WO2005027178A1 - 電子管 - Google Patents

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WO2005027178A1
WO2005027178A1 PCT/JP2004/013130 JP2004013130W WO2005027178A1 WO 2005027178 A1 WO2005027178 A1 WO 2005027178A1 JP 2004013130 W JP2004013130 W JP 2004013130W WO 2005027178 A1 WO2005027178 A1 WO 2005027178A1
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WO
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tube
cylinder
apd
stem
electron
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Application number
PCT/JP2004/013130
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Motohiro Suyama
Hiroyuki Kyushima
Yasuharu Negi
Atsuhito Fukasawa
Yoshihiko Kawai
Yasuyuki Egawa
Atsushi Uchiyama
Suenori Kimura
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.
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Priority to EP04787794.9A priority patent/EP1670031B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J40/00—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
    • H01J40/16—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas having photo- emissive cathode, e.g. alkaline photoelectric cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/20—Manufacture of screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored; Applying coatings to the vessel
    • H01J9/233—Manufacture of photoelectric screens or charge-storage screens

Definitions

  • the present invention relates to an electron tube.
  • the photocathode emits photoelectrons in response to incident light. Electron implanted semiconductor devices are
  • Photoelectrons are amplified and detected.
  • Avalanche devices are mainly used as electron implanted semiconductor devices.
  • An E-photodiode (hereafter, APD and!) Is used.
  • an incident window and a conductive stem are arranged at both ends of an insulating container so as to face each other.
  • a photocathode is formed on the inner wall of the entrance window, and an APD is placed on the conductive stem.
  • a ground voltage is applied to the conductive stem, and a negative high voltage is applied to the photocathode.
  • the conductive stem and the photocathode are electrically insulated by an insulating container. For this reason, a negative high voltage is present near the photocathode of the insulating container (for example, see Patent Document 2).
  • Patent Document 1 JP-A-8-148113 (Pages 3-8, Fig. 1)
  • Patent Document 2 JP-A-9-312145 (Pages 3-6, Fig. 1)
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9 297055 (page 49, FIG. 4)
  • the conventional electron tube as described above has a problem that it is difficult to handle because a high negative voltage is exposed near the photocathode of the insulating container.
  • a large potential difference was generated between the photocathode or the anode side and the external environment, there was also a risk of discharging between the electron tube and the external environment.
  • the present invention has been made to provide an electron tube which is easy to handle at the time of use and has high safety. Aim.
  • the present invention provides an envelope having a photocathode formed on a predetermined portion of an inner wall, one end and the other end, and the other end is attached to the envelope.
  • An insulative cylinder connected at one end thereof protruding to the inside of the envelope, an electron-implanted semiconductor element provided at one end of the cylinder, and an alkali metal provided inside the envelope.
  • An alkali source for generating a vapor; and a separating member provided between the alkali source and the cylinder, wherein the semiconductor emits photoelectrons emitted from the photoelectric surface in response to light incident on the photoelectric surface.
  • an electron tube characterized by detecting by an element.
  • the electron tube of the present invention includes the envelope, the insulating cylinder, the semiconductor element, the alkali source, and the separating member.
  • One end of the insulating tube protrudes inside the envelope, and the semiconductor element is provided at one end of the tube.
  • the other end of the tube is connected to the envelope.
  • the alkali source is provided inside the envelope, generates an alkali metal vapor, and forms a photocathode on a predetermined portion of the envelope.
  • the alkali source and the cylinder are separated by a separating member.
  • the semiconductor element protrudes inside the outer package. Therefore, if a ground voltage is applied to the envelope and a positive polarity voltage is applied to the semiconductor device, a voltage having a large absolute value is not exposed to the external environment. Therefore, handling during use is easy, and discharge between the envelope and the external environment can be prevented.
  • the force is also separated from the alkali source and the cylinder by a separating member. Therefore, when the alkali source generates alkali metal vapor to form a photocathode on a predetermined portion of the envelope, it is possible to prevent the alkali metal from being deposited on the cylinder. Since the alkali metal does not adhere to the cylinder, the work function of the cylinder surface is reduced by the alkali metal attached to the cylinder to lower the withstand voltage, or the electric field strength near the cylinder is affected by the alkali metal attached to the cylinder. I will not receive it. Therefore, electrons can be detected efficiently.
  • the isolation member also serves as a partition wall located between the alkali source and the cylinder, and further includes an inner stem connected to one end of the cylinder via a conductive member,
  • the semiconductor device is further provided with a conductive member provided at one end of the cylinder so as to protrude to the outside of the cylinder, and for alleviating the electric field intensity near one end of the cylinder. Is preferred.
  • the separating member is a partition
  • the inner stem is connected to one end of the insulating cylinder via the conductive member
  • the semiconductor element is arranged on the inner stem.
  • a conductive member protrudes from one end of the insulating cylinder. The conductive member reduces the electric field intensity near one end of the cylinder.
  • the conductive member reduces the electric field intensity near one end of the insulating tube, so that discharge can be prevented. For this reason, it is possible to provide a large potential difference between the photocathode and the semiconductor element, and obtain high detection efficiency.
  • the envelope has an outer stem that is connected to the other end of the cylinder and that is connected to at least the other end of the cylinder and has conductivity. It is preferable to further include a conductive member that is provided so as to protrude from the cylinder and that reduces the electric field intensity near the other end of the cylinder.
  • the envelope has the outer stem.
  • the outer stem is connected to the other end of the tube, and at least a portion connected to the other end of the tube has conductivity.
  • a conductive member protrudes from the other end of the insulating tube. The conductive member reduces the electric field intensity near the other end of the cylinder.
  • the conductive member reduces the electric field intensity near the other end of the insulating tube, so that discharge can be prevented. For this reason, it is possible to provide a large potential difference between the photocathode and the semiconductor element, and obtain high detection efficiency.
  • a ground potential is applied to the envelope, and a positive potential is applied to the semiconductor element.
  • the envelope is applied with the ground potential, and the semiconductor element is applied with the positive polarity.
  • the envelope and the semiconductor element are kept insulated by an insulating tube.
  • a voltage having a positive polarity is applied to the semiconductor element protruding inside the outer casing, and a ground voltage is applied to the outer casing exposed to the outside.
  • Absolute magnitude the potential is not exposed to the external environment. Therefore, handling during use is easy, and discharge between the envelope and the external environment can be prevented. Therefore, it can be used for the detection of single photons in water, such as in water Cherenkov experiments.
  • the isolation member is a conductive member provided to protrude toward the outside of the cylinder at one end force of the cylinder for reducing electric field intensity near one end of the cylinder, or Another end force It is preferable that the conductive member for reducing the electric field strength near the other end of the cylinder provided so as to protrude to the outside of the cylinder has a shear force or one force.
  • the conductive member that also protrudes the end force of the cylinder prevents the alkali metal vapor generated from the alkali source from adhering to the cylinder, and at the same time, closes the vicinity of the end of the cylinder. To reduce the electric field strength.
  • the alkali source and the tube are separated by the conductive member. Therefore, when the alkali source generates an alkali metal vapor to form a photocathode on a predetermined portion of the envelope, it is possible to prevent the alkali metal from being deposited on the cylinder. Since no alkali metal adheres to the cylinder, the alkali metal adhering to the cylinder lowers the work function on the cylinder surface to lower the withstand voltage, and the effect of the alkali metal adhering to the cylinder on the electric field intensity near the cylinder I will not receive it. Therefore, electrons can be detected efficiently.
  • the conductive member reduces the electric field intensity near the end of the insulating cylinder, so that discharge can be prevented. For this reason, it is possible to provide a large potential difference between the photocathode and the semiconductor element to obtain high detection efficiency.
  • the isolation member is a conductive member for reducing the electric field intensity near one end of the cylinder, which is provided so as to protrude toward the outside of the cylinder at one end of the cylinder. Another end force It is preferable that a conductive member for reducing the electric field strength near the other end of the cylinder provided to protrude to the outside of the cylinder is also provided.
  • the conductive members protruding from both ends of the cylinder prevent the alkali metal vapor generated from the alkali source from adhering to the cylinder, and at the vicinity of the end of the cylinder. Relax the electric field strength.
  • the alkali source and the cylinder are separated by the conductive member. Therefore, when the alkali source generates an alkali metal vapor to form a photocathode on a predetermined portion of the envelope, it is possible to prevent the alkali metal from being deposited on the cylinder. Since no alkali metal adheres to the cylinder, the alkali metal adhered to the cylinder lowers the work function of the cylinder surface to lower the withstand voltage, or the electric field strength near the cylinder reduces the alkali metal adhered to the cylinder. Not be affected by Therefore, electrons can be detected efficiently.
  • the conductive member reduces the electric field intensity near the end of the insulating cylinder, so that discharge can be prevented. For this reason, it is possible to provide a large potential difference between the photocathode and the semiconductor element to obtain high detection efficiency.
  • the conductive member and the conductive member have portions overlapping each other in the axial direction of the cylinder.
  • the conductive member having the portions projecting from the ends of the cylinder and overlapping in the axial direction of the cylinder prevents the alkali metal vapor generated from the alkali source from adhering to the cylinder. At the same time, the electric field intensity in the vicinity of the end of the cylinder is reduced.
  • the alkali source and the tube are separated by the conductive member.
  • the conductive member has a portion protruding from both ends of the tube and overlapping in a direction perpendicular to the side surface of the tube. Therefore, when the alkali source generates an alkali metal vapor to form a photocathode on a predetermined portion of the envelope, it is possible to more efficiently prevent the alkali metal from being deposited on the cylinder. Since alkali metal does not adhere to the cylinder, the alkali metal adhered to the cylinder may lower the work function of the cylinder surface to lower the withstand voltage, or the electric field strength near the cylinder may be affected by the alkali metal attached to the cylinder. Absent. For this reason, electrons can be detected efficiently.
  • the conductive member reduces the electric field intensity near the end of the insulating cylinder, so that discharge can be prevented. For this reason, it is possible to provide a large potential difference between the photocathode and the semiconductor element to obtain high detection efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an electron tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a vertical sectional view taken along the line II-II of the electron tube in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining in detail a vertical cross section of an electron detection unit provided in the electron tube of FIG. 1 and an electric circuit provided inside the electron detection unit.
  • FIG. 4 is a plan view of the upward force on the head of the electron detection unit of the electron detection unit.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing an APD of the electron detection unit.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the head of the electron detection unit when there is no shielding unit.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of the head of an electronic detection unit.
  • FIG. 8 is a view showing an alkali source.
  • (A) is a front view of the alkali source, and
  • (B) is a general perspective view of the alkali source.
  • FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view showing an equipotential surface E and an electron trajectory L inside an electron tube.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an equipotential surface E and an electron trajectory L inside an electron tube in a comparative example.
  • FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing an equipotential surface E near upper and lower ends of an insulating cylinder 9 formed by conductive flanges 21 and 23.
  • FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view showing an equipotential surface E near the upper and lower ends of the insulating cylinder 9 when there are no conductive flanges 21 and 23.
  • FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view showing an equipotential surface E and a trajectory L of electrons when the longitudinal section of the glass bulb body is circular.
  • FIG. 14 is a schematic longitudinal sectional view showing an equipotential surface E and a trajectory L of electrons in a comparative example.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the outer peripheral edge of a conductive flange according to a modification.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a shielding section according to a modification.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a shielding section according to another modification.
  • FIG. 18 is a schematic sectional view showing an electron tube according to another modification.
  • FIG. 19 is a detailed explanatory view of conductive flanges 21 ′ and 23 ′ and a support member 26 ′.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an electron tube 1 according to the present embodiment.
  • the electron tube 1 includes an envelope 2 and an electron detection unit 10.
  • the envelope 2 has an axis Z.
  • the electron detector 10 protrudes inside the envelope 2 along the axis Z.
  • the electron detector 10 has a substantially cylindrical shape extending around the axis Z as a central axis.
  • the envelope 2 includes a glass bulb 3 and an outer stem 6.
  • the glass knob 3 is formed of transparent glass.
  • the glass bulb 3 includes a glass knob main body 4 and a cylindrical glass bulb base 5.
  • the glass bulb main body 4 and the glass bulb base 5 are formed integrally.
  • the glass valve main body 4 has a substantially spherical shape with the axis Z as a central axis.
  • the cross section along the axis Z of the glass bulb body 4 has a first diameter R1 orthogonal to the axis Z and a second diameter R2 along the central axis Z, as shown in the figure.
  • the cross section of the glass knob main body 4 along the axis Z has a substantially elliptical shape in which the first diameter R1 is larger than the second diameter R2.
  • the glass bulb base 5 extends cylindrically around the axis Z.
  • the glass bulb main body 4 integrally includes an upper hemisphere 4a and a lower hemisphere 4b.
  • the upper hemisphere portion 4a has a substantially spherically curved hemisphere and constitutes the upper hemisphere in the drawing of the glass bulb main body 4.
  • the lower hemisphere portion 4b also has a substantially spherically curved hemisphere shape, and constitutes the lower hemisphere in the drawing of the glass bulb main body 4.
  • the upper hemisphere 4a is defined as the upper side when viewed from the lower hemisphere 4b
  • the lower hemisphere 4b is defined as the lower side when viewed from the upper hemisphere 4a.
  • the lower end of the upper hemisphere 4a is connected to the upper end of the lower hemisphere 4b, and the lower end of the lower hemisphere 4b is connected to the upper end of the glass bulb base 5. In this way, the glass bulb 3 is integrally formed.
  • the virtual extension surface I of the lower hemisphere 4b intersects the axis Z at the reference point S in the glass knob base 5.
  • a photocathode 11 is formed on the inner wall of the upper hemisphere 4a.
  • the photocathode 11 is a thin film formed by evaporating antimony (Sb), manganese (Mn), potassium (K), and cesium (Cs).
  • a conductive thin film 13 is formed on the inner wall of the lower hemisphere 4b.
  • the upper end of the conductive thin film 13 is in contact with the lower end of the photocathode 11.
  • the conductive thin film 13 is a chromium thin film.
  • the conductive thin film 13 may be formed of an aluminum thin film.
  • the outer stem 6 is formed of Kovar metal, which is a conductive material.
  • the outer stem 6 also acts as a stem bottom 60, stem inner wall 61, and stem outer wall 62.
  • the stem bottom surface 60 is substantially annular with the axis Z as a central axis, and is inclined downward as the axis Z is approached.
  • Both the stem inner wall 61 and the stem outer wall 62 have a cylindrical shape with the central axis coinciding with the axis Z.
  • the inner end wall of the stem inner wall 61 also extends upward at the end force inside the stem bottom surface 60.
  • the outer end wall of the stem outer side wall 62 also extends upward at the outer end force of the stem bottom surface 60.
  • the upper end of the stem outer wall 62 is hermetically connected to the lower end of the glass bulb base 5.
  • the upper end of the stem inner side wall 61 is airtightly connected to the lower end of the electron detector 10.
  • the substantially cylindrical electron detecting section 10 projects coaxially with the cylindrical glass bulb base section 5 toward the outer stem 6 and toward the photoelectric surface 11.
  • a cylindrical partition wall 26 is provided between the cylindrical glass bulb base 5 and the substantially cylindrical electron detector 10 so as to be coaxial with the glass bulb base 5 and the electron detector 10.
  • the partition 26 is made of a conductive material such as stainless steel.
  • the lower end of the partition 26 is connected to the stem bottom surface 60.
  • the position of the upper end portion of the partition wall 26 is located on the upper hemispherical portion 4a side (that is, the upper side in the figure) with respect to the reference point S in the direction parallel to the axis Z.
  • the upper end of the partition 26 is located closer to the glass bulb base 5 (ie, lower side) than the virtual extension curved surface I of the lower hemisphere 4b.
  • each alkali source 27 includes a support portion 27a, a holding plate 27b, a mounting portion 27c, and six containers 27d.
  • FIG. 1 shows only two containers 27d.
  • Each container 27d is located on the outer stem 6 side (ie, lower side) from the upper end of the partition wall 26 in a direction parallel to the axis Z.
  • An opening 60 a is formed between the electron detection unit 10 and the partition 26 on the stem bottom surface 60.
  • the opening 60a communicates with the exhaust pipe 7.
  • the exhaust pipe 7 is, for example, a Kovar metal pipe.
  • a glass tube 63 is connected to the exhaust pipe 7.
  • the glass tube 63 is, for example, Kovar glass. Glass tube 63 is sealed at end 65.
  • the electron detection section 10 includes an insulating tube 9.
  • the insulating cylinder 9 is made of, for example, ceramic.
  • the insulating cylinder 9 has a cylindrical shape extending around the axis Z.
  • the lower end of the insulating cylinder 9 is air-tightly connected to the upper end of the stem inner wall 61. Insulating tube
  • a conductive flange 23 is provided at the lower end of 9. Electron detection at upper end of insulating tube 9 The head 8 is arranged. The head 8 of the electron detector faces the photocathode 11.
  • a conductive flange 21 is provided at the upper end of the insulating cylinder 9.
  • the conductive flanges 21 and 23 both project in a direction away from the axis Z, that is, in a direction from the insulating tube 9 toward the glass bulb base 5.
  • the conductive flanges 21 and 23 have a plate shape that extends circumferentially on a plane orthogonal to the axis Z.
  • the upper end of the insulating tube 9 is located on the side of the outer stem 6 (that is, the lower side) in a direction parallel to the axis Z from the upper end of the partition 26.
  • the head 8 of the electron detection unit includes a conductive support 89.
  • the conductive support 89 has a cylindrical shape with the axis Z as the central axis.
  • the lower end of the conductive support 89 is air-tightly connected to the upper end of the insulating tube 9.
  • the head 8 of the electron detection unit further includes an inner stem 80.
  • the inner stem 80 has a substantially disk shape with the axis Z as a central axis.
  • the outer end of the inner stem 80 is airtightly connected to the upper end of the conductive support 89.
  • An APD (Avalanche Photo Diode) 15, two manganese beads 17, and two antimony beads 19 are arranged on the inner stem 80.
  • the inner stem 80 functions as a fixing plate for fixing the APD 15, the manganese bead 17, and the antimony bead 17.
  • a shielding portion 70 for shielding the APD 15, the manganese bead 17, and the antimony bead 19 is disposed so as to face the upper hemispherical portion 4a.
  • the APD 15 is located on the axis Z, and is disposed on the upper hemisphere portion 4a side (ie, on the upper side) with respect to the reference point S.
  • the position of the APD 15 is closer to the upper hemisphere 4a than the upper end of the partition wall 26 (that is, above) in the direction parallel to the axis Z.
  • an electric circuit 90 connected to the head 8 of the electron detection unit is filled with a filler 94.
  • the filler 94 is, for example, an insulating material such as silicon.
  • the electric circuit 90 has output terminals Nl, N2 and input terminals N3, N4.
  • the output terminals Nl, N2 and the input terminals N3, N4 are exposed outside the filler 94, respectively.
  • the output terminals Nl and N2 are connected to the external circuit 100.
  • the input terminals N3 and N4 are connected to an external power supply (not shown).
  • FIG. 2 is a vertical sectional view taken along the line II-II of FIG. In other words, FIG. 2 shows a longitudinal section of the electron tube 1 in a direction obtained by shifting the angle of FIG. 1 around the axis Z by 90 °.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the electron tube 1 in a direction obtained by shifting the angle of FIG. 1 around the axis Z by 90 °.
  • Figure 2 The illustration of the electric circuit 90 inside the insulating cylinder 9 is omitted for clarity.
  • a part of the conductive thin film 13 extends to the glass knob base 5 as well as the glass bulb body 4.
  • the extended portion of the conductive thin film 13 is called a thin film extension 13a.
  • the connection electrode 12 extends from the stem bottom surface 60, and connects the stem bottom surface 60 and the thin film extension 13a. Therefore, the conductive thin film 13 and the outer stem 6 are electrically connected. Therefore, the photocathode 11 and the outer stem 6 are also electrically connected to each other.
  • FIG. 3 is a diagram showing the structure of the vertical section of the electron detection unit 10 shown in FIG. 1 in more detail.
  • FIG. 4 is a plan view of the electron detection section head 8 of the electron detection section 10 as viewed from the photocathode 11 side.
  • the conductive flange 23 is provided at a connection portion between the insulating cylinder 9 and the conductive stem inner wall 61, and is formed between the insulating cylinder 9 and the stem inner wall 61. Connected to both.
  • the conductive flange 23 is also formed with a conductive material.
  • the conductive flange 23 includes a connection portion 23a, a flange body portion 23b, a rising portion 23c, and a rounded end portion 23d.
  • the connecting portion 23a has a cylindrical shape, and is fixed to the outer surface of the cylindrical stem inner wall 61.
  • the flange main body 23b has an annular plate shape extending away from the axis Z.
  • the rising portion 23c has a cylindrical shape that extends upward parallel to the axis Z from the outer end of the flange main body 23b.
  • the rounded end portion 23d extends away from the axis Z from the upper end of the rising portion 23c.
  • the rounded end portion 23d has a thicker rounded shape than the connection portion 23a, the flange body portion 23b, and the thickness of the rising portion 23c.
  • the conductive flange 21 is provided at a connection portion between the insulating tube 9 and the conductive support portion 89, and is connected to both the insulating tube 9 and the conductive support portion 89.
  • the conductive flange 21 is formed from a conductive material.
  • the conductive flange 21 includes a connection portion 21a, a flange body portion 21b, and a rounded end portion 21c.
  • the connecting portion 21a has a cylindrical shape, and is fixed to the outer surface of the cylindrical conductive support portion 89.
  • the flange main body 21b has an annular plate shape extending in a direction away from the axis Z.
  • the rounded tip 21c is formed on the outer periphery of the flange body 21b, It is thicker and more rounded than the thickness of 21b.
  • the conductive support portion 89 also has a conductive material strength such as, for example, Kovar metal.
  • the inner stem 80 includes the APD stem 16 and the pedestal 87.
  • the pedestal 87 is formed from a conductive material.
  • the pedestal 87 has a substantially annular shape whose center coincides with the axis Z of the envelope 2.
  • the outer peripheral portion of the lower surface of the pedestal 87 is fixed to the upper end of a cylindrical conductive support portion 89.
  • a through hole 87a is formed in the center of the pedestal 87.
  • the through hole 87a has a circular shape centered on the axis Z.
  • the pedestal 87 has an outer peripheral edge 87b extending circumferentially around the axis Z.
  • the outer peripheral edge 87b defines the outer peripheral edge of the inner stem 80. As shown in FIGS.
  • the virtual extension curved surface M force of the outer peripheral edge 87b extends upward in FIG. 3 substantially parallel to the axis Z. Therefore, the virtual extension curved surface M of the outer peripheral edge 87b extends from the outer peripheral edge 87b toward the upper hemispherical portion 4a (photoelectric surface 11) substantially parallel to the axis Z, as shown in FIG.
  • the APD stem 16 is arranged so that the downward force in the figure of the pedestal 87 also tightly closes the through hole 87a, and is fixed to the pedestal 87.
  • the APD stem 16 also has a disk shape whose center coincides with the axis Z, and is formed of a conductive material.
  • the APD 15 is arranged at a position on the axis Z above the APD stem 16 so as to face the upper hemispherical portion 4a (photoelectric surface 11). As described above, the APD 15 is fixed at a substantially central position of the inner stem 80.
  • FIG. 3 shows only two of the twelve electrodes 83.
  • Each electrode 83 passes through a pedestal 87.
  • Each electrode 83 is electrically insulated from the pedestal 87 by an insulating material 85 such as glass and is hermetically sealed.
  • the two manganese beads 17 are arranged at positions symmetrical with respect to the axis Z.
  • the two antimony beads 19 are arranged outside the two manganese beads 17, also at positions symmetric with respect to the axis Z.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are respectively held by wire heaters 81 (not shown) (see FIGS. 4 and 6).
  • Each wire heater 81 is connected to two corresponding electrodes 83 among the twelve electrodes 83 (see FIG. 6).
  • the shield 70 is provided to cover the inner stem 80.
  • the shielding portion 70 also acts as a cap 73 and a cover 71.
  • the cap 73 and the cover 71 are formed of a conductive material.
  • the cap 73 has a circular lid shape whose central axis coincides with the axis Z.
  • the cap 73 has an inner wall 72, an outer wall 74, and a ceiling surface 76 connecting the inner wall 72 and the outer wall 74.
  • the inner wall portion 72 and the outer wall portion 74 are concentric cylinders having the axis Z as a central axis.As shown in FIGS. 1 and 3, the upper side hemisphere 4a (photoelectric surface 11) is substantially parallel to the axis Z. It is stretched. As shown in FIGS.
  • the outer side wall portion 74 extends from the pedestal 87 toward the photocathode 11 substantially along the virtual extension curved surface M of the outer peripheral edge 87b of the pedestal 87.
  • a through hole 73a is formed in the center of the ceiling surface 76.
  • the through-hole 73a is circular and its central axis coincides with the axis Z.
  • Two through holes 75 are formed outside the through holes 73a of the ceiling surface 76.
  • the two through holes 75 are circular.
  • the two through holes 75 are formed at symmetrical positions with respect to the through hole 73a.
  • Two through holes 77 are formed outside the two through holes 75 in the ceiling surface 76.
  • the two through holes 77 are also circular.
  • Two through holes 77 are also formed at symmetrical positions with respect to the through hole 73a.
  • the manganese bead 17 held by the wire heater 81 is located in the through hole 75!
  • the antimony bead 19 held by the wire heater 81 is located in the through hole 77.
  • the cover 71 is disposed in the through hole 73a of the cap 73.
  • the cover 71 has a circular lid shape whose center coincides with the axis Z.
  • the cover 71 has an outer wall portion 71a and a ceiling surface 71b.
  • the outer wall portion 71a has a cylindrical shape with the axis Z as a central axis, and extends toward the upper hemispherical portion 4a (photoelectric surface 11) substantially parallel to the axis Z as shown in FIGS.
  • the outer periphery of the cover 71 (that is, the outer wall 71a) is connected to the inner wall 72 of the cap 73.
  • a through hole 79 is formed in the ceiling surface 71b of the cover 71.
  • the through-hole 79 has a circular shape whose center coincides with the axis Z.
  • the cover 71 is located above the APD 15.
  • the cover 71 and the inner wall 72 separate the APD 15 from the manganese bead 17 and the antimony bead 19.
  • Outer wall 74 surrounds manganese bead 17 and antimony bead 19.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are on the upper hemispherical portion 4a side of the pedestal 87, and the virtual extended curved surface M of the outer peripheral edge 87b of the pedestal 87 and the cover 71 It is arranged between the outer wall 71a.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are located outside the outer wall 71a of the cover 71 (that is, the side on which the Z-axis force is also farther away than the outer wall 71a) and the outer peripheral edge 87b of the pedestal 87. It is located inside the extended curved surface M (on the side closer to the Z axis than the virtual extended curved surface M). Therefore, as will be described later, the pedestal 87, the ceiling surface 76 of the cap 73, and the outer wall 74 are formed by manganese vapor or antimony vapor on the inner surface of the glass valve base 5, the lower hemisphere 4 b, and the outer stem 6.
  • the manganese vapor and the antimony vapor can be vapor-deposited on substantially the entire area around the axis Z of the inner wall of the upper hemisphere 4a while preventing the adhesion. Therefore, the base film of the photoelectric surface 11 can be formed on almost the entire area of the inner wall of the upper hemispherical portion 4a. Also, the cover 71 can prevent manganese vapor and antimony vapor from adhering to the APD 15.
  • a pin 30 is fixed to the lower surface of the APD stem 16. Pin 30 is in electrical communication with APD stem 16. A pin 32 extends through the APD stem 16. The pin 32 is electrically insulated from the APD stem 16 by an insulating material 31 such as glass and is hermetically sealed.
  • the electric circuit 90 includes capacitors Cl and C2, an amplifier Al, output terminals Nl and N2, and input terminals N3 and N4.
  • Pin 30 and one terminal of capacitor C1 are connected to input terminal N3.
  • the other terminal of capacitor C1 is connected to output terminal N1.
  • Pin 32 and one terminal of capacitor C2 are connected to input terminal N4.
  • the other terminal of the capacitor C2 is connected to the output terminal N2 via the amplifier A1.
  • the input terminals N3 and N4 are connected to an external power supply (not shown), and the output terminals Nl and N2 are connected to an external circuit 100.
  • the external circuit 100 has a resistor R.
  • the external circuit 100 grounds the output terminal N1.
  • the resistor R is connected between the output terminals N1 and N2.
  • the APD 15 is disposed on the APD stem 16 so as to face the opening 79 of the cover 71.
  • the APD 15 is fixed to the APD stem 16 via a conductive adhesive 49.
  • the APD 15 includes a substantially square plate-shaped n-type high-concentration silicon substrate 41 and a disc-shaped p-type carrier multiplication layer 42 formed at a substantially central position on the high-concentration silicon substrate 41.
  • a guarding layer 43 made of a high-concentration n-type layer having the same thickness as the carrier multiplying layer 42 is formed on the outer periphery of the carrier doubling layer 42.
  • a breakdown voltage control layer 44 made of a high-concentration p-type layer is formed on the surface of the carrier multiplication layer 42.
  • the surface of the breakdown voltage control layer 44 is formed as a circular electron incidence surface 44a, and an oxide film 45 and a nitride film 46 are formed so as to bridge the periphery of the breakdown voltage control layer 44 and the guard ring layer 43. Puru.
  • an incident surface electrode 47 formed by evaporating aluminum in an annular shape is provided on the outermost surface of the APD 15.
  • a peripheral electrode 48 electrically connected to the guard ring layer 43 is provided on the outermost surface of the APD 15.
  • the peripheral electrode 48 is spaced apart from the incident surface electrode 47 at a predetermined interval.
  • the high-concentration n-type silicon substrate 41 is electrically connected to the APD stem 16 via the conductive adhesive 49. Therefore, the high-concentration n-type silicon substrate 41 is electrically connected to the pin 30. On the other hand, the incident surface electrode 47 is connected to the through pin 32 through a wire 33.
  • FIG. 6 shows a state in which the shield 70 has been removed from the head 8 of the electron detection unit, and the conductive flange 21 has been removed from the insulating cylinder 9 and the conductive support 89.
  • a conductive support 89 is arranged on the upper part of the insulating tube 9.
  • An inner stem 80 is disposed above the conductive support 89.
  • the inner stem 80 has a pedestal 87, and the APD stem 16 is exposed in the through hole 87a.
  • the APD 15 is arranged on the APD stem 16.
  • the APD 15 has an electron incident surface 44a, and the electron incident surface 44a faces upward.
  • a pin 32 insulated with an insulating material 31 is fixed to the APD stem 16.
  • APD 15 is connected to pin 32 by wire 33.
  • FIG. 7 shows a state where the conductive flange 21 and the shield 70 are attached to the head 8 of the electron detection unit described with reference to FIG.
  • the conductive flange 21 is fixed to the upper end of the insulating tube 9 so as to be connected to both the insulating tube 9 and the conductive support portion 89.
  • the conductive flange 21 extends in a direction away from the insulating cylinder 9.
  • the cap 73 of the shielding unit 70 also covers the pedestal 87 with an upward force.
  • the cap 73 has a circular lid shape, and has an inner wall 72, an outer wall 74, and a ceiling surface 76. On the ceiling surface 76, a circular through hole 73a, two through holes 75, and two through holes 77 are formed.
  • the manganese bead 17 held by the wire heater 81 is exposed through the corresponding through hole 75, and the antimony bead 19 held by the wire heater 81 is exposed through the corresponding through hole 77.
  • the electron incident surface 44a of the APD 15 is exposed by the through hole 79 of the cover 71.
  • Cover 71 and inner wall 72 separate APD 15 from manganese bead 17 and antimony bead 19.
  • Outer wall 74 surrounds manganese bead 17 and antimony bead 19.
  • 8A is a front view showing a state where the alkali source 27 provided outside the partition wall 26 is viewed from the glass knob base 5 side
  • FIG. 8B is a perspective view of the alkali source 27.
  • the support portion 27a has an L-shape having a portion extending in a direction parallel to the axis Z and a portion extending in a direction away from the axis Z in the radial direction.
  • the support portion 27a is, for example, a stainless steel ribbon (SUS ribbon).
  • a portion of the support portion 27a extending in a direction parallel to the axis Z is fixed to the outer side surface of the partition 26.
  • the holding plate 27b is fixed to the distal end of a portion of the support portion 27a extending in a direction away from the axis Z.
  • the holding plate 27b is orthogonal to the axis Z and extends substantially parallel to the circumferential direction of the cylindrical partition wall 26.
  • a container 27d is fixed to the tip of each mounting portion 27b.
  • the container 27d is a container having an opening on its side.
  • Alkaline source pellets (not shown) are contained in five of the six containers 27d.
  • a getter (not shown) is housed inside the remaining one container 27d.
  • the getter is a substance having an action of adsorbing impurities, such as barium and titanium.
  • two alkali sources 27 are arranged in the electron tube 1.
  • the five containers 27d provided in the Lucari source 27 contain potassium (K) pellets as alkali source pellets! RU
  • the five containers 27d provided in the other alkali source 27 contain pellets of cesium (Cs) as alkali source pellets.
  • a glass bulb 3 is prepared in which the conductive thin film 13 is deposited on the inner wall of the lower hemispherical portion 4b, and the stem outer wall 62 is airtightly connected.
  • a stem bottom surface 60 to which the partition wall 26 and the connection electrode 12 are fixed and the exhaust pipe 7 is connected is prepared. Note that two alkali sources 27, 27 are fixed to the partition wall 26.
  • a glass tube 63 is connected to the exhaust pipe 7. At this time, the length of the glass tube 63 is longer than the length shown in FIG. 1. In addition, the glass tube 63 is opened not only at the end connected to the exhaust pipe 7 but also at the opposite end. Then
  • the conductive support portion 89 of the electron detection section head 8 and the insulating tube 9 are airtightly connected, and the conductive flange 21 is connected to the conductive support portion 89 and the insulating tube 9.
  • the insulating cylinder 9 and the stem inner wall 61 are airtightly connected, and the conductive flange 23 is connected to the insulating cylinder 9 and the stem inner wall 61.
  • the stem inner wall 61 and the stem bottom surface 60 are hermetically connected by laser welding.
  • the stem outer wall 62 and the stem bottom surface 60 are hermetically connected by plasma welding.
  • an electron tube 1 having a structure in which the electron detection unit 10 protrudes inside the envelope 2 is created.
  • the photocathode 11 is formed on the inner wall of the lower hemisphere portion 4a of the glass bulb 3 by the following method.
  • an exhaust device (not shown) is connected to the glass tube 63, and the inside of the envelope 2 is exhausted through the glass tube 63 and the exhaust tube 7.
  • the inside of the electron tube 1 is set to a predetermined vacuum degree.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are heated by energizing the wire heater 81 via the electrode 83.
  • the electrodes 83 are supplied with power from a power source (not shown).
  • Manganese bead 17 and antimony bead 19 are heated to generate metal vapor.
  • the generated manganese and antimony vapors are deposited on the inner wall of the upper hemisphere 4a, and become a base film of the photocathode 11.
  • the cover 71, the inner wall 72, and the outer wall 74 Prevents metal from being deposited on the unillustrated range (specifically, the lower hemisphere 4b, the glass knob base 5 and the inner wall of the outer stem 6). That is, the cover 71 and the inner wall portion 72 are arranged near the APD 15 so as to surround the APD 15. Therefore, the cover 71 and the inner wall 72 have a simple cylindrical shape, and can effectively isolate the APD 15 from the force manganese bead 17 and the antimony bead 19 which are members having a small area. Therefore, it is possible to prevent the metal vapor from adhering to the APD 15 and deteriorating the characteristics of the APD 15.
  • outer wall portion 74 surrounds manganese bead 17 and antimony bead 19. Therefore, the outer wall portion 74 can prevent the metal vapor from adhering to the lower hemisphere portion 4b, the glass bulb base portion 5, and the inner wall of the outer stem 6.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are disposed adjacent to the APD 15 around the APD 15 located substantially at the center on the inner stem 80. Therefore, manganese and antimony can be deposited over a wide area of the inner wall of the upper hemisphere 4a.
  • the alkali sources 27, 27 are induction-heated from outside the envelope 2 by electromagnetic induction. Potassium
  • the partition wall 26 separates the alkali sources 27 and 27 from the electron detection unit 10. Therefore, the reduction of the withstand voltage and the adverse effect on the electric field in the electron tube 1 are prevented by reducing the work function of the surface of the insulating tube 9 due to the adhesion of the power cesium to the insulating tube 9. Have been. It also prevents potassium and cesium from adhering to APD15 and lowering the electron detection efficiency.
  • the getter adsorbs impurities in the envelope 2 and helps maintain the degree of vacuum.
  • the photocathode 11 is formed on the entire inner wall of the upper hemisphere 4a.
  • the glass tube 63 is removed from the exhaust device (not shown), and the end 65 is quickly and air-tightly sealed.
  • the outer stem 6 is grounded. As a result, a ground voltage is applied to the photoelectric surface 11 via the connection electrode 12 and the conductive thin film 13.
  • a voltage of, for example, 20 KV is applied to the input terminal N4 of the electric circuit 90.
  • a voltage of 20 KV is applied to the breakdown voltage control layer 44 of the APD 15, that is, the electron incident surface 44 a of the APD 15 via the pin 32.
  • a voltage of, for example, 20.3 KV is applied to another input terminal N3 of the electric circuit 90.
  • a reverse noise voltage of 20.3 KV is applied to the APD stem 16, the pedestal 87, and the conductive support 89 via the pin 30.
  • the insulating cylinder 9 electrically insulates the conductive support 89 to which a positive high voltage is applied from the grounded outer stem 6. Therefore, the envelope 2 and the APD 15 are insulated, and high voltage is not exposed to the external environment. Therefore, the electron tube 1 is easy to handle. Further, it is possible to prevent discharge from occurring between the electron tube 1 and the external environment. Therefore, the electron tube 1 can be used in water.
  • the APD 15 is provided on the inner stem 80 at the tip of the insulating tube 9 protruding into the envelope 2. That is, the APD 15 is electrically insulated from the envelope 2 at a position distant from the envelope 2. For this reason, electrons emitted from the photoelectric surface 11 that does not disturb the electric field inside the envelope 2 can be efficiently converged and incident on the APD 15.
  • the insulating tube 9 does not protrude into the envelope 2, a part of the outer package 2 needs to be made of an insulating material to insulate it from the envelope 2.
  • the insulating cylinder 9 is provided so as to protrude into the envelope 2, it is not necessary to insulate a part of the envelope 2. For this reason, it is possible to form the photocathode 11 widely on the inner wall of the envelope 2, and it is possible to increase the light detection sensitivity.
  • the APD 15 is closer to the glass bulb main body 4 than the reference point S (ie, Top).
  • the point c indicates the center of the glass bulb body 4.
  • a substantially concentric spherical equipotential surface E is generated due to a potential difference between the envelope 2 and the electron incident surface 44a of the APD 15. Therefore, the electrons emitted from the photocathode 11 fly along the trajectories in the figure. Therefore, the electrons emitted from the photocathode 11 are located slightly below the point c and converge at a point P1 near the surface of the APD 15.
  • the APD 15 on the glass bulb main body 4 side from the reference point S, more specifically, on the point P1, which is a convergence point of electrons, an approximately hemispherical shape, a wide area, and an effective area are provided.
  • the electrons emitted from the photocathode 11 can be narrowed and converged on a region. Electrons emitted from the photocathode 11 having a large effective area can be made incident on the APD 15 having a small effective area for improving the efficiency, and the detection efficiency can be improved.
  • the APD 15 is covered with the cover 71, the direction of incidence of electrons is further restricted, and the electron detection sensitivity of the APD 15 is further improved.
  • the partition wall 26 is also prevented from disturbing the electric field in the glass bulb body 4.
  • the APD 15 also has the following advantages: the high-speed response is excellent, the leak current is small, and the number of manufactured parts is small, so that the manufacturing cost is low.
  • the upper end of the insulating cylinder 9 is connected to the conductive support 89 to which a positive high voltage is applied.
  • the lower end of the insulating tube 9 is connected to the grounded inner wall 61 of the stem.
  • a conductive flange 21 is provided at a connection portion between the upper end portion of the insulating tube 9 and the conductive supporting portion 89, and the lower end portion of the insulating tube 9 and the conductive inner stem wall 61 are connected to each other.
  • a conductive flange 23 is provided. Therefore, the potential gradient in the vicinity of the connection between the conductive member 89 of the insulating tube 9 and the stem inner wall 61 can be reduced.
  • the tip portions 21c and 23d of the conductive flanges 21 and 23 have a thick-walled shape with a wider cross section than other portions, and the surface has a curved force. For this reason, the electric field is prevented from being concentrated on the distal ends of the conductive flanges 21 and 23.
  • the potential gradients at the upper and lower ends of the insulating tube 9 are reduced by the conductive flanges 21 and 23, and a substantially concentric spherical equipotential surface is formed inside the electron tube 1. For this reason, even if the electrons emitted from the photocathode 11 are reflected by the APD 15, the electrons can be made to be incident on the APD 15 again, and deterioration of the detection efficiency due to the reflected electrons can be minimized.
  • the equipotential surface is substantially concentric spherical, any electron emitted from the photocathode 11 is incident on the APD 15 at substantially the same time. Therefore, the incident time of the incident light on the photocathode 11 can be accurately measured regardless of the incident position.
  • the multiplied electrons are output as a detection signal via the pin 32. From the detection signal, the low frequency component is removed by the capacitor C2, and only the pulse signal due to the incident electrons is input to the amplifier A1. The amplifier A1 amplifies the pulse signal.
  • pin 30 is AC-connected to output terminal N1 via capacitor C1 and is grounded. Therefore, the external circuit 100 can accurately detect the amount of electrons incident on the APD 15 as a potential difference generated in the resistor R connected between the output terminals Nl and N2.
  • the capacitors Cl and C2 are located near the APD 15 inside the insulating cylinder 9. Therefore, the capacitors Cl and C2 can supply the external circuit 100 with an output signal from which the DC component has been removed without noise without impairing the response of the signal output from the APD 15.
  • the insulating tube 9 and the outer stem are provided. Since the connection with 6 can be a ground voltage, a voltage with a large absolute value is not exposed to the external environment. Therefore, handling during use is easy, and discharge between the envelope 2 and the external environment can be prevented. Furthermore, it can be used in water, for example, it can be used for water Cherenkov experiments
  • the photocathode 11 is formed at a predetermined portion of the glass bulb main body 4 having a curved surface curved substantially in a spherical shape, the photocathode 11 can be formed wider.
  • the APD 15 is provided closer to the glass bulb main body 4 than the reference point S in the glass knob base 5. Therefore, the effective area is wide, and the photoelectrons emitted from the photocathode 11 can be converged on the APD 15 with a small effective area. As a result, the generated electrons are efficiently converged and incident on the semiconductor element 15, so that the electron detection sensitivity can be increased.
  • AP D15 has a small effective area, so it has excellent high-speed response, low leakage current and low manufacturing cost.
  • the alkali source 27 and the insulating cylinder 9 are separated from each other by a partition 26. Therefore, when the alkali source 27 generates the alkali metal vapor to form the photocathode 11 on a predetermined portion of the envelope 2, it is possible to prevent the alkali metal from being deposited on the insulating cylinder 9. Also insulating Since no alkali metal adheres to the cylinder 9, the alkali metal adhered to the insulation cylinder 9 does not reduce the withstand voltage of the insulation cylinder 9 or adversely affect the electric field strength near the insulation cylinder 9. . Therefore, electrons can be detected efficiently.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are surrounded by a cylindrical outer wall 74. Therefore, when the photocathode 11 is formed, the outer wall 74 prevents the metal vapor from adhering to the area other than the upper hemisphere 4a of the envelope 2 with a simple structure and a minimum size. Can be prevented. By limiting the photocathode 11 to the minimum necessary upper hemisphere portion 4a, it is possible to reduce the contribution of the dark current output to the signal, which prevents electrons from being emitted from the ineffective portion of the envelope 2. .
  • the inner wall 72 has a simple structure in which the manganese or antimony metal vapor adheres to the APD 15 to deteriorate the characteristics. And it can be prevented by a minimum size.
  • the detection force is further improved by limiting the incident direction of the incident photoelectrons.
  • the photocathode 11 can be formed over the entire upper hemisphere 4a.
  • the DC components are removed by the capacitors Cl and C2 disposed near the APD 15 inside the insulating cylinder 9, so that the response is not impaired. Further, since the electric circuit 90 is sealed in the insulating tube 9 by the filling material 94, the moisture resistance is enhanced, and the electric circuit 90 can be easily used in water. Also, since the parts other than the terminals N1 to N4 of the electric circuit 90 are prevented from directly touching each other, the safety is excellent.
  • the vertical section of the glass knob main body 4 in a plane including the axis Z may be substantially circular.
  • the diameter of the glass bulb body 4 orthogonal to the axis Z is substantially equal to the diameter along the axis.
  • the APD 15 is moved from the reference point S where the virtual extension curved surface I of the lower hemispherical portion 4b of the glass bulb main body 4 intersects the axis Z within the glass bulb base 5 (see FIG. On the upper side).
  • the point c indicates the center of the main body 104.
  • Electrons emitted from 11 can be efficiently incident on the APD 15, and the detection efficiency can be improved.
  • Fig. 14 shows a case where the APD 15 is disposed in the glass bulb base 5 below the reference point S. Due to the equipotential surface E generated by the potential difference between the envelope 2 and the APD 15, the electron trajectory L becomes as shown in the figure and converges at the point P4. Therefore, at the position of the APD 15, the electrons are in a diffusion state as shown in the figure. Therefore, the electrons emitted from the photocathode 11 do not efficiently enter the APD 15.
  • the outer peripheral end 21c of the conductive flange 21 has a shape having a curved surface that is thicker than the flange main body 21b. As shown in FIG. 15, the outer peripheral end 21c of the conductive flange 21 may be formed by rolling the outer peripheral portion of the flange main body 21b while applying force.
  • the rounded end 23d of the conductive flange 23 may be formed by rounding the outer peripheral end 23d of the rising portion 23c.
  • the cap 73 of the shielding unit 70 has the inner wall 72, the ceiling surface 76, and the outer wall 74.
  • the inner wall 72 and the ceiling surface 76 may be removed from the cap 73 as shown in FIG. In this case, the cap 73 acts only on the outer wall 74.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are on the upper side of the pedestal 87 in the figure (that is, on the upper hemispherical portion 4a side), similarly to the above-described embodiment described with reference to FIG. It is arranged between the outer wall portion 71a of the cover 71 and the virtual extension curved surface M of the outer peripheral edge 87b of the pedestal 87. Therefore, the manganese vapor filter is formed by the base 87 and the outer wall 74. The vapor is prevented from adhering to the inner wall of the glass bulb base 5, the outer stem 6, and the lower hemisphere 4b. Further, the cover 71 prevents manganese vapor and antimony vapor from adhering to the APD 15.
  • the entire cap 73 may be removed from the shielding part 70.
  • the cover 71 of the shielding part 70 becomes strong.
  • the manganese bead 17 and the antimony bead 19 are located above the pedestal 87 in the figure (that is, the upper hemispherical portion 4a side), and It is arranged between the outer side wall portion 71a and the virtual extension curved surface M of the outer peripheral edge 87b of the pedestal 87. Therefore, the pedestal 87 prevents manganese vapor or antimony vapor from adhering to the outer stem 6 and the inner wall of the glass bulb base 5. Also, the cover 71 prevents manganese vapor and antimony vapor from adhering to the APD 15.
  • the cap 71 may not have the ceiling surface 71b as long as it has the outer wall portion 71a.
  • the outer wall 71a is also capable of preventing manganese vapor and antimony vapor from adhering to the APD 15.
  • partition 26 has a function of shielding cylinder 9 from alkali metal vapor and a function of supporting alkali source 27.
  • the electron tube 110 includes a support member 26 ′ having only a support function instead of the partition wall 26 of FIG. 1, and a conductive member instead of the conductive flanges 21 and 23 of FIG.
  • the conductive flanges 21 ′ and 23 ′ having both the electric field relaxation function of the conductive flanges 21 and 23 and the shielding function of the partition wall 26 may be provided.
  • FIG. 19 is a detailed explanatory view of the conductive flanges 21 ′ and 23 ′ and the support member 26 ′.
  • a support member 26 ' is provided instead of the partition wall 26.
  • the support member 26 ′ also has a cylindrical shape like the partition 26, and is provided so as to surround the cylinder 9.
  • An alkali source 27 is fixed to the support member 26 'on the side facing the glass bulb base 5, as in the above-described embodiment.
  • the partition 26 extends above the position where the alkali source 27 is fixed, and the upper end of the partition 26 is located above the entire alkali source 27.
  • the upper end of the support member 26 'of the present modified example is lower than the upper end of the partition wall 26 and coincides with the uppermost part of the support portion 27a of the alkali source 27.
  • a conductive flange 23 ' is provided instead of the conductive flange 23 of Fig. 1.
  • the conductive flange 23 ' includes a connecting portion 23a', a flange body portion 23b ', a rising portion 23c', and a rounded end portion 23d '.
  • the connecting portion 23a ' has a cylindrical shape and is fixed to the outer surface of the cylindrical stem inner wall 61.
  • the flange main body 23b ' has an annular plate shape extending in a direction away from the axis Z, and its outer peripheral end is more radially than the outer peripheral end of the flange main body 23b (FIG. 3) of the conductive flange 23. Outside (in the radial direction, farther away from axis Z). Note that the outer peripheral end of the rising portion 23c 'is located inside (the side closer to the axis Z in the radial direction) than the support member 26'.
  • the rising portion 23c ' rises from the outer peripheral end of the flange main body 23b', has a cylindrical shape extending upward in parallel with the axis Z, and substantially covers the insulating tube 9.
  • the rounded end 23d ' also extends in the direction away from the axis Z in the upper end of the rising portion 23c'.
  • the rounded end portion 23d ' has a thicker rounded shape than the thickness of the connecting portion 23a', the flange body portion 23b ', and the rising portion 23c'.
  • a conductive flange 21 ' is provided instead of the conductive flange 21 of Fig. 1.
  • the conductive flange 21 ′ includes a connecting portion 21 a ′ and a flange main body 21 b ′.
  • the connecting portion 21a ' has a cylindrical shape, and is fixed to the outer surface of the cylindrical conductive support portion 89.
  • the flange main body 21b ' has an annular plate shape extending in a direction away from the axis Z in a parabolic cross section.
  • the upper end of the conductive flange 23 ′ is located above and below the lower end of the conductive flange 21, in the Z-axis direction, and in a direction away from the axial Z force in the radial direction.
  • the flange body 21b 'of the conductive flange 21' and the rising portion 23c 'of the conductive flange 23' have a portion that overlaps in the Z-axis direction.
  • the conductive flange 21 ′ and the conductive flange 23 ′ overlap each other while covering the insulating tube 9, so that the photocathode 11 is formed. Further, it is possible to prevent the alkali metal vapor generated from the alkali source 27 from being deposited on the insulating cylinder 9.
  • the conductive flanges 21, 23 ′ are arranged closer to the insulating cylinder 9 than the partition 26 of the above embodiment, the conductive flanges 21, 23 ′ are more alkali metal compared to the above-described embodiment where they are shielded by the partition 26. The effect of shielding steam is improved. Also, the upper end of the support member 26 ' Is smaller than the upper end of the partition 26, the size of the support member 26 'can be smaller than that of the partition 26.
  • the alkali source 27 had to be arranged outside the partition 26.
  • the alkali source 27 may be disposed outside the conductive flanges 21 ′ and 23 ′.
  • the alkali source 27 may be provided on the support member 26 'on the side facing the conductive flange 23'. In this case, the alkali source 27 may be arranged between the conductive flange 23 'and the support member 26'.
  • the alkali source 27 may be held by the conductive flange 23 'at a position further away from the rising portion 23c' of the conductive flange 23 'by the Z-axis force. In this case, the support member 26 'need not be provided.
  • the alkali source 27 can be provided at a position close to the insulating cylinder 9, the radius of the glass bulb base 5 and the area of the stem 6 can be reduced, and the cost can be reduced. Since the conductive flanges 21, 23, and 23 also have a function of weakening the electric field strength at the end of the insulating cylinder 9, it is possible to prevent discharge from occurring at the upper and lower ends of the insulating cylinder 9.
  • the flange body 21b ' may be arranged at a position where the axial Z force is further away from the rising portion 23c' of the conductive flange 23 '. Further, the flange body 21b ′ may extend downward so as to substantially cover the insulating cylinder 9 in parallel with the axis Z. Further, the cylinder 9 may be shielded with only the conductive flange 21 ′ for the alkali metal vapor power, or the cylinder 9 may be shielded with only the conductive flange 23 ′ for the alkali metal vapor.
  • the shape of the conductive flange 21 ′ may be a cylindrical shape like the conductive flange 23 ′, and the shape of the conductive flange 23 ′ may be a parabolic cross-section like the conductive flange 21 ′. It may be.
  • the conductive flange 21 ' may have a rounded end.
  • the support member 26 ′ may not be formed in a cylindrical shape that surrounds the circumference of the cylinder 9 by 360 °, and may be provided only at a position necessary for supporting the alkali source 27 around the cylinder 9. ⁇ Other changes>
  • the stem bottom surface 60, the stem outer wall 62, and the stem inner wall 61 constituting the outer stem 6 are all made of Kovar metal.
  • the stem bottom surface 60, the stem outer wall 62, and the stem inner wall 61 may be made of a conductive material other than Kovar metal.
  • the stem inner wall 61 connected to the insulating tube 9 is made of a conductive material
  • the stem bottom surface 60 and the stem outer wall 62 are made of an insulating material. May be.
  • only the portion of the stem inner wall 61 that is connected to the insulating tube 9 is made of a conductive material.
  • the pedestal 87 and the APD stem 16 that constitute the inner stem 80 are made of a conductive material.
  • the pedestal 87 and the APD stem 16 may be made of an insulating material.
  • At least the connection point between the APD stem 16 and the pin 30 should be made of a conductive material.
  • the photocathode 11 may be formed on a part (for example, a region centered on the Z axis) of the upper hemispherical portion 4a that is not the entire upper hemispherical portion 4a.
  • the conductive thin film 13 is formed on a portion where the photocathode 11 of the glass valve main body 4 is formed, and the photocathode 11 and the conductive thin film 13 are energized.
  • the partition 26 need not be formed of a conductive material. Other materials may be used as long as they can prevent vapors from the alkali sources 27 and 27 from being deposited on the electron detection unit 10 and do not disturb the electric field in the electron tube 1.
  • the positions and numbers of the manganese beads 17 and the antimony beads 19 do not have to be as described above. A different number may be provided elsewhere on the pedestal 87.
  • the inner stem 80 also acts as a force with the APD stem 16 and the pedestal 87, and fixes the APD stem 16 to the pedestal 87 so as to close the through hole 87a of the pedestal 87.
  • the pedestal 87 may be formed in a substantially circular shape while the inner stem 80 is configured to have a force only in the pedestal 87.
  • the APD 15 may be disposed substantially at the center of the pedestal 87.
  • the conductive flanges 21 and 23 are plates extending circumferentially on a plane orthogonal to the axis Z in a direction from the central axis Z of the cylindrical electron detection unit 10 toward the cylindrical glass bulb base 5. , But is not limited to this shape.
  • the upper and lower ends of the insulating cylinder 9 also protrude so as to move away from the center axis Z, and the concentration of the equipotential surface near the upper and lower ends of the insulating cylinder 9 may be reduced.
  • the outer peripheral edges of the conductive flanges 21 and 23 are rounded, and need not be provided.
  • the conductive flange 21 may not be provided.
  • the equipotential surface may concentrate near the lower end of the insulating tube 9. If not, the conductive flange 23 may be omitted.
  • a negative polarity voltage may be applied to the envelope 2, and a ground voltage may be applied to the APD 15.
  • the position of the exhaust pipe 7 may be other than the position between the insulating cylinder 9 and the partition 26, for example, between the partition 26 and the glass valve base 5!
  • the insulating cylinder 9 may have a cylindrical shape, for example, a square cylindrical shape.
  • an arbitrary electron-implanted semiconductor element may be employed.
  • the position of the APD 15 may be below the reference point S as long as electrons can be sufficiently detected.
  • Alkali sources 27, 27 are installed so as to face each other with respect to insulating cylinder 9, but the present invention is not limited to this positional relationship, and may be installed, for example, so as to be adjacent to each other. By placing them adjacent to each other, when the alkali sources 27, 27 are heated, the operation can be simplified, for example, by heating with one electromagnet.
  • the force amplifier A1 provided with the amplifier A1 in the insulating cylinder 9 may not be provided. In that case, the capacitor C1 is connected directly to the output terminal N2.
  • Manganese beads 17 and antimony beads 19 may not be provided.
  • An inlet for manganese vapor and antimony vapor may be provided in the envelope 2, and a manganese vapor and antimony vapor may be introduced from the outside to form a photocathode.
  • the cap 73 need not be provided.
  • the capacitors Cl and C2 and the amplifier A1 of the electric circuit 90 may be provided outside the tube 1 instead of inside the insulating tube 9.
  • the electron tube of the present invention can be used for various light detections, it can be used in water Cherenkov experiments and the like. It is particularly effective for detecting single photons in water.

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Description

技術分野
[0001] 本発明は、電子管に関する。
背景技術
[0002] 近年、光電面と電子打ち込み型半導体素子とを有する電子管が提案されて 、る。
光電面は、光の入射に応じて光電子を放出する。電子打ち込み型半導体素子は、 明
光電子を増幅して検出する。電子打ち込み型半導体素子としては、主にアバランシ 田
エフオトダイオード（以下、 APDと!、う）が用いられて!/、る。
[0003] APDを用いた電子管では、絶縁容器の両端に入射窓と導電性ステムとが互いに 対向するように配置されている。入射窓の内壁には光電面が形成され、導電性ステ ム上には APDが配置されている。導電性ステムには接地電圧、光電面には負の高 電圧が印加されている。導電性ステムと光電面とは、絶縁容器にて電気的に絶縁さ れている。このため、絶縁容器の光電面付近が負の高電圧となっている（例えば、特 許文献ほたは 2参照)。
[0004] また、上記電子管において、導電性ステムが絶縁性容器内部に突出した電子管も 提案されている (例えば、特許文献 3参照)。
特許文献 1 :特開平 8-148113号公報 (第 3-8頁、第 1図）
特許文献 2 :特開平 9-312145号公報 (第 3-6頁、第 1図）
特許文献 3：特開平 9 297055号公報 (第 4 9頁、第 4図）
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、上記のような従来の電子管では、絶縁容器の光電面付近に負の高電圧が 露出しているので、扱いにくいという問題があった。また、光電面もしくはアノード側と 外部環境との間に大きな電位差が生じているために、電子管と外部環境との間で放 電が起こる危険性もあった。
[0006] そこで本発明は、使用時の扱いが容易で、安全性の高い電子管を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するために、本発明は、内壁の所定の部分に光電面が形成された 外囲器と、一端と他端とを有し、前記他端が前記外囲器に接続され、前記一端が前 記外囲器の内部側に突出した絶縁性の筒と、前記筒の一端に設けられた電子打ち 込み型半導体素子と、前記外囲器内部に設けられ、アルカリ金属蒸気を発生させる アルカリ源と、前記アルカリ源と前記筒との間に設けられた隔離部材とを有し、前記光 電面に入射した光に応じて前記光電面より放出される光電子を前記半導体素子によ り検出することを特徴とする電子管を提供する。
[0008] このような構成によれば、本発明の電子管は、外囲器、絶縁性の筒、半導体素子、 アルカリ源、隔離部材を有している。絶縁性の筒の一端は外囲器内部側に突出して おり、半導体素子は筒の一端に設けられる。筒の他端は外囲器に接続されている。 アルカリ源は外囲器内部に設けられ、アルカリ金属蒸気を発生し、外囲器の所定の 部分に光電面を形成する。アルカリ源と筒とは隔離部材によって隔てられている。
[0009] 力かる構成の電子管によれば、半導体素子は外周器の内部側に突出している。従 つて、外囲器に接地電圧を、半導体素子にプラス極性の電圧を与えれば、絶対値の 大きい電圧が外部環境に露出されずに済む。よって使用時の扱いが容易で、外囲 器と外部環境との間の放電も防止することができる。
[0010] し力も、アルカリ源と筒とは隔離部材により隔てられている。よって、アルカリ源がァ ルカリ金属蒸気を発生させ外囲器の所定の部分に光電面を形成する際に、筒にァ ルカリ金属が蒸着するのを防止することができる。筒にアルカリ金属が付着しな 、の で、筒に付着したアルカリ金属により筒表面の仕事関数を低下させて耐電圧を低下 させたり、筒近傍の電界強度が筒に付着したアルカリ金属による影響を受けることが ない。このため、電子を効率よく検出することが可能である。
[0011] また、前記隔離部材は、前記アルカリ源と前記筒との間に位置する隔壁力もなり、 前記筒の一端に導電性部材を介して接続された内側ステムを更に備え、前記内側ス テムに前記半導体素子が配置され、前記筒の一端に前記筒外部側に突出するよう に設けられ、前記筒の一端近傍の電界強度を緩和する導電性部材をさらに有するこ とが好ましい。
[0012] このような構成によれば、隔離部材は隔壁であり、絶縁性の筒の一端に導電性部 材を介して内側ステムが接続され、半導体素子は内側ステムに配置されている。絶 縁性の筒の一端に、導電性部材が突出して設けられている。導電性部材は、筒の一 端近傍における電界強度を緩和する。
[0013] 力かる構成の電子管によれば、導電性部材により、絶縁性の筒の一端近傍の電界 強度が緩和されるため、放電を防止することができる。このため、光電面と半導体素 子との間に大きな電位差を与えて、高い検出効率を得ることが可能となる。
[0014] また、前記外囲器は、前記筒の他端に接続され少なくとも前記筒の他端と接続する 部分が導電性を有する外側ステムを有し、前記筒の他端に前記筒外部側に突出す るように設けられ、前記筒の他端近傍の電界強度を緩和する導電性部材をさらに有 することが好ましい。
[0015] このような構成によれば、外囲器は外側ステムを有している。外側ステムは、筒の他 端に接続され、少なくとも筒の他端と接続する部分が導電性を有している。絶縁性の 筒の他端に導電性部材が突出して設けられている。導電性部材は、筒の他端近傍 における電界強度を緩和する。
[0016] 力かる構成の電子管によれば、導電性部材により、絶縁性の筒の他端近傍の電界 強度が緩和されるため、放電を防止することができる。このため、光電面と半導体素 子との間に大きな電位差を与えて、高い検出効率を得ることが可能となる。
[0017] また、前記外囲器は接地電位を印加され、前記半導体素子はプラス極性の電位を 印加されることが好ましい。
[0018] このような構成によれば、外囲器は接地電位、半導体素子はプラスの極性を印加さ れる。外囲器と半導体素子とは絶縁性の筒により絶縁を保たれる。
[0019] 力かる構成の電子管によれば、外周器の内部側に突出している半導体素子にはプ ラス極性の電圧を与え、外部に露出している外囲器には接地電圧を与えるので、絶 対値の大き 、電位が外部環境に露出されな 、。よって使用時の扱 、が容易であり、 外囲器と外部環境との間の放電も防止できる。このため、水チェレンコフ実験など、 水中でシングルフオトンの検出のために使用することが可能となる。 [0020] また、前記隔離部材は、前記筒の一端力 前記筒外部側に突出するように設けら れた前記筒の一端近傍の電界強度を緩和するための導電性部材、又は、前記筒の 他端力 前記筒外部側に突出するように設けられた前記筒の他端近傍の電界強度 を緩和するための導電性部材の 、ずれか一方力 なることが好ま 、。
[0021] このような構成によれば、筒の端部力も突出した導電性部材は、アルカリ源から発 生するアルカリ金属蒸気が筒に付着するのを防止すると共に、筒の端部近傍におけ る電界強度を緩和する。
[0022] 力かる構成の電子管によれば、アルカリ源と筒とが導電性部材により隔てられてい る。よって、アルカリ源がアルカリ金属蒸気を発生させ外囲器の所定の部分に光電面 を形成する際に、筒にアルカリ金属が蒸着するのを防止することができる。筒にアル カリ金属が付着しないので、筒に付着したアルカリ金属により筒表面の仕事関数を低 下させて耐電圧を低下させたり、筒近傍の電界強度が筒に付着したアルカリ金属に よる影響を受けることがない。このため、電子を効率よく検出することが可能である。
[0023] また、導電性部材により、絶縁性の筒の端部近傍の電界強度が緩和されるため、放 電を防止することができる。このため、光電面と半導体素子との間に大きな電位差を 与えて、高い検出効率を得ることが可能となる。
[0024] また、前記隔離部材は、前記筒の一端力 前記筒外部側に突出するように設けら れた前記筒の一端近傍の電界強度を緩和するための導電性部材、及び、前記筒の 他端力 前記筒外部側に突出するように設けられた前記筒の他端近傍の電界強度 を緩和するための導電性部材カもなることが好ましい。
[0025] このような構成によれば、筒の両端部から突出した導電性部材は、アルカリ源から 発生するアルカリ金属蒸気が筒に付着するのを防止すると共に、筒の端部近傍にお ける電界強度を緩和する。
[0026] 力かる構成の電子管によれば、アルカリ源と筒とが導電性部材により隔てられてい る。よって、アルカリ源がアルカリ金属蒸気を発生させ外囲器の所定の部分に光電面 を形成する際に、筒にアルカリ金属が蒸着するのを防止することができる。筒にアル カリ金属が付着しないので、筒に付着したアルカリ金属により筒表面の仕事関数を低 下させて耐電圧を低下させたり、筒近傍の電界強度が筒に付着したアルカリ金属に よる影響を受けることがない。このため、電子を効率よく検出することが可能である。
[0027] また、導電性部材により、絶縁性の筒の端部近傍の電界強度が緩和されるため、放 電を防止することができる。このため、光電面と半導体素子との間に大きな電位差を 与えて、高い検出効率を得ることが可能となる。
[0028] また、前記導電性部材と前記導電性部材とは、前記筒の軸方向にお!、て互いに重 なり合う部分を有することが好まし 、。
[0029] このような構成によれば、筒の両端部力 突出して筒の軸方向において重なり合う 部分を有する導電性部材は、アルカリ源カゝら発生するアルカリ金属蒸気が筒に付着 するのを防止すると共に、筒の端部近傍における電界強度を緩和する。
[0030] 力かる構成の電子管によれば、アルカリ源と筒とが導電性部材により隔てられてい る。導電性部材は、筒の両端部から突出して筒の側面と垂直な方向において重なり 合う部分を有する。よって、アルカリ源がアルカリ金属蒸気を発生させ外囲器の所定 の部分に光電面を形成する際に、筒にアルカリ金属が蒸着するのをより効率的に防 止することができる。筒にアルカリ金属が付着しないので、筒に付着したアルカリ金属 により筒表面の仕事関数を低下させて耐電圧を低下させたり、筒近傍の電界強度が 筒に付着したアルカリ金属による影響を受けることがない。このため、電子を効率よく 検出することが可能である。
[0031] また、導電性部材により、絶縁性の筒の端部近傍の電界強度が緩和されるため、放 電を防止することができる。このため、光電面と半導体素子との間に大きな電位差を 与えて、高い検出効率を得ることが可能となる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]本発明の実施の形態による電子管を示す概略断面図。
[図 2]図 1の電子管の II II線縦断面図。
[図 3]図 1の電子管に設けられている電子検出部の縦断面及び電子検出部内部に設 けられている電気回路を詳細に説明する図。
[図 4]電子検出部の電子検出部頭部の上方力 の平面図。
[図 5]電子検出部の APDを示す概略断面図。
[図 6]遮蔽部がない場合の電子検出部頭部の概観斜視図。 [図 7]電子検出部頭部の概観斜視図。
[図 8]アルカリ源を示す図。（A)はアルカリ源の正面図、（B)はアルカリ源の概観斜視 図。
[図 9]電子管内部の等電位面 Eおよび電子の軌跡 Lを示す概略縦断面図。
[図 10]比較例における電子管内部の等電位面 Eおよび電子の軌跡 Lを示す概略断 面図。
[図 11]導電性フランジ 21、 23による絶縁性筒 9上下端付近の等電位面 Eを示す概略 縦断面図。
[図 12]導電性フランジ 21、 23がない場合の絶縁性筒 9上下端付近の等電位面 Eを 示す概略縦断面図。
[図 13]ガラスバルブ本体の縦断面が円形の場合の等電位面 Eおよび電子の軌跡 Lを 示す概略縦断面図。
[図 14]比較例における等電位面 Eおよび電子の軌跡 Lを示す概略縦断面図。
[図 15]変形例による導電性フランジの外周縁の縦断面図。
[図 16]変形例による遮蔽部の構成を示す縦断面図。
[図 17]別の変形例による遮蔽部の構成を示す縦断面図。
[図 18]別の変形例による電子管を示す概略断面図。
[図 19]導電性フランジ 21 '、 23'及び支持部材 26'についての詳細な説明図。
符号の説明
2 外囲器
3 ガラスバルブ
4 ガラスバルブ本体
4a 上側半球部
4b 下側半球部
5 ガラスバルブ基部
6 外側ステム
9 絶縁筒 10 電子検出部
15 APD
21、 23 導電性フランジ
21，、 23， 導電性フランジ
26 隔壁
27 アルカリ源
60 ステム底面
61 ステム内側壁
62 ステム外側壁
70 遮蔽部
71 カバー
72 内側壁部
73 キャップ
74 外側壁部
80 内側ステム
87 台座
89 導電性支持部
90 電気回路
I 下側半球部 4bの仮想延長曲面
M 外周縁 87bの仮想延長曲面
S 基準点
Z 軸
発明を実施するための最良の形態
[0034] 本発明の実施の形態による電子管について、図 1乃至図 19に基づき説明する。
[0035] 図 1は、本実施の形態に力かる電子管 1の概略縦断面図である。
[0036] 図 1に示すように、電子管 1は、外囲器 2と電子検出部 10とを備えている。外囲器 2 は軸 Zを有している。電子検出部 10は、外囲器 2の内側に軸 Zに沿って突出している 。電子検出部 10は軸 Zを中心軸として延びる略円筒状をしている。 [0037] 外囲器 2は、ガラスバルブ 3と外側ステム 6とを備えて 、る。ガラスノ レブ 3は、透明 なガラスで形成されて 、る。
[0038] ガラスバルブ 3は、ガラスノ レブ本体 4と円筒状のガラスバルブ基部 5とを備えてい る。ガラスバルブ本体 4とガラスバルブ基部 5とは一体的に形成されている。ガラスバ ルブ本体 4は、軸 Zを中心軸とした略球状の形状を有している。ガラスバルブ本体 4の 軸 Zに沿った断面は、図に示すように、軸 Zに直交する第 1の径 R1と中心軸 Zに沿つ た第 2の径 R2とを有している。ガラスノ レブ本体 4の軸 Zに沿った断面は、第 1の径 R 1が第 2の径 R2より大きな略楕円形状である。ガラスバルブ基部 5は軸 Zを中心軸とし て円筒状に延びている。
[0039] ガラスバルブ本体 4は、上側半球部 4aと下側半球部 4bとを一体的に備えて 、る。
上側半球部 4aは、略球面状に湾曲した半球状をしておりガラスバルブ本体 4の図に おける上側半球を構成して 、る。下側半球部 4bも略球面状に湾曲した半球状をして おり、ガラスバルブ本体 4の図における下側半球を構成している。以下では、図 1に ぉ 、て、下側半球部 4bから見て上側半球部 4aを上側、上側半球部 4aから見て下側 半球部 4bを下側と規定する。上側半球部 4aの下端は下側半球部 4bの上端と接続さ れ、下側半球部 4bの下端はガラスバルブ基部 5の上端と接続されている。このように して、ガラスバルブ 3は、一体的に構成されている。下側半球部 4bの仮想延長曲面 I は、ガラスノ レブ基部 5内の基準点 Sで軸 Zと交差している。
[0040] 上側半球部 4aの内壁には光電面 11が形成されている。光電面 11は、アンチモン（ Sb)、マンガン (Mn)、カリウム (K)、セシウム（Cs)が蒸着されることにより形成された 薄膜である。
[0041] 下側半球部 4bの内壁には導電性薄膜 13が形成されている。導電性薄膜 13の上 端部は、光電面 11の下端部と接触している。導電性薄膜 13は、クロムの薄膜である 。ただし、導電性薄膜 13をアルミニウムの薄膜で形成しても良い。
[0042] 外側ステム 6は、導電性材料であるコバール金属で形成されている。外側ステム 6 は、ステム底面 60とステム内側壁 61とステム外側壁 62と力もなる。ステム底面 60は、 軸 Zを中心軸とした略円環状で、軸 Zに近づくに連れ、下側に傾斜している。ステム 内側壁 61とステム外側壁 62とは、共に、中心軸が軸 Zに一致した円筒形状をしてい る。ステム内側壁 61は、ステム底面 60の内側の端部力も上側に延びている。ステム 外側壁 62は、ステム底面 60の外側の端部力も上側に延びている。ステム外側壁 62 の上側端部は、ガラスバルブ基部 5の下側端部に気密に接続されている。ステム内 側壁 61の上側端部は、電子検出部 10の下側端部に気密に接続されている。こうし て、略円筒状の電子検出部 10は、円筒状のガラスバルブ基部 5と同軸状に、外側ス テム 6側力 光電面 11側に向力つて突出している。
[0043] 円筒状のガラスバルブ基部 5と略円筒状の電子検出部 10との間には、ガラスバル ブ基部 5及び電子検出部 10と同軸状に、円筒状の隔壁 26が設けられている。隔壁 2 6は例えばステンレススティール等の導電性材料カゝらなる。隔壁 26の下端はステム底 面 60と接続されている。隔壁 26の上端部の位置は、軸 Zに平行な方向において、基 準点 Sよりも上側半球部 4a側 (すなわち、図において上側）にある。隔壁 26の上端部 は、下側半球部 4bの仮想延長曲面 Iよりもガラスバルブ基部 5側 (すなわち、下側）に 位置している。
[0044] 隔壁 26の外側面、すなわち、ガラスバルブ基部 5に面した側には、 2つのアルカリ 源 27, 27が設けられている。 2つのアルカリ源 27, 27は、軸 Zに対して対称な位置に 配置されている。各アルカリ源 27は、支持部 27a、保持板 27b、取付部 27c、及び、 6 個の容器 27dを備えている。なお、図 1には、 2個の容器 27dのみが示されている。各 容器 27dは、軸 Zに平行な方向において、隔壁 26の上端部より外側ステム 6側（すな わち、下側）に位置している。
[0045] ステム底面 60上における電子検出部 10と隔壁 26との間には、開口 60aが形成さ れている。開口 60aは排気管 7と連通している。排気管 7は、例えばコバール金属管 である。
[0046] 排気管 7にはガラス管 63が接続されている。ガラス管 63は例えばコバールガラスで ある。ガラス管 63は端部 65で封止されている。
[0047] 電子検出部 10は、絶縁性筒 9を備えている。絶縁性筒 9は、例えばセラミックで形 成されている。絶縁性筒 9は、軸 Zを中心軸として延びる円筒形状をしている。
[0048] 絶縁性筒 9の下端は、ステム内側壁 61の上端に気密に接続されている。絶縁性筒
9の下端には導電性フランジ 23が設けられている。絶縁性筒 9の上端には電子検出 部頭部 8が配置されている。電子検出部頭部 8は光電面 11に対向している。また、絶 縁性筒 9の上端には導電性フランジ 21が設けられている。導電性フランジ 21、 23は 、共に、軸 Zから遠ざ力る方向、すなわち、絶縁性筒 9からガラスバルブ基部 5に向か う方向に突出している。導電性フランジ 21、 23は、軸 Zに直交する平面上に円周状 に広がる板状をしている。なお、絶縁性筒 9の上端は、隔壁 26の上端より軸 Zに平行 な方向にぉ 、て外側ステム 6の側（すなわち、下側）に位置して 、る。
[0049] 電子検出部頭部 8は導電性支持部 89を備えている。導電性支持部 89は軸 Zを中 心軸とする円筒状である。導電性支持部 89の下端部は絶縁性筒 9の上端と気密に 接続されている。
[0050] 電子検出部頭部 8はさらに内側ステム 80を備えている。内側ステム 80は、軸 Zを中 心軸とする略円盤状である。内側ステム 80の外側端部が導電性支持部 89の上端に 気密に接続されている。内側ステム 80上には、 APD (Avalanche Photo Diode ( アバランシェフオトダイオード）） 15と、 2個のマンガンビード 17と、 2個のアンチモンビ ード 19とが配置されている。このように、内側ステム 80は、 APD15と、マンガンビード 17と、アンチモンビード 17とを固定する固定板として機能する。また、内側ステム 80 上には、 APD15とマンガンビード 17とアンチモンビード 19とを遮蔽するための遮蔽 部 70が、上側半球部 4aに対向して配置されている。
[0051] APD15は、軸 Z上に位置し、かつ、基準点 Sよりも上側半球部 4a側（すなわち、上 側）に配置されている。また、 APD15の位置は、軸 Zに平行な方向において、隔壁 2 6の上端部よりも上側半球部 4a側 (すなわち、上側)である。
[0052] 絶縁性筒 9の内側には、電子検出部頭部 8に接続された電気回路 90が充填材 94 により封入されている。充填材 94は、例えば、シリコン等の絶縁材料である。電気回 路 90は、出力端子 Nl, N2と入力端子 N3, N4とを備えている。出力端子 Nl, N2、 入力端子 N3, N4は、それぞれ充填材 94の外側に露出している。出力端子 Nl, N2 は、外部回路 100に接続されている。入力端子 N3, N4は、図示しない外部電源に 接続されている。
[0053] 図 2は、図 1の II II線縦断面図である。換言すれば、図 2は、図 1を軸 Z周りにおい て角度を 90°ずらした方向における電子管 1の縦断面を示している。なお、図 2では、 明確ィ匕を図るため、絶縁性筒 9内部の電気回路 90の図示を省略している。
[0054] 図 2の角度から見ると、導電性薄膜 13の一部がガラスバルブ本体 4力もガラスノ レ ブ基部 5にまで延びて 、る。この導電性薄膜 13の延びた部分を薄膜延長部 13aとい う。ステム底面 60からは接続用電極 12が延び、ステム底面 60と薄膜延長部 13aとを 接続している。したがって、導電性薄膜 13と外側ステム 6とは電気的に導通している 。このため、光電面 11と外側ステム 6とも互いに電気的に導通していることとなる。
[0055] 次に、図 1乃至図 7を参照しながら、電子検出部 10の構成についてより詳細に説明 する。
[0056] 図 3は、図 1に示した電子検出部 10の縦断面の構造をより詳細に示した図である。
図 4は、電子検出部 10の電子検出部頭部 8を、光電面 11側から見た平面図である。
[0057] 図 3に示すように、導電性フランジ 23は、絶縁性筒 9と導電性を有するステム内側 壁 61との接続部に設けられており、絶縁性筒 9とステム内側壁 61との両方に接続さ れて 、る。導電性フランジ 23は導電性材料力も形成されて 、る。
[0058] 導電性フランジ 23は、接続部 23aとフランジ本体部 23bと立ち上がり部 23cと先端 丸み部 23dとを備えている。接続部 23aは円筒状をしており、円筒状のステム内側壁 61の外側面に固定されている。フランジ本体部 23bは、軸 Zから離れる方向に延びる 円環板状をしている。立ち上がり部 23cはフランジ本体部 23bの外側端部から軸 Zに 平行に上方向に延びた円筒状をしている。先端丸み部 23dは、立ち上がり部 23cの 上端部から軸 Zから離れる方向に延びている。先端丸み部 23dは、接続部 23aゃフラ ンジ本体部 23b、及び、立ち上がり部 23cの厚みより厚ぐ丸みを帯びた肉厚形状に なっている。
[0059] 導電性フランジ 21は、絶縁性筒 9と導電性支持部 89との接続部に設けられており、 絶縁性筒 9と導電性支持部 89との両方に接続されている。導電性フランジ 21は導電 性材料から形成されて 、る。
[0060] 導電性フランジ 21は、接続部 21aとフランジ本体部 21bと先端丸み部 21cとを備え ている。接続部 21aは円筒状をしており、円筒状の導電性支持部 89の外側面に固 定されている。フランジ本体部 21bは、軸 Zから離れる方向に延びる円環板状をして いる。先端丸み部 21cは、フランジ本体部 21bの外周部に形成され、フランジ本体部 21bの厚みより厚ぐ丸みを帯びた肉厚形状になっている。
[0061] 導電性支持部 89は例えばコバール金属等の導電性材料力もなる。
[0062] 内側ステム 80は、 APD用ステム 16と台座 87とからなる。台座 87は導電性材料から 形成されている。台座 87は、中心が外囲器 2の軸 Zと一致する略円環形状をしている 。台座 87の下側面の外周部は円筒状の導電性支持部 89の上端に固定されている。 台座 87の中央部には貫通孔 87aが形成されている。貫通孔 87aは軸 Zを中心とする 円形状をしている。台座 87は軸 Zの周りを円周状に延びる外周縁 87bを有している。 この外周縁 87bが内側ステム 80の外周縁を規定している。図 3及び図 6に示すように 、外周縁 87bの仮想延長曲面 M力 外周縁 87bから軸 Zに略平行に図 3における上 方向に延びている。したがって、外周縁 87bの仮想延長曲面 Mは、図 1に示すように 、外周縁 87bから軸 Zに略平行に上側半球部 4a (光電面 11)へ向かって延びている
[0063] APD用ステム 16は、台座 87の図における下側力も貫通孔 87aを気密に塞ぐように 配置され、台座 87に対し固定されている。 APD用ステム 16も中心が軸 Zに一致する 円盤形状をしており、導電性材料で形成されている。
[0064] APD15は、 APD用ステム 16の上部の軸 Z上の位置に上側半球部 4a (光電面 11) に対向するように配置されている。このように、 APD15は、内側ステム 80の略中心位 置に固定されている。
[0065] 台座 87の貫通孔 87aの周囲には、 12個の電極 83 (図 6参照）が配置されている。
図 3には、 12個のうち 2個の電極 83のみが示されている。各電極 83は台座 87を貫 通している。各電極 83は、ガラスなどの絶縁材料 85により台座 87に対して電気的に 絶縁され、かつ、気密に封止されている。
[0066] 2つのマンガンビード 17は軸 Zに対して対称な位置に配置されている。 2つのアン チモンビード 19は、 2つのマンガンビード 17の外側に、やはり、軸 Zに対して対称な 位置に配置されている。マンガンビード 17およびアンチモンビード 19は、それぞれ、 図示しないワイヤヒータ 81 (図 4、図 6参照）に保持されている。各ワイヤヒータ 81は、 12個の電極 83 (図 6参照）のうち対応する 2本の電極 83に接続されている。
[0067] 図 1,図 3,図 4,及び、図 6より明らかなように、マンガンビード 17およびアンチモン ビード 19は、内側ステム 80 (より詳しくは、台座 87)より上側であって、かつ、台座 87 の外周縁 87bの仮想延長曲面 Mより内側に配置されて!、る。
[0068] 遮蔽部 70は、内側ステム 80を覆うために備えられている。
[0069] 図 3及び図 4に示すように、遮蔽部 70は、キャップ 73とカバー 71と力もなる。キヤッ プ 73とカバー 71とは導電性材料で形成されている。キャップ 73は、中心軸が軸 Zと 一致した円形蓋形状をしている。キャップ 73は、内側壁部 72、外側壁部 74、及び、 内側壁部 72と外側壁部 74とを接続する天井面 76を備えて 、る。内側壁部 72と外側 壁部 74とは軸 Zを中心軸とする同心円筒状であり、図 1及び図 3に示すように、軸 Zに 略平行に上側半球面 4a (光電面 11)に向力つて延びている。外側壁部 74は、図 1, 図 3に示すように、台座 87の外周縁 87bの仮想延長曲面 Mにほぼ沿って台座 87か ら光電面 11に向かって延びて 、る。天井面 76の中心部には貫通孔 73aが形成され ている。貫通孔 73aは、円形でその中心軸は軸 Zと一致している。天井面 76の貫通 孔 73aの外側には 2つの貫通孔 75が形成されている。 2つの貫通孔 75は円形状で ある。 2つの貫通孔 75は貫通孔 73aに対し対称な位置に形成されている。天井面 76 の 2つの貫通孔 75の更に外側には、 2つの貫通孔 77が形成されている。 2つの貫通 孔 77も円形状である。 2つの貫通孔 77も貫通孔 73aに対し対称な位置に形成されて V、る。ワイヤヒータ 81に保持されたマンガンビード 17は貫通孔 75内に位置して!/、る。 ワイヤヒータ 81に保持されたアンチモンビード 19は貫通孔 77内に位置している。
[0070] カバー 71は、キャップ 73の貫通孔 73a内に配置されている。カバー 71は、中心が 軸 Zに一致した円形蓋状である。カバー 71は、外側壁部 71aと天井面 71bとを備えて いる。外側壁部 71aは軸 Zを中心軸とする円筒状であり、図 1及び図 3に示すように、 軸 Zに略平行に上側半球部 4a (光電面 11)に向かって延びている。カバー 71の外周 (すなわち、外側壁部 71a)がキャップ 73の内側壁部 72に接続されている。カバー 7 1の天井面 71bには貫通孔 79が形成されている。貫通孔 79は、中心が軸 Zに一致し た円形状である。カバー 71は、 APD15の上部に位置している。
[0071] カバー 71と内側壁部 72とは、 APD15をマンガンビード 17およびアンチモンビード 19から隔離している。外側壁部 74は、マンガンビード 17およびアンチモンビード 19 を取り囲んでいる。 [0072] このように、本実施の形態では、マンガンビード 17とアンチモンビード 19とは、台座 87より上側半球部 4a側であって、台座 87の外周縁 87bの仮想延長曲面 Mとカバー 71の外側壁部 71aとの間に配置されている。すなわち、マンガンビード 17とアンチモ ンビード 19とは、カバー 71の外側壁部 71aの外側（すなわち、外側壁部 71aより Z軸 力も遠ざ力る側）で、かつ、台座 87の外周縁 87bの仮想延長曲面 Mより内側 (仮想延 長曲面 Mより Z軸に近づく側）に配置されている。したがって、後述するように、台座 8 7とキャップ 73の天井面 76と外側壁部 74とは、マンガン蒸気やアンチモン蒸気がガ ラスバルブ基部 5や下側半球部 4b、及び、外側ステム 6の内壁に付着するのを防止 し、マンガン蒸気やアンチモン蒸気を上側半球部 4aの内壁の軸 Zを中心とした略全 領域に蒸着させることができる。したがって、上側半球部 4aの内壁の略全領域に光 電面 11の下地膜を形成することができる。し力も、カバー 71は、マンガン蒸気やアン チモン蒸気が APD15に付着するのを防止することができる。
[0073] APD用ステム 16の下側面にはピン 30が固定されている。ピン 30は APD用ステム 16と電気的に導通している。また、ピン 32が APD用ステム 16を貫通している。ピン 3 2は、ガラスなどの絶縁材料 31により、 APD用ステム 16から電気的に絶縁され、かつ 、気密に封止されている。
[0074] 電気回路 90は、コンデンサ Cl、 C2、アンプ Al、出力端子 Nl, N2、入力端子 N3 , N4を備えている。ピン 30とコンデンサ C1の一方の端子とが入力端子 N3に接続さ れている。コンデンサ C1の他方の端子が出力端子 N1に接続されている。ピン 32とコ ンデンサ C2の一方の端子とが入力端子 N4に接続されて 、る。コンデンサ C2の他方 の端子がアンプ A1を介して出力端子 N2に接続されている。入力端子 N3, N4は、 図示しない外部電源に接続され、出力端子 Nl, N2は、外部回路 100に接続されて いる。ここで、外部回路 100は、抵抗 Rを有している。外部回路 100は、出力端子 N1 を接地する。抵抗 Rは出力端子 N1と N2との間に接続されている。
[0075] 次に、図 5を参照しながら APD15の構成について説明する。
[0076] 図 5に示すように、 APD15は、 APD用ステム 16上に、カバー 71の開口部 79に対 向して配置されて 、る。 APD 15は導電性の接着剤 49を介して APD用ステム 16に 固定されている。 [0077] APD15は、略正方形板状の n型の高濃度シリコン基板 41と、高濃度シリコン基板 4 1上の略中央位置に形成された円板状の p型のキャリア増倍層 42とを備えている。キ ャリア倍増層 42の外周には、キャリア増倍層 42と同じ厚さで高濃度 n型層よりなるガ ードリング層 43が形成されている。キャリア増倍層 42の表面には、高濃度 p型層より なる降伏電圧制御層 44が形成されている。降伏電圧制御層 44の表面は円形の電 子入射面 44aとして形成され、降伏電圧制御層 44の周辺部分とガードリング層 43と を架け渡すように、酸化膜 45及び窒化膜 46が形成されて ヽる。
[0078] 降伏電圧制御層 44にアノード電位を供給するために、 APD15の最外面には円環 状にアルミを蒸着して形成された入射面電極 47が設けられている。 APD15の最外 面には、ガードリング層 43と導通する周辺電極 48が設けられている。この周辺電極 4 8は、入射面電極 47に対して所定の間隔をもって離間して ヽる。
[0079] 高濃度 n型シリコン基板 41は、導電性接着剤 49を介して APD用ステム 16と電気的 に導通している。このため、高濃度 n型シリコン基板 41はピン 30と電気的に導通して いる。一方、入射面電極 47は、ワイヤ 33〖こより、貫通ピン 32と接続されている。
[0080] 図 6は、電子検出部頭部 8から遮蔽部 70を取り外し、さらに、絶縁性筒 9と導電性支 持部 89から導電性フランジ 21を取り外した状態を示している。絶縁性筒 9の上部に 導電性支持部 89が配置されている。導電性支持部 89の上部に内側ステム 80が配 置されている。内側ステム 80は、台座 87を有し、その貫通孔 87aに APD用ステム 16 が露出している。
[0081] APD用ステム 16上には、 APD15が配置されている。 APD 15は電子入射面 44a を有しており、電子入射面 44aは上方を向いている。 APD用ステム 16には絶縁材料 31で絶縁されたピン 32が固定されている。 APD15は、ワイヤ 33によりピン 32と接続 されている。
[0082] 台座 87には絶縁材料 85により絶縁された 12個の電極 83が固定されている。 12個 の電極 83は、貫通孔 87aの周りを取り囲むように円周状に並んでいる。 12個の電極 83のうち 4対の電極 83にワイヤヒータ 81が接続されている。各ワイヤヒータ 81にマン ガンビード 17あるいはアンチモンビード 19が保持されている。マンガンビード 17、ァ ンチモンビード 19はビーズ形状である。 [0083] 図 7は、図 6を参照して説明した電子検出部頭部 8に導電性フランジ 21および遮蔽 部 70を装着した状態を示している。導電性フランジ 21は、絶縁性筒 9の上端に絶縁 性筒 9と導電性支持部 89との両方に接続するように固定されている。導電性フランジ 21は、絶縁性筒 9より遠ざ力る方向に延びている。
[0084] 遮蔽部 70のキャップ 73は台座 87を上方力も覆っている。キャップ 73は、円形蓋状 で、内側壁部 72、外側壁部 74、及び、天井面 76を有している。天井面 76には、円 形貫通孔 73aと 2つの貫通孔 75と 2つの貫通孔 77とが形成されて 、る。ワイヤヒータ 81に保持されたマンガンビード 17が対応する貫通孔 75により露出し、ワイヤヒータ 8 1に保持されたアンチモンビード 19が対応する貫通孔 77により露出している。 APD1 5の電子入射面 44aがカバー 71の貫通孔 79により露出している。カバー 71と内側壁 部 72は、マンガンビード 17およびアンチモンビード 19から APD15を隔離している。 外側壁部 74は、マンガンビード 17およびアンチモンビード 19を取り囲んでいる。
[0085] 次に、図 1と図 8の (A)と (B)とを参照しながら、アルカリ源 27の構成について説明 する。図 8の（A)は、隔壁 26の外側に設けられたアルカリ源 27をガラスノ レブ基部 5 側から見た状態を示す正面図であり、（B)は、アルカリ源 27の斜視図である。
[0086] 支持部 27aは、軸 Zと平行な方向に延びる部分と軸 Zから半径方向に遠ざかる方向 に延びる部分とを有する L字形の形状をして 、る。支持部 27aは例えばステンレス製 リボン (SUSリボン)である。支持部 27aのうち軸 Zと平行な方向に延びる部分が隔壁 26の外側側面に固定されている。
[0087] 保持板 27bは、支持部 27aのうち軸 Zから遠ざ力る方向に延びる部分の先端に固定 されている。保持板 27bは軸 Zに対し直交し、円筒形状の隔壁 26の円周方向に略平 行に延びている。
[0088] 保持板 27bには 6本の取付部 27bが固定されている。各取付部 27bの先端部に容 器 27dが固定されている。容器 27dは、その側面に開口を有する容器である。 6個の 容器 27dのうち 5個の容器 27dの内部には、図示しないアルカリ源ペレットが収納さ れている。残りの 1個の容器 27dの内部には、図示しないゲッターが収納されている。 ゲッターは例えばバリウム、チタン等、不純物を吸着する作用のある物質である。
[0089] 図 1に示すように、電子管 1には、 2個のアルカリ源 27が配置されている。一方のァ ルカリ源 27に設けられた 5個の容器 27dには、アルカリ源ペレットとしてカリウム (K) のペレットが収納されて！、る。他方のアルカリ源 27に設けられた 5個の容器 27dには 、アルカリ源ペレットとしてセシウム（Cs)のペレットが収納されて!、る。
[0090] 次に上記構成を有する電子管 1の製造方法について説明する。
[0091] まず、導電性薄膜 13が下側半球部 4bの内壁に蒸着され、ステム外壁 62が気密に 接続されたガラスバルブ 3を用意する。
[0092] また、隔壁 26と接続用電極 12とが固定され排気管 7が接続されたステム底面 60を 用意する。なお、隔壁 26には 2つのアルカリ源 27, 27が固定されている。排気管 7に はガラス管 63が接続されている。なお、この時には、ガラス管 63の長さは図 1に示す 長さより長ぐまた、ガラス管 63は、排気管 7と接続されている方の端部のみならず、 反対側の端部も開口して 、る。
[0093] また、電子検出部頭部 8の導電性支持部 89と絶縁性筒 9とを気密に接続し、導電 性フランジ 21を導電性支持部 89と絶縁性筒 9とに接続する。また、絶縁性筒 9とステ ム内壁 61とを気密に接続し、導電性フランジ 23を絶縁性筒 9とステム内壁 61とに接 続する。
[0094] ステム内壁 61とステム底面 60とをレーザ溶接にて気密に接続する。ステム外壁 62 とステム底面 60とをプラズマ溶接にて気密に接続する。この結果、電子検出部 10が 外囲器 2内部に突出した構造を有する電子管 1が作成される。
[0095] 次に、以下の方法により、光電面 11をガラスバルブ 3の下側半球部 4aの内壁に形 成する。
[0096] まず、不図示の排気装置をガラス管 63に接続し、ガラス管 63および排気管 7を介し て外囲器 2内部を排気する。こうして、電子管 1内部を所定の真空度にする。
[0097] 続いて、電極 83を介してワイヤヒータ 81を通電することによりマンガンビード 17、ァ ンチモンビード 19を加熱する。電極 83〖こは、図示しない電源から電力が供給される 。マンガンビード 17、アンチモンビード 19は加熱されて金属蒸気を発生する。発生し たマンガンおよびアンチモンの蒸気は、上側半球部 4aの内壁に蒸着され、光電面 1 1の下地膜となる。
[0098] このときカバー 71、内側壁部 72、外側壁部 74は、 APD15や、外囲器 2内面の意 図しない範囲（具体的には、下側半球部 4bやガラスノ レブ基部 5や外側ステム 6の 内壁）に金属が蒸着するのを防止する。すなわち、カバー 71や内側壁部 72は、 AP D15の近傍に APD15を取り囲むように配置されている。そのため、カバー 71や内側 壁部 72は、単純な筒形状を有し、面積の小さい部材ではある力 マンガンビード 17 およびアンチモンビード 19から APD15を効果的に隔離することができる。従って、 金属蒸気が APD 15に付着し、 APD15の特性を劣化させるのを防止することができ る。
[0099] 一方、外側壁部 74は、マンガンビード 17およびアンチモンビード 19を取り囲んで いる。そのため、外側壁部 74は、金属蒸気が下側半球部 4bやガラスバルブ基部 5及 び外側ステム 6の内壁に付着するのを防止することができる。
[0100] また、マンガンビード 17およびアンチモンビード 19は、内側ステム 80上の略中心に 位置している APD15の周囲に APD15に隣接して配置されている。そのため、上側 半球部 4aの内壁の広 、範囲にマンガンおよびアンチモンを蒸着することができる。
[0101] 次に、外囲器 2外部より電磁誘導によりアルカリ源 27、 27を誘導加熱する。カリウム
(K)ペレット及びセシウム（Cs)ペレットが加熱され、容器 27dの開口部から蒸気を発 生させる。カリウムおよびセシウムは上側半球部 4aの内壁に蒸着する。この結果、上 側半球部 4aの内壁上で、カリウム、セシウム、マンガン、および、アンチモンが反応し て光電面 11が形成される。
[0102] ここで、隔壁 26はアルカリ源 27、 27と電子検出部 10とを隔てている。したがって、 力リゥムゃセシウムが絶縁性筒 9に付着して絶縁性筒 9表面の仕事関数を低下させる ことにより、耐電圧を低下させたり、電子管 1内の電界に悪影響を及ぼしたりすること が防止されている。また、カリウムやセシウムが APD15に付着して電子の検出効率を 低下させることも防止されている。ゲッターは外囲器 2内の不純物を吸着し、真空度 維持を補助する。
[0103] こうして、上側半球部 4aの内壁全体に光電面 11が形成される。
[0104] 次に、ガラス管 63を図示しな 、排気装置から取り外し、その端部 65を速やかに気 密に封止する。
[0105] 以上の工程により、電子管 1が製造される。 [0106] 次に、電子管 1の動作について説明する。
[0107] 外側ステム 6は接地される。この結果、接続用電極 12、導電性薄膜 13を介して、光 電面 11には接地電圧が印加される。
[0108] 電気回路 90の入力端子 N4には、例えば 20KVの電圧が印加される。この結果、ピ ン 32を介して、 APD15の降伏電圧制御層 44、すなわち APD15の電子入射面 44a に 20KVの電圧が印加される。
[0109] 電気回路 90の別の入力端子 N3には、例えば 20. 3KVの電圧が印加される。この 結果、ピン 30を介して、 APD用ステム 16、台座 87、及び、導電性支持部 89に、 20. 3KVの逆ノィァス電圧が印加される。
[0110] 絶縁性筒 9は、正の高電圧が印加されている導電性支持部 89と、接地されている 外側ステム 6とを電気的に絶縁する。したがって、外囲器 2と APD15とは絶縁され、 高電圧が外部環境に露出しない。そのため、電子管 1はその扱いが容易となる。また 、電子管 1と外部環境との間での放電が起こるのが防止できる。このため、電子管 1を 水中でも使用することができる。
[0111] また、 APD15は外囲器 2内部に突出した絶縁性筒 9の先端の内側ステム 80上に 設けられている。すなわち、 APD15は、外囲器 2と距離的に離れた位置で、外囲器 2 と電気的に絶縁されている。このため、外囲器 2内部の電界が乱されることがなぐ光 電面 11から放出される電子を APD15上に効率よく収束させ入射させることができる
[0112] また、絶縁性筒 9が外囲器 2内部に突出していない場合には、外囲器 2から絶縁す るために外周器 2の一部を絶縁材で構成する必要がある。しかし、本実施の形態で は、絶縁性筒 9を外囲器 2内部に突出するように設けたため、外囲器 2の一部で絶縁 する必要がない。このため、外囲器 2の内壁に光電面 11を広く形成することが可能と なっており、光の検出感度を高めることができる。
[0113] 電子管 1の光電面 11に光が入射すると、光電面 11は入射した光に応じて電子を放 出する。以下、図 9を参照しながら、外囲器 2内の電子の軌跡 Lについてより詳細に 説明する。
[0114] 図 9に示すように、 APD15は基準点 Sよりもガラスバルブ本体 4側（すなわち、図の 上部）に配置されている。ここで、点 cは、ガラスバルブ本体 4の中心を示す。
[0115] この場合、外囲器 2と APD15の電子入射面 44aとの間の電位差により、略同心球 状の等電位面 Eが生じる。このため、光電面 11から放出された電子は、図の軌跡しに 沿って飛翔する。よって光電面 11から放出された電子は、点 cより少し下部に位置し て 、る APD 15表面近傍の点 P 1で収束する。
[0116] このように、 APD15を基準点 Sよりもガラスバルブ本体 4側、より詳細には、電子の 収束点である点 P1に備えたことで、略半球状と 、う広 、有効エリアを有する光電面 1 1から放出された電子を狭 、領域に収束することができる。有効エリアの大き 、光電 面 11から放出される電子を、効率よぐ有効エリアの小さい APD15に入射させること ができ、検出効率を向上させることができる。
[0117] なお、比較例として、 APD15が基準点 Sよりも下方のガラスバルブ基部 5内に配置 されている場合を考える。この場合には、外囲器 2と APD15との間の電位差により、 等電位面 Eが図 10に示すように生じる。このため、電子は、光電面 11から軌跡 Lに沿 つて放出される。この結果、電子は点 P2で収束することになる。電子は、 APD15の 位置では、図のように拡散状態となる。このため、光電面 11から放出された電子は効 率よく APD 15に入射することができな!/、。
[0118] 本実施の形態では、 APD15はカバー 71で覆われているので、電子の入射方向が 更に制限され、 APD15の電子検出感度が一層向上している。
[0119] また、壁 26の上端は仮想延長曲面 Iよりも下側にあるため、ガラスノ レブ本体 4側に 突出していない。更に、隔壁 26の上端は APD15よりも下側に位置している。このた め、隔壁 26がガラスバルブ本体 4内の電界を乱すことも防止されている。
[0120] し力も、 APD15は、高速応答性に優れ、リーク電流が小さぐ製造部品が少ないた めに製造コストが低 、と 、つた利点をも備えて 、る。
[0121] 次に、図 11を参照しながら、導電性フランジ 21、 23の作用について説明する。
[0122] 絶縁性筒 9の上端部は、正の高電圧が印加された導電性支持部 89と接続されてい る。一方、絶縁性筒 9の下端部は、接地されたステム内側壁 61と接続されている。本 実施の形態では、絶縁性筒 9の上端部と導電性支持部 89との接続部に導電性フラ ンジ 21を設け、絶縁性筒 9の下端部と導電性を有するステム内側壁 61との接続部に 導電性フランジ 23を設けている。このため、絶縁性筒 9の導電性部材 89ゃステム内 側壁 61との接続部付近における電位勾配を緩和することができる。このため、絶縁 性筒 9の上下端部付近において等電位面が集中し電位勾配が大きくなつてしまうこと が防止される。このため、等電位面 Eの略同心球状が絶縁性筒 9の上下端部付近に おいて歪んでしまうのを防止することができる。したがって、光電面 11から放出された 電子は効率よく APD15に入射して検出される。よって、光電面 11に入射した光を高 感度に検出することができる。また、電位勾配が緩和されることにより電界強度が緩 和されるため、絶縁性筒 9の上下端部で放電が生じるのも防止することができる。この ため、外囲器 2と APD15との間に大きな電位差を印加することができ、検出感度を 向上させることができる。
[0123] しかも、導電性フランジ 21、 23の先端部 21c、 23dは、他の部分に比べて断面が広 い肉厚形状をなし、し力も表面が湾曲している。このため、導電性フランジ 21、 23の 先端部に電界が集中することが防止されている。
[0124] このように、導電性フランジ 21、 23によって絶縁性筒 9の上下端部における電位勾 配が緩和され、電子管 1の内部には略同心球状の等電位面が形成される。このため 、たとえ光電面 11から放出された電子が APD15で反射しても、この電子を再び AP D15に入射させることができ、反射電子による検出効率の劣化を最小限にすることが できる。また、等電位面が略同心球状であるため、光電面 11のいずれの位置力 放 出された電子も、ほぼ同時間で APD15に入射する。そのため、光電面 11における 入射光の入射時刻を、その入射箇所にかかわらず正確に計測することができる。
[0125] なお、導電性フランジ 21、 23を設けない場合には、図 12に示すように、絶縁性筒 9 の上端部付近の領域 V、及び下端部付近の領域 Wに複数の等電位面 Eが集中し大 きな電位勾配が生ずる。このため、光電面 11から放射された電子は、領域 V、 Wで乱 され、 APD15に効率良く入射しなくなり、感度が低下したり雑音が増カロしたりする。ま た、領域 W付近で放電が生じる危険性があるため外囲器 2と APD15との間に大 きな電位差を与えることができなくなる。
[0126] 光電面 11から放射された電子は、 APD15に入射すると、 APD15内でエネルギー を失い、その際、多数の電子一正孔対を生成する。さらに、この電子は、アバランシェ 増倍により増倍される。この結果、 APD15内では、電子は、トータルで、約 105倍に 増倍される。
[0127] 増倍された電子は、ピン 32を介して検出信号として出力される。検出信号は、コン デンサ C2により低周波成分を除去され、入射電子によるパルス信号のみがアンプ A 1に入力する。アンプ A1は、パルス信号を増幅する。一方、ピン 30はコンデンサ C1 を介して出力端子 N1に交流的に接続され、接地されている。このため、外部回路 10 0は、 APD 15に入射した電子の量を、出力端子 Nl、 N2間に接続された抵抗 Rに生 ずる電位差として、正確に検出することができる。
[0128] コンデンサ Cl、 C2は絶縁性筒 9内部の APD15の近くに位置している。したがって 、コンデンサ Cl、 C2は、 APD15から出力される信号の応答性を損なうことなぐ雑音 がなく直流成分を除去した出力信号を、外部回路 100に供給することができる。
[0129] 以上説明したように、本実施の形態に力かる電子管 1によれば、外囲器 2に接地電 圧を与え APD15に正の高電圧を与えても、絶縁性筒 9と外側ステム 6との接続部を 接地電圧とすることができるため、絶対値の大きい電圧が外部環境に露出されない。 よって使用時の扱いが容易で、外囲器 2と外部環境との間の放電も防止できる。さら に水中での使用も可能となり、例えば、水チェレンコフ実験にも使用することができる
[0130] また、略球面状に湾曲した曲面を有するガラスバルブ本体 4の所定の部分に光電 面 11が形成されているので、光電面 11を広く形成することができる。一方、 APD15 は、ガラスノ レブ基部 5内の基準点 Sよりもガラスバルブ本体 4側に設けられて 、る。 このため、有効エリアが広 、光電面 11から放出された光電子を有効エリアの小さ 、A PD15に収束することが可能である。これにより、発生した電子が半導体素子 15上に 効率よく収束して入射するので、電子の検出感度を高めることができる。さらに、 AP D15は有効エリアが小さいので、高速応答性に優れ、リーク電流が小さぐし力も、製 造コストも低い。
[0131] また、アルカリ源 27と絶縁性筒 9とは隔壁 26により隔てられている。よって、アルカリ 源 27がアルカリ金属蒸気を発生させ外囲器 2の所定の部分に光電面 11を形成する 際に、絶縁性筒 9にアルカリ金属が蒸着するのを防止することができる。また、絶縁性 筒 9にアルカリ金属が付着しないので、絶縁性筒 9に付着したアルカリ金属が絶縁性 筒 9の耐電圧を低下させたり、絶縁性筒 9近傍の電界強度に悪影響を与えたりするこ とがない。このため、電子を効率よく検出することが可能である。
[0132] さらにマンガンビード 17、アンチモンビード 19は筒状の外側壁部 74に囲まれてい る。よって、光電面 11が形成される際に、外側壁部 74は、これらの金属蒸気が外囲 器 2の上側半球部 4a以外に付着することを、単純な構造かつ最小限のサイズによつ て防止することができる。光電面 11を必要最小限の上側半球部 4aに制限することで 、外囲器 2の有効とならない部分より電子が放出されることがなぐ暗電流出力の信号 への寄与を低減することができる。
[0133] また、 APD15はカバー 71および筒状の内側壁部 72に囲まれているので、内側壁 部 72は、 APD15にマンガンやアンチモンの金属蒸気が付着し特性が劣化するのを 単純な構造かつ最小限のサイズによって防止することができる。し力も、入射する光 電子の入射方向を制限することにより検出感度を一層向上させている。
[0134] また、 APD15の外側近傍にマンガンビード 17、アンチモンビード 19を配置したこと により、マンガンやアンチモンの金属蒸気が上側半球部 4a全体に満遍なく拡がる。 そのため、上側半球部 4a全体と 、う広 、範囲に光電面 11を形成することができる。
[0135] APD15からの信号を検出する際には、絶縁性筒 9内部の APD15の近くに配置さ れたコンデンサ Cl、 C2にて直流成分が除去されるので、応答性を損なうことがない 。また、電気回路 90は充填材料 94により絶縁性筒 9内部に封入されているので、耐 湿性が強化され、水中でも使用しやすい。し力も、電気回路 90の端子 N1— N4を除 く各部に直接手を触れることが防止されるため、安全性の面でも優れている。
<第 1の変更例 >
[0136] 図 13に示すように、ガラスノ レブ本体 4の軸 Zを含む面における縦断面は、略円形 状であっても良い。この場合、ガラスバルブ本体 4の軸 Zに直交する径と軸に沿った 径とは略等しい。
[0137] この場合でも、 APD15を、ガラスバルブ本体 4の下側半球部 4bの仮想延長曲面 I がガラスバルブ基部 5内で軸 Zと交差する基準点 Sよりもガラスバルブ本体 4側（図に おける上部側）に配置すれば良い。なお、図において、点 cは、本体 104の中心を表 す。
[0138] 外囲器 2と APD15との間の電位差により生ずる等電位面 Eにより、電子は軌跡しに 沿って飛翔する。このため、電子は、点 Cより少し下方に位置している APD15の表面 近傍の点 P3で収束する。
[0139] このように、基準点 Sよりもガラスバルブ本体 4側に APD15を備えたことで、光電面
11から放出される電子を効率よく APD15に入射させることができ、検出効率を向上 させることがでさる。
[0140] 比較例として図 14に、 APD15を基準点 Sよりも下方のガラスバルブ基部 5内に配 置した場合を示す。外囲器 2と APD 15との間の電位差により生ずる等電位面 Eにより 、電子の軌跡 Lは図のようになり、点 P4で収束することになる。このため、 APD15の 位置では、電子は図のように拡散状態となる。よって、光電面 11から放出された電子 は、効率よく APD15に入射しない。
<第 2の変更例 >
[0141] 上記の実施の形態では、導電性フランジ 21の外周端 21cは、フランジ本体部 21b より厚みが増した曲面を有する形状となっていた。し力しながら、導電性フランジ 21の 外周端 21cは、図 15に示すように、フランジ本体部 21bの外周部を丸めて作成しても 良い。
[0142] 導電性フランジ 23の先端まるみ部 23dについても、同様に、立ち上がり部 23cの外 周端 23dを丸めて作成しても良い。
<第 3の変更例 >
[0143] 上記実施の形態では、図 3を参照して説明したように、遮蔽部 70のキャップ 73は、 内側壁部 72と天井面 76と外側壁部 74とを備えていた。し力しながら、図 16に示すよ うに、キャップ 73から内側壁部 72と天井面 76とを除去しても良い。この場合、キヤッ プ 73は外側壁部 74のみ力 なる。
[0144] この場合でも、マンガンビード 17やアンチモンビード 19は、図 1を参照して説明した 上記実施の形態と同様、台座 87より図において上側 (すなわち、上側半球部 4a側） であって、カバー 71の外側壁部 71aと台座 87の外周縁 87bの仮想延長曲面 Mとの 間に配置されている。したがって、台座 87と外側壁部 74によって、マンガン蒸気ゃァ 蒸気がガラスバルブ基部 5や外側ステム 6や下側半球部 4bの内壁に付着す るのが防止される。また、カバー 71によって、マンガン蒸気やアンチモン蒸気が APD 15に付着するのが防止される。
[0145] さらに、図 17に示すように、遮蔽部 70からキャップ 73全体を除去してもよい。この場 合には、遮蔽部 70はカバー 71のみ力もなる。この場合でも、図 1を参照して説明した 上記実施の形態と同様、マンガンビード 17やアンチモンビード 19は、台座 87より図 において上側（すなわち、上側半球部 4a側）であって、カバー 71の外側壁部 71aと 台座 87の外周縁 87bの仮想延長曲面 Mとの間に配置されている。したがって、台座 87によって、マンガン蒸気やアンチモン蒸気が外側ステム 6やガラスバルブ基部 5の 内壁に付着するのが防止される。また、カバー 71によって、マンガン蒸気やアンチモ ン蒸気が APD15に付着するのが防止される。
[0146] なお、図示しないが、キャップ 71は、外側壁部 71aを備えていればよぐ天井面 71 bを備えていなくても良い。外側壁部 71aが、マンガン蒸気やアンチモン蒸気が APD 15に付着するのを防止することができる力もである。
<第 4の変更例 >
[0147] 上記実施の形態では、隔壁 26は、筒 9をアルカリ金属蒸気から遮蔽する機能と、ァ ルカリ源 27を支持する機能とを有していた。ここで、電子管 110は、図 18に示すよう に、図 1の隔壁 26の代わりに支持機能のみを備えた支持部材 26'を備え、図 1の導 電性フランジ 21、 23の代わりに、導電性フランジ 21、 23の電界緩和機能と隔壁 26 の遮蔽機能とを兼ね備えた導電性フランジ 21 '、 23'を備えても良い。
[0148] 図 19は、導電性フランジ 21 '、 23'及び支持部材 26'についての詳細な説明図で ある。本変更例では、隔壁 26の代わりに支持部材 26'が設けられている。支持部材 2 6'も隔壁 26と同様に円筒形状を有し、筒 9を囲むように設けられている。支持部材 2 6'には、上記実施の形態と同様に、ガラスバルブ基部 5と対向する側にアルカリ源 2 7が固着されている。ただし、上記実施の形態では、隔壁 26は、アルカリ源 27が固定 されている位置より上まで延び、隔壁 26の上端は、アルカリ源 27全体よりも上側にあ つた。これに対し、本変更例の支持部材 26'の上端は、隔壁 26の上端より低ぐアル カリ源 27の支持部 27aの最上部と一致して 、る。 [0149] 絶縁性筒 9の下端には、図 1の導電性フランジ 23の代わりに導電性フランジ 23 'が 設けられている。導電性フランジ 23 'は、導電性フランジ 23と同様に、接続部 23a'と フランジ本体部 23b 'と立ち上がり部 23c'と先端丸み部 23d'とを備えて!/、る。接続部 23a'は円筒状をしており、円筒状のステム内側壁 61の外側面に固定されている。フ ランジ本体部 23b 'は、軸 Zから離れる方向に延びる円環板状をしており、その外周 端は、導電性フランジ 23のフランジ本体部 23b (図 3)の外周端よりも半径方向にお いて外側（半径方向において軸 Zからより離れた側）に位置している。なお、立ち上が り部 23c'の外周端は、支持部材 26 'よりも内側（半径方向において軸 Zに近い側）に 位置している。立ち上がり部 23c'は、フランジ本体部 23b'の外周端より立ち上がり、 軸 Zに平行に上方向に延びた円筒状をしており、絶縁性筒 9をほぼ覆っている。先端 丸み部 23d'は、立ち上がり部 23c'の上端部力も軸 Zから離れる方向に延びている。 先端丸み部 23d'は、接続部 23a'やフランジ本体部 23b '、及び、立ち上がり部 23c 'の厚みより厚ぐ丸みを帯びた肉厚形状になっている。
[0150] 絶縁性筒 9の上端には、図 1の導電性フランジ 21の代わりに導電性フランジ 21 'が 設けられている。導電性フランジ 21 'は、接続部 21a'とフランジ本体部 21b 'とを備え ている。接続部 21a'は円筒状をしており、円筒状の導電性支持部 89の外側面に固 定されている。フランジ本体部 21b 'は、軸 Zから離れる方向に断面放物線状にぶら 下がるようにして延びる円環板状をしている。ここで、導電性フランジ 23 'の上端は、 導電性フランジ 21，の下端よりも Z軸方向にぉ 、て上側に位置し、かつ半径方向に おいて軸 Z力 離れる方向に位置している。言い換えれば、導電性フランジ 21 'のフ ランジ本体部 21b 'と導電性フランジ 23 'の立ち上がり部 23c 'とは、 Z軸方向におい て重なる部分を有している。
[0151] 以上のような構成の電子管 110では、導電性フランジ 21 'と導電性フランジ 23 'が 互 ヽに重なり合 、ながら絶縁性筒 9を覆って 、るため、光電面 11を形成するために アルカリ源 27から発生するアルカリ金属蒸気が絶縁性筒 9に蒸着するのを防止する ことができる。また、導電性フランジ 21，、 23 'は、上記実施の形態の隔壁 26と比べて 絶縁性筒 9に近い位置に配置されているため、隔壁 26によって遮蔽する上記実施の 形態に比べ、アルカリ金属蒸気の遮蔽効果が向上する。また、支持部材 26 'の上端 が隔壁 26の上端より低いため、支持部材 26'のサイズが隔壁 26に比べて小さくて済 む。
[0152] 一方、筒 9をアルカリ金属蒸気力 遮蔽するためには、上記実施の形態の場合は、 アルカリ源 27を隔壁 26の外側に配置しなければならな力つた。これに対し、本変更 例では、アルカリ源 27は、導電性フランジ 21 '、 23'の外側に配置すればよい。例え ば、アルカリ源 27を支持部材 26'の導電性フランジ 23'と対向する側に設けても良い 。この場合、アルカリ源 27は、導電性フランジ 23'と支持部材 26'との間に配置しても 良い。また、導電性フランジ 23'の立ち上がり部 23c'よりも Z軸力も離れた位置に、導 電性フランジ 23'によってアルカリ源 27を保持しても良い。この場合、支持部材 26' は設けなくても良い。このように、アルカリ源 27を絶縁筒 9に近い位置に設けることが できるので、ガラスバルブ基部 5の半径及びステム 6の面積を小さくすることができ、コ ストの減少を図ることができる。導電性フランジ 21，、 23，は、絶縁性筒 9端部の電界 強度を弱める機能も有しているため、絶縁性筒 9の上下端部で放電が生じるのを防 止することができる。
[0153] なお、フランジ本体部 21b'は、導電性フランジ 23'の立ち上がり部 23c'よりも軸 Z 力も離れた位置に配置しても良い。また、フランジ本体部 21b'は、軸 Zに平行に絶縁 性筒 9をほぼ覆うように下方向に延びていても良い。また、導電性フランジ 21 'のみで 筒 9をアルカリ金属蒸気力も遮蔽しても良いし、導電性フランジ 23'のみで筒 9をアル カリ金属蒸気カゝら遮蔽しても良い。また、導電性フランジ 21 'の形状は、導電性フラン ジ 23'のように円筒形状であっても良いし、導電性フランジ 23'の形状は、導電性フ ランジ 21 'のように断面放物線形状であっても良い。導電性フランジ 21 'は、先端丸 み部を有していても良い。支持部材 26'を筒 9の周りを 360° 囲むような円筒形状と はせずに、筒 9の周りのうちアルカリ源 27の支持に必要な位置のみに設けても良い。 <他の変更例 >
[0154] 上記実施の形態では、外側ステム 6を構成するステム底面 60、ステム外側壁 62、 及び、ステム内側壁 61の全てがコバール金属で作成されていた。しかしながら、ステ ム底面 60、ステム外側壁 62、及び、ステム内側壁 61は、コバール金属以外の導電 性材料で作成されても良い。 [0155] さらに、外側ステム 6のうち、絶縁性筒 9と接続されるステム内側壁 61が導電性材料 で作成されて ヽればよぐステム底面 60及びステム外側壁 62は絶縁性材料で作成さ れても良い。また、ステム内側壁 61のうち、絶縁性筒 9と接続される部分だけが導電 性材料で作成されて 、るのでもよ 、。
[0156] 上記実施の形態では、内側ステム 80を構成する台座 87と APD用ステム 16とは導 電性材料で作成されていた。しカゝしながら、台座 87と APD用ステム 16とは絶縁性材 料で作成されても良 ヽ。 APD用ステム 16の少なくともピン 30との接続点が導電性材 料で作成されて ゝれば良 ヽ。
[0157] 光電面 11は、上側半球部 4a全体ではなぐ上側半球部 4aのうちの一部（例えば、 Z軸を中心とした領域）に形成されても良い。その場合、導電性薄膜 13はガラスバル ブ本体 4のうちの光電面 11が形成されて 、な 、部分に形成し、光電面 11と導電性薄 膜 13とを通電させる。
[0158] 隔壁 26は、導電性材料で形成しなくても良い。アルカリ源 27、 27からの蒸気が電 子検出部 10に蒸着するのを防止でき、電子管 1内の電界を乱さないものであれば、 他の材料でもよい。
[0159] マンガンビード 17、アンチモンビード 19は、上述した位置、個数でなくともよい。台 座 87上の他の場所に異なる個数設けてもょ 、。
[0160] 上記の実施の形態では、内側ステム 80は、 APD用ステム 16と台座 87と力もなり、 APD用ステム 16を台座 87の貫通孔 87aを塞ぐように台座 87に対して固定していた 。し力しながら、台座 87を略円形状として、内側ステム 80をこの台座 87のみ力も構成 するようにしても良い。この場合、台座 87の略中央部に APD15を配置すれば良い。
[0161] 導電性フランジ 21、 23は、円筒状の電子検出部 10の中心軸 Zから円筒状のガラス バルブ基部 5に向力う方向へ軸 Zに直交する平面上に円周状に広がる板状であるが 、この形状に限定されない。絶縁性筒 9の上下端部力も中心軸 Zから遠ざ力るように 突出し、絶縁性筒 9の上下端部付近の等電位面の集中を緩和すれば良い。また、導 電性フランジ 21、 23の外周縁は丸みを帯びて 、なくてもょ 、。
[0162] 絶縁性筒 9の上端付近に等電位面が集中するおそれがない場合には、導電性フラ ンジ 21はなくてもよい。また、絶縁性筒 9の下端付近に等電位面が集中するおそれ がな ヽ場合には、導電'性フランジ 23はなくてもよ 、。
[0163] また、不都合がなければ、外囲器 2にマイナス極性の電圧を印加し、 APD15に接 地電圧を印加しても良い。
[0164] 排気管 7の位置は、絶縁性筒 9と隔壁 26との間ではなぐ例えば隔壁 26とガラスバ ルブ基部 5の間など他の位置でもよ!/、。
[0165] 絶縁性筒 9は筒状であれば、円筒形状でなぐ例えば、角型筒形状でもよい。
[0166] APD15の代わりに任意の電子打ち込み型半導体素子を採用しても良い。
[0167] APD15の位置は、電子の検出が充分に行なえるならば、基準点 Sより下側でもよ い。
[0168] アルカリ源 27、 27は絶縁性筒 9に対して互いに対向するように設置されているが、 この位置関係には限定されず、例えば互いに隣り合うように設置してもよい。隣り合う ように設置することで、アルカリ源 27、 27を加熱する際、 1つの電磁石で加熱が可能 になるなど作業を簡略ィ匕することができる。
[0169] 信号をより明確に検出するために、絶縁性筒 9内にアンプ A1を備えていた力 アン プ A1は設けなくてもよい。その場合、コンデンサ C1は出力端子 N2に直接接続され る。
[0170] 以上、添付図面を参照しながら本発明による電子管の好適な実施形態について説 明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、特許請 求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変形や改良が可能で める。
[0171] マンガンビード 17およびアンチモンビード 19は設けなくても良い。外囲器 2にマン ガン蒸気及びアンチモン蒸気の導入口を設け、外部カゝらマンガン蒸気及びアンチモ ン蒸気を導入して光電面を形成するようにすればよい。この場合、キャップ 73は設け なくてもよい。
[0172] 電気回路 90のコンデンサ Cl、 C2、アンプ A1は、絶縁性の筒 9の内部ではなく電 子管 1の外部に備えるようにしてもよい。
産業上の利用可能性
[0173] 本発明の電子管は、様々な光検出に使用できるが、水チェレンコフ実験等のように 水中でのシングルフオトンの検出に特に効果がある。

Claims

請求の範囲
[1] 内壁の所定の部分に光電面（11)が形成された外囲器 (2)と、
一端と他端とを有し、前記他端が前記外囲器 (2)に接続され、前記一端が前記外 囲器 (2)の内部側に突出した絶縁性の筒（9)と、
前記筒の一端に設けられた電子打ち込み型半導体素子（15)と、
前記外囲器 (2)内部に設けられ、アルカリ金属蒸気を発生させるアルカリ源（27)と 前記アルカリ源（27)と前記筒（9)との間に設けられた隔離部材（21 '、 23'、 26)と を有し、前記光電面（11)に入射した光に応じて前記光電面（11)より放出される光 電子を前記半導体素子（15)により検出することを特徴とする電子管（1)。
[2] 前記筒（9)の一端に導電性部材 (89)を介して接続された内側ステム (80)を更に 備え、前記内側ステム (80)に前記半導体素子（15)が配置され、
前記筒（9)の一端に前記筒（9)外部側に突出するように設けられ、前記筒（9)の一 端近傍の電界強度を緩和する導電性部材 (21)をさらに有することを特徴とする請求 項 1に記載の電子管（1)。
[3] 前記外囲器 (2)は、前記筒（9)の他端に接続され少なくとも前記筒（9)の他端と接 続する部分が導電性を有する外側ステム (6)を有し、
前記筒（9)の他端に前記筒（9)外部側に突出するように設けられ、前記筒（9)の他 端近傍の電界強度を緩和する導電性部材 (23)をさらに有することを特徴とする請求 項 1に記載の電子管（1)。
[4] 前記外囲器 (2)は接地電位を印加され、前記半導体素子（15)はプラス極性の電 位を印加されることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか一項に記載の電子管（1)
[5] 前記隔離部材 (21 '、 23'、 26)は、前記筒（9)の一端から前記筒（9)外部側に突 出するように設けられた前記筒（9)の一端近傍の電界強度を緩和するための導電性 部材 (21 ' )、又は、前記筒（9)の他端力も前記筒（9)外部側に突出するように設けら れた前記筒（9)の他端近傍の電界強度を緩和するための導電性部材（23 ' )のいず れか一方力もなることを特徴とする請求項 1に記載の電子管（110)。
[6] 前記隔離部材 (21 '、 23'、 26)は、前記筒（9)の一端から前記筒（9)外部側に突 出するように設けられた前記筒（9)の一端近傍の電界強度を緩和するための導電性 部材 (21 ' )、及び、前記筒（9)の他端力も前記筒（9)外部側に突出するように設けら れた前記筒（9)の他端近傍の電界強度を緩和するための導電性部材（23 ' )力 な ることを特徴とする請求項 1に記載の電子管（110)。
[7] 前記導電性部材（21 ' )と前記導電性部材（23' )とは、前記筒（9)の軸方向におい て互いに重なり合う部分を有することを特徴とする請求項 6に記載の電子管（110)。
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