形化の
問題に言及する。

第１図は、従来の典型的な光電子増倍管の縦断面である
。

従来の典型的な光電子増倍管では、第２図に示すボック
ス・アンド・グリッド形のダイノー１′が使用されてい
る。

ボックス・アンド・グリッド形のダイノードとは、第２
図に示すように有底円筒の軸を通る面で４等分割した４
分の１円筒の分割面の一つにＩＩＭを張った形状のダイ
ノードを言う。網Ｍを張った面が入射面でこの面から電
子が入射し、２次電子面が形成しである円筒側壁の内面
に衝突し、２次電子を放出する。２次電子はもう−っの
分割面から出射させられる。すなわち、ボックス・アン
ド・グリッド形のダイノードは電子の流れの方向を直角
に変えるということができる。

光電面１に光りが入射すると入射点から光電子が放出さ
れる。この光電子はより高い電位にある前記ボックス・
アンド・グリッド形の第１段ダイノード２に入射する。

第１段ダイノード２の入射点から２次電子が放出され、
この２次電子はより高い電位にある第２段ダイノード３
へ入射する。

同様にして最終段ダイノード９まで順次各段ダイノード
に衝突を繰返し、網状のアノード１ｏに補数される。電
子の軌道を矢印で示しである。

なお光電面から各段ダイノー１−”、アノードまで順次
高い電位が加えられている。また電子は各ダイノードに
衝突するごとにその数は数倍に増倍される。

光電子増倍管においては、光電面から放出された電子を
第１段ダイノード・がずべで受は入れる必要がある。

光電面から放出された電子を巧みに集束して受は入れた
としても光電面に対応する相当な入射開口を持たせる必
要がある。

大月１光の強度が大きいときに所定の増倍率を維持する
ためには、２次電子面での電流密度を大きくすることが
できないので、２次電子面を小さくすることはできない
。

また２次電子面での電流密度を大きくすると２次電子面
が劣化しやすくなる。

このような理由から一つのダイノードの寸法には１ｂｌ
ｌ　ｌζ戻があり、ダイノードを小形にすることができ
ない。一般にダイノードの電子の走行方向の司法とに１
径の寸法はほぼ等しい。

このようなダイノート′を管軸に沿って数段ないし一士
数段配列するから光電子増倍管の長さは、必然的に長く
なる。

本発明の目的は新しいダイノード構造およびダイノード
の配列構造によって管軸方向の長さを短くすることがで
きる光電子増倍管を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明による光電子増倍管は
、光電面から放出された光電子を複数段のダイノートで
２次電子増倍する光電子増倍管において、光電子を受は
入れる開口が前記光電面に平行で射出開口が前記開口に
直角方向であるボックス・テント・グリッド形の第１段
ダイノードと、前記第１段ダイノードの射出開口に前記
第１段ダイノードからの２次電子を受は入れる入射開口
が設けられこの入射開口と直角方向に射出開口を有する
ボックス・アンド・グリッド′形の第２段ダイノードと
、前記第２段ダイノードの射出開口に前記第２段ダイノ
ードからの２次電子を受は入れる入射開口が設けられこ
の入射開口と直角方向に射山開［−１を有するボックス
・アンｌ−・グリッド形の第３段ダイノードと、前記第
３段ダイノードの出射面に対向して配置され、第３段ダ
イノードの出、！１１面から放出された電子の流れに垂
直な面に小さなダイノード要素を配列して形成した面状
の１以トの面ダイノートを含む後段ダイノードと、前記
後段ダイノードで増倍された電子を捕取するコレクタ電
極を設けて構成されている。

前記構成によれば、ダイノーＦ’の配置は従来の光電子
増倍管の第３段目までの空間で終了するので、光電管の
管軸方向の長さを短くすることができる。

以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第３図は本発明による光電子増倍管の実施例の縦ｔｌＪ
ｉ面である。

円筒状ガラス気密容器１１の一つの底面内壁に光電面１
２が形成されている。光電面１２が放出した光電子は集
束電極１３によりボックス・アンド・グリッド形の第１
段ダイ、／　−１”　１４に集束される。

第２段ダイノー寸１５も第１段ダイノート１４と同様に
ボックス・アンド・グリッド形のダイノードである。

第２段ダイノード１５および第２段ダイノー＋”　ｉ６
により形成される半円筒状の空間の外周円筒面ば、ガラ
ス気密容器１１に近接させられおり、第１段ダイノート
１４の射出開口方向に十分な空間が確保されている。

第３段ダイノート１６の出射面に平行に格子の第１の面
ダイノート１７、格子の第２の面ダイノード１８、格子
の第３の面ダイノード１９、格子の第４の面ダイノー１
＝’　２０、コレクタ電極２３、最終の板状の面ダイノ
ード２４がこの順で配置されている。

前記格子の面ダイノード１７，１８，１９．２０および
板状の面ダイノード２４により後段のダイノードを形成
している。

第４図に、格子の面ダイノードの一部と、コレクタ電極
、最終の板状の面グイノートを拡大して示しである。

格子の面ダイノートは、第４図に示すように、ビノナｌ
　ｍａで一つの平面内に平行に配列されノ、二断面が二
等辺三角形である複数の三角柱を基本にして形成されて
いる。この二等辺三角形は底辺０．　５開、高さ９．２
５＋ｕ＋である。そして２つの等しし１辺に扶まれた頂
点側が電子の入射面である。

そし゛ζ格子の面ダイノードの入射面側には泪２１゜２
２等が設けられている。これ等の網は、電子の入射方向
に垂直な等電位面を形成するために配置されたものであ
る。

格子の面ダイノード１７．１８　（第４図では省略され
ている。）および１９．２０の隣接する面ダイノードと
の間隔はｌ、Ｑ３ｍｍであり、前段の格子状のダイノー
ドの格子（三角柱）間の間隙に後段の格子の面ダイノー
ド要素の格子が一致するように配置されている。

最終の格子の面ダイノーＦ２２の次に、網状のコし・フ
タ２３が配置されている。

細状のコレクタ２３の次に平板状の最終段ダイノード２
４が配置されている。

面ダイノード１７．Ｉ８．１９，２０．コレクタ２３お
よび板状のダイノード２４は図示していないがそれぞれ
粋に固定され、かつその枠は図示されていない支柱に固
定されている。

格子の面ダイノーＩ・′１７〜２０．コレクタ２３゜板
の面ダイノード２４．ダイノート−１７，１８゜１９．
２０に固定した網はすべてステンレスで作られている。

格子の面ダイノード１７〜２０の三角柱、板の面ダイノ
ード２４の電子が衝突する面はアンチモンとアルカリ金
属で形成した二次電子放出面が形成されている。

この実施例に係る光電子増倍管の光電面の直径は５１　
ｕｍ、管の長さは７７鰭である。

前記実施例に係る光電子増倍管を動作させるときは、光
電面１２．第１段ダイノード１４．第２段ダイノード１
５．第３段ダイノード１６．最終段ダイノード、コレク
タ２３の順序で増加する電圧を加える。

温終段ダイノードの格子の面ダイノードの電圧は後段に
なる程高くなり、最終の格子の面ダイノー１−の電圧よ
り板状の面ダイノートの電圧を高くしである。

本発明による光電子増倍管は以上のように構成されてい
るから、従来の同じ面稍の光電面を持つ光電子増倍管（
第１図に示しん形式の装置）に比較して管軸方向の長さ
を２３ｍｍ（２３％）短くすることができた。

本発明の前記形状の光電子増倍管Ａ、Ｂ、ｃ。

ＤおよびＥの５本を用意し、それぞれの増倍率、最大電
流（パルスリニャリティのずれ３％）、単一光子の入射
に対してコレクタより得られる電流値のばらつきを表す
指数であるエネルギー分解能を測定した。

以下の従来相当品のそれ等との比を表１に示す。

前記相当管の増倍率ば１．７Ｘ１０５、最大電流１４：
　５　ｍ　Ａ　、エネルギー分解能は９．０５である。

これば１０本の相当管の測定値を平均して求めたもので
ある。

表　１　（従来相当品との比） 〔増倍率〕　〔最大電流〕　〔エネルギー分解能〕Ａ　
　　１．０５８　　’　　　１．８　　　　０．９６１
Ｂ　　　Ｏ，８Ｂ２　　　１．６　　　　１．００５Ｃ
Ｏ，９４１１，８１，０３９ Ｄ　　　１．０５８　　　２．０　　　　１．０２７Ｅ
　　　１．０００　　　１．８　　　　０．９９４表１
から明らかなように、本発明による光電子増倍管は管の
長さを短縮しても従来相当品と同等もしくはそれ以上の
特性が得られている。

以上実施例につき詳細な説明を行ったが、この実施例に
つき本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。

例えば前記後段ダイノードをヘネシアン形のダイノード
やマイクロチャンネルプレートを用いて構成しても前記
実施例と同様に本発明の目的は達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光電子増倍管の実施例の縦断面図であ
る。 第２図は、ボックス・テント・グリッド形のダイノーｌ
−の形状を示す斜視図である。 第３図は、本発明による光電子増倍管の実施例のｉ′（
１折面図である。 第４図は、格子の面ダイノードの一部と、コレクタ電極
、最終の板状の面ダイノードを拡大して示した斜視図で
ある。 １１・・・円筒状ガラス気密容器 １２・・・光電面 １３・・・集束電極 １４・・・第１段ダイノー１５ １５・・・第２段ダイノード Ｉ６・・・第３段ダイノード １７〜２０・・・格子の面ダイノード ２１．２２・・・格子の面ダイノードの細２３・・・コ
レクタ電極 ２４・・・板状の面ダイノード２４ 特許出願人　　　浜松テレビ　株式会社代理人　弁理士
　　井　）　ロ　　壽 第１１」 １ ＝Ａ−２図 ２′３図 才４日 ＝２７７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１光電面から放出された光電子を複数段のダイノー
   Ｆで２次電子増倍する光電子増倍管において、光電子を
   受は入れる開口が前記光電面さ平行で射出開口が前記開
   口に直角方向であるボックス・アンド、・グリッド形の
   第１１ダイノードと、前記第１段ダイノードの射出開口
   に前記第１段ダイノードからの２次電子を受は入れる入
   射開口が設りられこの入射開口と直角方向に射出開口を
   有するホックス・テント・グリッド形の第２段ダイノー
   ドと、前記第２段グイノートの射出開口に前記第２段ダ
   イノードからの２次電子を受は入れる入射開口が設けら
   れこの入射開口と直角方向に射出［３旧」を有するボッ
   クス・アント′・グリッド形の第３段ダイノードと、前
   記第３段ダイノードの出射面に対向して配置され、第３
   段ダイノードの出射面から放出された電子の流れに垂直
   な面に小さなダイノード要素を配列して形成した１以上
   の面クイノードを含む後段ダイノードと、前記後段ダイ
   ノー［で増倍された電子を捕取するコレクタ電極を設Ｌ
   Ｊて構成したことを特徴とする光電子１１９倍竹０（２
   ）前記後段ダイノードの１以上の面ダイノー１は、２次
   電子を放出する格子の面ダイノードである特許請求の範
   囲第１項記載の光電子増倍管。 （３）前記１以上の面ダイノードは平行に複数投設けら
   れ格子の面ダイノードにより形成される特許請求の範囲
   第２項記載の光電子増倍管。 （４）前記後段ダイノードは、平行に複数投設けられ格
   子の面ダイノートと板状の面ダイノートから形成されて
   いる特許請求の範囲第３項記載の光電子増倍管。 （５）前記コレクタ電極は前記平行に複数投設りられ格
   子の面ダイノードと板状の面ダイノーｌの間に挿入され
   た細状電極である特許請求の範囲第４項記載の光電子増
   倍管。