(57)【要約】【課題】入射された所定の波長の光を高い量子効率で検出することができるようにした光検出装置を提供しようとするものである。また、物理的な面積に比べて有感領域が小さい光検出器においても、光の損失を抑制して、光を効率よく光検出器の有感領域に導くことができるようにした光検出装置を提供しようとするものである。さらに、簡単に製造することができ、光検出装置の安定性と耐久性とを一層向上させることができる波長変換素材と変換後の光を集めるフィルターおよびその製造方法を提供しようとするものである。【解決手段】所定の波長変換材料と上記波長変換材料を保持する所定のホストポリマーとよりなり、第１の所定の波長以下の光を吸収し、吸収した光の波長を上記第１の所定の波長より長い第２の所定の波長以上の波長に変換して放出するようにした。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長変換材料と前記波長変換材料を保持する所定のホストポリマーとよりなり、第１の所定の波長以下の光を吸収し、吸収した光の波長を前記第１の所定の波長より長い第２の所定の波長以上の波長に変換して放出する
ものである波長変換素材。
【請求項２】
請求項１に記載の波長変換素材において、
前記ホストポリマーは、前記波長変換材料の発光波長領域で透明である
波長変換素材。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の波長変換素材において、
前記ホストポリマーは、前記波長変換材料を励起する波長領域で透明である
波長変換素材。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の波長変換素材において、
前記波長変換材料は、吸収波長領域が約２００ｎｍ〜４００ｎｍであるとともに、発光波長領域が約４００ｎｍ〜６００ｎｍである
波長変換素材。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の波長変換素材において、
前記ホストポリマーの融点は、前記波長変換材料の融点より高く、前記波長変換材料の分解温度より低い
ものである波長変換素材。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の波長変換素材において、
前記波長変換材料は、「１，４−ｂｉｓ［２−（５ｐｈｅｎｙ１ｏｘａｚｏｌｙｌ）］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）」よりなる
ものである波長変換素材。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の波長変換素材において、
前記ホストポリマーは、熱可塑性樹脂である
波長変換素材。
【請求項８】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の波長変換素材において、
前記ホストポリマーは、ポリスチレンである
波長変換素材。
【請求項９】
所定の波長変換材料と前記波長変換材料を保持する所定のホストポリマーとを狭持して、加熱するとともにプレスする
波長変換素材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８のいずれか１項に記載の波長変換素材と、
入射された光のなかで第１の所定の波長以下の光を透過するとともに、入射された光のなかで前記第１の所定の波長より長い第２の所定の波長以上の光を反射するフィルターと、
前記波長変換素材から放出された光を検出する光検出器と
を有し、
前記フィルターと、前記波長変換素材と、前記光検出器とは、光の入射方向に対して、前記フィルター、前記波長変換素材、前記光検出器の順番で配置され、前記フィルターにより透過された光を前記波長変換素材が吸収し、前記波長変換素材から放出された光を前記光検出器が検出して、前記フィルターに入射された光を検出する
ものである光検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光検出装置において、さらに、
前記波長変換素材から放出された光を前記光検出器の有感領域へ導く導光部材を有する
ものである光検出装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光検出装置において、
前記導光部材は、前記光検出器の前記有感領域が配置される下端開口部を有するとともに、前記下端開口部よりも広い開口径を形成する上端開口部を有する管体よりなり、前記上端開口部に前記フィルタが配設され、前記管体内における前記フィルタと前記光検出器との間であって、かつ、前記フィルタの近傍に前記波長変換素材が配設され、前記管体の内面は鏡面処理されている
ものである光検出装置。
【請求項１３】
請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載の光検出装置において、
前記フィルターは、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とを交互に積層した多層膜よりなるものである光検出装置。
【請求項１４】
請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３のいずれか１項に記載の光検出装置において、
前記光検出器は、光電子増倍管よりなる
ものである光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長変換素材およびその製造方法ならびに光検出装置に関し、さらに詳細には、微弱な光を検出する際に用いて好適な波長変換素材およびその製造方法ならびに光検出装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
宇宙から到来する高エネルギーの粒子である宇宙線は、エネルギーが高くなるにつれてより高いエネルギーの天体現象に関連するものであり、現代の宇宙物理学における重要な研究対象の一つである。
【０００３】
これまでに、単一の粒子が１０２０ｅＶを超える宇宙線までが観測されているが、こうした高エネルギー宇宙線は、後述する空気シャワーという過程を用いて観測されるものである。以下、空気シャワーについて詳細に説明する。
【０００４】
宇宙から到来する高エネルギー宇宙線たる高エネルギーの陽子や原子核などの一次粒子は、地球大気の窒素や酸素などの原子核と衝突し、カスケードによって多数の二次粒子の集団へと発達する。二次粒子の集団の大多数は電子および陽電子であり、一次粒子のエネルギーが１０１９ｅＶ程度の場合には、二次粒子の総数は数千億個に達する。このような現象が、空気シャワーと呼ばれるものである。
【０００５】
過去においては、上記したような空気シャワーを観測するには、地上に並べた検出器群を用いて、二次粒子を直接観測する手法がとられていた。
【０００６】
しかしながら、１０２０ｅＶ程度のエネルギーの極めて高い宇宙線になると、その到来頻度は１００平方キロメートル当たりで年間１個程度と極めて少なくなる。
【０００７】
近年においては、このような稀な現象をとらえるために、空気シャワー中の二次粒子を直接とらえるのではなく、これら二次粒子が引き起こす発光現象をとらえる手法が用いられるようになってきた。
【０００８】
即ち、二次粒子は地球大気分子を励起しながら進行するので、空気シャワーに沿って地球大気中の窒素分子が励起されて蛍光を発するようになる。この窒素分子の蛍光は、全方向に放出される。
【０００９】
また、空気シャワー中の二次粒子はほぼ光速で進行するために、空気中の光速を超えて進行する。これに伴って、空気シャワーの進行方向に向けて、チェレンコフ光が放出される。
【００１０】
これら２種類の発光現象をとらえて、その時間空間的な発達をとらえることにより、一次粒子である宇宙線のエネルギーおよび到来方向を決定する。この方法では、観測機器から離れた場所に到来した宇宙線もとらえることができるため、観測装置がカバーする有効面積を飛躍的に大きくとることができる。
【００１１】
この方法を実施するには、図１（ａ）（ｂ）に示すように、地上に広角の光学望遠鏡を設置して空気シャワーからのチェレンコフ光および蛍光を像としてとらえるようにしたり、あるいは、図２に示すように、人工衛星から空気シャワーによる蛍光やチェレンコフ光の反射を動画としてとらえるようにしたりする方法が有効である。いずれの場合も、広い視野を優れた時間分解能と角度分解能で撮影する必要がある。
【００１２】
ここで、チェレンコフ光は紫外領域により多くの光が放出されるが、極端に短い紫外光は空気による減衰を受ける。また、蛍光のスペクトルは、波長３３７ｎｍ、波長３５７ｎｍ、波長３９１ｎｍにピークをもつ。
【００１３】
その結果、上記した図１（ａ）（ｂ）あるいは図２に示すような方法においては、空気シャワーからほぼ３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域の光子をとらえることが要求される。
【００１４】
空気シャワーは、例えば、１０１９ｅＶ程度のエネルギーの宇宙線によって引き起こされた場合には、３０μｓ〜３００μｓ程度の時間の間だけ光を発する。
【００１５】
さらに、上記した図１（ａ）（ｂ）あるいは図２に示すいずれの方法の場合にも、光学望遠鏡の焦点面においては僅かな光量が到達するのみであり、なおかつ、空気シャワーとそれとは無関係なバックグラウンド光とを区別してとらえる必要がある。
【００１６】
このため、上記した図１（ａ）（ｂ）あるいは図２に示すような方法において用いられる光検出器としては、以下の（１）〜（５）に示すような特徴を備えたものが要求されている。
【００１７】
即ち、
（１）波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外領域において単一光子の計数能力を有すること
（２）１０ｎｓ程度の速い時間応答をすること
（３）雑音レベルが低くかつ信号雑音比に優れていること
（４）安定性および耐久性を有すること
（５）巨大な有効面積を構成できること（つまり大量供給が可能なこと）
が要求されている。
【００１８】
ここで、上記した（１）〜（５）に示す条件をみたす光検出器としては、実用上、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー）が用いられており、特に大規模な画素数を達成するためには、マルチアノード光電子増倍管が用いられている。
【００１９】
しかしながら、従来のマルチアノード光電子増倍管を含む光電子増倍管においては、以下の（ａ）ならびに（ｂ）に示すような問題点があった。
【００２０】
（ａ）図３に示すように、紫外領域の波長の光子に感度を持つ光電子増倍管の量子効率は、ほぼ２０％である。この値を大幅に超える量子効率を達成する光電増倍管としては、例えば、ＧａＡｓＰを用いたものが存在するが、これにより高い量子効率を得られるのは波長４００ｎｍ以上の領域に限られている（図３参照）。
【００２１】
（ｂ）図４には、マルチアノード光電子増倍管のアノード配列の一例が示されているが、図４中において８×８の白抜きされた四角形部分が入射光子に対して有感な有感領域であって、その他の領域は入射光子に対して不感な不感領域である。このように、マルチアノード光電子増倍管は、物理的な面積に比べて有感領域が小さいため不感領域による光の損失が大きく、光を効率よく有感領域に導くことができなかった。
【００２２】
また、上記した（１）〜（５）に示す条件をみたす光検出器として、波長変換素材を用いた光検出装置が本願出願人により出願されている（例えば、特許文献１参照）。
【００２３】
【特許文献１】
特開２００２−２０２１８６号公報（図５）
こうした波長変換素材を用いた光検出装置においては、実用上、簡便な製造工程と高い安定性と耐久性とが要求されていた。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、入射された所定の波長の光を高い量子効率で検出することができるようにした光検出装置を提供しようとするものである。
【００２５】
また、本発明の目的とするところは、物理的な面積に比べて有感領域が小さい光検出器においても、光の損失を抑制して、光を効率よく光検出器の有感領域に導くことができるようにした光検出装置を提供しようとするものである。
【００２６】
さらに、本発明の目的とするところは、簡単に製造することができ、光検出装置の安定性と耐久性とを一層向上させることができる波長変換素材およびその製造方法を提供しようとするものである。
【００２７】
さらにまた、本発明の目的とするところは、検出したい波長の光を１００％近く透過し、変換された波長の光を１００％近く反射して検出器側へ導くフィルターの構造および製造方法を提供しようとするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、所定の波長変換材料と上記波長変換材料を保持する所定のホストポリマーとよりなり、第１の所定の波長以下の光を吸収し、吸収した光の波長を上記第１の所定の波長より長い第２の所定の波長以上の波長に変換して放出するようにしたものである。
【００２９】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、波長変換素材を簡便な製造工程で、フィルム状に形成することができ、しかも長時間にわたって高い性能を維持するようにできる。従って、本発明による波長変換素材を用いた光検出装置においては、安定性と耐久性とを一層向上させることができる。
【００３０】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ホストポリマーは、上記波長変換材料の発光波長領域で透明であるようにしたものである。
【００３１】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発明において、上記ホストポリマーは、上記波長変換材料を励起する波長領域で透明であるようにしたものである。
【００３２】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記波長変換材料は、吸収波長領域が約２００ｎｍ〜４００ｎｍであるとともに、発光波長領域が約４００ｎｍ〜６００ｎｍであるようにしたものである。
【００３３】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記ホストポリマーの融点は、上記波長変換材料の融点より高く、上記波長変換材料の分解温度より低いようにしたものである。
【００３４】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記波長変換材料は、「１，４−ｂｉｓ［２−（５ｐｈｅｎｙ１ｏｘａｚｏｌｙｌ）］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）」よりなるものであるようにしたものである。
【００３５】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記ホストポリマーは、熱可塑性樹脂であるようにしたものである。
【００３６】
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記ホストポリマーは、ポリスチレンであるようにしたものである。
【００３７】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、所定の波長変換材料と上記波長変換材料を保持する所定のホストポリマーとを狭持して、加熱するとともにプレスするようにしたものである。
【００３８】
従って、本発明のうち請求項９に記載の発明によれば、波長変換素材を簡便な製造工程で、フィルム状に形成することができ、しかも長時間にわたって高い性能を維持するようにできる。従って、本発明による波長変換素材の製造方法によって製造された波長変換素材を用いた光検出装置においては、安定性と耐久性とを一層向上させることができる。
【００３９】
また、本発明による光検出装置は、波長変換素材を用いて入射された所定の波長の光を波長変換して検出するようにして、入射された所定の波長の光を高い量子効率で検出することができるようにしたものである。
【００４０】
従って、紫外領域の波長の光子を検出する際においては、紫外領域の波長の光子をより長波長側に変換して検出することができるようになり、結果として紫外領域の波長の光子を高い量子効率で検出することができることになるものである。
【００４１】
即ち、本発明のうち請求項１０に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８のいずれか１項に記載の波長変換素材と、入射された光のなかで第１の所定の波長以下の光を透過するとともに、入射された光のなかで上記第１の所定の波長より長い第２の所定の波長以上の光を反射するフィルターと、上記波長変換素材から放出された光を検出する光検出器とを有し、上記フィルターと、上記波長変換素材と、上記光検出器とは、光の入射方向に対して、上記フィルター、上記波長変換素材、上記光検出器の順番で配置され、上記フィルターにより透過された光を上記波長変換素材が吸収し、上記波長変換素材から放出された光を上記光検出器が検出して、上記フィルターに入射された光を検出するようにしたものである。
【００４２】
従って、本発明のうち請求項１０に記載の発明によれば、光検出器へ入射される光の波長が光検出器で検出可能な波長領域よりも短い場合でも、波長変換素材による波長変換によって光検出器で検出可能な波長領域に変換され、しかも変換された波長がフィルターにより反射されて外部へ放出されないので、入射された波長の光を高い量子効率で検出することができるようになる。
【００４３】
ここで、本発明のうち請求項１１に記載の発明のように、請求項１０に記載の発明において、さらに、上記波長変換素材から放出された光を上記光検出器の有感領域へ導く導光部材を有するようにしてもよい。
【００４４】
従って、本発明のうち請求項１１に記載の発明によれば、入射された光を一層効率よく光検出器へ導くことができる。即ち、光検出器の有感領域が小さいときでも、光の損失を最小限に抑えて大半の光を光検出器の有感領域に導くことができる。
【００４５】
また、本発明のうち請求項１２に記載の発明のように、請求項１１に記載の発明において、上記導光部材は、上記光検出器の上記有感領域が配置される下端開口部を有するとともに、上記下端開口部よりも広い開口径を形成する上端開口部を有する管体よりなり、上記上端開口部に上記フィルタが配設され、上記管体内における上記フィルタと上記光検出器との間であって、かつ、上記フィルタの近傍に上記波長変換素材が配設され、上記管体の内面は鏡面処理されているものとしてもよい。
【００４６】
また、本発明のうち請求項１３に記載の発明のように、請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、上記フィルターは、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とを交互に積層した多層膜よりなるものとしてもよい。
【００４７】
また、本発明のうち請求項１４に記載の発明のように、請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３のいずれか１項に記載の発明において、上記光検出器は、光電子増倍管よりなるものとしてもよい。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による波長変換素材およびその製造方法ならびに光検出装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００４９】
図５には、本発明による光検出装置の第１の実施の形態の構成説明図が示されている。
【００５０】
この光検出装置１０は、ある波長よりも長い波長の光を反射するとともに、ある波長の光よりも短い波長の光を透過するフィルター１２と、フィルター１２を透過した光が入射されると、該入射された光の波長よりも長い波長の光を放出する波長変換素材１４と、波長変換素材１４から放出された光を検出する光検出器１６とを備えている。
【００５１】
この光検出装置１０においては、フィルター１２を透過して波長変換素材１４に入射される光の中心波長は約２００ｎｍ〜４００ｎｍであって、波長変換素材１４は、入射された波長約２００ｎｍ〜４００ｎｍの光を波長約４００ｎｍ〜７００ｎｍの光に波長変換して放出するものとする。
【００５２】
ここで、フィルター１２は、例えば、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とを交互に複数積層して多層膜としたものである。
【００５３】
即ち、フィルター１２の素材としては、２７５ｎｍ以上の波長領域において充分な透過率を持つ素材として、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とを用いるものとする。このＳｉＯ２とＨｆＯ２との組み合わせは、紫外領域の光において損失が少ないものである。
【００５４】
図６には、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とより多層膜を形成してフィルター１２を製造する際に用いるスパッタ装置の一例を示す概略構成説明図が示されている。
【００５５】
このスパッタ装置１００は、内部１０２ａに回転ターンテーブル１０４が配設されたチャンバー１０２と、チャンバー１０２の内部１０２ａの真空度を計測するための真空計１０６と、チャンバー１０２の内部１０２ａに図示しないガス導入口より導入されるアルゴンガスや酸素ガスをチャンバー１０２の外部へ排気するための排気系１０８と、チャンバー１０２の下面に形成された窓部１０２ｂに対向して配設された光源１１０と、チャンバー１０２の上面に形成された窓部１０２ｃに対向して配設された受光器１１２と、形成する薄膜の種類に応じた材料よりなるスパッタ源１１４とを有して構成されている。
【００５６】
そして、表面に多層膜が形成される基板２００は、回転ターンテーブル１０４の所定の位置に取り付けられる。
【００５７】
以上の構成のスパッタ装置１００において、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とより多層膜を形成してフィルター１２を製造する場合には、まず、スパッタ源１１４に所定の電圧を印可してチャンバー１０２とスパッタ源１１４との間に放電を起こす。この際、チャンバー１０２の内部１０２ａにはアルゴンガスや酸素ガスが導入されているので、基板２００とスパッタ源１１４との間にはアルゴンガスのプラズマが形成される。このアルゴンガスがスパッタ源１１４に衝突してスパッタ現象が生起され、スパッタ源１１４から飛び出した粒子により、基板２００の表面に所定の薄膜が形成される。
【００５８】
ここで、このスパッタ装置１００においては、光源１１０から照射された光（図６に示す破線矢印参照）が、基板２００を透過して受光器１１２に受光され、基板２００に形成された薄膜の膜厚が測定されるようになされている。
【００５９】
このため、スパッタ装置１００を用いて多層膜を形成する際には、所定の層の成膜が終わる毎に光学測光を行って成膜された薄膜の膜厚を決定し、当該決定された膜厚に基づいて残りの層の最適化計算を行って、次に成膜する層の膜厚を決定することができる。従って、予め設計した膜厚を成膜するのではなく、最適化計算を毎回行うことで成膜時の誤差を積み上げずにすむので、通常のスパッタ装置ではできない高精度の薄膜を製造することができる。
【００６０】
その結果、スパッタ装置１００により製造されるフィルター１２は高品質なものとなる。また、一般的な紫外線フィルターは、波長シフトの抑制ための充填密度の高さや、散乱・吸収の抑制のための膜の損失の少なさなどの膜性能が必須とされるが、こうした膜性能をスパッタ装置１００により製造されるフィルター１２は満たしたものとなる。
【００６１】
そして、ＳｉＯ２とＨｆＯ２とを交互に積層した多層膜を形成して製造されたフィルター１２は、垂直から３０度までの範囲で、即ち、直入射ならびに斜入射で、波長帯域２００ｎｍ〜４００ｎｍでは１００％近くの透過率を有するとともに、波長４００ｎｍを越えると１００％近くの反射率を有するものとなる。
【００６２】
図７には、ＳｉＯ２とＨｆＯ２との多層膜よりなるフィルター１２の直入射の場合の透過率特性を示すグラフが示されており、図８には、ＳｉＯ２とＨｆＯ２との多層膜よりなるフィルター１２の透過率特性を示す等高線グラフが示されている。
【００６３】
こうしたフィルター１２は、波長３３７ｎｍ付近においては９５％程度の光を透過し、後述する波長変換素材１４による波長変換後の波長約４００ｎｍ〜７００ｎｍ付近では、入射角が大きくなっても１００％近くの反射率を維持している。
【００６４】
具体的には、スパッタ装置１００により製造されるフィルター１２は、図９に示すような基板２００の表面に形成されたＳｉＯ２とＨｆＯ２との多層膜よりなるものである。
【００６５】
そして、フィルター１２は約２００ｎｍ〜４００ｎｍの透過帯域と、約４００ｎｍ〜７００ｎｍの阻止帯域とを有するため、その基本膜構成は、
基板／  （Ｌ／２ＨＬ／２）  ｎ／空気（ｎは繰り返し周期）
となる。
【００６６】
ここで、フィルター１２においては、Ｈ物質としてＨｆＯ２を用い、Ｌ物質としてＳｉＯ２を用いている。そして、Ｈ物質とＬ物質との屈折率の比率が大きいほど、阻止帯域の幅は広くなるため、フィルター１２の広い阻止帯域４４０ｎｍから７００ｎｍに対応させるように繰り返し周期をずらして、
基板／．５Ｌ．８２４Ｈ  ０．８２４（ＬＨ）＾１２．９１Ｌ．９１Ｈ（ＬＨ）＾１０  １．ＩＬｌ．１Ｈｌ．２（ＬＨ）＾１０．５Ｌ／空気の７１層（中心波長＝５５７ｎｍ）の膜構成をフィルター１２は有している。
【００６７】
なお、上記したフィルター１２の多層膜の膜構成の表記は、Ｈが高屈折率（例えば、ｎＨ＝２．３）の光学的膜厚λ／４膜（λ＝中心波長）を表し、Ｌが低屈折率（例えば、ｎＬ＝１．４）の光学的膜厚λ／４膜を表している。また、周期的多層膜を［（ＬＨ）＾１２］と表記した場合はλ／４膜の２４層膜を表し、［０．５（ＬＨ）＾１２］と表記した場合はλ／８膜の２４層膜を表すことになる。
【００６８】
従って、上記したフィルター１２の膜構成を展開すると、
１  Ｌ  ０．５  ２  Ｈ  ０．８２４  ３  Ｌ  ０．８２４  ４  Ｈ  ０．８２４  ５  Ｌ  ０．８２４  ６  Ｈ  ０．８２４  ７  Ｌ  ０．８２４  ８  Ｈ０．８２４  ９  Ｌ  ０．８２４  １０  Ｈ  ０．８２４  １１  Ｌ  ０．８２４  １２  Ｈ  ０．８２４  １３  Ｌ  ０．８２４  １４  Ｈ  ０．８２４  １５  Ｌ  ０．８２４  １６  Ｈ  ０．８２４  １７  Ｌ  ０．８２４  １８  Ｈ  ０．８２４  １９  Ｌ  ０．８２４  ２０  Ｈ  ０．８２４  ２１  Ｌ  ０．８２４  ２２  Ｈ  ０．８２４  ２３  Ｌ  ０．８２４  ２４  Ｈ  ０．８２４  ２５  Ｌ  ０．８２４  ２６  Ｈ  ０．８２４  ２７  Ｌ  ０．９１  ２８Ｈ  ０．９１  ２９  Ｌ  １  ３０  Ｈ  １  ３１  Ｌ  １  ３２  Ｈ  １  ３３  Ｌ  １  ３４  Ｈ  １  ３５  Ｌ  １  ３６  Ｈ  １  ３７  Ｌ  １  ３８  Ｈ  １  ３９  Ｌ  １  ４０  Ｈ  １  ４１  Ｌ  １  ４２  Ｈ  １  ４３Ｌ  １  ４４  Ｈ  １  ４５  Ｌ  １  ４６  Ｈ  １  ４７  Ｌ  １  ４８  Ｈ  １  ４９  Ｌ  １．１  ５０  Ｈ  １．１  ５１  Ｌ  １．２  ５２  Ｈ  １．２  ５３  Ｌ  １．２  ５４  Ｈ  １．２  ５５  Ｌ  １．２  ５６  Ｈ  １．２  ５７  Ｌ  １．２  ５８  Ｈ  １．２  ５９  Ｌ  １．２  ６０  Ｈ  １．２  ６１  Ｌ  １．２  ６２  Ｈ  １．２  ６３  Ｌ  １．２  ６４  Ｈ  １．２  ６５  Ｌ  １．２  ６６  Ｈ  １．２  ６７  Ｌ  １．２  ６８  Ｈ  １．２  ６９  Ｌ  １．２  ７０  Ｈ  １．２  ７１  Ｌ  ０．５
という構成になる。
【００６９】
なお、上記したフィルター１２の展開前の膜構成のかっこ書きの前後の膜厚を変化させて、リップルをなくすように最適化を行っているので、フィルター１２においては、約４００ｎｍ〜７００ｎｍの阻止帯域ならびに約２００ｎｍ〜４００ｎｍの透過帯域のフラットな特性が実現されている。
【００７０】
一方、波長変換素材１４は、波長変換材料と波長変換材料を保持する材料とからなるものである。なお、この明細書においては、「波長変換素材１４を形成する波長変換材料を保持する材料」を、「ホストポリマー」と称することとする。例えば、波長変換材料としては、図１０に示す「１，４−ｂｉｓ［２−（５ｐｈｅｎｙ１ｏｘａｚｏｌｙｌ）］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）」を用いることができ、ホストポリマーとしては、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）を用いることができる。
【００７１】
ここで、図１１（ａ）には、波長変換材料とホストポリマーとにより波長変換素材１４を製造する方法を模式的に示す説明図が示されている。波長変換素材１４は、平滑な表面を有する板状の支持部材３０２，３０４の間に波長変換材料とホストポリマーとを狭持させた状態で加熱手段３００により加熱する、所謂、ホットプレスの手法を用いて製造される。
【００７２】
具体的には、波長変換材料としてＰＯＰＯＰを用い、ホストポリマーとしてポリスチレンを用いる場合には、ＰＯＰＯＰを１０ｗｔ％の濃度で使用する。そして、紫外線透過ガラスよりなる支持部材３０２の平滑な上面３０２ａに、すりつぶしたＰＯＰＯＰとポリスチレンとを薄く伸ばして広げる。それから、紫外線透過ガラスよりなる支持部材３０４を重ね合わせて、支持部材３０２と支持部材３０４との間にＰＯＰＯＰとポリスチレンとが狭持されるようにする。
【００７３】
こうしてＰＯＰＯＰとポリスチレンとを狭持した支持部材３０２，３０４を、加熱手段３００たるホットプレート上に載置して、所定の温度で所定時間加熱する。この際、支持部材３０２と支持部材３０４との間に狭持されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとは、加熱されるとともに、支持部材３０２の上に位置する支持部材３０４の自重により所定の荷重でプレスされる。
【００７４】
上記したようにして製造された波長変換素材１４は、薄いフィルム状となる。例えば、１０．１ｍｇのＰＯＰＯＰと９０．１ｍｇのポリスチレンとをすりつぶして、支持部材３０２，３０４に狭持させて加熱手段３００たるホットプレート上に載置し、２３０℃で加熱して、ＰＯＰＯＰとポリスチレンとが溶けたのを確認した後５分間加熱を継続すると、薄いフィルム状に形成された波長変換素材１４を製造することができる。なお、波長変換素材１４の厚みは、スペーサーの使用により任意の厚みに制御可能である。
【００７５】
また、図１１（ａ）に示すようにして形成された波長変換素材１４は、図１１（ｂ）に示すように支持部材３０２と支持部材３０４とによって支持されているので、光検出装置１０として組み上げるときなどの取り扱いが容易になる。
【００７６】
ここで、図１２には、上記したようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材１４の波長変換スペクトルを示すグラフが示されており、図１３には、図１２に示す波長変換スペクトルを有する波長変換素材１４の変換波長強度の時間安定性を示すグラフが示されている。
【００７７】
図１２から明らかなように、波長変換素材１４に波長３８５ｎｍの光を入射させると、図１２に示す（ａ）のように変換された光が波長変換素材１４から放出され、波長変換素材１４に波長３５０ｎｍの光を入射させると、図１２に示す（ｂ）にように変換された光が波長変換素材１４から放出され、波長変換素材１４に波長３００ｎｍの光を入射させると、図１２に示す（ｃ）にように変換された光が波長変換素材１４から放出される。
【００７８】
また、図１２（ｄ）より、波長４２７ｎｍでモニターすると、波長２００ｎｍ付近では強度が低く、波長３００ｎｍ付近ではおよそ７００の強度があり、波長４００ｎｍ付近ではおよそ９００の強度となっており、波長変換素材１４が波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外領域において十分な変換効率を有することが明らかである。
【００７９】
なお、図１２の（ｅ）は、波長変換素材１４の吸収波長域を示すものである。
【００８０】
このように上記したようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材１４は、吸収波長領域は「λ＝２００ｎｍ〜４００ｎｍ」であり、放出光の中心波長は４２０ｎｍとなり、放出の時定数は１．５ｎｓとなる。
【００８１】
そして、図１３より、波長４２７ｎｍでモニターした場合に、波長変換素材１４の変換波長強度が６００秒間安定していることが明らかであり、上記したようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材１４は、短時間で性能が劣化するようなことがない。
【００８２】
より詳細には、図１４乃至図１６には、上記したようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材１４に長時間（１００００秒）露光を行った場合の結果が示されている。波長変換素材１４の長時間露光前の波長変換スペクトル（図１４参照）は、およそ３時間におよぶ長時間露光の後（図１６参照）においても維持されており、そのおよそ３時間におよぶ長時間露光の最中おいて、波長変換素材１４の変換波長強度は安定している（図１５参照）。
【００８３】
また、光検出器１６としては、この実施の形態においては、光電子増倍管が用いられている。
【００８４】
以上の構成において、この光検出装置１０に光が入射されると、波長３３７ｎｍ付近の光はフィルター１２を透過して波長変換素材１４に吸収されることになるが、波長４２０ｎｍ付近の光はフィルター１２によって反射される。
【００８５】
そして、波長変換素材１４は、フィルター１２を透過した波長３３７ｎｍ付近の光を吸収し、吸収した光よりも波長の長い波長４２０ｎｍを中心波長とする光を放出する。
【００８６】
ここで、波長変換素材１４から放出された波長４２０ｎｍを中心波長とする光は、フィルター１２で反射されるため、入射してきた方向には出られない。
【００８７】
従って、波長変換素材１４から放出された光は、フィルター１２が存在しない場合よりも効率的に光検出器１６に導かれることになる。
【００８８】
図１７には、本発明による光検出装置の第２の実施の形態の構成説明図が示されている。この第２の実施の形態による光検出装置は、光を有感領域の小さな光検出器に効率よく導くことができる。
【００８９】
なお、この図１７に示す第２の実施の形態の構成において、図５に示す第１の実施の形態の構成と同一または相当する構成については、図５において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明は省略する。
【００９０】
ここで、第２の実施の形態による光検出装置２０は、波長変換素材１４から放出された光を光検出器１６の有感領域１６ａまで導く導光部材として、光検出器１６の有感領域１６ａが配置される下端開口部２２ａよりも広い開口径を形成する上端開口部２２ｂを有する管体２２を備えている点において、第１の実施の形態による光検出装置１０とは異なっている。この管体２２は、例えば、アルミニウムなどにより形成される。
【００９１】
即ち、管体２２の下端開口部２２ａには、有感領域１６ａが上端開口部２２ｂと対向するようにして光検出器１６が配置されており、一方、管体２２の上端開口部２２ｂには、フィルタ１２が配設されている。
【００９２】
さらに、管体２２内におけるフィルタ１２と光検出器１６との間であって、かつ、フィルタ１２の近傍には、波長変換素材１４が配設されている。
【００９３】
また、管体２２の内面２２ｃは鏡面処理が施されていて、管体２２内に入射された全ての光を反射することができるようになされている。
【００９４】
以上の構成において、この光検出装置２０においては、上記した第１の実施の形態における光検出装置１０と同様にして、フィルター１２を透過して波長変換素材１４によって波長変換された光が、管体２２内に導入されることになるが、管体２２の内面２２ｃ、フィルター１２および波長変換素材１４の反射が無吸収であれば、フィルター１２を透過した全ての光が光検出器１６に導かれることになる。
【００９５】
従って、波長変換素材１４から放出された光は、フィルター１２ならびに管体２２が存在しない場合よりも効率的に光検出器１６に導かれることになる。
【００９６】
また、この第２の実施の形態による光検出装置２０は、図１８に示すように、マルチアノード光電子増倍管のアノード配列の各有感領域にそれぞれ適用することができるのは勿論である。
【００９７】
上記したように、第１の実施の形態による光検出装置１０ならびに第２の実施の形態による光検出装置２０によれば、光検出器１６へ入射される光の波長が光検出器１６で検出可能な波長領域よりも短い場合でも、波長変換素材１４による波長変換によって光検出器１６で検出可能な波長領域に変換されるので、効率的に検出を行うことができるようになる。
【００９８】
特に、上記した第２の実施の形態による光検出装置２０においては、光検出器１６の有感領域１６ａが入射窓たる管体２２の上端開口部２２ｂよりも小さいときでも、光の損失を最小限に抑えて大半の光を光検出器１６の有感領域１６ａに導くことができる。
【００９９】
また、上記した第２の実施の形態による光検出装置２０においては、より小さな領域（光検出器１６の有感領域）に光を集中させることによって、感度のむらを最小限に抑えることができるようになる。
【０１００】
さらに、上記したように波長変換素材１４は、波長変換材料としてＰＯＰＯＰを用い、ホストポリマーとしてポリスチレンを用いて、図１１（ａ）に示すようなホットプレスにより製造するようにしたので、簡便な製造工程で、フィルム状に形成することができ、しかも長時間にわたって高い性能を維持することができる。
【０１０１】
例えば、従来より公知のスピンコートや蒸着などの手法により波長変換素材１４を製造した場合には、図１１（ａ）に示すようなホットプレスの手法で製造した場合の品質を維持することはできない。
【０１０２】
このため、本発明による波長変換素材１４を用いた第１の実施の形態による光検出装置１０ならびに第２の実施の形態による光検出装置２０においては、安定性と耐久性とを一層向上させることができる。
【０１０３】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に説明するように変形することができる。
【０１０４】
（１）上記した各実施の形態においては、フィルター１２としてＳｉＯ２とＨｆＯ２との多層膜よりなるものを用いたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【０１０５】
即ち、ＳｉＯ２とＨｆＯ２との組み合わせ以外にも、それと同様な機能を果たす物質の組み合わせや設計を行うことは可能である。
【０１０６】
また、光の透過波長帯域を広げたり、あるいは狭めたりというように、それぞれの目的に応じたフィルター１２を構築することも可能である。
【０１０７】
（２）上記した各実施の形態においては、波長変換素材１４を形成する波長変換材料としてＰＯＰＯＰを用い、ホストポリマーとしてポリスチレンを用いたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【０１０８】
波長変換素材１４を形成する波長変換材料としては、例えば、「２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−６−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏｘａｚｏｌ−１，３（ＰＢＢＯ）」（吸収ピーク：３２７ｎｍ／蛍光ピーク：４０３ｎｍ）、「２，５−Ｂｉｓ−（４−ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−ｏｘａｚｏｌ（ＢＢＯ）」（吸収ピーク：３４０ｎｍ／蛍光ピーク：４１２ｎｍ）、「７−Ａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｃａｒｂｏｓｔｙｒｙｌ（Ｃａｒｂｏｓｔｙｒｙｌ）」（吸収ピーク：３５０ｎｍ／蛍光ピーク：４００ｎｍ）、「１，４−Ｄｉ［２−（５−ｐｈｅｎｙｌｏｘａｚｏｌｙｌ）］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）」（吸収ピーク：３５８ｎｍ／蛍光ピーク：４２５ｎｍ）、「７−Ｈｙｄｒｏｘｙ−４−ｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ４）」（吸収ピーク：３７２ｎｍ／蛍光ピーク：４４５ｎｍ）、「ｐ−Ｂｉｓ（ｏ−ｍｅｔｈｙｌｓｔｙｒｙｌ）−ｂｅｎｚｅｎｅ（Ｂｉｓ−ＭＳＢ）」（吸収ピーク：３５０ｎｍ／蛍光ピーク：４１８ｎｍ）、「７−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｑｕｉｎｏｌｏｎ−２（Ｃａｒｂｏｓｔｙｒｙｌ３）」（吸収ピーク：３６０ｎｍ／蛍光ピーク：４２５ｎｍ）、「７−Ａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ１２０）」（吸収ピーク：３５４ｎｍ／蛍光ピーク：４３５ｎｍ）、「７−Ａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ２）」（吸収ピーク：３６６ｎｍ／蛍光ピーク：４４３ｎｍ）、「７−Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−４−ｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ４７）」（吸収ピーク：３７３ｎｍ／蛍光ピーク：４５０ｎｍ）、「２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ−８−ｍｅｔｈｙｌｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｏ−［９，９ａ，１−ｇｈ］−ｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ１０２）」（吸収ピーク：３８９ｎｍ／蛍光ピーク：４６５ｎｍ）、「７−Ａｍｉｎｏ−４−ｔｒｉｆｌｕｏｒｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ１５１）」（吸収ピーク：３８２ｎｍ／蛍光ピーク：４８０ｎｍ）、「７−Ｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−６−ｍｅｔｈｙｌ−４−ｔｒｉｆｌｕｏｒｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ３０７）」（吸収ピーク：３９５ｎｍ／蛍光ピーク：４９０ｎｍ）、「７−Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−４−ｔｒｉｆｌｕｏｒｍｅｔｈｙｌｃｏｕｍａｒｉｎ（Ｃｏｕｍａｒｉｎ１５２）」（吸収ピーク：３９７ｎｍ／蛍光ピーク：５１０ｎｍ）のいずれかを用い、波長変換素材１４を形成するホストポリマーとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリルニトリル、プロピオン酸セルロース、エチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリアセタール、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、ポリフェニレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン６、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６６、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、アセチルブチルセルロース、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリフッ化ビニル、ポリトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレートなどの熱可塑性樹脂のいずれかを用いるようにしてもよい。
【０１０９】
上記したように波長変換素材１４を形成する波長変換材料ならびにホストポリマーとしては、各種材料を用いることができるが、ホストポリマーは波長変換材料の発光波長領域で透明であるようにするとよい。このようにすると、ホストポリマーによって波長変換材料の発光が吸収されることがなく、フィルター１２により透過された光は、ホストポリマーを透過して波長変換材料に吸収される。
【０１１０】
また、ホストポリマーが波長変換材料を励起する波長領域で透明であるようにすると、フィルター１２により透過された光を、ホストポリマーを透過して波長変換材料に吸収させることができる。
【０１１１】
そして、吸収波長帯域が約２００ｎｍ〜４００ｎｍであるとともに、発光波長領域が約４００ｎｍ〜６００ｎｍである波長変換材料を用いて波長変換素材１４を形成すると、光検出器１６が高い量子効率を有する波長領域の光で検出できるので、当該波長変換素材１４を用いた光検出装置は、入射された所定の波長の光をより高い量子効率で検出することができるようになる。
【０１１２】
また、ホストポリマーの融点が、波長変換材料の融点より高いようにすると、図１１（ａ）に示すようなホットプレスにより製造された波長変換素材１４が、光散乱を起こさないものとなるので、フィルター１２により透過された光を波長変換素材１４が吸収するのに有益である。
【０１１３】
例えば、波長変換材料としてＰＯＰＯＰを用い、ホストポリマーとしてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を用いて波長変換素材１４を製造すると、ホストポリマーであるＰＭＭＡの融点が、波長変換材料であるＰＯＰＯＰの融点より低いので、図１１（ａ）に示すようなホットプレスの後の冷却過程でＰＯＰＯＰがＰＭＭＡより先に固化してしまう。その結果、完成した波長変換素材に光散乱を起こす膜が形成されてしまい、フィルター１２により透過された光を波長変換素材が散乱してしまい、波長変換効率が著しく低下する。
【０１１４】
このため、具体的には、ホストポリマーとして波長変換材料の融点より高い融点を有する熱可塑性樹脂、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン６、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６６、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、アセチルブチルセルロース、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリフッ化ビニル、ポリトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレートなどやその他各種材料を使用するとよい。
【０１１５】
なお、ホストポリマーの融点が、波長変換材料の融点より高いとともに波長変換材料の分解温度より低いようにすると、ホットプレスの際の加熱中に、ホストポリマーが溶ける前に波長変換材料が分解してしまうのを防止することができる。
【０１１６】
ここで、上記した各実施の形態の波長変換素材１４のホストポリマーとして用いられたポリスチレンは、波長変換素材１４の波長変換材料として用いられた「１，４−ｂｉｓ［２−（５ｐｈｅｎｙ１ｏｘａｚｏｌｙｌ）］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）」の発光波長領域（約２００ｎｍ〜４００ｎｍ）で透明なものであり、ＰＯＰＯＰを励起する波長領域（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）で透明であるので、ホストポリマーによって波長変換材料の発光が吸収されることがなく、フィルター１２により透過された光は、ホストポリマーを透過して波長変換材料に吸収される。
【０１１７】
なお、ＰＯＰＯＰの吸収波長帯域は約２００ｎｍ〜４００ｎｍであり、発光波長領域は約４００ｎｍ〜７００ｎｍであるので、ＰＯＰＯＰを吸収波長帯域が約２００ｎｍ〜４００ｎｍであるとともに発光波長領域が約４００ｎｍ〜６００ｎｍである波長変換材料として用いることができる。
【０１１８】
また、ホストポリマーとして用いられたポリスチレンの融点は２３０℃であり、ＰＯＰＯＰの融点２００℃より高いので、ホットプレスにより光散乱を起こさない波長変換素材１４を製造することができ、フィルター１２により透過された光を波長変換素材１４が吸収するのに有益である。
【０１１９】
（３）上記した各実施の形態においては、波長変換素材１４によって、入射された波長３３７ｎｍの光が波長４２０ｎｍの光に波長変換されて放出されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、低い波長領域から３５０ｎｍ〜４００ｎｍあたりに一旦波長を伸ばし、その後４００ｎｍ以上にするといったように、２段階で波長変換するように波長変換素材を形成してもよい。
【０１２０】
具体的には、波長変換材料として、例えば、「２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌ（Ｂｕｔｙｌ−ＰＢＤ）」（吸収ピーク：３０２ｎｍ／蛍光ピーク：３６８ｎｍ）、「２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−ｐｈｅｎｙｌ−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌ（ＰＢＣ）」（吸収ピーク：３０２ｎｍ／蛍光ピーク：３６０ｎｍ）、「２，５−Ｄｉｐｈｅｎｙｌｏｘａｚｏｌ（ＰＰＯ）」（吸収ピーク：３０３ｎｍ／蛍光ピーク：３６５ｎｍ）、「２，５−Ｄｉｐｈｅｎｙｌｆｕｒａｎ（ＰＰＦ）」（吸収ピーク：３２４ｎｍ／蛍光ピーク：３６８ｎｍ）、「ｐ−Ｑｕａｔｅｒｐｈｅｎｙｌ（ＰＱＰ）」（吸収ピーク：２９７ｎｍ／蛍光ピーク：３７４ｎｍ）、「２，５−Ｂｉｓ−（４−ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌ（ＢＢＤ）」（吸収ピーク：３１４ｎｍ／蛍光ピーク：３７３ｎｍ）、「２−（１−Ｎａｐｈｔｈｙｌ）−５−ｐｈｅｎｙｌｏｘａｚｏｌ（α−ＮＰＯ）」（吸収ピーク：３３３ｎｍ／蛍光ピーク：３９６ｎｍ）、「２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−６−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏｘａｚｏｔｅｔｒａｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄ（Ｆｕｒａｎ２）」（吸収ピーク：３３０ｎｍ／蛍光ピーク：３９６ｎｍ）、のいずれかを用いて波長変換素材を形成すればよい。
【０１２１】
（４）上記した各実施の形態においては、光検出器１６として光電子増倍管を用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、半導体光検出器などを用いることができる。
【０１２２】
（５）上記した第２の実施の形態においては、導光部材として管体２２を用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、導光部材としてライトガイドなどを用いることができる。
【０１２３】
図１９には、導光部材として管体２２に代えてライトガイドを用いた図１８に対応する説明図が示されている。
【０１２４】
（６）上記した各実施の形態においては、入射された紫外領域の波長の光子を波長変換素材１４によってより長波長側に変換して光検出装置１０，２０で検出することができるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、宇宙から到来する高エネルギー宇宙線が地球大気と起こす空気シャワーの宇宙からの観測用検出器だけではなく、近紫外を利用する幅広い分野に適用可能である。
【０１２５】
つまり、フィルター１２や波長変換素材１４を形成する材料を選択し、光検出器１６の種類を変更したりすれば、本発明による光検出装置によって紫外領域とは異なる波長の光の検出が可能となる。
【０１２６】
なお、フィルター１２や波長変換素材１４を形成する材料の変更に応じて、フィルター１２や波長変換素材１４それぞれを製造する製造装置や製造方法を適宜変更するようにするとよい。
【０１２７】
（７）上記した実施の形態ならびに上記（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、入射された所定の波長の光を高い量子効率で検出することができるようになるという優れた効果を奏する。
【０１２９】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、物理的な面積に比べて有感領域が小さい光検出器においても、光の損失を抑制して、光を効率よく光検出器の有感領域に導くことができるようになるという優れた効果を奏する。
【０１３０】
さらに、本発明は、以上説明したように構成されているので、簡単に製造することができ、光検出装置の安定性と耐久性とを一層向上させることができる波長変換素材を提供することができるようになるという優れた効果を奏する。
【０１３１】
さらにまた、本発明は、以上説明したように構成されているので、検出したい波長の光を１００％近く透過し、変換された波長の光を１００％近く反射して検出器側へ導くフィルターを提供することができるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、地上に広角の光学望遠鏡を設置して空気シャワーからのチェレンコフ光および蛍光を像としてとらえるようにした方法を示す説明図である。
【図２】人工衛星から空気シャワーによる蛍光やチェレンコフ光の反射を動画としてとらえるようにした方法を示す説明図である。
【図３】光電子増倍管における量子効率の波長依存性を示すグラフである。横軸に波長（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）をとり、縦軸に量子効率（ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）をとっている。
【図４】マルチアノード光電子増倍管のアノード配列の一例を示す説明図である。
【図５】本発明による光検出装置の第１の実施の形態の構成説明図である。
【図６】ＳｉＯ２とＨｆＯ２とより多層膜を形成してフィルターを製造する際に用いるスパッタ装置の一例を示す概略構成説明図である。
【図７】ＳｉＯ２とＨｆＯ２との多層膜よりなるフィルターの直入射の場合の透過率特性を示すグラフである。
【図８】ＳｉＯ２とＨｆＯ２との多層膜よりなるフィルターの透過率特性を示す等高線グラフである。入射光の波長と入射光の入射角とに対する透過率を示しており、入射角は直入射の場合を０度としてある。
【図９】図６に示すスパッタ装置により製造されたるフィルターを模式的に示す説明図である。
【図１０】「１，４−ｂｉｓ［２−（５ｐｈｅｎｙ１ｏｘａｚｏｌｙｌ）］ｂｅｎｚｅｎｅ（ＰＯＰＯＰ）」の化学構造式を示す。
【図１１】（ａ）は波長変換材料とホストポリマーとにより波長変換素材を製造する方法を模式的に示した説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示すようにして製造された波長変換素材を示す説明図である。
【図１２】図１１（ａ）に示すようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材の波長変換スペクトルを示すグラフである。
【図１３】図１２に示す波長変換スペクトルを有する波長変換素材の変換波長強度の時間安定性を示すグラフである。
【図１４】図１１（ａ）に示すようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材の長時間露光前の波長変換スペクトルを示すグラフである。
【図１５】図１１（ａ）に示すようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材の長時間露光中の変換波長強度の時間安定性を示すグラフである。
【図１６】図１１（ａ）に示すようにして製造されたＰＯＰＯＰとポリスチレンとよりなる波長変換素材の長時間露光後の波長変換スペクトルを示すグラフである。
【図１７】本発明による光検出装置の第２の実施の形態の構成説明図である。
【図１８】本発明による光検出装置の第２の実施の形態をマルチアノード光電子増倍管のアノード配列の各有感領域にそれぞれ適用した場合を示す説明図である。
【図１９】管体に代えてライトガイドを用いた図１８に対応する説明図である。
【符号の説明】
１０、２０    光検出装置
１２          フィルター
１４          波長変換素材
１６          光検出器
１６ａ        有感領域
２２          管体
２２ａ        下端開口部
２２ｂ        上端開口部
２２ｃ        内面
１００          スパッタ装置
１０２          チャンバー
１０２ａ        内部
１０２ｂ，１０２ｃ    窓部
１０４          回転ターンテーブル
１０６          真空計
１０８          排気系
１１０          光源
１１２          受光器
１１４          スパッタ源
２００          基板
３００          加熱手段
３０２，３０４  支持部材
３０２ａ        上面
【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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