WO2006046618A1

WO2006046618A1 - 光電子増倍管及びそれを含む放射線検出装置

Info

Publication number: WO2006046618A1
Application number: PCT/JP2005/019724
Authority: WO
Inventors: Hideki Shimoi; Hiroyuki Kyushima
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2006-05-04
Also published as: JP2008027580A

Description

明細書

光電子増倍管及びそれを含む放射線検出装置

技術分野

[0001] この発明は、光電効果を用いる光電子増倍管及びそれを含む放射線検出装置に関するものである。

背景技術

[0002] 光電子増倍管として、いわゆるヘッドオン型の光電子増倍管は、筒状の胴体部と、該胴体部の一端に設けられた受光面板と、該胴体部の他端に設けられたステムにより構成され、内部が一定の真空度に減圧された密封容器 (真空密封容器)を備える。この密封容器内には、受光面板からステムに向力つて順に配置された、ホトカソード、ホトカソードに対向して複数段のダイノードが積層された電子増倍部及びアノードが配置されてヽる。これら各段のダイノード及びアノードにはそれぞれ複数のステムピンが接続されており、密封容器内から外部に導出されるように、ステムに挿着されている。受光面板を通過した入射光はホトカソードで光電子に変換される。このホトカソードから放出された光電子が、電子増倍部 (ステムピンを介して所定の電圧が複数段のダイノードにそれぞれ印加されている）でカスケード増倍され、アノードへ向力つて放出される。そして、増倍された二次電子のうちアノードに達した二次電子は、電気信号としてステムピンの一つであるアノードピンを介して取り出される。

[0003] 上述のような光電子増倍管では、ホトカソードから放出された光電子を収束させな力 Sら電子増倍部に導く収束電極が、真空密封容器内において該電子増倍管と一体的に組み立てられる。また、収束電極には、これら収束電極とホトカソードとが同電位になるよう該真空密封容器の一部を構成する金属製胴体部に接触する保持用スプリングが設けられている (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開平 6— 310086号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 発明者らは、従来の光電子増倍管について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述の光電子増倍管では、保持用スプリングのパネ力が小さすぎると、収束電極とホトカソードとの導通が不安定になる可能性がある。また、保持用スプリングは真空密封容器内に設けられてヽるので、収束電極とホトカソードとの導通状態を確認することが困難である。

[0005] この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、収束電極とホト力ソードとの安定した導通を確保するとともに、収束電極とホトカソードとの導通状態を確認可能にするための構造を備えた光電子増倍管及びそれを含む放射線検出装置を提供することを目的として!、る。

課題を解決するための手段

[0006] 上述の課題を解決するため、この発明に係る光電子増倍管は、内部が所定の真空度まで減圧された密封容器と、ホトカソードと、収束電極と、電子増倍部と、アノードと、複数のステムピンとを備える。上記密封容器は、金属製の中空胴体部と、該中空胴体部の一端に設けられた受光面板と、該中空胴体部の他端に設けられたステムとにより構成されている。上記ホトカソードは、密封容器内に設けられ、受光面板を通過した入射光を電子に変換する。上記電子増倍部は、ホトカソードとステムとの間に位置するよう密封容器内に設けられ、ホトカソードから放出された電子を順次増倍していく複数段のダイノードにより構成されている。上記収束電極は、ホトカソードと電子増倍部との間に位置するよう密封容器内に設けられ、ホトカソードから放出された電子を収束させ、電子増倍部に導くよう機能する。上記アノードは、密封容器内に収納されるとともに電子増倍部力放出された電子受け電気信号として取り出す。上記複数のステムピンは、ステムを貫通した状態で該ステムに支持されており、収束電極、複数段のダイノード及びアノードを所定電位に設定するようこれらに電気的に接続されている。

[0007] 特に、この発明に係る光電子増倍管において、上記ステムは、ステムピンを貫通させた状態で直接支持する、絶縁性材料カゝらなるベース材を含む。また、上記密封容器の一部を構成する金属製の中空胴体部は、ホトカソードに電気的に接続されるとともに、その一部力^テムの側面を取り囲んだ形状を有する。さらに、受光面板に面した側とは反対側に位置する上記ステムの外側部分 (受光面板に面するステムの内側面と対向する外側面を含む）には、複数のステムピンのうち収束電極に接続された収束電極ピンの貫通部を取り囲むとともに該ステムの縁部まで伸びた形状を有する溝部が設けられており、この溝部内には、収束電極ピンと中空胴体部とを電気的に接続させるための導電性材料が充填されて、る。

[0008] 以上のように、この発明に係る光電子増倍管は、ステムの外側部分であって収束電極ピンの貫通部を取り囲む領域に、ステムの縁部まで延びる溝部が設けられ、この溝部内に導電性材料が充填された構造を備える。この構造において、収束電極ピンと中空胴体部とが導電性材料を介して電気的に接続される。また、収束電極ピンは収束電極と電気的に接続される一方、中空胴体部はホトカソードと電気的に接続されている。このように、収束電極とホトカソードとは、収束電極ピン、導電性材料及び金属製の中空胴体部を介して電気的に接続される。したがって、収束電極とホトカソードとの安定した導通が確保されるようになる。また、導電性材料は密封容器の外側に設けられるので、収束電極ピンと中空胴体部との電気的な接続状態を当該光電子増倍管の外観力も確認することができ、収束電極とホトカソードとの導通状態の確認が容易に行える。さらに、溝部内には導電性材料が充填されているので、導電性材料が隣の収束電極ピン以外のステムピンまで達することが防止される。

[0009] なお、上記導電性材料は、導電性ペースト及び導電性ガラスのいずれを含んでもよい。この導電性材料として導電性ペーストが適用される場合、該導電性ペーストは、中空胴体部の内壁面で堰き止められるように溝部内に塗布される。一方、導電性材料として導電性ガラスが適用される場合、該導電性ガラスは、中空胴体部の内壁面で堰き止められるように溝部内に塗布される。これにより、導電性ペーストの塗布領域や導電性ガラスの充填領域が必要以上に広がらないので、外観的に良好になる。

[0010] また、溝部は、収束電極力ステムの縁部まで延びた第 1凹部と、ベース材を底面として収束電極ピンの貫通部を取り囲む第 2凹部により構成されている。このように溝部が互いに連絡された第 1及び第 2凹部で構成され、特に第 2凹部に導電性材料を入り込ませることにより、アンカー効果が発揮されるようになる。その結果、溝部に充填された導電性材料が抜け出ることが防止される。

[0011] ここで、上述のような構造を有する光電子増倍管 (この発明に係る光電子増倍管）は、種々の検査装置への適用が可能である。例えば、この発明に係る放射線検出装置は、当該光電子増倍管と、そして、ステムとともに受光面板を挟むよう密封容器の外部に配置され、到達した放射線を光に変換するシンチレータを備える。

[0012] なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。

[0013] また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではある力例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。

発明の効果

[0014] この発明に係る光電子増倍管よれば、ステムの外側領域であって収束電極に接続される収束電極ピンの貫通部を取り囲む領域に、ベース材の縁部まで延びた形状の溝部が設けられるとともに、この溝部内に、収束電極ピンと金属製の中空胴体部とを電気的に接続させる導電性材料が塗布される。そのため、収束電極とホトカソードとの導通安定性が向上するとともに、収束電極とホトカソードとの導通状態の確認が可能になる。さら〖こは、収束電極とホトカソードとが同電位に設定された状態で当該光電子増倍管が使用される場合の信頼性が高くなる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]は、この発明に係る光電子増倍管の第 1実施例の上部構造を示す平面図である。

[図 2]は、図 1に示された光電子増倍管の底部構造を示す平面図である。

[図 3]は、図 1に示された光電子増倍管の ΠΙ-ΠΙ線に沿った断面構造を示す図である

[図 4]は、図 3に示された光電子増倍管におけるステムの一部を構成するベース材を示す平面図である。

[図 5]は、図 3に示された光電子増倍管におけるステムの一部を構成する上側押え材を示す平面図である。

[図 6]は、図 3に示された光電子増倍管におけるステムの一部を構成する下側押え材を示す平面図である。

[図 7]は、図 3に示された光電子増倍管におけるステムの製造例 (導電性材料として導電性ペーストが適用）を説明するための図である。

[図 8]は、図 3に示された光電子増倍管におけるステムの製造例 (導電性材料として導電性ガラスが適用）を説明するための図である。

圆 9]は、図 3に示された光電子増倍管の第 1変形例の構成を示す断面図である。

[図 10]は、図 3に示された光電子増倍管の第 2変形例の構成を示す断面図である。

[図 11]は、図 3に示された光電子増倍管の第 3変形例の構成を示す断面図である。

[図 12]は、図 3に示された光電子増倍管を備えた放射線検出装置の構成を示す断面図である。

[図 13]は、この発明に係る光電子増倍管の第 2実施例の底部構造を示す平面図である。

[図 14]は、図 13に示された光電子増倍管の ΧΠΙ-ΧΠΙ線に沿った断面構造を示す図である。

[図 15]は、図 14に示された光電子増倍管におけるステムの一部を構成するベース材を示す平面図である。

[図 16]は、図 15に示されたベース材の底部構造を示す平面図である。

[図 17]は、図 14に示された光電子増倍管におけるステムの製造例を説明するための図である。

[図 18]は、この発明に係る光電子増倍管の第 3実施例の底部構造を示す平面である

[図 19]は、図 18に示された光電子増倍管の XVIII-XVIII線に沿った断面構造を示す図である。

[図 20]は、図 19に示された光電子増倍管におけるステムの一部を構成するベース材示す平面図である。

[図 21]は、図 20に示されたベース材の底部構造を示す平面図である。 [図 22]は、図 19に示された光電子増倍管におけるステムの製造例を説明するための図である。

符号の説明

[0016] 1、 20、 26、 28、 34、 60…光電子増倍管、 2、 27· ··上部胴体部、 3…受光面板、 4 …ホト力ソード、 5、 29、 35· ··ステム、 6· ··ステムピン、 7· ··下部月同体部、 8· ··密封容器、 9· ··電子増倍部、 11· ··収束電極、 12· ··アノード（電極）、 14、 30、 36· ··ベース材、 15· ··上側押え材 (押え材)、 16…下側押え材 (押え材)、 21· ··放射線検出装置、 22 …シンチレータ、 50· ··収束電極ピン、 52、 62、 72· ··溝部、 52a, 62a, 72a…外側凹部 (第 1凹部）、 52b、 62b、 72b…内側凹部 (第 2凹部）、 53· ··導電性ペースト、 53 Ob…導電性ガラス。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、この発明に係る光電子増倍管及び放射線検出装置の各実施例を、図 1〜図

23を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明における「上」、「下」等の語は図面に示す状態に基づく便宜的なものである。また、各図において同一又は相当の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

[0018] (第 1実施例）

[0019] 図 1及び図 2は、この発明に係る光電子増倍管の第 1実施例の上部構造及び底部構造をそれぞれ示す平面図であり、図 3は、図 1中の ΠΙ-ΠΙ線に沿った断面構造を示す図である。図 1〜図 3において、光電子増倍管 1は、外部からの入射光に応答して光電子を放出し、その光電子をカスケード増倍し、増倍された二次電子を信号として出力させる装置である。

[0020] 光電子増倍管 1は、略円筒形状を有する金属製の上部胴体部 2を備える。この上部胴体部 2の上側（一側）の開口端にはガラス製の受光面板 3が気密に固定されている。この受光面板 3の内側表面には、受光面板 3を通過した入射光を光電子に変換するためのホトカソード 4が形成されている。ホトカソード 4は、上部胴体部 2と電気的に接続されている。また、上部胴体部 2の下側 (他側）の開口端には、円板状のステム 5が配置されている。このステム 5には、その縁部に沿って互いに離間した状態で配置された複数（15本)の導電性のステムピン 6が気密に挿着されている。ステム 5 には、当該ステム 5を側方力包囲するように金属製の下部胴体部 7が気密に固定されている。そして、上部胴体部 2の下端部に形成されたフランジ部 2aと下部胴体部 7 の上端部に形成された同径のフランジ部 7aとが溶接され、上部胴体部と下部胴体部 7とが気密に固定されることで、内部が所定の真空度にまで減圧された密封容器 8が得られる。これら上部胴体部 2及び下部胴体部 7により中空胴体部が構成されて!、る

[0021] 以上のように形成された密封容器 8内には、ホトカソード 4から放出された電子を増倍するための電子増倍部 9が収容されている。この電子増倍部 9は、それぞれが多数の電子増倍孔を有する複数段 (この実施例では 10段)の薄板状ダイノード 10が積層されている。各ダイノード 10の所定の縁部には、外側に突出するダイノード接続片 10cが形成され、ダイノード接続片 10cの下面側にはステム 5に挿着された所定のステムピン 6の先端部分が溶接固定されている。この構成により、各段のダイノード 10と対応するステムピン 6とが電気的に接続されている。

[0022] さらに、密封容器 8内において、電子増倍部 9とホトカソード 4との間には、ホトカソード 4から放出された電子を収束させ、電子増倍部 9に導くための平板状収束電極 1 1が設置されている。また、最終段のダイノード 10bの一段上の段には、電子増倍部 9により増倍され最終段のダイノード 10b (反転ダイノード)より反転放出された電子を出力信号として取り出すための平板状アノード 12が積層されている。収束電極 11の四隅には、外側に突出する突出片 11aが形成され、各突出片 11aにはステムピン 6 の一つである収束電極ピン 50が溶接固定され、収束電極ピン 50と収束電極 11とが電気的に接続される。また、アノード 12の所定の縁部にも、外側に突出するアノード接続片 12aが設けられており、このアノード接続片 12aにステムピン 6の一つであるァノードピン 13が溶接固定される。これにより、アノードピン 13とアノード 12とが電気的に接続される。そして、それぞれが電源回路に接続されたステムピン 6を介して電子増倍部 9のダイノード 10及びアノード 12に所定の電圧が印加される。このとき、ホトカソード 4と収束電極 11は同電位に設定され、各段のダイノード 10は積層順に上段から下段に行くに従って高電位となるように設定される。また、アノード 12は最終段のダィノード 10bよりも高電位に設定される。 [0023] なお、この実施例では、ステム 5の上面に最終段ダイノード 10bが直接載置されている力ステム 5の上面に配置された支持部材によって最終段ダイノード 10bが支持されることで、該最終段ダイノード 10bとステム 5の上面との間に空間が介在した構成であってもよい。

[0024] 以上のように構成された光電子増倍管 1では、受光面板 3側力ホトカソード 4に入射光 (h V )が到達すると、このホトカソード 4密封容器 8内に入射光力光電変換された光電子 (e—）が放出される。放出された光電子は、収束電極 11によって電子増倍部 9の一段目のダイノード 10aに収束される。そして、電子は電子増倍部 9内で順次増倍されていき、最終段のダイノード 10bから 2次電子群が放出される。この 2次電子群はアノード 12に導かれ、アノード 12と接続されたアノードピン 13を介して外部に出力される。

[0025] 続いて、上述のステム 5の構成についてさらに詳細に説明する。ここで、ステム 5に関し、光電子増倍管 1の密封容器 8の形成時に真空空間となる容器内部側を内側（上側）とする。ステム 5は、ベース材 14と、ベース材 14の上側（内側）に接合された上側押え材 15と、ベース材 14の下側 (外側）に接合された下側押え材 16とにより構成された 3層構造を有する。そして、ステム 5の側面には、下部胴体部 7が該ステムを取り囲むように固定されている。この第 1実施例において、ステム 5の一部を構成するべース材 14の側面と下部胴体部 7の内壁面とが接合されることにより、下部胴体部 7に対してステム 5が固定される。ここで、下側押え材 16の下側（外側）の面は、下部胴体部 7の下端よりも下側に突出しているが、下部胴体部 7に対するステム 5の固定位置は上記形態に限られるものではな、。

[0026] ベース材 14は、例えばコバールを主成分とする絶縁性ガラス（例えば約 780度の融点を有する）力なる円板状部材であり、下面側力の光が密封容器 8内に透過しない程度の黒色である。また、ベース材 14には、図 4に示されたように、ステムピン 6 の外径とほぼ同径の複数（15個）の開口 14aが外周（縁部）に沿うように形成されている。

[0027] 上側押え材 15は、コバールに例えばアルミナ系粉末を添加することにより得られる絶縁性ガラス (例えば約 1100度とベース材 14より高、融点を有する）力なる円板状部材であり、密封容器 8内の発光を効果的に吸収すべく黒色である。また、上側押ぇ材 15には、図 5に示されたように、ベース材 14と同様にステムピン 6を揷通させる複数（15個）の開口 15aが形成されている。開口 15aそれぞれは、ベース材 14に形成された開口 14aよりも大きい径を有する。さらに、これら開口 15aのうちの少なくとも二箇所以上の開口は、ベース材 14に対する位置決め用治具の進入を可能にすべく、他の開口 15aよりもさらに大きい径を有する大径開口 15bである。ここで、大径開口 15bは、アノードピン 13及び収束電極ピン 50が貫通する開口 15aを除く 3箇所に、ベース材 14の中心を基準として 90度ごと回転した位置に配置されている。

[0028] 下側押え材 16は、上側押え材 15と同様に、コバールに例えばアルミナ系粉末を添加することにより得られる絶縁性ガラス (例えば約 1100度とベース材 14より高い融点を有する）からなる円板状部材であり、添加するアルミナ系粉末の組成の違いにより白色を呈する。また、この下側押え部材 16は、ベース材 14及び上側押え材 15よりも高い物理的強度を有する。下側押え材 16の中央部分には、図 6に示されたように、ベース材 14が溶融により浸出するための円形状のベース材浸出開口 16cが形成されている。

[0029] また、下側押え材 16には、図 6に示されたように、上側押え材 15と同様にステムピン 6を揷通させる複数（15個）の開口 16aが形成されている。これら開口 16aのうちの少なくとも二箇所以上の開口は、位置決め用治具の進入を可能にすべく大きい径を有する大径開口 16bである。ここで、大径開口 16bは、アノードピン 13が通る開口 16 aを含む 4箇所に、下側押え部材 16の中心を基準として 90度ごと回転した位置に配置されている。収束電極ピン 50それぞれは、大径開口 16bを除く開口 16aに揷通される。そして、下側押え材 16の下面側部分において、収束電極ピン 50が通る 4つの開口 16aのうちの一つ（開口 16dとする）を含む領域には、下側押え材 16の周縁まで延びる切欠き部 51が形成されて!ヽる（図 7参照)。

[0030] 上記のベース材 14、上側押え材 15及び下側押え材 16は、図 3に示されたように、開口 14a、 15a、 16a及び大径開口 15b、 16bの軸心位置が合わされた状態で重ね合わされた後、開口 14a、 15a、 16aにそれぞれステムピン 6が揷通された状態で、ベース材 14の溶融によって融着接合される。より具体的に、ベース材 14の両面に上側押え材 15及び下側押え材 16が密着しているステム 5では、ステムピン 6が上側押え材 15の開口 15a及び下側押え材 16の開口 16aを揷通した状態で、ステム 5の上面及び下面におけるステムピン 6の貫通部の全周囲にベース材 14を底面とする凹部 5 aが形成されて!、る。これら凹部 5aの底面にお!、てステムピン 6がベース材 14に直接接合されている。

[0031] これら凹部 5aのうち、下側押え材 16の切欠き部 51及び開口 16dによって形成される一つの凹部 5aが、段状をもった溝部 52を構成している。すなわち、溝部 52は、下側押え材 16の切欠き部 51によって形成され、ステム 5の縁部まで延びる外側凹部 5 2aと、下側押え材 16の開口 16dによって外側凹部 52aの内側（ベース材 14側）に形成され、ベース材 14を底面とする内側凹部 52bとから構成されている。

[0032] 続いて、上述のように構成されたステム 5の製造例について、図 7を参照しながら説明する。

[0033] まず図 7中の領域 (a)に示されたように、ベース材 14、上側押え材 15及び下側押え材 16力開口 14a、 15a、 16aの軸心位置を合わせた状態で重ね合わされる。このとき、ベース材 14に下部胴体部 7が嵌め込まれるとともに、開口 14a、 15a, 16aにステムピン 6を挿通させた状態で、ステムピン 6の両端部をそれぞれ保持した上下 2つの位置決め用治具の突起部が大径開口 15b、 16bにそれぞれ進入する。なお、セットされる下部胴体部 7とステムピン 6には、ベース材 14との溶着性を高めるべく予め表面酸化処理が施されるのが望ましヽ。

[0034] 以上のようにセットされたステム 5は、電気炉に投入され、約 850度〜 900度（ベース材 14の融点より高ぐ上側押え材 15及び下側押え材 16の融点よりも低い温度)で焼結される。このとき、ステム 5は位置決め用治具により挟まれた状態で加圧されている。この焼結処理により、図 7中の領域 (b)に示されたように、融点が約 780度であるベース材 14のみが溶融し、この溶融したベース材 14を介して押え材 15、 16、ステムピン 6及び下部胴体部 7が密着する。このとき、ベース材 14は各部品との密着性を高めるため、ボリュームが多めに調整されている。なお、位置決め用治具の突起部の端面によって大径開口 15b、 16b内でのベース材 14の高さ方向の位置決めがなされ、溶融したベース材 14の余剰部分は下側押え材 16のベース材浸出開口 16c内に逃力れる。このため、上側押え材 15の開口 15a及び下側押え材 16の開口 16aを通じてベース材 14がステム 5の表面にはみ出すことは殆ど無い。その結果、溝部 52を含む複数の凹部 5aがステム 5に形成されることになる。その後、ステム 5が電気炉から取り出され、さらに上下の位置決め用治具が取り外されることで、ステム 5の製造が完了する。

[0035] 図 3に戻り、ステム 5の下面（外側の面）における 1本の収束電極ピン 50の貫通部を含む領域に形成された溝部 52内には、収束電極ピン 50と下部胴体部 7とを電気的に接続させるための導電性材料として導電性ペースト 53が塗布されて、る。この導電性ペースト 53は、溝部 52の外側凹部 52aだけでなぐ内側凹部 52bの底面まで十分に入り込むように塗布されている。また、導電性ペースト 53の一部は、下側押え材 16と下部胴体部 7との間の隙間にも入り込んでいる。この場合、導電性ペースト 53に対してアンカー効果が生じるため、導電性ペースト 53が溝部 52から容易に抜け出ることは無い。

[0036] 導電性ペースト 53は、下部胴体部 7の下端面 (外側の端面）とほぼ面一となるように溝部 52内に塗布されている。つまり、導電性ペースト 53は、下部胴体部 7の内壁面で堰き止められる状態となっている。このように導電性ペースト 53の塗布領域が下部胴体部 7の外壁面力はみ出ないような構造により光電子増倍管の外観が良くなる。

[0037] 以上のような構造を有する光電子増倍管 1において、収束電極ピン 50と下部胴体部 7とは、導電性ペースト 53を介して電気的に接続されている。また、上述したように、ホトカソード 4と上部胴体部 2とは電気的に接続され、上部胴体部 2と下部胴体部 7 とは電気的に接続され、さらに収束電極ピン 50と収束電極 11とは電気的に接続されている。そのため、ホトカソード 4と収束電極 11とは、上部胴体部 2、下部胴体部 7、導電性ペースト 53及び収束電極ピン 50を介して電気的に接続されることになる。

[0038] したがって、例えば密封容器 8の内部でホトカソード 4と収束電極 11とを機械的に接触させる構造と比較して、ホトカソード 4と収束電極 11との導通の安定性が確保されるようになる。すなわち、ホトカソード 4と収束電極 11とを同電位に安定して設定することができる。また、導電性ペースト 53は密封容器 8の外面部にあるため、収束電極ピン 50と下部胴体部 7との電気的な接続状態を目視により確認することができる。すなわち、ホトカソード 4と収束電極 11との導通状態が簡単に確認され得る。以上の構成により、光電子増倍管 1の信頼性が向上する。

[0039] また、溝部 52内に導電性ペースト 53が塗布されるので、光電子増倍管 1の組み立て時に、導電性ペースト 53が流れて収束電極ピン 50以外の他のステムピン 6まで達することは無い。そのため、ショート等が効果的に防止される。さらに、導電性ペースト 53は密封容器 8の外側に形成されるので、光電子増倍管 1の組み立て時に導電性ペースト 53の塗布が容易に行えるとともに、光電子増倍管 1の組み立て後の修復も可會になる。

[0040] なお、上述の製造例では、溝部 52 (第 1凹部 52b及び第 2凹部 52aにより構成されている）に充填される導電性材料として導電性ペースト 53が適用されている。しかしながら、この導電性材料は上述の実施例のようなペースト状材料に限定されるものではなぐ導電性を有する固形材料が適用されてもよい。例えば、図 8は、溝部 52内に充填される導電性材料として導電性ガラスが適用された、ステムの製造例を説明するための図である。

[0041] まず、上述の下側押え部材 16、ベース材 14及び上側押え部材 15が、図 7中の領域 (a)と同様に、順次積層された状態で位置決め用治具設置される（図 8中の領域（ a) )。このとき、ステム 5の外側部分に設けられる溝部 52に相当する下側押え部材 16 の切欠き部 51に母材ガラス 530aが設置される。

[0042] この母材ガラス 530aは、コバール金属が混ぜ込まれたガラス粉末を圧縮することにより得られ、下側押え部材 16よりも低い融点を有する一方、熱膨張係数が該下側押ぇ部材 16に略一致するようコバール金属の混入量が調節されている。

[0043] 以上のようにセットされたステム 5は、電気炉に投入され、約 850度〜 900度（ベース材 14の融点より高ぐ上側押え材 15及び下側押え材 16の融点よりも低い温度)で焼結される。このとき、ステム 5は位置決め用治具により挟まれた状態で加圧されている。この焼結処理により、図 8中の領域 (b)に示されたように、融点が約 780度であるベース材 14と母材ガラス 530aのみが溶融する。溶融したベース材 14を介して押え材 15、 16、ステムピン 6及び下部胴体部 7が密着する。一方、母材ガラス 530aが溶融することにより、溝部 52内に導電性ガラス 530bが充填された状態になる。その後、ステム 5が電気炉から取り出され、さらに上下の位置決め用治具が取り外されることで、ステム 5の製造が完了する。以上、図 8中の領域 (a)及び (b)の製造工程を経て得られた導電性ガラス 530bによっても上述の導電性ペースト 53と同様の効果を奏する

[0044] 図 9は、上述の第 1実施例に係る光電子増倍管 1の第 1変形例の構成を示す断面図である。この図 9は、図 2中の ΠΙ-ΠΙ線に沿った断面に相当しており、第 1変形例に係る光電子増倍管 60は、導電性ペースト 53が、ステム 5の下面に形成された溝部 52 内に、下部胴体部 7の下端面に対して盛り上がるように塗布されている。この場合も、導電性ペースト 53は、下部胴体部 7の内壁面で堰き止められた状態となる。その他の構成は、上述の光電子増倍管 1と同様である。なお、導電性ペースト 53の塗布状態の形状につ!、ては、上記以外にも適宜変形可能である。

[0045] さらに、光電子増倍管 1の第 2変形例の構成が図 10に示されている。この図 10図も図 2中の ΠΙ-ΠΙ線に沿った断面に相当しており、第 2変形例に力かる光電子増倍管 20 は、ステム 5の中央部分に金属製の排気管 19が設けられている。この排気管 19は、光電子増倍管 20の組み立て終了後に密封容器 8の内部を真空ポンプ等によって排気するために利用される。その他の構成は、光電子増倍管 1と同様である。

[0046] 図 11には、光電子増倍管 1の第 3変形例の断面構造が示されている。この図 11も図 2の ΠΙ-ΠΙ線に沿った断面に相当しており、第 3変形例に係る光電子増倍管 26は、ステム 5に固定された下部胴体部 7に、上部胴体部 2よりも長尺の胴体部 27を嵌め合わせた状態で、下部胴体部 7の下端部に形成されたフランジ部 7aと胴体部 27の下端部に形成されたフランジ部 27aとが溶接固定されている。その他の構成は、図 10 に示された光電子増倍管 20と同様である。

[0047] 図 12は、上述の光電子増倍管 1を備えた放射線検出装置の構成を示す図である。

この図 12において、放射線検出装置 21は、光電子増倍管 1の受光面板 3の上側 (外側）に設置され、放射線を光に変換するシンチレータ 22を備えている。このような放射線検出装置 21は光電子増倍管 1を有して、るので、ホトカソード 4と収束電極 11との導通の安定性が確保されるととともに、ホトカソード 4と収束電極 11との導通状態を簡単に確認することができる。 [0048] (第 2実施例）

[0049] 図 13は、この発明に係る光電子増倍管の第 2実施例の底部構造を示す平面図であり、図 14は、図 13中の ΧΠΙ-ΧΠΙ線に沿った光電子増倍管 28の断面構造を示す図である。この第 2実施例に係る光電子増倍管 28は、第 1実施例に係る光電子増倍管 1おけるステム 5に代えて、ステム 29を有する。ステム 29は、上述のベース材 14と同質の円板状ベース材 30と、ベース材 30の上側（内側）に接合された上側押え材 15とにより構成された 2層構造を有する。つまり、光電子増倍管 28におけるステム 29には、第 1実施例における下側押え材 16が設けられていない。

[0050] 図 15は、ベース材 30の構成を示す平面図であり、図 16は、ベース材 30の底部構造を示す平面図である。ベース材 30の下部中央部分には、ベース材 30が溶融により浸出するための円形状のベース材浸出凹部 30d (図 17参照）が形成されている。

[0051] また、ベース材 30には、上側がステムピン 6の外径とほぼ同径であり、下側がステムピン 6の外径よりも大き、径を有する複数（ 15個）の開口 30aがベース材 30の外周に沿うように形成されている。ベース材 30の開口 30aのうち、アノードピン 13が通る開口 30aを含む所定の 4箇所の開口は、位置決め用治具の進入を可能にすべぐ下側の外径が他の開口 30aの下側の外径よりも大きい径である大径開口 30bである。収束電極ピン 50それぞれは、大径開口 30bを除く開口 30aに揷通される。そして、ベース材 30の下面側部分において、収束電極ピン 50が通る 4つの開口 30aのうちの一つ（開口 30cとする）を含む領域には、ベース材 30の周縁まで延びる切欠き部 61が形成されている。

[0052] これらベース材 30及び上側押え材 15は、図 14に示されたように、開口 30a、 15a 及び大径開口 30b、 15bの軸心位置を合わせた状態で重ね合わされる。その後、ベース材 30及び上側押え材 15は、開口 30a、 15aにそれぞれステムピン 6を揷通させた状態で、ベース材 30の溶融によって融着接合される。より具体的には、ベース材 3 0の上面に上側押え材 15が密着しているステム 29には、ステムピン 6がベース材 30 の開口 30aの下側部分及び上側押え材 15の開口 15aを揷通した状態で、ステム 29 の上面及び下面における各ステムピン 6の貫通部の全周囲にベース材 30を底面とする凹部 29aが形成される。このとき、これら凹部 29aの底面においてステムピン 6はベース材 30に直接接合して、る。

[0053] これら複数の凹部 29aのうち、ベース材 30の切欠き部 61及び開口 30cによって形成される一つの凹部 29aは、段状をもった溝部 62となる。溝部 62は、ベース材 30の切欠き部 61によって形成され、ステム 29の縁部まで延びる外側凹部 62aと、ベース材 30の開口 30cによって外側凹部 62aの内側に形成され、ベース材 30を底面とする内側凹部 62bとにより構成されている。

[0054] このようなステム 29の製造においても、第 1実施例に係る光電子増倍管 1におけるステム 5と同様の方法が適用可能である。

[0055] 具体的には、まず図 17中の領域 (a)に示されたように、ベース材 30及び上側押え材 15が、開口 30a、 15aの軸心位置を合わせた状態で重ね合わされる。その後、ベース材 30に下部胴体部 7が嵌め込まれるとともに開口 30a、 15aにステムピン 6が揷通された状態で、ステムピン 6の両端部をそれぞれ保持した上下 2つの位置決め用治具の突起部が大径開口 30b、 15bにそれぞれ進入する。

[0056] 以上のようにセットされたステム 29が電気炉に投入された後、第 1実施例と同様の条件下で焼結処理が行われる。この焼結処理により、図 17中の領域 (b)に示されたように、ベース材 30と上側押え材 15、ステムピン 6及び下部胴体部 7とがベース材 30 の溶融によって融着される。このとき、位置決め用治具の突起部の端面によって大径開口 30b、 15b内でのベース材 30の高さ方向の位置決めがなさる。また、溶融したベース材 30の余剰部分はベース材浸出凹部 30d内に逃がされる。このため、上側押ぇ材 15の開口 15a及びベース材 30の開口 30aの下側部分を通じてベース材 30がステム 29の表面にはみ出すことは殆ど無い。その結果、溝部 62を含む複数の凹部 29 aがステム 29に形成されることになる。

[0057] 図 14に戻り、ステム 29の下面における 1本の収束電極ピン 50の貫通部を含む領域に形成された溝部 52内には、導電性ペースト 53が塗布される。この構成により、光電子増倍管 28においても、ホトカソード 4と収束電極 11とは、上部胴体部 2、下部胴体部 7、導電性ペースト 53及び収束電極ピン 50を介して電気的に接続されることになる。その結果、第 1実施例と同様に、ホトカソード 4と収束電極 11との導通安定性が確保されるとともに、ホトカソード 4と収束電極 11との導通状態の確認が容易に行える。 [0058] なお、この第 2実施例において、ステム 29はベース材 30と上側押え材 15とにより構成された 2層構造を有する。し力しながら、ステム 29はベース材と下側押え材とにより構成された 2層構造であってもよい。この場合、下側押え材の下面 (外側の面）には溝部 62を含む複数の凹部が形成され、溝部 62内に導電性ペースト 63が塗布されればよい。また、この第 2実施例において、図 9〜図 12に示された構成が適用されてもよい。

[0059] (第 3実施例）

[0060] 図 18は、この発明に係る光電子増倍管の第 3実施例の底部構造を示す平面であり、図 19は、図 18中の XVIII-XVIII線に沿った光電子増倍管 34の断面構造を示す図である。この第 3実施例に係る光電子増倍管 34は、第 1実施例に係る光電子増倍管 1におけるステム 5に代えて、ステム 35を有する。ステム 35は、ベース材 14と同質の円板状ベース材 36による単層構造を有する。つまり、光電子増倍管 34におけるステム 35には、上側押え材 15及び下側押え材 16が設けられていない。

[0061] 図 20は、ベース材 36の構成を示す平面図であり、図 21は、ベース材 36の底部構造を示す平面図である。ベース材 36の下部中央部分には、ベース材 36が溶融により浸出するための円形状のベース材浸出凹部 36d (図 22参照）が形成されている。

[0062] また、ベース材 36には、中間部分がステムピン 6の外径とほぼ同径であり、上部及び下部がステムピン 6の外径よりも大きい径を有する複数（15個）の開口 36aがべ一ス材 36の外周に沿うように形成されている。これら開口 36aのうちアノードピン 13が通る開口 36aを除く所定の 3箇所の開口は大径開口 36bである。この大径開口 36bは、その上部及び下部の外径が、押え用治具の進入を可能にすべぐ他の開口 36aの上部及び下部の外径よりも大きくなつている。また、アノードピン 13が通る開口 36aの下部の外径も、押え用治具の進入を可能にすべぐ他の開口 36aの上部及び下部の外径よりも大きくなつている。収束電極ピン 50は、大径開口 36bを除く開口 36aに揷通される。そして、ベース材 36の下面側部分において、収束電極ピン 50が通る 4つの開口 36aのうちの一つ（開口 36cとする）を含む領域には、ベース材 36の周縁まで延びる切欠き部 71が形成されている。

[0063] ベース材 36は、図 19〖こ示されたよう〖こ、開口 36aにそれぞれステムピン 6を通した状態で、ベース材 36の溶融によってステムピン 6と融着接合されている。より具体的には、ステムピン 6がベース材 36の開口 36aの上部及び下部を揷通した状態で、ステム 35の上面及び下面におけるステムピン 6の貫通部の全周囲にベース材 36を底面とする凹部 35aが形成されている。これら凹部 35aの底面においてステムピン 6がベース材 36に直接接合されている。

[0064] これら複数の凹部 35aのうち、ベース材 36の切欠き部 71及び開口 36cによって形成される一つの凹部 35aが、段状をもった溝部 72となる。すなわち、溝部 72は、ベース材 36の切欠き部 71によって形成され、ステム 35 (ベース材 36)の縁部まで延びる外側凹部 72aと、ベース材 36の開口 36cによって外側凹部 72aの内側に形成され、ベース材 36を底面とする内側凹部 72bとにより構成される。

[0065] このようなステム 35を製造する場合にも、第 1実施例に係る光電子増倍管 1におけるステム 5と同様の方法が適用可能である。具体的には、まず図 22中の領域 (a)に示されたように、ベース材 36に下部胴体部 7が嵌め込まれるとともに、ベース材 36の開口 36aにステムピン 6が揷通された状態で、ステムピン 6の両端部をそれぞれ保持した上下 2つの押え用治具の突起部が大径開口 36bにそれぞれ進入する。

[0066] 続いて、セットされたステム 35が電気炉に投入された後、前述と同様の条件下で焼結処理が行われる。この焼結処理により、図 22中の領域 (b)に示されたように、ベース材 36とステムピン 6及び下部胴体部 7とがベース材 36の溶融によって融着される。このとき、押え治具の突起部の端面によって大径開口 36b内でのベース材 36の高さ方向の位置決めがなされる。なお、溶融したベース材 36の余剰部分はベース材浸出凹部 36d内に逃がされる。その結果、溝部 72を含む複数の凹部 35aがステム 35 に形成されること〖こなる。

[0067] 図 19に戻り、ステム 35の下面における収束電極ピン 50の貫通部を含む領域に形成された溝部 72内には、導電性ペースト 53が塗布されている。これにより、光電子増倍管 34においても、ホトカソード 4と収束電極 11は、上部胴体部 2、下部胴体部 7、導電性ペースト 53及び収束電極ピン 50を介して電気的に接続されることになる。その結果、第 1実施例と同様に、ホトカソード 4と収束電極 11との導通安定性が確保されるとともに、ホトカソード 4と収束電極 11との導通状態の確認が容易に行える。 [0068] なお、この第 3実施例においても、図 9〜図 12に示された構成が採用可能であることは言うまでもない。

[0069] 以上、この発明に係る光電子増倍管及びそれを含む放射線検出装置の好適な実施例について幾つ力説明してきたが、この発明は、上述の実施例には限定されるものではない。例えば上述の実施例では、ステムにおいて 4本の収束電極ピン 50を貫通する 4つの貫通部のうちの 1つに対して溝部が形成された構成が示されている。し力しながら、溝部の数としては特に 1つに限られず、複数あっても良い。

[0070] また、上述の実施例において、溝部は外側凹部と内側凹部とにより構成された 2段構造を有する。しカゝしながら、例えば溝部内に塗布された導電性ペースト 53ゃ該溝部に充填された導電性ガラス 530bが簡単には抜け出ないのであれば、溝部は必ずしも 2段構造でなくてもよい。

[0071] 以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲力逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。産業上の利用可能性

[0072] 以上のようにこの発明に係る光電子増倍管は、放射線検出装置を初め、医療、環境等の種々の分野における検出装置や携帯型計測器へ適用され得る。

Claims

請求の範囲

[1] 中空胴体部と、該中空胴体部の一端に設けられた受光面板と、該中空胴体部の他端に設けられたステムとにより構成され、内部が所定の真空度まで減圧された密封容器と、

前記密封容器内に設けられ、前記受光面板を通過した入射光を電子に変換するホトカソードと、

前記ホトカソードと前記ステムとの間に位置するよう前記密封容器内に設けられ、前記ホトカソードから放出された電子を順次増倍していく複数段のダイノードにより構成された電子増倍部と、

前記ホトカソードと前記電子増倍部との間に位置するよう前記密封容器内に設けられ、前記ホトカソードから放出された電子を収束させて前記電子増倍部に導くための収束電極と、

前記密封容器内に収納されるとともに前記電子増倍部から放出された電子を受け出力信号として取り出すためのアノードと、そして、

前記ステムを貫通した状態で該ステムに支持され、それぞれ前記収束電極、前記複数段のダイノード及び前記アノードに電気的に接続された複数のステムピンとを備えた光電子増倍管であって、

前記ステムは、前記ステムピンを貫通させた状態で直接支持する、絶縁性材料からなるベース材を含み、

前記密封容器の一部を構成する中空胴体部は導電性材料カゝらなり、前記ホトカソードに電気的に接続されるとともにその一部が前記ステムの側面を包囲した形状を有し、

前記受光面板に面した側とは反対側に位置する前記ステムの外側部分には、前記複数のステムピンのうち前記収束電極に接続された収束電極ピンの貫通部を取り囲むとともに前記ステムの縁部まで伸びた形状を有する溝部が設けられ、そして、前記溝部内には、前記収束電極ピンと前記中空胴体部とを電気的に接続させるための導電性材料が充填されて、る光電子増倍管。

[2] 請求項 1記載の光電子増倍管において、前記導電性材料は導電性ペーストを含み、該導電性ペーストは前記中空胴体部の内壁面で堰き止められるように前記溝部内に塗布されて、る。

[3] 請求項 1記載の光電子増倍管において、

前記導電性材料は導電性ガラスを含み、該導電性ガラスは前記中空胴体部の内壁面で堰き止められるように前記溝部内に充填されて!、る。

[4] 請求項 1〜3の！、ずれか一項記載の光電子増倍管にお!、て、

前記溝部は、前記収束電極ピンから前記ステムの縁部まで延びた第 1凹部と、前記ベース材を底面として前記収束電極ピンを取り囲む第 2凹部により構成されている。

[5] 請求項 1〜4のいずれか一項に記載の光電子増倍管と、そして、

前記ステムとともに前記受光面板を挟むよう前記密封容器の外部に配置され、到達した放射線を光に変換するシンチレータを備えた放射線検出装置。