(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面板及び出力面板を有する容器と、
前記容器内に設けられ、前記入射面板から入射した被計測光に応じて電子を放出する光電面と、
前記容器内に設けられ、電界を発生させる一対の偏向板及びそれぞれの前記偏向板に接続された接続リードを有し、前記電子を前記出力面板に沿った掃引方向に掃引する掃引電極と、
を備え、
前記偏向板は、一対の縁部を有し、
前記一対の縁部は、前記入射面板から前記出力面板に向かう方向に延びて形成されており、
一方の前記縁部は、他方の前記縁部に対して、前記入射面板から前記出力面板に向かう方向と、一方の前記偏向板から他方の前記偏向板に向かう方向と、のそれぞれと直交する方向に離間し、
前記接続リードは、前記偏向板と電気的に接続された第１の接続部を有し、
前記第１の接続部は、前記一対の縁部に接続されている、
ことを特徴とするストリーク管。
【請求項２】
前記第１の接続部は、前記一対の縁部に接続された接続面を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のストリーク管。
【請求項３】
前記容器は、前記容器を貫通するピンを有し、
前記接続リードは、前記第１の接続部を一辺とした三角形の形状を有する板材であり、
前記接続リードは、前記板材の前記一辺を含まない頂点において、前記ピンと電気的に接続された第２の接続部を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載のストリーク管。
【請求項４】
前記容器は、前記容器を貫通するピンを有し、
前記接続リードは、前記第１の接続部を一方の対辺とした台形の形状を有する板材であり、
前記接続リードは、前記板材の他方の対辺において、前記ピンと電気的に接続された第２の接続部を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載のストリーク管。
【請求項５】
前記容器は、前記容器を貫通するピンを有し、
前記接続リードは、前記ピンと電気的に接続された第２の接続部を有し、
前記第１の接続部は、前記第２の接続部から分岐して前記縁部の一方に接続された第１の端部と、前記第１の接続部から分岐して前記縁部の他方に接続された第２の端部とを分離して有している、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のストリーク管。
【請求項６】
前記接続リードは、前記一対の偏向板に対してそれぞれ設けられ、互いに前記容器の管軸方向の位置が同じになるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のストリーク管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測光の時間的な強度分布を空間的な強度分布に変換するストリーク管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被計測光の時間的な強度分布を出力画面上の空間的な強度分布に変換する装置としてストリーク管が用いられている（下記特許文献１，２参照）。図１１及び図１２に示すように、従来の典型的なストリーク管９００は、一端面に入射窓９０２ａ、他端面に出力窓９０２ｂがそれぞれ設けられた真空気密容器９０２の内部において、その管軸に沿って入射窓９０２ａと出力窓９０２ｂとの間に、順次、メッシュ電極９０３、集束電極９０４、アパーチャー電極９０５、及び掃引電極９０６が配設された構成を有している。そして、入射窓９０２ａの容器内壁面側に光電面９０７が、出力窓９０２ｂの容器内壁面側に蛍光面９０８が、それぞれ設けられている。
【０００３】
メッシュ電極９０３は、円筒状電極の光電面９０７側の端部に例えば１０００本／インチのピッチのメッシュ状電極が設けられた構造を有し、集束電極９０４は、軸対称の円筒状電極であり、アパーチャー電極９０５は、短い円筒状電極の出力窓９０２ｂ側の端部に例えば数ｍｍ径のアパーチャーを有する円板が設けられた構造を有し、掃引電極９０６は、管軸に対して対称に配置された２枚の偏向板によって構成されている。光電面９０７には、例えば−３ｋＶの負電圧が、メッシュ電極９０３には、例えば＋３ｋＶの正電圧がそれぞれ印加され、集束電極９０４には、電子ビームが蛍光面９０８上に最適に集束されるように調整された正極性の高電圧が印加され、アパーチャー電極９０５及び蛍光面９０８には、グラウンド電位（０Ｖ）が印加される。
【０００４】
このようなストリーク管９００に対して、外部装置から入射窓９０２ａを経て光電面９０７に、光電面９０７の中心を通る線状の光学像Ａ１が投影される。この光学像Ａ１は、モワレを生じないようにするためにメッシュ電極９０３のメッシュとは略４５度の角度をなし、掃引電極９０６の偏向板と平行になるように投影される。そうすると、光電面９０７は光学像Ａ１に対応して光電面９０７の垂線に対して垂直方向に線状に分布した電子ビームを放出し、その線状の電子ビームは、メッシュ電極９０３により加速された後に、集束電極９０４により集束され、アパーチャー電極９０５を通過してから掃引電極９０６の偏向板の間隙を経て蛍光面９０８上に到達する。その結果、出力窓９０２ｂから線状の光学像Ａ２を発生させる。その際、線状の電子ビームが掃引電極９０６の２枚の偏向板の間を通過する期間において、それらの偏向板には時間とともに変化する傾斜状の掃引電圧が印加される。そうすると、線状の電子ビームがその線方向に対して垂直に掃引されて、蛍光面９０８上で線状光学像Ａ２が掃引方向に順次配列される結果、いわゆる、ストリーク像が形成される。すなわち、被計測光の強度の時間変化に対応した輝度分布が、蛍光面９０８上で掃引方向に得られる。これをＴＶカメラで撮像し信号処理することにより、被計測光の時間強度プロファイルを得ることができる。
【０００５】
また、線状の電子ビームは、軸対称の集束レンズ系により、蛍光面９０８上で掃引方向に垂直な方向にも集束されるので、光電面９０７上の線状の光学像Ａ１の線方向に複数チャンネルの光学像Ａ１を並べれば、蛍光面９０８上に複数チャンネルに対応した線状の光学像Ａ２が生じる。これらの複数チャンネルの光学像を掃引することにより、複数個の光について時間強度変化のデータを同時に取得できる。例えば、分光器からの出力光を入力することで時間分解分光スペクトルを取得できる（マルチチャンネル計測）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２５０９４６
【特許文献２】特開平４−１１８５３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、掃引電極９０６に印加される掃引電圧の単位時間当たりの変化量を大きくすると、掃引速度が高まる。この掃引速度は、光強度分布の時間分解能と関係している。時間分解能を制御するために掃引速度を変更すると、複数のストリーク像において、ストリーク像同士の間隔が変動することを発明者らは確認した。
【０００８】
一方、ストリーク像を用いたマルチチャンネルの分光計測では、蛍光面上におけるストリーク像の位置は波長に相当する。そのため、ストリーク像の位置の変動は、波長精度を劣化させるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、ストリーク像の位置の変動を抑制し、高精度のマルチチャンネル計測を実現するストリーク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】
【００１０】
上記問題を解決するため、本発明のストリーク管は、入射面板及び出力面板を有する容器と、容器内に設けられ、入射面板から入射した被計測光に応じて電子を放出する光電面と、容器内に設けられ、電界を発生させる一対の偏向板及びそれぞれの偏向板に接続された接続リードを有し、電子を出力面板に沿った掃引方向に掃引する掃引電極と、を備え、偏向板の出力面板に沿った方向の一対の縁部は、入射面板から出力面板に向かう方向に延びて形成されており、接続リードは、偏向板と電気的に接続された第１の接続部を有し、第１の接続部は、一対の縁部に接続されている。
【００１１】
このストリーク管によれば、被計測光に応じて光電面から電子ビームが放出され、その電子ビームが、集束電極、及びアパーチャー電極によって構成される軸対象電子レンズによって収束されると共に、掃引電極によって出力面板に沿った掃引方向に掃引されながら、出力面板上の蛍光面に導かれる。その結果、被計測光の時間変化に対応した出力分布が掃引方向に沿って得られる。ここで、掃引電極の偏向板に接続された接続リードは、偏向板の一対の縁部に接続された第１の接続部を有している。このため、電圧が印加される部位から偏向板の中心部までの距離と、電圧が印加される部位からそれぞれの縁部までの距離との差である伝播距離差が小さくなる。よって、偏向板の中心部と一の縁部との電位差、及び偏向板の中心部と他の縁部との電位差が低減される。従って、蛍光面上におけるストリーク像の位置の変動が抑制されるので、高精度のマルチチャンネル計測を実現することができる。
【００１２】
第１の接続部は、一対の縁部に接続された接続面を有していてもよい。このような構成によれば、接続リードを偏向板に容易に接続することができる。
【００１３】
容器は、容器を貫通するピンを有し、接続リードは、第１の接続部を一辺とした三角形の形状を有する板材であり、接続リードは、板材の一辺を含まない頂点において、ピンと電気的に接続された第２の接続部を有していてもよい。このような構成によれば、電圧が印加される接続リードの第２の接続部から偏向板の中心部までの距離と、第２の接続部から一方の縁部又は他方の縁部までの距離との差である伝播距離差が小さくなる。よって、偏向板の中心部と一方の縁部との電位差、及び偏向板の中心部と他方の縁部との電位差が低減される。従って、蛍光面上におけるストリーク像の位置の変動を好適に抑制することができる。
【００１４】
容器は、容器を貫通するピンを有し、接続リードは、第１の接続部を一方の対辺とした台形の形状を有する板材であり、接続リードは、板材の他方の対辺において、ピンと電気的に接続された第２の接続部を有していてもよい。このような構成によれば、接続リードをピンに容易に接続することができる。
【００１５】
容器は、容器を貫通するピンを有し、接続リードは、ピンと電気的に接続された第２の接続部を有し、第１の接続部は、第２の接続部から分岐して一対の縁部の一方に接続された第１の端部と、第１の接続部から分岐して一対の縁部の他方に接続された第２の端部とを分離して有していてもよい。このような構成によれば、第２の接続部から一方の縁部までの距離、及び第２の接続部から他方の縁部までの距離を、第２の接続部から偏向板の中心までの距離よりも短くすることができる。従って、蛍光面上におけるストリーク像の位置の変動をさらに抑制することができる。
【００１６】
接続リードは、一対の偏向板に対してそれぞれ設けられ、互いに容器の管軸方向の位置が同じになるように配置されていてもよい。このような構成によれば、掃引電圧が任意の時刻に管軸方向のどの位置でもほぼ対称な値に保たれ、電界分布の乱れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ストリーク像の位置の変動を抑制し、高精度のマルチチャンネル計測を実現するストリーク管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のストリーク管のその管軸を含む掃引電極の偏向板に対して垂直な面に沿った断面を示す図である。
【図２】第１実施形態のストリーク管における掃引電極の構成を説明するための図である。
【図３】掃引電極に印加される斜状掃引電圧の電圧波形を示す図である。
【図４】ストリーク像の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態のストリーク管の効果を説明するための図である。
【図６】第１実施形態のストリーク管の効果を説明するための図である。
【図７】第２実施形態のストリーク管における掃引電極の構成を説明するための図である。
【図８】第２実施形態のストリーク管における掃引電極の構成を説明するための図である。
【図９】第３実施形態のストリーク管における掃引電極の構成を説明するための図である。
【図１０】第３実施形態のストリーク管における掃引電極の構成を説明するための図である。
【図１１】従来のストリーク管のその管軸を含む掃引電極の偏向板に垂直な面に沿った断面を示す図である。
【図１２】従来のストリーク管のその管軸を含む掃引電極の偏向板に平行な面に沿った断面を示す図である。
【図１３】ストリーク像の一例を示す図である。
【図１４】従来のストリーク管における掃引電極の構成を説明するための図である。
【図１５】ストリーク像の位置が変動する原因を説明するための図である。
【図１６】ストリーク像の位置が変動する原因を説明するための図である。
【図１７】ストリーク像の位置が変動する原因を説明するための図である。
【図１８】ストリーク像の位置が変動する原因を説明するための図である。
【図１９】ストリーク像の位置が変動する原因を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるストリーク管の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、ストリーク管１Ａのその管軸を含む掃引電極の偏向板に対して垂直な面に沿った断面を示す図である。ストリーク管１Ａは、光学像の強度の時間変化に対応した輝度分布を得るための装置である。このストリーク管１Ａは、容器２の内部に、メッシュ電極３（軸対象電子レンズ）、集束電極（軸対象電子レンズ）４、アパーチャー電極（軸対象電子レンズ）５、及び掃引電極１０が配置されて構成されている。容器２の一端面には、被計測光が入射される透光性材料からなる入射面板２ａが接続され、容器の他端面には、出力像が出射される透光性材料からなる出力面板２ｂが接続されている。なお、以下の説明においては、図１の容器２の管軸に沿った方向をＺ軸方向とし、容器２の出力面板２ｂに沿った掃引電極６の偏向板に垂直な方向（掃引方向）をＸ軸方向とし、容器２の出力面板２ｂに沿ったＸ軸に垂直な方向（空間方向）をＹ軸方向とする。
【００２１】
このストリーク管１Ａは、さらに、入射面板２ａの内側の面に形成された光電面７と、出力面板２ｂの内側の面に形成された蛍光面８とを有する。光電面７は、容器２の管軸に沿って外部から入射面板２ａに入射してきた被計測光に応じて、出力面板２ｂに向けて電子を放出する、いわゆる、透過型の光電陰極である。蛍光面８は、光電面７によって放出された電子の入射に応じて、その電子の入射分布に応じた出力像を外部に向けて出力する。
【００２２】
メッシュ電極３は、円筒状電極の光電面７側の端部がメッシュ電極によって覆われた形状を有する電子ビーム加速用の電極であり、この円筒状電極の中心軸が容器２の管軸にほぼ一致するように容器２の内部において光電面７に隣接して配置されている。このメッシュ電極３は、入射面板２ａにＹ軸方向に沿った線状の光学像が入射した場合にその光学像とメッシュとの角度が略４５度を成すように、すなわち、メッシュがＸ軸（Ｙ軸）に対して４５度を成すように配置される。これにより、出力像におけるモワレを防ぐことができる。このメッシュの間隔は、例えば、１，０００本／インチに設定される。
【００２３】
集束電極４は、軸対象の円筒状電極であり、この円筒状電極の中心軸が容器２の管軸にほぼ一致するように容器２の内部にメッシュ電極３に隣接して配置されている。アパーチャー電極５は、集束電極４に対してメッシュ電極３の反対側に隣接して設けられており、軸対象の円筒状電極の蛍光面８側の端部が中心部にアパーチャー（開口）が形成された円板電極によって覆われた構成を有する。このアパーチャー電極５は、円筒状電極の中心軸が容器２の管軸にほぼ一致し、アパーチャーが容器２の管軸上に位置するように配置されている。
【００２４】
これらのメッシュ電極３、集束電極４及びアパーチャー電極５は、光電面７から放出された電子を蛍光面８に向けて集束させるための軸対象電子レンズを形成する電極群である。すなわち、光電面７に所定の負電位（例えば、−３ｋＶ）、メッシュ電極３には所定の正電位（例えば、＋３ｋＶ）、第１集束電極４に正極性の高電圧、アパーチャー電極５及び蛍光面８にはグラウンド電位（０Ｖ）が印加される。ここで、集束電極４に印加される電圧の大きさは、電子ビームが蛍光面８上に最適に集束されるように調整可能とされている。
【００２５】
ここで、メッシュ電極３、集束電極４、及びアパーチャー電極５の円筒の内径は、例えば２０ｍｍである。
【００２６】
次に、図２を参照しつつ、掃引電極１０について説明する。掃引電極１０は、２枚の平板電極（偏向板）１１、１２が容器２の管軸を挟んでＸ軸に垂直な方向（Ｙ軸方向）に沿って互いに対面するように配置されて構成されている。偏向板１１から偏向板１２に向かう方向（Ｘ軸方向）の距離は、電子ビームの入射側よりも電子ビームの出射側が長く設定されている。即ち、偏向板１１と偏向板１２との間隔は、管軸（Ｚ軸方向）に沿って徐々に拡大している。この掃引電極１０は、２枚の偏向板１１、１２に掃引電圧が印加されることにより、アパーチャー電極５を通過した電子ビームをＸ軸方向に掃引するための電極である。
【００２７】
偏向板１１は、台形の板状部材である。偏向板１１は、一対の縁部を構成する一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂを有している。一方の縁部１１ａはＺ軸方向に延びている。また、他方の縁部１１ｂは、Ｚ軸方向に延びると共に、一方の縁部１１ａと対向している。即ち、一方の縁部１１ａは、Ｙ軸方向に他方の縁部１１ｂから所定の距離だけ離れている。偏向板１１は、一方の縁部１１ａと他方の縁部１１ｂとを連結する前縁部１１ｃ及び後縁部１１ｄを有している。前縁部１１ｃは後縁部１１ｄに対して略平行に形成されている。前縁部１１ｃは、掃引電極１０に対して電子ビームＢの入射側の縁部である。後縁部１１ｄは、掃引電極２０から電子ビームＢの出射側の縁部である。前縁部１１ｃの長さは、後縁部１１ｄの長さよりも短く設定されている。このため、前縁部１１ｃは台形形状における上底に相当し、後縁部１１ｄは台形形状における下底に相当する。本実施形態では、偏向板１１の長さは３０ｍｍである。偏向板１１の長さは、前縁部１１ｃから後縁部１１ｄまでの距離で規定される。また、偏向板１１の上底である前縁部１１ｃの長さは１０ｍｍである。偏向板１１の下底である後縁部１１ｄの長さは２０ｍｍである。
【００２８】
偏向板１１には接続リード１３が接続されている。接続リード１３は、三角形の板材であり、三角形の一辺に第１の接続部１３ａを有している。第１の接続部１３ａは、接続面１３ｐを有している。接続面１３ｐは、接続リード１３の底辺部を折曲げて形成されている。接続リード１３は、この接続面１３ｐを溶接しろとして用いて偏向板１１に接続されている。接続リード１３が偏向板１１に接続されたとき、この第１の接続部１３ａが偏向板１１の一方の縁部１１ａに接続されると共に、偏向板１１の他方の縁部１１ｂに接続される。よって、接続リード１３の底辺の長さである第１の接続部１３ａの長さは、接続リード１３が接続された箇所における偏向板１１の幅と略同じ距離に設定されている。
【００２９】
また、接続リード１３は、第１の接続部１３ａから前縁部１１ｃまでの距離と、第１の接続部１３ａから後縁部１１ｄまでの距離とが、略等しくなるようにＹ軸方向に沿って偏向板１１に接続されている。即ち、接続リード１３は、偏向板１１の長さ方向（Ｚ軸方向）の略半分の位置に接続されている。
【００３０】
接続リード１３において第１の接続部１３ａを含まない頂点には第２の接続部１３ｂが設定されている。この第２の接続部１３ｂには容器２を貫通するピン１３ｔが電気的に接続されている。なお、この接続リード１３の厚さは、例えば約０．３ｍｍである。
【００３１】
偏向板１２は、容器２の管軸を挟んでＸ軸に垂直な方向（Ｙ軸方向）に沿って互いに対面するように配置されている。偏向板１２は、偏向板１１と同様の形状を有している。
【００３２】
偏向板１２には接続リード１４が接続されている。接続リード１４は、長方形の板材であり、一端に第３の接続部１４ａが設けられている。接続リード１４は、偏向板１２の幅方向に対して略中央となる位置に接続されている。また、接続リード１４は、偏向板１１の長さ方向の略中央となる位置に接続されている。さらに、接続リード１４は、他端において容器２を貫通するピン１３ｔと接続されている。
【００３３】
掃引電極１０の２枚の偏向板１１、１２には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるような、逆極性（プッシュプル）の斜状掃引電圧Ｖｄ１（ｔ）、Ｖｄ２（ｔ）が印加される。これらの斜状掃引電圧Ｖｄ１（ｔ）、Ｖｄ２（ｔ）は、時間的に直線状に変化する電圧であり、互いに逆極性の電圧になるように設定される。
【００３４】
上記構成を有するストリーク管１Ａの動作について、図１を参照しながら説明する。まず、入射面板２ａから光電面７に光学像が入射される。光学像が入射された光電面７からは、光学像の光強度に対応した線状の電子ビームＢが放出される。この電子ビームＢはメッシュ電極３により加速される。図１には、光電面７の所定の点から角度分布を持って放出される電子ビームＢである光電子群の電子軌道が示されている。電子ビームＢにおいて、初速毎秒０メートルで放出された電子の軌道を主軌道Ｂ１と規定し、所定の初速及び所定の角度を持って放出された電子の軌道を副軌道Ｂ２と規定する。
【００３５】
電子ビームＢは、集束電極４により形成された軸対象電子レンズにより集束される。そして、電子ビームＢのＹ軸方向の寸法は、アパーチャー電極５の付近において最も小さくなる。そして、電子ビームＢのＹ軸方向の寸法は、徐々に大きくなり蛍光面８に達する。
【００３６】
アパーチャー電極５を通過した電子ビームＢは、掃引電極１０の偏向板１１、１２の間隙を経て蛍光面８上に到達する。電子ビームＢが掃引電極１０の偏向板１１、１２の間を通過する間、偏向板１１、１２には、斜状掃引電圧Ｖｄ１（ｔ）、Ｖｄ２（ｔ）が印加される。電子ビームＢはＹ軸方向に対して垂直な方向に掃引されて、蛍光面８上において電子ビームＢがＸ軸方向に順次配列される。
【００３７】
そして、蛍光面８は、蛍光光学像を生成し、出力面板２ｂから蛍光光学像が出射される。蛍光面８上の蛍光光学像の大きさは、光学像を集束電極４が有する拡大率Ｍに基づいて決定される。本実施形態では、拡大率Ｍは、例えば３倍である。一例では、光電面７上における光学像のＹ軸方向の長さが例えば４ｍｍであるとき、蛍光光学像のＹ軸方向の長さは１２ｍｍである。
【００３８】
上述した工程により、蛍光面８上でＸ軸方向に互いに離間して形成された蛍光光学像が得られる。この蛍光光学像は、光学像が有する光強度の時間変化に対応した輝度分布を示している。これをカメラ等で撮像して信号処理することにより、光学像の強度の時間変化に対応した輝度分布を得ることができる。
【００３９】
マルチチャンネル計測では、例えば１１チャンネルの被計測光パルスである光学像を光電面７上にＹ軸方向に沿って等間隔に並べて結像する。そして、放出された電子ビームＢを非常に遅い掃引速度で掃引する。これにより、図４に示されるような、Ｙ軸方向に蛍光光学像Ｌ２が略等間隔に並んだストリーク像を得る。
【００４０】
以上説明した本実施形態に係るストリーク管１Ａによれば、被計測光に応じて光電面７から電子ビームＢが放出され、その電子ビームＢが、メッシュ電極３、集束電極４、及びアパーチャー電極５によって構成される軸対象電子レンズによって収束されると共に、掃引電極１０によって出力面板２ｂに沿った掃引方向（Ｘ軸方向）に掃引されながら、出力面板２ｂ上の蛍光面８に導かれる。その結果、被計測光の時間変化に対応した出力分布が掃引方向に沿って得られる。ここで、掃引電極１０の偏向板１１に接続された接続リード１３は、偏向板１１の一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂに接続された第１の接続部１３ａを有している。このため、電圧が印加される第２の接続部１３ｂから偏向板１１の中心部までの距離と、第２の接続部１３ｂから一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂまでの距離の差である伝播距離差が小さくなる。よって、偏向板１１の中心部と一方の縁部１１ａとの電位差、及び偏向板１１の中心部と他方の縁部１１ｂとの電位差が低減される。従って、蛍光面８上におけるストリーク像の位置の変動が抑制されるので、高精度のマルチチャンネル計測を実現することができる。
【００４１】
また、接続リード１３と１４は、管軸方向の位置を同じにする。このようにすることによりプッシュプル掃引電圧が任意の時刻に管軸方向のどの位置でもほぼ対称な値に保たれ、電界分布の乱れを小さくできる。さらにその位置を前縁部１１ｃと後縁部１１ｄのほぼ真ん中にすることにより、機械的にも安定になる。
【００４２】
次に、本実施形態のストリーク管１Ａの作用効果を、図１３〜図１９に示す従来例と比較しつつ、さらに詳細に説明する。
【００４３】
まず、従来例に係るストリーク管が有する問題点について説明する。一般に、ストリーク管では、掃引電極に印加される掃引電圧の電圧波形の傾きを大きくすることにより、検出部上における掃引速度が大きくなる。これにより、時間分解能を高めることができる。
【００４４】
しかし、時間分解能を高めるために掃引速度を大きくすると、図１３に示されるようなストリーク像が得られる。図１３に示されたストリーク像では、各光学像Ｌ３の空間方向（Ｙ軸方向）の間隔が等間隔ではない。外側に向かうに従って、光学像Ｌ３同士の間隔が大きくなる。また、光学像Ｌ３同士の間隔は、掃引速度に比例して大きくなる。また、その変動量はストリーク管ごとに異なる。
【００４５】
一例として、掃引速度を毎秒１．４×１０８ｍに設定したとき、蛍光面において空間方向（Ｙ軸方向）の中心から６ｍｍの位置では、光学像Ｌ３が外側に０．４８ｍｍ変動する。空間方向の全幅が１２ｍｍであるとき、この変動量は空間方向の全幅に対して４％である。
【００４６】
ストリーク像を用いたマルチチャンネルの分光計測では、蛍光面上におけるストリーク像の位置は波長に相当する。よって、ストリーク像の位置の変動は、波長精度を劣化させるおそれがある。
【００４７】
続いて、上述した問題点の原因を説明する。
【００４８】
図１４は、従来のストリーク管９００における掃引電極９０６の構成を説明するための図である。掃引電極９０６は、接続リード１４が接続された偏向板１１、１２を有している。ストリーク管９００は、一対の偏向板１１、１２の両方に矩形状の接続リード１４が接続されている点で、本実施形態のストリーク管１Ａと相違する。なお、偏向板１１、１２の寸法は、偏向板１１の長さが３０ｍｍであり、偏向板１１の上底の長さが１０ｍｍであり、偏向板１１の下底の長さが２０ｍｍである。この接続リード１４は、厚みが０．５ｍｍであり、幅が３ｍｍの板状の形状を有する。接続リード１４及び偏向板１１、１２には、ピン１３ｔを介して、斜状掃引電圧Ｖｄ１（ｔ）、Ｖｄ２（ｔ）が印加される。また、同図には、光学像のＹ軸方向の両端から放出された光電子の主軌道Ｃ１、Ｆ１が示されている。二つの主軌道Ｃ１、Ｆ１は掃引電極９０６の手前の図示しないアパーチャー電極５付近で交差している。
【００４９】
図１５及び図１６は、ストリーク像の位置が変動する原因を説明するための図であり、図１４に示された偏向板１１を平面視した図である。この図１５には、偏向板１１、接続リード１４、及び主軌道Ｃ１、Ｆ１が示されている。また、図１６は、図１５における掃引電極９０６を光電面７側から見た側面図である。
【００５０】
図１６の矢印Ｖは、ピン１３ｔから印加された電圧が、接続リード１４及び偏向板１１に伝播する方向を示している。電圧は、接続リード１４の一端から他端に伝播する。そして、電圧は、他端に接続された偏向板１１の中央部から偏向板１１の一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂに伝播する。図１５に示されるように、偏向板１１に到達した電圧は、接続リード１４が接続された場所から、偏向板１１上を伝播し同心円上の等電位線Ｅにより示される電界を形成する。
【００５１】
ここで、掃引速度が小さいときは、偏向板１１における場所ごとの電圧が各時刻において略同じである。一方、掃引速度が大きいときは、偏向板１１における場所ごとの電圧が各時刻において異なる。これは、掃引速度が大きくなることにより、電圧が伝播する速度を無視することができなくなるためである。
【００５２】
偏向板１１には、正電圧から負電圧に変化する斜状掃引電圧が印加される。このため、偏向板１１では、偏向板１１の中心付近よりも一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂ付近の電圧が高くなる。このため、中心付近と縁部付近とでは電位差が生じる。
【００５３】
図１７を参照しつつ、偏向板１１の中心付近と縁部付近との間で生じる電位差について検討する。掃引電圧の伝播速度は、近似値として光速を用いる。光速は毎秒３×１０８ｍである。偏向板１１の中心ＥＡから一方の縁部１１ａまでの距離Ｄ１は、７．５ｍｍであるとする。従って、偏向板１１の中心ＥＡから一方の縁部１１ａまで電圧が伝播されるために必要な時間は、２５ｐｓｅｃである。また、斜状掃引電圧Ｖｄ４（ｔ）の電圧波形を図１７（ｂ）に示す。ここでは、偏向板１１に印加される電圧が、６ナノ秒の間に＋８００Ｖから−８００Ｖまで変化する。よって、掃引電圧の傾きは、１ｐｓｅｃ当り〜０．２６７Ｖ（１６００Ｖ／６０００ｐｓｅｃ）である。従って、各時刻における偏向板１１における一方の縁部１１ａの電圧は、中心部よりも、およそ６．７Ｖ（０．２６７Ｖ／ｐｓｅｃ×２５ｐｓｅｃ）だけ高くなる。
【００５４】
一方、下側の偏向板１２には、負電圧から正電圧に変化する掃引電圧が印加される。従って、偏向板１２の中心の電圧よりも偏向板１２の縁部の電圧がおよそ６．７Ｖだけ低くなる。
【００５５】
上側の偏向板１１付近では、接続リード１４が接続された偏向板１１の中心から偏向板１１の各位置に掃引電圧が伝播していく時、偏向板１１の空間方向（Ｙ軸方向）の電位差に基づく電界が光電子に作用する。図１８に示されるように、この作用により、光電子が掃引電極９０６を走行していく期間にわたって、管軸から一方の縁部１１ａに向かう方向の力Ｆ１、及び管軸から他方の縁部１１ｂに向かう方向の力Ｆ２が光電子に対して印加される。一方、下側の偏向板１２付近では、光電子が掃引電極９０６を走行していく期間にわたって、一方の縁部１１ａから管軸に向かう方向の力、即ち力Ｆ１と逆方向の力、及び、他方の縁部１１ｂから管軸に向かう方向の力、即ち力Ｆ２と逆方向の力が光電子に対して印加される。
【００５６】
図１９は、高速掃引が行われている時の、掃引電極９０６から蛍光面８までの電子ビームＢの軌道を、偏向板１１、１２に垂直な面で切断して示した図である。掃引電極９０６に入射した電子ビームＢには２枚の偏向板１１、１２で形成される電界により偏向板１１側に向かう力が作用する。蛍光面８の方向に電子ビームＢが進行する間に電界が高速で変化して、その電界の向きが逆転する。このため、電子ビームＢには偏向板１２側に向かう力が作用するので、電子ビームＢの軌道が蛇行する。その結果、電子ビームＢが掃引電極９０６を走行している間、電子ビームＢは偏向板１１付近を通過する。
【００５７】
従って、偏向板１１、１２に印加された掃引電圧に起因する電界が電子に及ぼす力は、上側の偏向板１１に起因する力が支配的である。このため、総計で光電子に管軸から一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂに向かう方向に力Ｆ１、Ｆ２が作用する。よって、各光学像の空間方向（Ｙ軸方向）の間隔が大きくなる。以上の説明を適用すれば、例えば、図１３の各チャンネルのストリーク像の空間方向の間隔が大きくなり、また、空間方向の間隔は掃引速度が大きいほど（掃引電圧の時間変化が大きいほど）顕著になることが容易に理解される。
【００５８】
これに対して、本実施形態のストリーク管１Ａによれば、電圧が印加される第２の接続部１３ｂから偏向板１１の中心部までの距離と、第２の接続部１３ｂから一方の縁部１１ａ及び他方の縁部１１ｂまでの距離の差である伝播距離差が小さくなる。これにより、偏向板１１上の空間方向（Ｙ軸方向）の電位差が抑制される。従って、蛍光面８上におけるストリーク像の位置の変動が抑制されるので、高精度のマルチチャンネル計測を実現することができる。
【００５９】
本実施形態のストリーク管１Ａの効果を確認するために、接続リード１３が接続された偏向板１１上において生じる電位差を計算した。図５に示された、接続リード１３において、ピン１３ｔから印加された電圧は、伝播経路Ｗ１及び伝播経路Ｗ２を経由して偏向板１１に伝播される。図６（ａ）は、電位差の計算に用いる計算モデルを説明するための図である。接続リード１３の中心ＥＡから一方の縁部１１ａまでの長さＤ２を７．５ｍｍとし、接続リード１３の第１の接続部１３ａから第２の接続部１３ｂまでの高さＨ２を２０ｍｍとする。この接続リード１３では、伝播経路Ｗ１及び伝播経路Ｗ２の距離差は〜１．３６ｍｍとなる。この距離差は、時間差に換算すると〜４．５ｐｓｅｃに相当する。偏向板１１に印加される斜状掃引電圧Ｖｄ３（ｔ）は、図６（ｂ）に示す電圧波形であるとする。即ち、偏向板１１に印加される電圧は、６ｎｓｅｃの間に＋８００Ｖから−８００Ｖまで変化する。よって、掃引電圧の傾きは、１ｐｓｅｃ当り〜０．２６７Ｖ（１６００Ｖ／６０００ｐｓｅｃ）である。そうすると、各時刻における偏向板１１の中心部と一方の縁部１１ａとの電位差は〜１．２０Ｖ（０．２６７Ｖ／ｐｓｅｃ×４．５ｐｓｅｃ）となる。同様に、各時刻における、偏向板１１の中心部と他方の縁部１１ｂとの電位差は〜１．２０Ｖである。これは、従来例のストリーク管９００において計算した値（６．７Ｖ）より小さい値である。従って、接続リード１３を有するストリーク管１Ａでは、掃引速度を高めた場合に生じる、空間方向の位置の変動が改善されることが理解できる。
【００６０】
次に、実際に接続リード１３を用いたストリーク管１Ａを作成し、電子ビームＢの変動量を確認した。掃引速度を毎秒１．４×１０８ｍと設定してストリーク像を得た。その結果、蛍光面８上において空間方向（Ｙ軸方向）の中心から６ｍｍの位置では、電子ビームＢの変動量は０．１６ｍｍであった。これは、Ｙ軸方向の全幅１２ｍｍの約１．３％の変動量に相当する。従って、電子ビームＢの外側への変動量が０．４８ｍｍであった従来例のストリーク管９００と比較して、電子ビームＢの位置の変動量を１／３に低減できることが確認された。
【００６１】
これらの確認より、本実施形態のストリーク管１Ａは、掃引速度を毎秒１．４×１０８ｍという高い速度で掃引したときでも、蛍光面８上の電子ビームＢの空間方向（Ｙ軸方向）における位置の変動量を、従来例に対して１／３〜１／４に低減できることが確認された。よって、マルチチャンネル計測において、掃引速度を変化させても、空間方向の位置精度の低下を抑制できる。従って、時間分解分光測光などに本実施形態のストリーク管１Ａを適用することにより、高精度のマルチチャンネル計測を実現することができる。
【００６２】
次に、第２実施形態のストリーク管１Ｂについて説明する。図７及び図８は、ストリーク管１Ｂにおける掃引電極２０の構成を説明するための図である。第２実施形態のストリーク管１Ｂは、接続リード２３の形状が台形である点で、第１実施形態のストリーク管１Ａと相違する。その他の構成は、ストリーク管１Ａと同様である。以下、接続リード２３について説明する。
【００６３】
接続リード２３は、台形の形状を有する板材である。接続リード２３は、一方の対辺である上底部２３ｕ、及び上底部２３ｕに対向する他方の対辺である下底部２３ｒを有している。接続リード２３は、下底部２３ｒに第１の接続部２３ａを有している。第１の接続部２３ａは接続面２３ｐを有している。接続リード２３が偏向板１１に接続されたとき、この接続面２３ｐは、偏向板１１の一方の縁部１１ａ、及び他方の縁部１１ｂに接続されている。即ち、接続リード３３は、台形の下底部２３ｒが偏向板１１の幅に一致するように偏向板１１に接続されている。
【００６４】
また、接続リード２３は、ピン１３ｔと電気的に接続された第２の接続部２３ｂを有する。第２の接続部２３ｂは、接続リード２３における上底部２３ｕに設けられている。この上底部２３ｕの長さは例えば３ｍｍである。このように構成することにより、ピン１３ｔを接続リード２３に容易に接続することができる。また、接続リード２３を、例えば矩形とした場合と比較して、斜状掃引電圧の伝播経路の乱れを抑制し、電圧波形の劣化を抑制することができる。また、矩形とした場合と比較して、静電容量の増加を抑制し、高周波の掃引電圧を印加するシンクロスキャン動作を容易に実行することができる。
【００６５】
次に、第３実施形態のストリーク管１Ｃについて説明する。図９及び図１０は、第３実施形態のストリーク管１Ｃにおける掃引電極３０の構成を説明するための図である。第３実施形態のストリーク管１Ｃは、２本の板状リードを、一端側で互いに結合したＶ状形状を有する点で、第１実施形態のストリーク管１Ａと相違する。その他の構成は、ストリーク管１Ａと同様である。以下、接続リード３３について説明する。
【００６６】
接続リード３３は、第１の接続部３３ａ、第１の接続部３３ａと互いに対向しピン１３ｔと電気的に接続された第２の接続部３３ｂを有している。第１の接続部３３ａは、第１の端部３４ａと、第２の端部３４ｂとを有している。第１の端部３４ａは、第１の接続部３３ａから分岐して一方の縁部１１ａに接続されている。第２の端部３４ｂは、第１の接続部３３ａから分岐して他方の縁部１１ｂに接続されている。第１の端部３４ａと第２の端部３４ｂとは、分離している。この接続リード３３は、２つの板状リードの一端側が互いに一体化されて接続されることにより形成されている。板状リードは、例えば厚みが０．５ｍｍであり、幅が２ｍｍである。
【００６７】
第１実施形態の接続リード１３では、電圧が印加される接続リード１３の第２の接続部１３ｂから偏向板１１の中心部までの距離と、第２の接続部１３ｂから一方の縁部１１ａ又は他方の縁部１１ｂまでの距離との差である伝播距離差が小さくなる。このため、第２の接続部１３ｂから中心部までの伝播時間と、第２の接続部１３ｂから一対の縁部１１ａ、１１ｂまでの伝播時間との差である伝播時間差が従来例よりも低減される。しかし、伝播経路Ｗ２は、伝播経路Ｗ１よりも距離が長いため、伝播時間も長い。実験では、この伝播距離差から計算される伝播時間差は、計算で得た時間差より大きくなる傾向がある。
【００６８】
図１０は、図９を光電面７側から見た図である。図１０には、ピン１３ｔから印加される斜状掃引電圧の伝播する伝播経路Ｗ３が示されている。この場合、第２の接続部３３ｂから偏向板１１の一方の縁部１１ａまでの伝播時間、及び第２の接続部３３ｂから偏向板１１の他方の縁部１１ｂまでの伝播時間のそれぞれは、第２の接続部３３ｂから偏向板１１の中心までの伝播時間よりも短くなる。図１０に示された接続リード３３を備えたストリーク管１Ｃを作製し、毎秒１．４×１０８ｍの掃引速度で電子ビームＢを掃引してストリーク像を得た。その結果、蛍光面８上で空間方向（Ｙ軸方向）の中心から６ｍｍの位置では、電子ビームＢの外側への変動量は０．１１ｍｍであった。これは、空間方向の全幅１２ｍｍの約０．９２％に相当する。従って、第１実施形態の場合よりもさらに電位差が小さくされており、電子ビームＢの外側への変動量をさらに抑制できることが確認された。
【００６９】
なお、上述した実施形態は、本発明に係るストリーク管の一例を示すものである。本発明に係るストリーク管は、上述した実施形態に限られるものではない。請求項に記載した要旨を変更しない範囲において、本発明に係るストリーク管を変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００７０】
本実施形態のストリーク管１Ａ〜１Ｃでは、掃引電極２０の一対の偏向板１１、１２のうち、一方の偏向板１１のみに接続リード１３、接続リード２３、又は接続リード３３が接続されているが、これに限定されることはない。接続リード１３、２３、３３は、偏向板１１及び偏向板１２の両方に接続されていてもよい。このような構成を有することにより、偏向板１１に印加される掃引電圧が正電圧から負電圧に変化する電圧波形であり、偏向板１２に印加される掃引電圧が負電圧から正電圧に変化する電圧波形とすることができる。また、偏向板１１に印加される掃引電圧が負電圧から正電圧に変化する電圧波形であり、偏向板１２に印加される掃引電圧が正電圧から負電圧に変化する電圧波形とすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ〜１Ｃ、９００…ストリーク管、２，９０２…容器、２ａ…入射面板、２ｂ…出力面板、３，９０３…メッシュ電極、４，９０４…集束電極、５，９０５…アパーチャー電極、６，９０６…掃引電極、７，９０７…光電面、８，９０８…蛍光面、１０，２０，３０…掃引電極、１１，１２…偏向板、１１ａ…一方の縁部、１１ｂ…他方の縁部、１１ｃ…前縁部、１１ｄ…後縁部、１３，１４，２３，３３…接続リード、１３ａ，１４ａ…第１の接続部、１３ｂ，３３ｂ…第２の接続部、１３ｐ…接続面、１３ｔ…ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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