WO1999066534A1 - Tube electronique - Google Patents

Tube electronique Download PDF

Info

Publication number
WO1999066534A1
WO1999066534A1 PCT/JP1999/003176 JP9903176W WO9966534A1 WO 1999066534 A1 WO1999066534 A1 WO 1999066534A1 JP 9903176 W JP9903176 W JP 9903176W WO 9966534 A1 WO9966534 A1 WO 9966534A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electron
electrode
photocathode
potential
ion
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/003176
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideki Shimoi
Hiroyuki Kyushima
Yutaka Hasegawa
Toshimitsu Nagai
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K. K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics K. K. filed Critical Hamamatsu Photonics K. K.
Priority to AU40622/99A priority Critical patent/AU4062299A/en
Priority to US09/701,282 priority patent/US6538399B1/en
Priority to EP99924030A priority patent/EP1089320B1/en
Priority to DE69927814T priority patent/DE69927814T2/de
Publication of WO1999066534A1 publication Critical patent/WO1999066534A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04—Electron multipliers
    • H01J43/06—Electrode arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an electron tube including a photocathode that photoelectrically converts incident light and emits electrons, and an electron multiplier that multiplies an incident electron flow by emitting secondary electrons.
  • Photomultiplier tubes which are a type of electron tube, are widely used for various measurements in fields such as nuclear physics, high energy physics, and nuclear medicine.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an example of a conventional photomultiplier tube.
  • FIG. 1 (a) is a top view and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view.
  • the photomultiplier tube shown here has a circular light-receiving surface plate 11 for receiving incident light and an inner surface of the light-receiving surface plate 11, the potential of which is maintained at 0 V.
  • an electron multiplier 24 composed of a plurality of dynodes 24a to 24n.
  • a plurality of dynodes from the first dynode 24a to the mth dynode 24m are arranged in a stacked state, and the last dynode 24n is an anode disposed below the mth dynode 24m. It is disposed immediately below the electrode 26.
  • the first dynode 24 a has a positive potential with respect to the photocathode 20, and the electrons emitted from the photocathode 20 enter the first dynode 24 a.
  • Many electron multiplying holes are formed in a matrix from the first dynode 24a to the m-th dynode 24m.
  • a focusing electrode 21 having an electron focusing unit 21a is provided, and is kept at the same potential as the photocathode 20.
  • the photoelectrons emitted from the photocathode 20 are After being converged by the electron converging section 21a, the light enters the predetermined region of the first-stage dynode 24a.
  • An object of the present invention is to provide an electron tube having a photocathode and an electron multiplier, which prevents deterioration of the photocathode and can provide a stable output for a long time use.
  • the inventor examined the cause of the deterioration of the above-mentioned photocathode.
  • the cesium (C s) formed in the vicinity of the electron input portion, which is at least close to the photocathode, among the electron multipliers.
  • Another electron collides with the cloud to generate positive ions, and the positive ions are accelerated toward the photocathode by the electric field at the generation location, causing ion feedback that collides with the photocathode, thereby deteriorating the photocathode. I found that I was doing it.
  • the level of the potential between the electrodes is defined not by the absolute value of the potential but by the sign of the potential difference between the electrodes. For example, when electrode A is at a positive potential with respect to electrode B, the potential of electrode A is Is higher than the potential of the electrode B.
  • An electron tube according to the present invention includes a photoelectric surface for photoelectrically converting incident light to emit electrons, and an electron multiplier for multiplying electrons emitted from the photoelectric surface, wherein the electron multiplier is a photoelectric surface.
  • the photocathode and the electron multiplier are During the period, An ion confinement electrode for confining the positive ions generated in the double part, and an ion trap electrode for capturing the positive ions confined by the ion confinement electrode are provided between the ion confinement electrode and the electron injection part.
  • the potential of the ion confinement electrode is higher than the potential of the electron incident part, the potential of the ion trap electrode is higher than or equal to the potential of the photocathode, and the potential of the ion trap electrode is higher than the potential of the electron incident part. It is characterized by being set lower than the potential.
  • the generated positive ions are accelerated toward the photocathode, but since the ion confinement electrode has a positive potential with respect to the electron incident portion, the positive ions pass through the opening of the ion confinement electrode. It cannot pass through to reach the photocathode. Ultimately, the positive ions are trapped by the ion trap electrode, which is set at a lower potential than both the ion confinement electrode and the electron incident part, and partly by the electron incident part itself, thereby deteriorating the photocathode. Is prevented.
  • the potential of the ion confinement electrode is set to a higher potential than the electron incident part where the positive ions are generated, as long as the convergence of photoelectrons from the photocathode to the electron multiplier is not impaired.
  • the ion feedback and the deterioration of the photocathode due to the ion feedback can be effectively suppressed without lowering the collection efficiency of the photoelectrons.
  • the electron multiplier in the present invention may be configured by a plurality of stages of dynodes that capture electrons emitted from the photocathode and sequentially multiply them.
  • the first-stage dynode functions as an electron injection part.
  • the electron multiplier may be a microchannel plate having a plate-like structure formed by bundling a plurality of glass pipes.
  • one surface of the microchannel plate is disposed so as to face the photoelectric surface, and this surface functions as an electron incident portion.
  • the electrons multiplied by the electron multiplier are output as current from the anode electrode.
  • the present invention is particularly effective for an electron tube having a photoelectric surface made of a semiconductor photoelectric material, for example, gallium arsenide.
  • a photoelectric surface made of a semiconductor photoelectric material, for example, gallium arsenide.
  • the electrode structure and the potential setting of each electrode according to the present invention are useful for an electron tube using a photocathode other than a semiconductor.
  • the electron tube according to the present invention may have a structure including a focusing electrode for focusing the photons between the photocathode and the ion confinement electrode.
  • the ion containment electrode and the ion trap electrode may have a plurality of slits through which photoelectrons pass in a row, or a plurality of passages through which the photons pass may be formed in a matrix. May be used.
  • FIG. 1 (a) is a top view of a conventional photomultiplier tube.
  • FIG. 1 (t>) is a cross-sectional view of a conventional photomultiplier tube.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a configuration of an embodiment of a photomultiplier according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view, partially broken away, showing the aperture structure of the focusing electrode, ion confinement electrode, and ion trap electrode of the photomultiplier tube shown in FIG. You.
  • FIG. 4 is a sectional view showing an example of calculation of the potential of each electrode of the photomultiplier tube shown in FIG. 2 and the trajectory of positive ions between the electrodes.
  • FIG. 5 is a graph comparing the change over time of the relative output of the photomultiplier tube of the example with that of the conventional example.
  • FIG. 6 is a perspective view showing another example of the aperture structure of the focusing electrode, the ion confinement electrode, and the ion trap electrode of the photomultiplier tube.
  • FIG. 7 is a partially cutaway perspective view of the multi-channel plate. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 2 is a sectional view of a photomultiplier tube according to the embodiment of the present invention.
  • This photomultiplier tube is configured by disposing an electron multiplier 24 composed of a plurality of dynodes 24a to 24n inside a vacuum vessel 10, and the vacuum vessel 10 emits incident light.
  • the light receiving face plate 11 includes a circular light receiving surface plate 11, a cylindrical metal side tube 12 disposed on an outer peripheral portion of the light receiving surface plate 11, and a circular stem 13 forming a base.
  • a semiconductor photoelectric surface 20 made of GaAs is formed, and is maintained at a potential of 0 V.
  • the light-receiving faceplate 11 and the metal side tube 12 are joined by a cold seal with an indium seal 14, and the The outside is held by a retaining ring 14a.
  • the electron multiplier 24 is configured by laminating a metal channel type dynode in which a secondary electron emission surface is formed at a predetermined portion of a square flat metal surface in seven stages.
  • a large number of electron multiplier holes are formed in the dynodes 24a to 24m at each stage, and the electron multiplier holes are arranged in a slit shape.
  • the anode electrode 26 and the final dynode 24n are arranged in this order.
  • the final dynode 24 n is a square metal plate with a slit formed, and the slit is located directly below the grid of the anode electrode 27.
  • the electron multiplication surfaces between the parts are arranged so as to be located immediately below the slit part of the anode electrode 27.
  • a focusing electrode 21 having an electron focusing portion 21a in which a number of openings are formed in a slit shape is disposed.
  • the focusing electrode 21 is held at the same potential as the photocathode 20, whereby photoelectrons emitted from the photocathode 20 are converged by the effect of the electron converging section 21 a, and the first-stage dynode 2 4 The light enters the predetermined area of a.
  • an ion confinement electrode 22 and an ion trap electrode 23 are provided between the focusing electrode 21 and the first-stage dynode 24a.
  • FIG. 3 is a perspective view of the aperture structure of the focusing electrode 21, the ion confinement electrode 22, and the ion trapping electrode 23, partially cut away. Also in the ion confinement electrode 22 and the ion trap electrode 23, a large number of openings are formed in a slit shape corresponding to the slit-shaped openings of the focusing electrode 21 constituting the electron focusing portion 21a. Have been. Fig. 3 shows contact terminals and Structures other than the openings, such as a structure for holding the electrodes, are omitted.
  • a stem 13 serving as a base is connected to an external voltage terminal to apply a predetermined voltage to the focusing electrode 21, the dynodes 25 and 27, the ion confinement electrode 22 and the ion trap electrode 23, and the like.
  • Feeding pins 17 are penetrated, and each pin 17 is fixed to the stem 13 by a tapered hermetic glass 18.
  • FIG. 4 shows the potentials set for the focusing electrode 21, the ion confinement electrode 22, the ion trapping electrode 23, the first dynode 24 a and the second dynode 24 b.
  • the potential of the focusing electrode 21 is 0 V, which is the same potential as that of the photocathode 20, and the first dynode 24 a and the second dynode 24 b have 94.IV and 188.2 V, respectively. Is applied.
  • the potential of the ion trap electrode 23 is set to 0 V, which is the same potential as the photocathode 20, and a voltage of 188.2 V higher than that of the first-stage dynode 24 a is applied to the ion confinement electrode 22. Is done.
  • the potential of the ion confinement electrode 22 equal to that of the second-stage dynode 24 b, a necessary potential can be applied without increasing the number of pins 17.
  • FIG. 4 shows a calculation example of the trajectory of positive ions generated in the electron multiplier 24 when the potential of each electrode is set in this way.
  • gas molecules adsorbed on the secondary electron emission surface of the first stage dynode 24a are released by photoelectrons incident on the first stage dynode 24a.
  • the gas molecules are positively ionized by colliding with photoelectrons or secondary electrons.
  • Fig. 4 shows an example of the calculation of the trajectories of the positive ions generated near the second-stage dynode 24b (region B in Fig. 4). In this case, it is absorbed by the first-stage dynode 24 a or the second-stage dynode 24 b itself. For this reason, it is assumed that the positive ions generated near the second and subsequent dynodes do not contribute to the ion feedback and the deterioration of the photocathode due to the ion feedback even in the conventional photomultiplier tube. By setting the potential of 2 higher than the potential of the first-stage dynode 24a, a sufficient ion feedback suppression effect can be obtained.
  • the relative change over time of the relative output of the photomultiplier according to the example having the configuration shown in the above embodiment is shown by a photoelectron having a conventional GaAs semiconductor photocathode without an ion confinement electrode and an ion trap electrode.
  • Fig. 5 shows a comparison with a multiplier.
  • the output of the conventional type is reduced to 55% after 100 hours, while the improved type according to the present invention is 98% even after 100 hours, and the output due to the deterioration of the photocathode is 100%. There is no decrease in the performance, and extremely stable performance has been achieved for long-term use.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to various forms of electron tubes.
  • the electron tube in the present invention has a structure having a photocathode in an internal space partitioned by a light receiving face plate, a side tube, and a stem, and includes an image tube and the like in addition to the above-described photomultiplier tube. included.
  • An image tube means that an incident optical image This is an electron tube that is converted into a photoelectron image, accelerated and focused by an electron lens system, multiplied by an electron multiplier, then incident on a phosphor screen and reproduced as an optical image.
  • a metal channel type dynode having a plurality of electron multiplying holes arranged in a slit at each dynode is used, but a metal channel type dynode having a plurality of electron multiplying holes is used.
  • a dynode may be used.
  • the aperture structure of the focusing electrode, the ion confinement electrode, and the ion trap electrode is also a matrix-shaped aperture corresponding to the dynode.
  • dynodes without multiple electron multiplying holes in the dynodes of each stage, and dynodes other than metal channel type dynodes, for example, dynodes in which a secondary electron emission surface is formed at a predetermined portion of the ceramic surface. An effect can be obtained.
  • the focusing electrode is used.
  • the microchannel plate 25 is a plate-like structure formed by bundling fine glass pipes 250 each having an inner wall with a secondary electron emission surface.
  • 25a is arranged so as to face the photoelectric surface
  • the other surface (electron emission surface) 25b is arranged so as to face the anode electrode.
  • the microchannel plate 25 is a dynode that multiplies incident electrons by repeating electron impact on the inner wall and emission of secondary electrons many times along the glass pipe 250,
  • the present invention can be applied by using the electron incident surface 25a of the microchannel plate 25 having a positive potential as the electron incident portion of the electron multiplier.
  • Industrial applicability Among the electron tubes according to the present invention, photomultiplier tubes are widely used in medical equipment, analytical instruments, industrial measuring instruments, and the like as optical analyzers for analyzing various substances using absorption, reflection, and polarization of specific wavelengths. Can be used. It can also be used for X-rays, stellar observations, solar observations, environmental measurements outside and inside the atmosphere, and aurora observations.

Description

明 細 書 電子管
技術分野
本発明は、 入射した光を光電変換して電子を放出する光電面 (photocathode)と、 二次電子放出により入射電子流を増倍する電子増倍 部とを備える電子管に関する。 背景技術
電子管の一種である光電子増倍管は原子核 ·高エネルギー物理、 及び 核医学などの分野における各種測定に広く使用されている。
第 1 ( a) 図及び第 1 (b) 図は、 従来の光電子増倍管の一例を示す もので、 第 1 (a) 図は上面図、 第 1 (b) 図は断面図である。 ここに 示されている光電子増倍管は、 入射光を受ける円形の受光面板 1 1と、 受光面板 1 1の内側面に形成され、 その電位は 0 Vに保持されている光 電面 2 0と、 複数段のダイノード 24 a〜 24 nから構成される電子増 倍部 24とから構成されている。 第 1段ダイノード 24 aから第 m段ダ ィノード 24 mまでの複数のダイノ一ドは積層状態に配列されており、 最終段ダイノード 24 nは、 第 m段ダイノード 24mの下方に配設され たァノード電極 2 6の直ぐ下側に配設されている。 第 1段ダイノード 2 4 aは、 光電面 2 0に対して正電位であり、 光電面 2 0より放出された 電子がこの第 1段ダイノード 24 aに入射する。 第 1段ダイノード 24 aから第 m段ダイノード 24 mには多数の電子増倍孔がマトリックス状 に形成されている。 光電面 2 0と電子増倍部 24との間には、 電子収束 部 2 1 aを有する収束電極 2 1が配設されており、 光電面 2 0と同電位 に保持されている。 これによつて、 光電面 2 0から放出された光電子は 電子収束部 2 1 aによって収束された後、 第 1段ダイノード 2 4 aの所 定の領域内に入射する。
しかしながら、 従来の光電子増倍管において、 長時間の使用とともに 光電面の感度が劣化し、 その結果、 入射光に対する光電子増倍管の出力 が低下するという問題が生じている。 このような問題は、 特にガリウム 砒素 （G a A s ) などの半導体光電面を用いた光電子増倍管において顕 著に現れる。 発明の開示
本発明は、 光電面と電子増倍部とを有する電子管において、 光電面の 劣化を防止し、 長時間の使用に対して安定した出力が可能な電子管を提 供することを目的とする。
このような目的を達成するために、 発明者は上記光電面の劣化の原因 について検討した結果、 電子増倍部のうちもつとも光電面に近い電子入 射部付近において形成されるセシウム （C s ) 雲に他の電子が衝突して 正イオンが発生し、 当該正イオンが発生場所の電界によって光電面に向 かって加速されて、 光電面に衝突するイオンフィ一ドバックを起こし、 その結果光電面を劣化させていることを見出した。
この項において、 電極間の電位の高低は、 電位の絶対値にはよらず電 極間の電位差の正負によって定義し、 例えば電極 Aが電極 Bに対して正 電位にあるときに電極 Aの電位は電極 Bの電位よりも高いとする。 本発明による電子管は、 入射した光を光電変換して電子を放出する光 電面と、 光電面から放出された電子を増倍する電子増倍部とを備え、 電 子増倍部は光電面にもっとも近く位置して光電面より放出された電子が 入射する電子入射部を含み、 電子入射部の電位が、 光電面の電位よりも 高く設定された電子管において、 光電面と電子増倍部との間に、 電子増 倍部において発生する正イオンを閉じ込めるためのイオン閉じ込め電極 と、 イオン閉じ込め電極と電子入射部との間にイオン閉じ込め電極によ つて閉じ込められた正イオンを捉えるためのイオントラップ電極とを配 設し、イオン閉じ込め電極の電位が、電子入射部の電位よりも高く、 ィ オントラップ電極の電位が、 光電面の電位よりも高いか又は等しく、 か つ、 イオントラップ電極の電位が、 電子入射部の電位よりも低く設定さ れたことを特徴とする。
このような電子管においては、 外部から入射した光は光電面によって 光電子に変換され、 光電面に対して正電位であるイオン閉じ込め電極に 向かって加速され、 イオン閉じ込め電極及びイオントラップ電極の開口 部を通過した後に、 電子増倍部の電子入射部に到達する。 このとき電子 入射部付近において正イオンが発生する。
本発明による電極構造においては、 発生した正イオンは光電面に向か つて加速されるが、 電子入射部に対してイオン閉じ込め電極は正電位で あるため、 正イオンはイオン閉じ込め電極の開口部を通過して光電面に 到達することができない。 最終的に正イオンは、 イオン閉じ込め電極及 び電子入射部のいずれよりも低い電位に設定されているイオントラップ 電極に、 また一部は電子入射部自身に捉えられ、 それによつて光電面の 劣化が防止される。
この場合、 イオン閉じ込め電極の電位は、 光電面から電子増倍部への 光電子の収束を損なうことのない範囲において、 正イオンの発生場所で ある電子入射部よりも高い電位に設定することによって、 光電子の収集 効率を低下させることなくイオンフィードバックとそれによる光電面の 劣化を効果的に抑制することができる。
本発明における電子増倍部は、 光電面から放出された電子を捕らえて 順次増倍する複数段のダイノードから構成されているものであってもよ く、 この場合、 第 1段ダイノードが電子入射部として機能する。 電子増 倍部は、 複数のガラスパイプを束ねて板状構造としたマイクロチャンネ ルプレー卜であってもよい。 この場合、 マイクロチャンネルプレートの 一方の面が光電面と対向するよう配設され、 この面が電子入射部として 機能する。 電子増倍部で増倍された電子はアノード電極から電流として 出力される。
本発明は、 半導体光電材料、 例えば、 ガリウム砒素からなる光電面を 有する電子管に対して特に有効であるが、 イオンフィードバックによる 光電面の劣化は、 それ以外の光電面を用いた電子管においても一般的に 起こる現象であり、 その寿命に影響を及ぼすと考えられ、 従って、 本発 明による電極構造と各電極の電位設定は、 半導体以外の光電面を用いた 電子管に対しても有用である。
本発明による電子管は、 光電面とイオン閉じ込め電極との間に光電 子を収束させるための収束電極を備えた構造のものであってもよい。 また、 イオン封じ込め電極及びイオントラップ電極は、 光電子が通過す る複数のスリッ トが列状に形成されているものであってもよいし、 光電 子が通過する複数の通過路がマトリックス状に形成されているものであ つてもよい。 図面の簡単な説明
第 1 ( a ) 図は、 従来の光電子増倍管の上面図である。
第 1 ( t> ) 図は、 従来の光電子増倍管の断面図である。
第 2図は、 本発明による光電子増倍管に係る実施形態の構成の断面図 である。
第 3図は、 第 2図に示した光電子増倍管の収束電極、 イオン閉じ込め 電極及びイオントラップ電極の開口構造を一部破断して示す斜視図であ る。
第 4図は、 第 2図に示した光電子増倍管の各電極の電位及び正イオン の電極間での軌道の計算例を示す断面図である。
第 5図は、 実施例の光電子増倍管の相対出力の経時変化特性を従来例 と対比するグラフである。
第 6図は、 光電子増倍管の収束電極、 イオン閉じ込め電極及びイオン トラップ電極の開口構造の他の例を示した斜視図である。
第 7図は、 マルチチャンネルプレートの一部破断して示す斜視図であ る。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面とともに本発明による光電子増倍管の好適な実施形態につ いて説明する。 図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、 重 複する説明を省略する。 また、 図面の寸法比率は、 説明のものと必ずし も一致していない。
第 2図は本発明の実施形態に係わる光電子増倍管の断面図である。 こ の光電子増倍管は、 真空容器 1 0の内部に複数段ダイノード 2 4 a〜 2 4 nからなる電子増倍部 2 4を配設して構成され、 真空容器 1 0は、 入 射光を受ける円形の受光面板 1 1と、 この受光面板 1 1の外周部に配設 される円筒形の金属側管 1 2と、 基台部を構成する円形のステム 1 3と から形成されている。
受光面板 1 1の内部下面には、 G a A sからなる半導体光電面 2 0が 形成されており、 電位 0 Vに保持されている。 形成された G a A sから なる光電面 2 0の組立時における熱的損傷を防ぐために、 受光面板 1 1 及び金属側管 1 2はインジウムシール 1 4によるコールドシールによつ て接合され、 その外側は保持リング 1 4 aによって保持されている。 電子増倍部 2 4は、 正方形の平板状の金属表面の所定の部位に二次電 子放出面が形成されたメタルチャンネル型のダイノードを 7段に積層し て構成されている。 各段のダイノード 2 4 a〜 2 4 mには多数の電子増 倍孔が形成されており、 それらの電子増倍孔はスリッ ト状に配列されて いる。 また、 これら積層したダイノード 2 4 a〜 2 4 mの下部には、 ァ ノード電極 2 6及び最終段ダイノード 2 4 nが順に配設されている。 最 終段ダイノード 2 4 nは、 正方形の金属製板状体にスリッ ト部を形成し たもので、 そのスリッ ト部はァノ一ド電極 2 7のグリッ ド部直下に位置 し、 スリッ ト部間の電子増倍面はアノード電極 2 7のスリット部直下に 位置するよう配列されている。 最終段ダイノード 2 4 nをアノード電極 2 7の後段に配列することにより、 最終段ダイノード 2 4 nからの反射 二次電子をァノード電極 2 6で読み取ることができる。
光電面 2 0と第 1段ダイノード 2 4 aとの間には、 多数の開口がスリ ッ 卜状に形成されている電子収束部 2 1 aを有する収束電極 2 1が配設 されている。 この収束電極 2 1は光電面 2 0と同電位に保持されており、 それによつて光電面 2 0から放出された光電子は、 電子収束部 2 1 aの 影響によって収束され、 第 1段ダイノード 2 4 aの所定の領域内に入射 される。
本実施形態における特徴として、 収束電極 2 1 と第 1段ダイノード 2 4 aとの間に、 イオン閉じ込め電極 2 2及びイオントラップ電極 2 3が 配設されている。
第 3図は収束電極 2 1、 イオン閉じ込め電極 2 2及びイオントラップ 電極 2 3の開口構造に関して一部破断して示した斜視図である。 イオン 閉じ込め電極 2 2及びイオントラップ電極 2 3においても、 電子収束部 2 1 aを構成している収束電極 2 1のスリツ 卜状の開口に対応して、 多 数の開口がスリッ ト状に形成されている。 なお、 第 3図には接触端子や 電極を積層 '保持するための構造など、 開口部以外の構造は省略されて いる。
基台部となるステム 1 3には、 外部の電圧端子と接続して収束電極 2 1、 各ダイノード 2 5、 2 7、 イオン閉じ込め電極 2 2及びイオントラ ップ電極 2 3などに所定の電圧を与えるピン 1 7が貫通されており、 各 ピン 1 7は、 テーパー状のハ一メチックガラス 1 8によってステム 1 3 に対して固定されている。
第 4図に収束電極 2 1、 イオン閉じ込め電極 2 2、 イオントラップ電 極 2 3、 第 1段ダイノード 2 4 a及び第 2段ダイノード 2 4 bに設定さ れる電位を示す。 収束電極 2 1の電位は光電面 2 0と同電位の 0 Vであ り、 第 1段ダイノード 2 4 a及び第 2段ダイノード 2 4 bにはそれぞれ 9 4 . I V及び 1 8 8 . 2 Vが印加される。 それに対して、 イオントラ ップ電極 2 3の電位は光電面 2 0と同電位の 0 Vとし、 イオン閉じ込め 電極 2 2には第 1段ダイノード 2 4 aよりも高い 1 8 8 . 2 Vが印加さ れる。 イオン閉じ込め電極 2 2の電位については、 本実施形態において は第 2段ダイノード 2 4 bと等しくすることによって、 ピン 1 7の数を 増やすことなく必要な電位を与えることができる。
このように各々の電極の電位を設定したときの、 電子増倍部 2 4にお いて発生する正イオンの軌道の計算例が、 第 4図に示されている。 ィォ ンフィードバックをおこす正イオンの発生機構については、 第 1段ダイ ノード 2 4 aに入射する光電子によって第 1段ダイノード 2 4 aの二次 電子放出面に吸着しているガス分子が放出され、 そのガス分子に光電子 または二次電子が衝突することによって正イオン化するものと推測され る。
上記の電極構造において、 第 1段ダイノード 2 4 a付近 （第 4図にお ける領域 A ) で発生した正イオンは、 イオン閉じ込め電極 2 2によって 電位的におさえられ、 最終的にイオントラップ電極 2 3に、 また一部は 第 1段ダイノード 2 4 a自身に吸収され、 それによつて正イオンは光電 面に到達することができない。
また、 電子流から考えると、 第 2段以降のダイノード付近の方が正ィ オンの発生数が多いと考えられる。 第 4図に第 2段ダイノード 2 4 b付 近 （第 4図における領域 B ) で発生した正イオンの軌道の計算例が示さ れているが、 それらの正イオンは前段のダイノード、 したがつてこの場 合には第 1段ダイノード 2 4 a、 若しくは第 2段ダイノード 2 4 b自身 に吸収される。 このため、 第 2段以降のダイノード付近において発生す る正イオンは、 従来の光電子増倍管においてもイオンフィードバックと それによる光電面の劣化には寄与しないと推測され、 したがつてイオン 閉じ込め電極 2 2の電位については、 第 1段ダイノード 2 4 aの電位よ りも高く設定するという条件によって十分なイオンフォードバックの抑 制効果を得ることができる。
上記の実施形態によって示された構成を有する実施例による光電子増 倍管の相対出力の経時変化特性を、 イオン閉じ込め電極及びイオントラ ップ電極を持たない従来の G a A s半導体光電面を有する光電子増倍管 と比較して第 5図に示す。 従来型のものが 1 0 0時間後に 5 5 %まで出 力が低下しているのに対し、 本発明による改良型のものは 1 0 0時間後 においても 9 8 %と光電面の劣化による出力の低下は見られず、 長時間 の使用に対して非常に安定した性能が実現されている。
本発明は、 上記実施形態に限られるものではなく、 種々の形態の電子 管に対して適用が可能である。 ここで、 本発明でいう電子管とは、 受光 面板、 側管及びステムにより仕切られた内部空間に光電面を有する構造 のものであって、 上記の光電子増倍管のほかイメージ管等がこれに含ま れる。 イメージ管とは、 入射した光学像が光電面において光電変換によ つて光電子像に変換され、 光電子像は電子レンズ系で加速 ·結像され、 電子増倍部で増倍された後、 蛍光面に入射して光学像として再生される 電子管である。
上記実施形態では、 各段のダイノードにスリッ ト状に配列された複数 の電子増倍孔を有するメタルチャンネル型のダイノ一ドを用いているが、 複数の電子増倍孔を有するメタルチャンネル型のダイノードを用いても 良い。 この場合、 第 6図に示すように、 収束電極、 イオン閉じ込め電極 及びイオントラップ電極の開口構造もダイノードに対応したマトリクス 状の開口とする。 さらに、 各段のダイノードに複数の電子増倍孔を持た ないダイノード、 また例えばセラミック表面の所定の部位に二次電子放 出面が形成されたダイノードなどメタルチャンネル型以外のダイノード に対しても同様な作用効果が得られる。
また、 上記実施形態では収束電極が用いられているが、 例えばマイク 口チャンネルプレートを用いた光電子増倍管もしくはイメージ管など、 収束電極を用いていない場合においても、 同様の作用効果が得られる。 マイクロチャンネルプレート 2 5は、 第 7図に示すように、 内壁を二次 電子放出面とした微細なガラスパイプ 2 5 0の束ねて板状構造としたも ので、 その一方の面 （電子入射面） 2 5 aが光電面と対向するよう、 又 他方の面 （電子出射面） 2 5 bはアノード電極と対向するよう配設され る。 マイクロチャンネルプレート 2 5は、 ガラスパイプ 2 5 0に沿って 内壁への電子の衝突と二次電子の放出が多数回繰り返されることによつ て入射電子を増倍するダイノードであり、 光電面に対して正電位である マイクロチヤンネルプレート 2 5の電子入射面 2 5 aを電子増倍部の電 子入射部として、 本発明を適用することができる。 産業上の利用可能性 本発明による電子管のうち、 光電子増倍管は、 特定の波長の吸収、 反 射、 偏光を利用して各種物質の分析を行う光分析装置として医用機器、 分析機器、 工業用計測機器等に幅広く利用することができる。 更に、 X 線、 恒星観測、 太陽観測、 大気圏内外の環境計測、 オーロラ観測にも利 用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 入射した光を光電変換して電子を放出する光電面 （ 2 0 ) と、 光 電面 （2 0) から放出された電子を増倍する電子増倍部 （ 24、 2 5) とを備え、 前記電子増倍部 （ 24、 2 5) は前記光電面 （ 2 0) にもつ とも近く位置して前記光電面 （ 2 0 ) より放出された電子が入射する電 子入射部 （ 2 4 a、 2 5 a) を含み、 前記電子入射部 （ 2 4 a、 2 5 a) の電位が、 前記光電面 （ 2 0) の電位よりも高く設定された電子管にお いて、
前記光電面 （2 0) と前記電子増倍部 （ 24、 2 5) との間に、 前記 電子増倍部 （ 24， 2 5) において発生する正イオンを閉じ込めるため のイオン閉じ込め電極 （2 2) と、
前記イオン閉じ込め電極 （2 2) と前記電子入射部 （ 2 4 a, 2 5 a) との間に前記イオン閉じ込め電極 （2 2) によって閉じ込められた正ィ オンを捉えるためのイオントラップ電極 （ 2 3) とを配設し、
前記イオン閉じ込め電極 （ 2 2) の電位が、 前記電子入射部 （ 24 a， 2 5 a) の電位よりも高く、
前記イオントラップ電極 （2 3) の電位が、 前記光電面 （2 0) の電 位よりも高いか又は等しく、 かつ、 前記イオントラップ電極 （ 2 3 ) の 電位が、 前記電子入射部 （24 a， 2 5 a) の電位よりも低く設定され たことを特徴とする電子管。
2. 前記電子増倍部は、 光電面 （2 0) から放出された電子を捕らえ て順次増倍する第 1段ダイノード （ 24 a) を含む複数段のダイノード
(24 a乃至 24 η) から構成され、 前記第 1段ダイノード （ 24 a) は前記電子入射部として機能することを特徴とする請求項 1記載の電子 管。
3. 前記電子増倍部は、 複数のガラスパイプを束ねて板状構造とした マイクロチャンネルプレー卜 （ 2 5) からなり、 前記マイクロチャンネ ルプレート （ 2 5) をその一方の面 （2 5 a) が前記光電面 （ 2 0 ) と 対向するよう配設し、 前記マイクロチャンネルプレート （ 2 5) の前記 一方の面 （2 5 a) が前記電子入射部として機能するようにしたことを 特徴とする請求項 1記載の電子管。
4. 前記電子増倍部で増倍された電子を取り出すァノ一ド電極（ 2 6) を更に備えたことを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の電子 増倍管。
5. 前記光電面 （ 2 0) は半導体光電材料からなることを特徴とする 請求項 1乃至 4のいずれかに記載の電子管。
6. 前記半導体光電材料はガリウム砒素からなることを特徴とする請 求項 5記載の電子管。
7. 前記光電面 （ 2 0 ) と前記イオン閉じ込め電極 （ 2 2 ) との間に 光電子を収束させるための収束電極 （2 1 ) を配設したことを特徴とす る請求項 1乃至 6のいずれかに記載の電子管。
8. 前記イオン封じ込め電極 （ 2 2) 及び前記イオントラップ電極 （2 3) には光電子が通過する複数のスリッ 卜が列状に形成されていること を特徴とする請求項 1乃至 7のいずれかに記載の電子管。
9. 前記イオン封じ込め電極 （2 2) 及び前記イオントラップ電極 （2 3 ) には光電子が通過する複数の通過路がマトリックス状に形成されて いることを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれかに記載の電子管。
PCT/JP1999/003176 1998-06-15 1999-06-15 Tube electronique WO1999066534A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU40622/99A AU4062299A (en) 1998-06-15 1999-06-15 Electron tube
US09/701,282 US6538399B1 (en) 1998-06-15 1999-06-15 Electron tube
EP99924030A EP1089320B1 (en) 1998-06-15 1999-06-15 Electron tube
DE69927814T DE69927814T2 (de) 1998-06-15 1999-06-15 Elektronenröhre

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10/167019 1998-06-15
JP16701998A JP4231123B2 (ja) 1998-06-15 1998-06-15 電子管及び光電子増倍管

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999066534A1 true WO1999066534A1 (fr) 1999-12-23

Family

ID=15841892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1999/003176 WO1999066534A1 (fr) 1998-06-15 1999-06-15 Tube electronique

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6538399B1 (ja)
EP (1) EP1089320B1 (ja)
JP (1) JP4231123B2 (ja)
CN (1) CN1199229C (ja)
AU (1) AU4062299A (ja)
DE (1) DE69927814T2 (ja)
WO (1) WO1999066534A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7102284B2 (en) * 2001-02-23 2006-09-05 Hamamatsu Photonics K.K. Photomultiplier
JP4249548B2 (ja) * 2003-06-17 2009-04-02 浜松ホトニクス株式会社 電子増倍管
JP2005011592A (ja) 2003-06-17 2005-01-13 Hamamatsu Photonics Kk 電子増倍管
JP4593238B2 (ja) * 2004-10-29 2010-12-08 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管及び放射線検出装置
JP4627470B2 (ja) * 2005-09-27 2011-02-09 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管
JP4711420B2 (ja) 2006-02-28 2011-06-29 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管および放射線検出装置
JP4849521B2 (ja) 2006-02-28 2012-01-11 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管および放射線検出装置
JP4804173B2 (ja) 2006-02-28 2011-11-02 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管および放射線検出装置
JP4804172B2 (ja) 2006-02-28 2011-11-02 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管、放射線検出装置および光電子増倍管の製造方法
JP4753303B2 (ja) * 2006-03-24 2011-08-24 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管およびこれを用いた放射線検出装置
US8334506B2 (en) * 2007-12-10 2012-12-18 1St Detect Corporation End cap voltage control of ion traps
US7973277B2 (en) * 2008-05-27 2011-07-05 1St Detect Corporation Driving a mass spectrometer ion trap or mass filter
JP5956292B2 (ja) * 2012-09-05 2016-07-27 浜松ホトニクス株式会社 電子管
US9425030B2 (en) 2013-06-06 2016-08-23 Burle Technologies, Inc. Electrostatic suppression of ion feedback in a microchannel plate photomultiplier
JP7217189B2 (ja) * 2019-03-28 2023-02-02 株式会社日立ハイテク イオン検出装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4876470A (ja) * 1972-01-14 1973-10-15
JPS63299032A (ja) * 1987-05-29 1988-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電子増倍器の製造方法
JPH02291658A (ja) * 1989-03-02 1990-12-03 Galileo Electro Opt Corp イオン・フィードバックの減少を伴う電子増倍管
JPH0794139A (ja) * 1991-07-01 1995-04-07 Intevac Inc フィードバック制限マイクロチャネルプレート
JPH09288992A (ja) * 1996-04-24 1997-11-04 Hamamatsu Photonics Kk 電子増倍器及び光電子増倍管
JPH10144251A (ja) * 1996-11-07 1998-05-29 Hamamatsu Photonics Kk 透過型２次電子面及び電子管

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3109957A (en) * 1959-10-07 1963-11-05 Emi Ltd Electron multiplying devices and circuit arrangements therefor
US3868536A (en) 1971-10-18 1975-02-25 Varian Associates Image intensifier tube employing a microchannel electron multiplier
GB1470162A (en) 1973-02-27 1977-04-14 Emi Ltd Electron multiplying arrangements
FR2486712A1 (fr) 1980-07-11 1982-01-15 Thomson Csf Tube intensificateur d'images a micro-canaux, et ensemble de prise de vues comprenant un tel tube
SU993361A1 (ru) 1981-01-21 1983-01-30 Организация П/Я М-5273 Фотоэлектронный умножитель
JPH07118294B2 (ja) 1987-02-13 1995-12-18 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管
JP3466712B2 (ja) 1994-06-28 2003-11-17 浜松ホトニクス株式会社 電子管
AU3958699A (en) * 1998-06-01 1999-12-20 Hamamatsu Photonics K.K. Photomultiplier unit and radiation sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4876470A (ja) * 1972-01-14 1973-10-15
JPS63299032A (ja) * 1987-05-29 1988-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電子増倍器の製造方法
JPH02291658A (ja) * 1989-03-02 1990-12-03 Galileo Electro Opt Corp イオン・フィードバックの減少を伴う電子増倍管
JPH0794139A (ja) * 1991-07-01 1995-04-07 Intevac Inc フィードバック制限マイクロチャネルプレート
JPH09288992A (ja) * 1996-04-24 1997-11-04 Hamamatsu Photonics Kk 電子増倍器及び光電子増倍管
JPH10144251A (ja) * 1996-11-07 1998-05-29 Hamamatsu Photonics Kk 透過型２次電子面及び電子管

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1089320A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1089320A4 (en) 2002-10-25
CN1199229C (zh) 2005-04-27
EP1089320A1 (en) 2001-04-04
CN1305638A (zh) 2001-07-25
EP1089320B1 (en) 2005-10-19
AU4062299A (en) 2000-01-05
DE69927814D1 (de) 2006-03-02
JP2000003693A (ja) 2000-01-07
US6538399B1 (en) 2003-03-25
JP4231123B2 (ja) 2009-02-25
DE69927814T2 (de) 2006-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4608572B2 (ja) 蛍光体
WO1999066534A1 (fr) Tube electronique
US7977617B2 (en) Image intensifying device having a microchannel plate with a resistive film for suppressing the generation of ions
JPH09288992A (ja) 電子増倍器及び光電子増倍管
JPH0817389A (ja) 電子管
EP0622827B1 (en) Photomultiplier
EP0713243A1 (en) Electron multiplier
EP0622824B1 (en) Photomultiplier
US6215232B1 (en) Microchannel plate having low ion feedback, method of its manufacture, and devices using such a microchannel plate
JPH09306416A (ja) 電子増倍器及び光電子増倍管
JP2005011592A (ja) 電子増倍管
JP4173134B2 (ja) 光電子増倍管及びその使用方法
JP3312771B2 (ja) 電子増倍管
US6232715B1 (en) Photoelectric multiplier tube of reduced length
Siegmund et al. Very large area 20cm× 20cm flat panel phototubes using ALD microchannel plates
JP4249548B2 (ja) 電子増倍管
JPS59108254A (ja) 光電子増倍管
WO2005091332A1 (ja) マルチアノード型光電子増倍管
JP3312772B2 (ja) 光電子増倍管
JPH09320511A (ja) 電子増倍器及び光電子増倍管
JPH04315758A (ja) 光電子増倍管
WO2005091333A1 (ja) 光電子増倍管
Leskovar Photomultiplier characteristics considerations for the deep underwater muon and neutrino detection system
Siegmund In the VUV region between 1000 and 3000 A, the principal detection mecha
Leskovar PHOTOMULTIPLIER CHARACTERISTICS CONSIDERATIONS FOR THE DEEP

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 99807453.5

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CU CZ DE DK EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW SD SL SZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09701282

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999924030

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999924030

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1999924030

Country of ref document: EP