JPS612253A - 入射位置検出装置 - Google Patents

入射位置検出装置

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JPS612253A
JPS612253A JP12263984A JP12263984A JPS612253A JP S612253 A JPS612253 A JP S612253A JP 12263984 A JP12263984 A JP 12263984A JP 12263984 A JP12263984 A JP 12263984A JP S612253 A JPS612253 A JP S612253A
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JP
Japan
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dynode
final stage
incident
stage dynode
detection device
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Application number
JP12263984A
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English (en)
Inventor
Junichi Takeuchi
純一 竹内
Hidehiro Kume
英浩 久米
Shinichi Muramatsu
新一 村松
Masahiro Iida
飯田 昌宏
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Publication of JPS612253A publication Critical patent/JPS612253A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers
    • H01J43/045Position sensitive electron multipliers

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は光電子増倍装置、さらに詳しく言えば光電面に
入射した微弱な入射光の光電面への入射位置を測定する
ことができる入射位置検出装置に関する。
(従来の技術) 光電子増倍管の光電面の前面にンンチレーク等を配置し
、微弱な放射線を検出する装置を形成することができる
光電子増倍管は固体の光電変換装置では得られない優れ
た特性をもっているが、それ自体を小形にすることは困
難である。
そのためこのような装置において、光電子増倍管の単一
の光電面に入射したパルス性の光が前記光電面のどの位
置に入射したかを知りたいと言う要請がある。
この要請に応えるため、本件出願人は、単一の光電面に
対して、複数組のダイノードとアノードを対応させ、ど
のダイノードから出力が得られたかにより光電面のどの
領域に入射光があったか判別することができる装置を特
願昭59−77294号としてすでに提案している。
(発明の目的) 本発明の目的は前述の装置と同様に光電子増倍管を使用
してより高い精度で入射位置を知ることができる入射位
置検出装置を提供することにある。
(発明の構成および作用) 前記目的を達するために、本発明による入射位置検出装
置は、真空気密容器、前記容器のフェースプレート面内
側に形成された光電面、前記光電面に平行な層状の複数
のダイノード、網状のアノードおよび板状の最終段ダイ
ノードが配置されている光電子増倍管を用いた入射位置
検出装置において、前記最終段ダイノードの2次電子放
出面を均一な面積抵抗をもつように形成し、前記最終段
ダイノー1′に電流を供給する電極を前記ダイノード周
縁に対向するように接続して位置信号取り出し電極を形
成し、前記位置信号取り出し電極の出力から前記光電面
に入射したパルス光の入射位置を演算する演算回路を設
けて構成されている。
光電面に入射したホトンによって発生する光電子の位置
とその光電子に原因する増倍された電子の最終段ダイノ
ード到達位置間および入射したホトン数と光電変換され
増倍された電子の数との間には相関があるので、前記最
終段ダイノードに設けられた位置信号取り出し電極の出
力を演算することにより、前記光電面へのホトンの入射
位置を検出することができ、アノードの出力よりホトン
の入射量を検出することができる。
(実施例) 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1図は本発明による入射位置検出装置で使用する光電
子増倍管の管軸を含む平面で切断して示した断面図であ
る。
真空気密容器1は円筒状であって第1図の上側の面の内
面に光電面2が形成されている。
この光電面2から放出された光電子は、面状で均一な微
細な透過領域の分布を持つ透過形ダイノード群3で増倍
され網状のアノード4を透過したのち最終段ダイノード
5により増倍されて、前記網状のアノード4により薄酸
される。
第8図に種々の透過形ダイノードの部分を拡大して示し
である。
この実施例は第8図(A)に示すトライアングル形ダイ
ノードを使っている。
透過形のダイノード群3、アノード4.最終段のダイノ
ード5は管軸に垂直な平面上で真空気密容器1の内径全
体にわたって拡がるように配置されている。
最終段のダイノード5の構造を第2図を参照して説明す
る。
最終段のダイノード5は第2図に示すような円形のガラ
ス板7の一面に2次電子放出面8を形成し周囲に半月状
のアルミニウム電極11,12,13.14を配置して
構成されている。
アルミニウムの電極11,12,13.14は位置信号
取り出し電極である。これらの電極は電極11と12の
弦が互いに平行で対向し、電極I3と14の弦が互いに
平行で対向するように配置され、前記2次電子放出面8
をガラス坂7上に形成する前に形成される。
2次電子放出面8は均一な面積抵抗が得られ、前記位置
信号取り出し電極11.12,13.14に接続される
ようにカリウム・アンチモン・セシウムの2次電子放出
層により形成されている。
半月状のアルミニウム電極11.12,13.14の各
中心部には第3図および第4図に示されているように貫
通孔が設けられている。板ばね9a。
9b、9cおよび9dに固定された導体棒が前記各板ば
ねをアルミニウム電極11,12,13゜l4を電気的
に接続させるように前記各貫通孔に挿入されている。
2次電子放出面8は後述するように、前記位置信号取り
出し電極11,12,13.14に電流が分流するため
には充分低い抵抗値を持ち、位置を決定するためには相
当な抵抗値であるような面積抵抗が与えられている。
位置信号取り出し電極11,12,13.1.1はそれ
ぞれ、板ばね9a、9b、9cおよび9dと対応する導
体棒を介して容器の底面に設けられているリード線6と
接続されている。
第5図は本発明による入射位置検出装置の実施例を示す
光電子増倍管と演算回路の回路図である。
前述した光電子増倍管は等価回路で示されている。
光電子増倍管の各電極には一1000Vの電圧を分圧器
で分圧した電圧が接続されている。分圧器を構成する抵
抗R6は150にΩ+Re〜Rnは50にΩである。
またコンデンサC6〜C8の容量はそれぞれ0.01μ
Fである。
位置信号取り出し電極11,12,13.14はそれぞ
れ、抵抗値が100にΩの抵抗R1,R2゜R3,R4
を介してコンデンサC7とC8の接続点に接続されCい
る。
第6図は光電面2に入射したホトンの位置P’(χ’、
  y’)と最終段ダイノートに衝突する電子の位置P
 (x、y)の関係を座標に対応させて示したモデル図
である。
第6図に示すように光電面2に入射したホトンによって
発生した光電子は透過形のダイノード群3により増倍さ
れ、ある空間的なひろがりをもって、最終段ダイノード
5に入射させられる。
このとき、入射したボトンの位置と、増倍された電子が
最終段ダイノード5に衝突する位置との間には相関があ
るから、最終段ダイノード5への入射位置を演算算出す
ることにより光電面へのホトンの入射位置を特定する。
最終段ダイノード5の2次電子放出面の面積抵抗は均一
であるから、増倍された二次電子の入射点Pから各電極
11,12.13.14までの距離をβl+  122
.’3.’4とすると、入射点Pから各電極11,12
,13.14までの抵抗値r1+  r2.r3.r4
はそれらの距離に比例する。
その結果各電極11,12.13.14までの距離をn
、、N2.ff3.jl!4と各電極11,12゜13
.14に流れる電流’I+  ’2.’3.’4は逆比
例するので各電極から取り出された信号出力は、増倍さ
れた二次電子の入射位置に関する情報が含まれているこ
とになる。
位置信号取り出し電極11,12,13.14に流れる
電流はそれぞれ0.05μFであるコンデンサC1〜C
4を介してチャージアンプ21,22゜23.24に接
続され電圧に変換される。
チャージアンプ21.22の出力は加算器25、減算器
26に接続され、各々の出力端は割算器27に接続され
ている。
同様にチャージアンプ23.24の出力は加算器2日、
減算器29に接続され、各々の出力端は割算器30に接
続されている。
理解を容易にするために、抵抗膜8上の位置を第6図に
示すようなX、Y座標により定義する。
X軸は電極13.14に平行でそれらから等距離にある
。Y軸は電極11.12に平行で同様にそれらから等距
離にある。
今、第6図に示すようにP′点にホトンが入射すると、
増幅された電子は、ある空間的なひろがりをもってアノ
ードに補数される。
このとき、各取り出し電極から第61!]に示すように
信号電流jl、j2.f3およびi4が流れているとす
る。
前述したように、各電流f1. 12.+3.+4は電
子の入射位置と、各取り出し電極の距離に比例した面積
抵抗rl 、r2.r3+  r4に逆比例した電流値
を示す。
各電流i1.i2.+3.j4はチャージアンプ21.
22.23.24で電圧Vl、V2.V3゜v4に変換
される。
電圧Vl 、V2 、V3 、V4は各信号電流j1゜
+2.  i3.+4に比例した値となるのでVl −
に111 、V2=に2 i2 、V3 =に3 +3
 。
v4=k(i4となる。
加算器25ではvl、+v2−J  t、+に2 i2
、減算器26ではV2  Vl =に2j 2  kl
i 1が演算される。
割算器27から(V2−V+ )/ (V+ +v2.
)−(k2 ’2  kl 1+ )/ (kl il
 +に2 i2)が出力される。
ここでに1=に2とすると上式は0式となる。
(i2  il)/ (il +i2)・・・■同様に
して°’に3=に4とすると割算器30から0式で示す
演算値が出力される。
(i4 L+)/ (i3++4)・・・00式に示す
信号は点PのX座標に相当する信号であり、0式に示す
信号はY座標に相当する信号である。
アノード4はコンデンサC5を介してチャージアンプ2
5に接続されており入射光量信号が取り出される。
第7図は本発明による入射位置検出装置の第2の実施例
を示す回路図である。
前記実施例では、加算器、減算器、割算器のアナログ演
算で位置を決定したが、この実施例はチャージアンプ2
1.22,23,24.50の出力以降をデジタル処理
するように構成しである。
チャージアンプ21.22.23,24.50の各出力
は、アナログデジタルコンバータ41.42.43,4
4.51でデジタル信号に変換され、メモリ45に一時
記憶される。このデータは、インターフェイス46を介
し、てマイクロコンピュータ47で辿算処理される。
この演算処理のアルゴリズムは先に第5図を参照して説
明した演算の手順と略同じである。
演算処理の結果はX−Yディスプレイ48に表示される
この実施例の特徴は、演算処理が容易となることから各
種の補正が容易になることである。
例えば、最終段ダイノードの抵抗膜の面積抵抗が均一で
なくても、マイクロコンピュータ47にあらかじめ光電
面の入射位置と各信号取り出し電極に流れる電流値の関
係を記憶させておくことによって位置信号の歪を補正で
きる。
第8図(B)(C)に透過形ダイノードの他の実施例を
示す。
同図(B)に示したベネシアンブラインド形ダイノード
、同図(C)に示したメツシュダイノードも光電面の光
電子の発生位置と前記光電子に起因する電子群の最終段
ダイノードへの入射位置間に前記トライアングル形ダイ
ノードと同様に高い相関性を持たせることができる。
また、透過形ダイノード群3の位置にマイクロチャンネ
ルプレートを用いても同様に高い相関性を持たせること
ができる。
(変形例) 以上詳しく説明した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。
前記実施例では最終段ダイノードにカリウム・アンチモ
ン・セシウムを用いる例を示したが、アンチモン・セシ
ウム、ナトリウム・カリウム・アンチモン・セシウム、
ガリウム・アセナイド、ガリウム・リン、ガリウム・ア
セナイド・リン等も同様に利用できる。
前記実施例では2組の信号取り出し電極を使用している
が、1次元の位置検出で良い場合には1組の信号取り出
し電極で足りる。
信号取り出し電極もアルミニウムだけではなく、銅等の
金属も同様に利用できる。
前記最終段ダイノードの基板にガラス板を使用したが、
アルミナ等の絶縁体であれば同様に利用できる。
(発明の効果) 以上説明したように本発明による光電子増倍管を用いた
入射位置検出装置は最終段ダイノードに位置信号取り出
し電極を設け、この電極に流れる電流を演算することに
より、光電面に入射した光パルスの位置をアナログ量ま
たはデジタル量として出力することができる。
また同時に光パルスの強度の情報もアノードから取り出
すことができる。
このように本発明によれば、極めて簡単な構成で単一の
光電面に入射した光パルスの位置および強度の情報を同
時に得られるから前述したシンチレータ等と組み合せる
ことにより、微弱な放射線の検出等に広く利用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による入射位置検出装置で使用する光電
子増倍管をその管軸を含む平面で切断して示した断面図
である。 第2図は最終段ダイノードの平面図である。 第3図は第2図に示した最終段ダイノードのA−A断面
図である。 第4図は第2図に示した最終段ダイノードのB−B断面
図である。 第5図は本発明による入射位置検出装置の第1の実□施
例を示す回路図である。 第6図は光電面2に入射したホトンの位置と最終段ダイ
ノードに衝突する電子の位置関係を座標に対応させて示
したモデル図である。 第7図は本発明による入射位置検出装置の第2の実施例
を示す回路図である。 第8図は各種透過形ダイノードの例を示すグイノードの
拡大図である。 1・・・真空気密容器    2・・・光電面3・・・
透過形ダイノード群 4・・・アノード5・・・最終段
ダイノード  6・・・リード線7・・・ガラス板  
    8・・・2次電子放出面9a〜9d・・・板ば
ね 11.12.13.14・・・位置信号取り出し電極2
1.22,23.24.50・・・チャージアンプ25
.28・・・加算器   26.29・・・減算器27
.30・・・割算器 41.42,43,44.51・・・アナログデジタル
コンパ′−タ 45・・・メモリ 46・・・インターフェイス 47・・・マーイクロコンピュータ 48・・・X−Yディスプレイ 特許出願人 浜松ホトニクス株式会社 代理人 弁理士  井 ノ ロ  素 片1図 0      If 才2図 才3図 才4IM オ8図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空気密容器、前記容器のフェースプレート面内
    側に形成された光電面、前記光電面に平行な層状の複数
    のダイノード、網状のアノードおよび板状の最終段ダイ
    ノードが配置されている光電子増倍管を用いた入射位置
    検出装置において、前記最終段ダイノードの2次電子放
    出面を均一な面積抵抗をもつように形成し、前記最終段
    ダイノードに電流を供給する電極を前記ダイノード周縁
    に対向するように接続して位置信号取り出し電極を形成
    し、前記位置信号取り出し電極の出力から前記光電面に
    入射したパルス光の入射位置を演算する演算回路を設け
    て構成したことを特徴とする入射位置検出装置。
  2. (2)前記複数のダイノードはトライアングル形ダイノ
    ード、ベネシアンブラインド形ダイノードまたはメッシ
    ュダイノードのいずれかである特許請求の範囲第1項記
    載の入射位置検出装置。
  3. (3)前記均一な面積抵抗をもつ最終段ダイノードの抵
    抗面は、アンチモン・セシウム、カリウム・アンチモン
    ・セシウム、ナトリウム・カリウム・アンチモン・セシ
    ウム、ガリウム・アセナイド、ガリウム・リン、ガリウ
    ム・アセナイド・リンのいずれかで形成されている特許
    請求の範囲第1項記載の入射位置検出装置。
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Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007012309A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Hamamatsu Photonics Kk 電子増倍管
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