(57)【要約】  自動拡張集束型電極（１０２）及び自動拡張集束電極に基づく光電子増倍管であって、光電子増倍管の封止過程において、自動拡張集束電極がトリガ機構に接触して集束電極を拡張させ、集束電極の径方向における寸法の拡大を実現する。【選択図】図２Ｂ
2019533275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子増倍管に用いる自動拡張型集束電極において、固定締付機構と、拡張羽根と、トリガペダルと、トリガワイヤと、トリガリングを含み、そのうち、
前記固定締付機構は、リング状の底板と、底板上に設置されたねじりバネと、回転軸とを含み、ねじりバネは回転軸に被装されており、
複数の前記拡張羽根は、前記底板の辺縁に沿って前記回転軸の周りを回転可能に取り付けられており、複数の前記拡張羽根は、初めの状態では底板の真上に垂直に固定されており、トリガリングにより締め付けられてリング状の収束分布を構成し、収束状態を呈しており、
前記ねじりバネは拡張羽根と一対一で設置され、前記各ねじりバネの片端は拡張羽根に固定され、他端は底板上に固定されており、かつねじりバネは拡張羽根を集束電極の径方向に向かって寸法を拡張し展開させる動きを有し、かつ予張力を提供しており、
前記トリガペダル、トリガワイヤ及びトリガリングは自動トリガ機構を構成しており、
前記トリガワイヤの片端はトリガペダル上に固定され、他端はトリガリング上に固定されており、
前記トリガペダルが、トリガされた時にトリガワイヤを動かすことにより、複数の前記拡張羽根がトリガリングによって締め付けられて収束している状態を解除し、かつ前記ねじりバネが提供する予張力を受けて拡張状態に入るよう設置されていることを特徴とする、
光電子増倍管に用いる自動拡張型集束電極。
【請求項２】
前記トリガペダルは底板に近接する位置にあり、かつ外向きに伸出しており、該トリガペダルは、集束電極が球殻内にインジウムシールされた時にガラス球殻辺縁の妨害を受け、それを集束電極の移動方向とは反対の方向に動かすようトリガし、かつトリガワイヤを同期して動かしてトリガリング上の固定フックを解除し、複数の拡張羽根に対するトリガリングの収束を解除することにより、拡張羽根を解放可能な状態にし、前記ねじりバネの予張力の作用下で、固定締付機構の辺縁の回転軸に沿って回転及び位置決めされると、集束電極が拡張状態に入るよう設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の光電子増倍管に用いる自動拡張型集束電極。
【請求項３】
前記拡張羽根が初めの状態で収束状態を呈している時、前記集束電極の外径が９０ｍｍを下回ることを特徴とする、請求項１に記載の光電子増倍管に用いる自動拡張型集束電極。
【請求項４】
前記拡張羽根の解放後に拡張状態を呈している時、前記集束電極の外径が１７５ｍｍを上回ることを特徴とする、請求項１に記載の光電子増倍管に用いる自動拡張型集束電極。
【請求項５】
自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管において、
内部が超高真空状態で、球状部分と過渡封着部分からなる高真空密封ケースと、
量子効率の高い光電陰極が生成する光電子を収集するために用いられ、前記高真空密封ケース内部に配置されるとともに、過渡封着部分にインジウムシールされた時に自動的にトリガされ、径方向に向かって寸法を自動拡張する自動拡張集束電極であって、該自動拡張集束電極は、トリガされて展開することができる複数の拡張羽根を有しており、前記複数の拡張羽根は、締め付けられてリング状の分布を形成する収束状態と、集束電極の径方向に寸法を広げる拡張状態とを有し、前記拡張状態において、前記複数の拡張羽根が、トーションバネの緊張により位置決めされるよう設置されている自動拡張集束電極と、
前記高真空密封ケース内部に配置され、かつ上表面に位置している量子効率の高い光電陰極と、
前記自動拡張集束電極の下方に配置され、かつ収集した光電子の増倍を行う電子増倍システムと、
前記電子増倍システムの下方に配置され、かつ前記高真空密封ケースの過渡封着部分を通過して電気信号を引き出すリードシステムと、を含むことを特徴とする、
自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項６】
前記自動拡張集束電極がさらに、固定締付機構と、トリガペダルと、トリガワイヤと、トリガリングを含み、そのうち、
前記固定締付機構は、リング状の底板と、底板上に設置されたねじりバネと、回転軸とを含み、ねじりバネは回転軸に被装されており、
複数の拡張羽根は、前記底板の辺縁に沿って前記回転軸の周りを回転可能に取り付けられており、複数の拡張羽根は、初めの状態では底板の真上に垂直に固定されており、トリガリングにより締め付けられてリング状の収束分布を構成し、収束状態を呈しており、
ねじりバネは拡張羽根と一対一で設置され、ねじりバネの片端は拡張羽根に固定され、他端は底板上に固定されており、かつねじりバネは拡張羽根を集束電極の径方向に向かって寸法を拡張し展開させる動きを有し、かつ予張力を提供しており、
トリガペダル、トリガワイヤ及びトリガリングは自動トリガ機構を構成しており、
トリガワイヤの片端はトリガペダル上に固定され、他端はトリガリング上に固定されており、
トリガペダルが、トリガされた時にトリガワイヤを動かすことにより、複数の拡張羽根がトリガリングによって締め付けられて収束している状態を解除し、かつ前記ねじりバネが提供する予張力を受けて拡張状態に入るよう設置されていることを特徴とする、
請求項５に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項７】
前記トリガペダルは底板に近接する位置にあり、かつ外向きに伸出しており、該トリガペダルが、集束電極が球殻内にインジウムシールされた時にガラス球殻辺縁の妨害を受け、それを集束電極の移動方向とは反対の方向に動かすようトリガし、かつトリガワイヤを同期して動かしてトリガリング上の固定フックを解除し、複数の拡張羽根に対するトリガリングの収束を解除することにより、拡張羽根を解放可能な状態にし、ねじりバネの予張力の作用下で、固定締付機構の辺縁の回転軸に沿って回転及び位置決めされると、集束電極が拡張状態に入るよう設置されていることを特徴とする、請求項６に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項８】
前記拡張羽根が初めの状態で収束状態を呈している時、前記集束電極の外径が９０ｍｍを下回ることを特徴とする、請求項６に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項９】
前記拡張羽根が解放後に拡張状態を呈している時、前記集束電極の外径が１７５ｍｍを上回ることを特徴とする、請求項６に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項１０】
前記自動拡張集束電極が、前記高真空密封ケース内部に位置し、量子効率の高い光電陰極と電子増倍システムとの間に配置され、量子効率の高い光電陰極が生成する光電子を収集するために用いられることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項１１】
前記高真空密封ケースは、透過率が高く反射率の低い耐熱絶縁材を用いて作製されており、その形状が球状構造、複数段の円弧が滑らかに移行する「楕円球状」構造または円柱形構造のいずれか１種であることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項１２】
前記量子効率の高い光電陰極が、高真空密封ケースの内表面に蒸着された、光子を電子に変換できる半導体薄膜として構成されていることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【請求項１３】
前記電子増倍システムは、その増倍デバイスとしてマイクロチャンネルプレートを採用しており、直列に重ねられ、かつそれぞれが動作電圧をロードする２枚のマイクロチャンネルプレートを有することを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロチャンネルプレート型光電子増倍管技術分野に係わり、具体的には、光電子増倍管に用いる自動拡張型集束電極及び光電子増倍管に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光電子増倍管は光検出器の一種であり、微弱な光信号を電気信号に変換して出力することができる。増倍器の種類としては、ダイノード光電子増倍管とマイクロチャンネルプレート型光電子増倍管に分けることができる。各タイプの光電子増倍管は、基礎物理学分野の研究や高エネルギーガンマ線検出、地上宇宙線望遠鏡観測、ダブルベータ崩壊実験、陽子崩壊実験、ダークマター検出、ニュートリノ検出実験などの分野に幅広く応用されている。
【０００３】
現在の光電子増倍管、特に大型の光電子増倍管に採用されている技術手段にはダイノード型が多く、管全体の構造が複雑で、時間特性が相対的に弱いが、マイクロチャンネルプレート型光電子増倍管は時間特性が比較的良く、拡張型集束電極構造と組み合わせることで、ＴＴＳなどのパラメータをさらに改善することができるが、様々な面での技術的条件の制約、特に集束電極の寸法の制限を受けるので、大きな収集効率を得ることは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、光電子増倍管に用いる時間特性に優れた自動拡張型集束電極と、該集束電極を有する光電子増倍管を提供することにある。
【０００５】
本発明の上記の目的は、独立請求項の技術的特徴によって実現され、従属請求項は、別途選択する、または有利な手段により独立請求項の請求する技術的特徴を発展させるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明では光電子増倍管に用いる、固定締付機構と、拡張羽根と、トリガペダルと、トリガワイヤと、トリガリングとを含む光電子増倍管を提示しており、そのうち、
前記固定締付機構は、リング状の底板と、底板上に設置されたねじりバネと、回転軸とを含み、ねじりバネは回転軸に被装されており、
複数の前記拡張羽根は、前記底板の辺縁に沿って前記回転軸の周りを回転可能に取り付けられており、複数の前記拡張羽根は、初めの状態では底板の真上に垂直に固定されており、トリガリングにより締め付けられてリング状の収束分布を構成し、収束状態を呈しており、
前記ねじりバネは拡張羽根と一対一で設置され、前記各ねじりバネの片端は拡張羽根に固定され、他端は底板上に固定されており、かつねじりバネは拡張羽根を集束電極の径方向に向かって寸法を拡張し展開させる動きを有し、かつ予張力を提供しており、
前記トリガペダル、トリガワイヤ及びトリガリングは自動トリガ機構を構成しており、
前記トリガワイヤの片端はトリガペダル上に固定され、他端はトリガリング上に固定されており、
前記トリガペダルは、トリガされた時にトリガワイヤを動かすことにより複数の前記拡張羽根がトリガリングによって締め付けられ、収束している状態を解除し、かつ前記ねじりバネが提供する予張力を受けて拡張状態に入るよう設置されている。
【０００７】
さらなる実施例では、前記トリガペダルは底板に近接する位置にあり、かつ外向きに伸出しており、該トリガペダルは、集束電極が球殻内にインジウムシールされた時にガラス球殻辺縁の妨害を受け、それを集束電極の移動方向とは反対の方向に動かすようトリガし、かつトリガワイヤを同期して動かしてトリガリング上の固定フックを解除し、複数の拡張羽根に対するトリガリングの収束を解除することにより、拡張羽根を解放可能な状態にし、前記ねじりバネの予張力の作用下で、固定締付機構の辺縁の回転軸に沿って回転及び位置決めされると、集束電極が拡張状態に入るよう設置されている。
【０００８】
さらなる実施例では、前記拡張羽根が初めの状態で収束状態を呈している時、前記集束電極の外径は９０ｍｍを下回る。
【０００９】
さらなる実施例では、前記拡張羽根が解放後に拡張状態を呈している時、前記集束電極の外径は１７５ｍｍを上回る。
【００１０】
さらなる実施例では、前記底板は金属底板である。
【００１１】
本発明の開示に基づき、さらに自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管が提示されており、
内部が超高真空状態で、球状部分と過渡封着部分からなる高真空密封ケースと、
量子効率の高い光電陰極が生成する光電子を収集するために用いられ、前記高真空密封ケース内部に配置されるとともに、過渡封着部分にインジウムシールされた時に自動的にトリガされ、径方向に向かって寸法を自動拡張する自動拡張集束電極であって、該自動拡張集束電極は、トリガされて展開することができる複数の拡張羽根を有しており、前記複数の拡張羽根は、締め付けられてリング状の分布を形成する収束状態と、集束電極の径方向に寸法を広げる拡張状態とを有し、前記拡張状態において、前記複数の拡張羽根が、トーションバネの緊張により位置決めされるよう設置されている自動拡張集束電極と、
前記高真空密封ケース内部に配置され、かつ上表面に位置している量子効率の高い光電陰極と、
前記自動拡張集束電極の下方に配置され、かつ収集した光電子を増倍させる電子増倍システムと、
前記電子増倍システムの下方に配置され、かつ前記高真空密封ケースの過渡封着部分を通過して電気信号を引き出すリードシステムと、を含む。
【００１２】
さらなる実施例では、前記自動拡張集束電極は、固定締付機構と、トリガペダルと、トリガワイヤと、トリガリングをさらに含み、そのうち、
固定締付機構は、リング状の底板と、底板上に設置されたねじりバネと、回転軸とを含み、ねじりバネは回転軸に被装されており、
複数の拡張羽根は、前記底板の辺縁に沿って前記回転軸の周りを回転可能に取り付けられており、複数の拡張羽根は、初めの状態では底板の真上に垂直に固定されており、トリガリングにより締め付けられてリング状の収束分布を構成し、収束状態を呈しており、
ねじりバネは拡張羽根と一対一で設置され、ねじりバネの片端は拡張羽根に固定され、他端は底板上に固定されており、かつねじりバネは拡張羽根を集束電極の径方向に向かって寸法を拡張し展開させる動きを有し、かつ予張力を提供しており、
トリガペダル、トリガワイヤ及びトリガリングは自動トリガ機構を構成しており、
トリガワイヤの片端はトリガペダル上に固定され、他端はトリガリング上に固定されており、
トリガペダルは、トリガされた時にトリガワイヤを動かすことにより、複数の拡張羽根がトリガリングによって締め付けられて収束している状態を解除し、かつ前記ねじりバネが提供する予張力を受けて拡張状態に入るよう設置されている。
【００１３】
さらなる実施例では、前記トリガペダルは底板に近接する位置にあり、かつ外向きに伸出しており、該トリガペダルは、集束電極が球殻内にインジウムシールされた時にガラス球殻辺縁の妨害を受け、それを集束電極の移動方向とは反対の方向に動かすようトリガし、かつトリガワイヤを同期して動かしてトリガリング上の固定フックを解除し、複数の拡張羽根に対するトリガリングの収束を解除することにより、拡張羽根を解放可能な状態にし、ねじりバネの予張力の作用下で、固定締付機構の辺縁の回転軸に沿って回転及び位置決めされると、集束電極が拡張状態に入るよう設置されている。
【００１４】
さらなる実施例では、前記拡張羽根が初めの状態で収束状態を呈している時、前記集束電極の外径は９０ｍｍを下回る。
【００１５】
さらなる実施例では、前記拡張羽根が解放後に拡張状態を呈している時、前記集束電極の外径は１７５ｍｍを上回る。
【００１６】
さらなる実施例では、前記自動拡張集束電極は、前記高真空密封ケース内部に位置し、量子効率の高い光電陰極と電子増倍システムとの間に配置されており、量子効率の高い光電陰極が生成する光電子を収集するために用いられている。
【００１７】
さらなる実施例では、前記高真空密封ケースは、透過率が高く反射率の低い耐熱絶縁材を用いて作製されており、その形状は、球状構造、複数段の円弧が滑らかに移行する「楕円球状」構造または円柱形構造のいずれか１種である。
【００１８】
さらなる実施例では、前記量子効率の高い光電陰極は、高真空密封ケースの内表面に蒸着された、光子を電子に変換できる半導体薄膜として構成されている。
【００１９】
さらなる実施例では、前記電子増倍システムは、その増倍デバイスとしてマイクロチャンネルプレートを採用しており、直列に重ねられ、かつそれぞれが動作電圧をロードする２枚のマイクロチャンネルプレートを有している。
【発明の効果】
【００２０】
以上の技術的解決手段から、本発明の自動拡張集束電極及び光電子増倍管を既存の技術と比較すると、明らかに有益な効果を有している。
【００２１】
１）自動拡張集束電極を光電子増倍管の電子コレクタとして採用することで、電子コレクタの径方向の寸法を有効に増大することができ、それにより光電子増倍管の時間特性、特に電子走行時間分布（ＴＴＳ）を顕著に向上させている。
【００２２】
２）自動拡張集束電極を光電子増倍管の電子コレクタとして採用することで、量子効率の高い光電陰極が生成する電子に対する電子コレクタの収集能力を有効に向上させることができ、それによりテスト管の検出効率を向上させている。
【００２３】
３）電子増倍電極を自動拡張集束電極と組み合わせ、収集した電子を増倍させ、マイクロチャンネルプレートを中心的増倍デバイスとして採用することで、非常に高いゲインを実現することができると同時に、構造の複雑さを大幅に簡略化し、リード線及び電圧ロードシステムのコストを引き下げている。
【００２４】
４）自動拡張集束電極に基づく光電子増倍管に軸対称の設計案を採用することにより、陰極均一性、陽極均一性を含む各種の均一性に優れている。
【００２５】
前述の構想及び以下でさらに詳細に説明する他の構想のあらゆる組み合わせは、このような構想が互いに矛盾しない状況において、ここで公開する発明の主題の一部と見なすことができることを理解しなければならない。また、保護を請求している主題のすべての組み合わせも、ここで公開する発明の主題の一部と見なされる。
【００２６】
図面と結び付けることで、下記の説明において、本発明が示唆する前述及びその他の面、実施例及び特徴を、より全面的に理解することができる。本発明の、例示的実施形態の特徴及び／または有益な効果といったその他の付加的な面は、下記の説明の中で明らかであり、または本発明で示唆する具体的実施形態に基づく実践を通して知ることができる。
【００２７】
図面は比率に基づいて作成されているわけではない。図面中で、各図面に記されている同一または類似する構成部分は、同じ記号を用いて表示することができる。わかりやすくするために、各図面には、各構成部分がすべて表示されているわけではない。ここでは、例を通して、また図面を参照して、本発明の各面の実施例を説明している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の自動拡張集束電極に基づく光電子増倍管の構造図である。
【図２Ａ】図２Ａ〜２Ｂは、本発明の自動拡張集束電極に基づく構造概略図であり、図２Ａは収束状態の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａ〜２Ｂは、本発明の自動拡張集束電極に基づく構造概略図であり、図２Ｂは展開状態の概略図である。
【図３】図３は、本発明に基づく電子増倍システムと自動拡張集束電極の接続関係の概略図である。
【図４】図４は、本発明に基づく電子増倍システムと、接続及びリードシステムとの接続関係の概略図である。
【図５】図５は、本発明に基づくインジウムシール工程の封着プロセスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の技術内容をさらに理解するために、以下では、具体的実施例を挙げ、図面と組み合わせて説明する。
本開示では、図面を参照して本発明の様々な面を説明しており、図中には多くの説明の実施例が示されている。ここで開示する実施例は、本発明のすべての面を包括していることを必ずしも意味しない。上で紹介している様々な構想及び実施例、及び以下でさらに詳細に記述しているいくつかの構想及び実施形態は、多くの方式の中の任意の１種により実施することができるが、これは、本発明で開示している構想及び実施例が、いかなる実施形態にも限定されないからであることを理解しなければならない。また、本発明で開示しているいくつかの部分は、単独で使用したり、本発明で開示されている他の部分と適宜組み合わせて使用したりすることもできる。
【００３０】
図１と結び付けると、これは自動拡張型集束電極を有する光電子増倍管であり、高真空密封ケース１０１と、自動拡張集束電極１０２と、量子効率の高い光電陰極１０３と、電子増倍システム１０４と、リードシステム（接続構造を含む）１０５を含む。
【００３１】
高真空密封ケース１０１は、光電子増倍管内部を超高真空状態に保つと同時に、光電陰極１０３の付着基板でもある。
【００３２】
量子効率の高い光電陰極１０３は、蒸着方式を用いてその内表面の指定領域（例えば上部）に量子効率の高い光電陰極を蒸着している。外部の光子が、内部に高量子光電陰極が蒸着されているガラス殻の表面に入射すると、光電陰極が光子を電子に変換する。
【００３３】
自動拡張集束電極１０２は光電子増倍管のコレクタであり、その役割は、量子効率の高い光電陰極が生成する電子を電子増倍システムに収集し、増倍を行うことである。
【００３４】
自動拡張集束電極１０２は、初めの状態、即ち拡張前の収束状態において、最後の封着が行われた時に、集束電極が高真空密封ケース１０１（即ちガラス球殻）にトリガされ、ガラス球殻内で拡張して、集束電極の径方向の寸法の拡張を実現し、それにより集束電極の電子に対する収集能力と時間性能を向上させる。
【００３５】
電子増倍システム１０４は集束電極１０２の底部と接続されており、集束電極１０２が収集した電子を増倍し、出力する。電子増倍システム１０４には、少なくとも２枚のマイクロチャンネルプレートを直列した増倍機構が採用されている。
【００３６】
リードシステム１０５は、自動拡張集束電極と電子増倍システムの支持部材であると同時に、電子増倍システムが増倍した電子を引き出す。
【００３７】
図１と図２Ａ及び図２Ｂを結び付けると、量子効率の高い光電陰極１０３と、自動拡張集束電極１０２と、電子増倍システム１０４は、いずれもガラス真空容器、即ち高真空密封ケース１０１内に配置されている。
【００３８】
高真空密封ケース１０１は、透過率が高く反射率の低い耐熱絶縁材を用いて作製されており、その形状は、球状構造、複数段の円弧が滑らかに移行する「楕円球状」構造または円柱形構造のいずれか１種である。本実施例では、楕円球形のガラス真空容器１０１を用いて本発明を詳細に説明する。ケースは、内部が超高真空状態で、球状部分と過渡封着部分から成る。
【００３９】
量子効率の高い光電陰極１０３は、高真空密封ケースの内表面にコーティングされた、光子を電子に変換できる半導体薄膜であり、蒸着方式によりコーティングされている。
【００４０】
前記自動拡張集束電極１０２、電子増倍器１０４及びリードシステム１０５は一体に連結され、その後、インジウムシール工程によりガラス真空容器１０１内に封着されており、封着完了後、自動拡張集束電極１０２はガラス真空容器１０１の中心軸上の、楕円球の球心の真下に位置し、電子増倍器１０４は自動拡張集束電極１０２の真下に位置し、溶接方式によって一つに連結され、リードシステム１０５は電子増倍器１０４を通過して電圧のロードが必要な各電極をガラス真空容器１０１の外部に引き出し、電圧をロードしやすくしている。
【００４１】
電子増倍システム１０４は、その増倍デバイスとしてマイクロチャンネルプレートを採用しており、直列に重ねられ、かつそれぞれが動作電圧をロードする２枚のマイクロチャンネルプレートを有する。
【００４２】
図１と結び付けると、光電子増倍管全体は、動作時に使用要求に基づいて光電子増倍管に電圧をロードしており、微弱な光子が量子効率の高い光電陰極１０３上に照射されると、光電陰極が光子を電子に変換する。この時、自動拡張集束電極１０２が変換された電子を電子増倍器１０４に集め、電子増倍器１０４が電子を増倍し、増倍された電子が接続及びリードシステム１０５を経由して光電子増倍管の外部に引き出され、該信号を読み取って処理することで、微弱な光子の検出を実現することができる。
【００４３】
図１、図２Ａ及び図２Ｂを結び付けると、好適な例として、自動拡張集束電極１０２は、量子効率の高い光電陰極が生成する光電子を収集するために用いられ、前記高真空密封ケースの内部に配置されている。
【００４４】
自動拡張集束電極１０２は、過渡封着部分にインジウムシールされた時に自動的にトリガされ、径方向に向かって寸法を自動拡張する。自動拡張集束電極１０２は、トリガされて展開することができる複数の拡張羽根２０１を有しており、複数の拡張羽根２０１は、締め付けられてリング状の分布を形成する収束状態と、集束電極の径方向に寸法を広げる拡張状態とを有し、前記拡張状態において、前記複数の拡張羽根は、トーションバネの緊張により位置決めされるよう設置されている。
【００４５】
図２Ａと２Ｂを結び付けると、自動拡張集束電極１０２は、複数の拡張羽根２０１と、固定締付機構２０２と、トリガペダル２０３と、トリガワイヤ２０４と、トリガリング２０５を含む。
【００４６】
固定締付機構２０２は、リング状の底板２０２Ａと、底板上に設置されたねじりバネ２０２Ｂと、回転軸２０２Ｃを含み、ねじりバネは回転軸に被装されている。
【００４７】
拡張羽根２０１は、底板の辺縁に沿って前記回転軸の周りを回転可能に取り付けられている。各拡張羽根２０１は、初めの状態では底板の真上に垂直に固定されており、トリガリング２０５により締め付けられてリング状の収束分布を構成し、収束状態を呈している。
【００４８】
ねじりバネ２０２Ｂは拡張羽根２０１と一対一で設置されている。ねじりバネの片端は拡張羽根に固定され、他端は底板上に固定されている。各ねじりバネは、拡張羽根を集束電極の径方向に向かって寸法を拡張し展開させる動きを有し、かつ予張力を提供している。
【００４９】
トリガペダル２０３、トリガワイヤ２０４及びトリガリング２０５は自動トリガ機構を構成している。
【００５０】
トリガワイヤ２０４の片端はトリガペダル２０３上に固定され、他端はトリガリング２０５上に固定されている。
【００５１】
トリガペダル２０３は、トリガされた時にトリガワイヤ２０４を動かすことにより、複数の拡張羽根２０１がトリガリング２０５によって締め付けられて収束している状態を解除し、かつ前記ねじりバネ２０２Ｂが提供する予張力を受けて拡張状態に入るよう設置されている。
【００５２】
図２Ａと２Ｂを結び付けると、トリガペダル２０３は底板に近接する位置にあり、かつ外向きに伸出しており、該トリガペダル２０３は、集束電極が球殻（即ちガラス真空容器１０１）内にインジウムシールされた時にガラス球殻辺縁の妨害を受け、それを集束電極の移動方向とは反対の方向に動かすようトリガし、かつトリガワイヤ２０４を同期して動かし、トリガリング２０５上の固定フックを解除し、複数の拡張羽根２０１に対するトリガリングの収束を解除することにより、拡張羽根を解放可能な状態にし、ねじりバネ２０２Ｂの予張力の作用下で、固定締付機構の辺縁の回転軸に沿って回転及び位置決めされると、集束電極が拡張状態に入るよう設置されている。
【００５３】
好適には、拡張羽根が初めの状態で収束状態を呈している時、前記集束電極の外径は９０ｍｍを下回る。
【００５４】
好適には、拡張羽根が解放後に拡張状態を呈している時、前記集束電極の外径は１７５ｍｍを上回る。
【００５５】
図２Ａと２Ｂを結び付けると、前記自動拡張集束電極１０２の動作過程は以下の通りである。
【００５６】
自動拡張集束電極１０２は、収束状態（図２Ａに示す）と拡張状体（図２Ｂに示す）という二つの状態に分けられる。収束状態の拡張羽根２０１は、トリガリング２０５によって収束され、固定締付機構２０２の真上に垂直に固定されており、この状態では、自動拡張集束電極１０２の外径は９０ｍｍを下回っている。光電子増倍管がインジウムシール工程によって封着されると、自動拡張集束電極１０２が上昇し、ガラス真空容器１０１の頚部を通過する。この時、ガラス真空容器１０１の底端がトリガペダル２０３に接触し、トリガペダル２０３が、それに接続されているトリガワイヤ２０４を引っ張って下降させることで、トリガリング２０５の固定フックを開く。この時、トリガリング２０５は拡張羽根２０１に対する収束作用を失い、固定締付機構２０２上のねじりバネの圧力により、拡張羽根２０１が固定締付機構２０２の辺縁の回転軸に沿って回転し、位置決めされ、自動拡張集束電極１０２が拡張状態に入る。拡張状態では、自動拡張集束電極１０２の外径は１７５ｍｍを上回る。
【００５７】
図３は、本発明に基づく電子増倍システム４と自動拡張集束電極２の接続関係の概略図である。図に示すように、電子増倍システム１０４は、主に増倍素子と電子収集部分から成り、本実施例では、２枚のマイクロチャンネルプレートを増倍素子として本発明の実現を詳細に説明するが、本発明の実施を限定するものではない。マイクロチャンネルプレート１３０１は自動拡張集束電極１０２の下方中心位置にあり、マイクロチャンネルプレート２３０２はマイクロチャンネルプレート１３０１の真下に位置しており、２枚のマイクロチャンネルプレートを重ねて使用することで、１×１０７以上のゲインを実現することができる。電子は２枚のマイクロチャンネルプレートによって増幅された後、陽極プレート３０３上に集められるので、後続の信号の引出、読取及び処理に都合が良い。
【００５８】
電子増倍システム１０４と自動拡張集束電極１０２の位置関係は図３に示す通りであり、電子増倍システム１０４は自動拡張集束電極１０２の真下に位置しており、両者はスポット溶接方式で連結されている。この時、増倍素子は自動拡張集束電極１０２の中心から下寄りの位置にあるので、集めた電子をその上表面に一括して集め、増倍を行うのに都合が良い。
【００５９】
図４は、本発明に基づく電子増倍システム４と、リードシステム５との接続関係の概略図である。図に示すように、リードシステム１０５の主な役割は、電子増倍システム１０４及び自動拡張集束電極１０２の関連する電圧を引き出して電極にロードすると同時に、陽極プレート３０３上の信号を引き出すことである。
【００６０】
そのうち、リードシステム１０５は主に、マイクロチャンネルプレート１の入力極４０１と、マイクロチャンネルプレート１の出力極４０２と、マイクロチャンネルプレート２の入力極４０７と、マイクロチャンネルプレート２の出力極４０８と、陽極出力極４０３と、拡張集束電極出力極４０６と、過渡緊締部材４０４と、インジウムシール下コバール盤４０５を含む。各引出電極は、いずれも個別に電圧をロードすることができる。これらの入力極及び出力極は、既存の何らかの方式を用いて実現することができるが、本発明では繰り返し述べない。
【００６１】
図５は、本発明に基づくインジウムシール工程の封着プロセスの概略図である。インジウムシール工程とは、インジウムスズ合金５０２を封着の溶接材料とし、インジウムシール上コバール盤５０１とインジウムシール下コバール盤４０５を密封することにより、ガラス真空容器１０１内部の高真空状態を保証することを指す。
【００６２】
そのうち、本発明の光電子増倍管におけるインジウムシールの全工程は、超高真空の設備筐体内部で自動的に遂行される。封着前は、自動拡張集束電極１０２、電子増倍器１０４及びリードシステム１０５は一体に連結され、かつガラス真空容器１０１の真下に位置している。この時、自動拡張集束電極１０２は収束状態にある。自動拡張集束電極１０２、電子増倍システム１０４及びリードシステム１０５は、総体としてダイモジュールと呼ばれる。インジウムシール工程の開始後、ダイモジュールが上昇を開始し、自動拡張集束電極１０２がガラス真空容器１０１の底部に接触すると拡張がトリガされ、その後、インジウムシール上コバール盤５０１とインジウムシール下コバール盤４０５が互いに接触して押し合うまで、引き続き上昇する。インジウムシール工程全体において、インジウムスズ合金５０２は常に熔融状態にある。
【００６３】
同時に、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ダイモジュール及び高真空密封ケース１０１は、真空設備内で全自動方式により共に封止されており、封止の過程で自動拡張集束電極１０２のトリガ機構をトリガすることにより、自動拡張集束電極１０２の拡張動作を実現し、集束電極の径方向の寸法の拡大を実現することができる。
【００６４】
本発明は好適な実施例により上記のように開示されているが、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の主旨及び範囲を逸脱せずに、各種の変更や潤色を行うことができる。よって、本発明の保護範囲は、請求項による画定を基準と見なすものとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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