JPS6129644B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光のような超高速パルス光等
を光電変換してオツシロスコープ等で観測するの
に適した高速パルス光検出装置に関する。

（従来の技術） レーザ光のような超高速パルス光等を測定する
ために、レーザ光を光電管で光電変換し、その出
力を同軸ケーブルを介してオツシロスコープ等に
接続して測定する方法が考えられる。

このとき同軸ケーブルの特性インピーダンス
と、オツシロスコープの入力インピーダンが一致
しないときは、超高速パルス光が光電子放出陰極
に入射して生じたパルス信号の一部は、オツシロ
スコープの入力端で反射させられる。そして、同
軸ケーブルを逆行し光電子放出陰極と陽極に接続
してある伝送線路の入力端で反射し、再びオツシ
ロスコープに入力する。

この反射パルス波は、同軸ケーブルが１ｍのと
き、主パルス波から６〜10ナノ秒遅れる。

したがつて、10ナノ秒程度の時間幅のパルスを
測定するときは、主パルス波と反射パルス波が重
畳される。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した装置においては、同軸ケーブルの特性
インピーダンスとオツシロスコープの入力インピ
ーダンスを一致するように設計すると前記反射を
無くすることができるはずである。

しかし、オツシロスコープの入力インピーダン
スには、ある程度の並列容量があり、定格以上の
高周波の含まれたパルス信号について反射を避け
ることができない。

また通常の光電管は同軸ケーブル等への接続を
予定しているものではないから、光電管と同軸ケ
ーブル等を完全な整合条件を満足させて接続する
ことは容易ではなく、立体回路の形状に原因する
反射も考えられる。

本発明の目的は前述したインピーダンスの不整
合接続形状に原因する反射の影響を少なくする高
速パルス光検出装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明の目的は前述したインピーダンスの不整
合、および接続形状の不連続性に原因する電磁波
の乱れに原因する反射の影響を少なくする高速パ
ルス光検出装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による高速
パルス光検出装置は、金属性の円筒状の側管、前
記側管の一端面に形成された入射窓、前記側管の
他端面側で絶縁物で支持され一端面が前記側管内
で前記入射窓に対面させられている支持棒、前記
一端面に形成させられている光電子放出陰極、前
記入射窓と前記光電子放出陰極間に配置され前記
側管に接続されている光を透過する陽極からなる
光電管と、内周面が円筒状であり前記側管の外周
に近接して配置され極めて低い交流インピーダン
スで前記側管に結合され他方端の内周が円錐側面
状に小さい径となりコネクタの外導体に接続され
る容器、前記支持棒と一体に設けられ他方端の外
周が円錐側面状に小さい径となりコネクタの内導
体に接続される内導体接続部、前記容器の内径が
変化を開始する位置で前記容器と前記内導体接続
部間に設けられたインピーダンス整合用の円板状
の抵抗体からなる光電管と同軸ケーブルを接続す
る接続手段と、前記容器と側管間に接続され前記
陽極に前記光電子放出陰極よりも高い電圧を発生
させる電源から構成されている。

（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、本発明による高速パルス光検出装置
の実施例を示す略図であつて、光電管の部分を破
断して示してある。

円筒状のコバールの側管２の一端には、被測定
パルス光の入射窓を形成する円板状のガラス面板
３が封着されている。

円柱状のコバールの支持棒４の左端面には、光
電子放出陰極６が形成されている。

そして、この円柱状のコバールの支持棒４は円
筒状のコバールの側管２と中心軸を共通にして、
前記光電子放出陰極６が前記入射窓を形成する円
板状のガラス面板３に平行になるように前記円筒
状のコバールの側管２の腹部でガラス封着部材７
で支持されている。

面板３と光電子放出陰極６の内側には、メツシ
ユ状の陽極５が添着されている。

なおコバールの側管２の内側空間は真空に保た
れている。

そして前記構成は前記ガラス面板３を介して前
記光電子放出陰極６に入射した光によつて発生し
た電子を前記メツシユ状の陽極５により捕集する
バイプレーナ形（光電子放出陰極６とメツシユ状
の陽極５の２平面が近接して平行に設けられた形
式）の光電管を形成することになる。

前記コバールの側管２の外周に円筒状の金属容
器８が極めて近接し、かつ接触しない状態で配置
されている。

そして、図示のように側管２の右側に位置する
部分は側管２と略同径で右方に延出され、その後
数字１０の示す部分は円錐状に絞られている。

支持棒４は光電管のガラス封着部から光電管内
の径と略同じ径で延出されており、前記円筒状の
金属容器８が円錐状に変形される位置付近でくび
れが設けられ、その後は次第に細くなる円錐状部
１１になつている。この導電性容器８の円錐部１
０と支持棒４の前記光電管の管軸に直角な断面で
の前記導電性容器の内径と支持棒の外形の比は略
一定に保たれている。

円板状の支持体９は前記くびれの部分にはめら
れて、外周部は前記円筒状の金属容器８の内周に
はめられて、支持構造部材を形成しており、その
円板状の支持体９の表面には抵抗体層９１が設け
られている。

円板状の支持体の中心孔は、支持体９の誘電率
を考慮して、伝送線路の抵抗体層のない側の特性
インピーダンスが得られる径にしてある。

円錐部１０は外部導体、円錐状部１１は内部導
体を形成し、それぞれ同軸ケーブル１３のコネク
タ１２の外導体、内導体に接続されている。

これ等の容器、支持棒、および抵抗板が、同軸
伝送路形の接続手段を形成している。

同軸ケーブル１３の他端は、オツシロスコープ
１４の入力端に接続してある。

同軸ケーブル１３の特性インピーダンスおよび
オツシロスコープ１４の入力インピーダンスは２
Ｒである。

使用状態において、陽極５と金属容器８の間に
数千ボルトの直流電源１５を接続する。

これにより、側管２と金属容器８とで形成され
たコンデンサに電荷が蓄積され、直流的には陰極
６に対して陽極５が数千ボルト高くなり、光電子
の加速電界が形成される。

交流的には側管２と金属容器８は同電位で、こ
れ等は、支持棒４を中心導体とする同軸伝送線路
の外導体を形成する。この同軸伝送線路の特性イ
ンピーダンスはＲである。

超高速パルス光がガラス面板３およびメツシユ
状の陽極５を通過して、光電子放出陰極６に入射
すると、陰極６から光電子が放出される。

光電子は、メツシユ状の陽極５に捕集される。

これにより、側管２と支持棒４で構成されるイ
ンピーダンスＲの伝送線路の開放端に、前記超高
速パルス光に対応する超高速電気パルス信号が発
生する。

このとき、陰極６と陽極５は、極めて近接した
平行平面であり、直流電源１５から高電圧が加え
られ、かつ、側管２と金属容器８間に形成されて
いるコンデンサには十分な電荷が蓄積されている
から、加速電界に変動はなく、超高速パルス光
は、歪なく電気パルス信号として同軸に供給され
る。このパルス信号は、前記側管２と金属容器８
を外導体として支持棒４を中心導体とする特性イ
ンピーダンスＲの同軸伝送線路から外導体１０と
内導体１１からなる特性インピーダンス２Ｒの同
軸伝送線路と抵抗２Ｒの抵抗体層９１の接続点に
供給される。

このとき光電管側の同軸伝送線路（特性インピ
ーダンスＲから）から前記接続点を見たときのイ
ンピーダンスは、外導体１０と内導体１１からな
る線路と抵抗体層９１からなる並列回路の入力イ
ンピーダンスであるから抵抗はＲとなる。

したがつて、これらの接続点で、電気パルスの
反射は生じない。

さらに電気パルスは反射を生ずることなく、オ
ツシロスコープ１４に入力される。

前述したように、オツシロスコープ１４の入力
端子には、例えば、10ピコフアラド程度の並列容
量が不可避的に存在する。

そのため広帯域に高い周波数成分をもつ信号パ
ルスは一部必然的に反射される。

そして、この反射パルスは、特性インピーダン
ス２Ｒの同軸ケーブル１３を逆方向に伝送される
が、抵抗体層９１によつて吸収されるか、極めて
大きい減衰を受けるから、抵抗体層９１の接続点
で再び反射されてオツシロスコープ１４に入射さ
れる量は極めて小さく無視できる量となる。

そのため仮にオツシロスコープに最初に入力し
た本来のパルスに重畳されても、本来のパルスの
波形を変形させるような影響を与えない。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による高速
パルス光検出装置は、光電管をバイプレーナ形の
光電管とし、さらに光電管自体の構造とさらにこ
れに低いインピーダンスで結合される容器を支持
棒との関連において同軸伝送路としている。

したがつて、高い周波数成分を含む信号の取り
出しが容易になる。

また、この同軸伝送路と同軸ケーブルのインピ
ーダンス整合は容易でないが、前記導電性容器と
前記支持棒の前記光電管からの延出部を円板状の
抵抗体で接続してあるから、反射を少なく信号を
伝送することが可能となる。

また、この構成により測定器と同軸ケーブルの
結合部において避けることができない反射の再反
射を減衰させることができる。

また本発明による高速パルス光検出装置は、支
持棒と容器を同軸ケーブル接合部にむけて次第に
細くしてある。その結果、伝送線路の内外部導体
の径の比の急激な変化による電磁界の乱れを抑止
することができ、電磁界の乱れによる反射を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による高速パルス光検出装置
の実施例を示す略図であつて、光電管の部分を破
断して示してある。 ２……円筒状のコバールの側管、３……円板状
のガラス面板、４……円柱状のコバールの支持
棒、５……メツシユ状の陽極、６……光電子放出
陰極、７……ガラス封着部材、８……金属容器、
９……円板状の支持構造、９１……円板状の支持
構造表面の抵抗体層、１０……同軸伝送路を形成
する円錐状の外導体、１１……同軸伝送路を形成
する円錐状の内導体、１２……同軸コネクタ、１
３……同軸ケーブル、１４……オツシロスコープ
（測定器）、１５……直流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光電管と測定器を同軸ケーブルで接続して高
   速パルス光を検出する高速パルス光検出装置にお
   いて、金属性の円筒状の側管、前記側管の一端面
   に形成された入射窓、前記側管の他端面側で絶縁
   物で支持され一端面が前記側管内で前記入射窓に
   対面させられている支持棒、前記一端面に形成さ
   せられている光電子放出陰極、前記入射窓と前記
   光電子放出陰極間に配置され前記側管に接続され
   ている光を透過する陽極からなる光電管と、内周
   面が円筒状であり前記側管の外周に近接して配置
   され極めて低い交流インピーダンスで前記側管に
   結合され他方端の内周が円錐側面状に小さい径と
   なりコネクタの外導体に接続される容器、前記支
   持棒と一体に設けられ他方端の外周が円錐側面状
   に小さい径となりコネクタの内導体に接続される
   内導体接続部、前記容器の内径が変化を開始する
   位置で前記容器と前記内導体接続部間に設けられ
   たインピーダンス整合用の円板状の抵抗体からな
   る光電管と同軸ケーブルを接続する接続手段と、
   前記容器と側管間に接続され前記陽極に前記光電
   子放出陰極よりも高い電圧を発生させる電源から
   構成したことを特徴とする高速パルス光検出装
   置。 ２ 前記容器の円錐側面状に小さい径となりコネ
   クタの外導体に接続される部分の内径と、前記内
   導体接続部の円錐側面状に小さい径となりコネク
   タの内導体に接続される部分の外径の比率は一定
   値に保たれている特許請求の範囲第１項記載の高
   速パルス光検出装置。 ３ 前記光電管と同軸ケーブルを接続する接続手
   段の前記光電管側の特性インピーダンスは、前記
   光電管の支持棒と側管により形成される特性イン
   ピーダンスと略等しく、同軸ケーブル側の特性イ
   ンピーダンスは同軸ケーブルの特性インピーダン
   スと等しい特許請求の範囲第１項記載の高速パル
   ス光検出装置。