(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面板から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、前記光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、前記電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管において、
前記電子増倍部は、エッチングによって電子増倍孔を成形させた板状のダイノードを複数枚積層させることで構成され、前記各ダイノードの縁部にはブリッジ残部が設けられ、互いに隣接する前記ダイノードの前記ブリッジ残部は、前記ダイノードの積層方向に対して異なる位置となるように配列させたことを特徴とする光電子増倍管。
【請求項２】
前記ブリッジ残部は、前記ダイノードの前記縁部のうちの辺部分に設けられたことを特徴とする請求項１記載の光電子増倍管。
【請求項３】
前記ブリッジ残部は、前記ダイノードの前記縁部のうちの角部分に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の光電子増倍管。
【請求項４】
前記各ブリッジ残部は、前記ダイノードの積層方向において一段置きに同一位置に設けられたことを特徴とする光電子増倍管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光面板に入射した微弱な光を電子に変換し、多段に積層させたダイノードの電子増倍作用によって検出させるようにした光電子増倍管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平６−３１４５５１号公報及び特開平６−３１００８４号公報がある。これら公報に記載された光電子増倍管は、多段に積層させたダイノードからなる電子増倍部を有し、ダイノードとステムピンとを接続させるために、ダイノードにはＵ字状の接続端子が設けられている。そして、各接続端子を段方向にずらすことで、接続端子間で発生する電界放電を抑制すると同時に、ステムピンが互いに重なり合わないようにしている。また、各ダイノードは、２枚のダイノード薄板を溶接によって接合させており、各溶接跡も段方向にずらしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の光電子増倍管には、次のような課題が存在している。確かに、接続端子や溶接跡を段方向にずらすことは、光電子増倍管の性能をアップさせるには有効な手段ではある。しかし、基本特性の更なる向上を図るにあたって、エッチングの技術により各ダイノードを成形する際に発生するバリも問題となる。なお、特開平６−３１４５５２号公報や特開平５−１８２６３１号公報には、ダイノードをエッチングによって成形させることが開示されているが、エッチング技術を利用した際に発生するバリに着目したものではない。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ブリッジ残部によるノイズの発生を抑制させるようにした光電子増倍管を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の光電子増倍管は、受光面板から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管において、電子増倍部は、エッチングによって電子増倍孔を成形させた板状のダイノードを複数枚積層させることで構成され、各ダイノードの縁部にはブリッジ残部が設けられ、互いに隣接するダイノードのブリッジ残部は、ダイノードの積層方向に対して異なる位置となるように配列させたことを特徴とする。
【０００６】
この光電子増倍管において、多段に積層させる板状のダイノードに電子増倍孔を成形するにあたってはエッチング技術が利用される。このエッチング処理を行うにあたって、板状のダイノード基板とその周囲に配置させたパターン枠とをブリッジ部によって連結させたものが準備される。そして、ダイノード基板にマスクを施した状態で、エッチング処置を行ってダイノード基板に多数の電子増倍孔を成形する。その後、ブリッジ部を切断し、光電子増倍管に組み込むためのダイノードが成形されることになる。このとき、ブリッジ部の切断によってダイノードの縁部には、ブリッジ部が必然的に残ることになる。このブリッジ残部が存在するままの状態でダイノードを積層させ、ブリッジ残部を積層方向に一列に並べると、ブリッジ残部間で放電が発生することが確認された。このような現象は、ダイノード間の間隔が狭ければ狭いほど顕著に現れ、このことが、光電子増倍管のノイズの発生に影響を与えていることを発明者らは実験により認識するに至った。そこで、隣接するダイノードのブリッジ残部を、ダイノードの積層方向に対して異なる位置となるように配列させて、光電子増倍管の基本特性の更なる向上を図った。特に、電子増倍部を薄型化する際に手法が有効となる。このように、高精度な光電子増倍管を追求する上で、バリ（ブリッジ残部）の存在は無視することができない程、重要な要素であることが認識され、バリが存在することを前提とした上でこの発明がなされている。
【０００７】
請求項２記載の光電子増倍管において、ブリッジ残部は、ダイノードの縁部のうちの辺部分に設けられると好ましい。このような構成を採用した場合、ブリッジ残部の配列パターンを多くすることができ、状況に応じた様々な対応を可能にする。例えば、積層方向に対して、ブリッジ残部の位置を全てずらすことを可能にする。
【０００８】
請求項３記載の光電子増倍管において、ブリッジ残部は、ダイノードの縁部のうちの角部分に設けられると好ましい。このような構成を採用した場合に、一列に並べられる角部分に対して、ブリッジ残部を一つ置きに配置させることが可能になる。
【０００９】
請求項４記載の光電子増倍管において、各ブリッジ残部は、ダイノードの積層方向において一段置きに同一位置に設けられると好ましい。このような構成を採用した場合、ブリッジ残部間を少なくともダイノードの厚み分をもって離間させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による光電子増倍管の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る光電子増倍管を示す斜視図であり、図２は、図１の断面図である。これら図面に示す光電子増倍管１は、略正四角筒形状の金属製（例えば、コバール金属製やステンレス製）の側管２を有し、この側管２の一側の開口端Ａにはガラス製の受光面板３が融着固定され、この受光面板３の内表面には、光を電子に変換する光電面３ａが形成され、この光電面３ａは、受光面板２に予め蒸着させておいたアンチモンにアルカリ金属蒸気を反応させることで形成される。また、側管２の開口端Ｂには、金属製（例えば、コバール金属製やステンレス製）のステム板４が溶接固定されている。このように、側管２と受光面板３とステム板４とによって密封容器５が構成され、この密封容器５は、高さが１０ｍｍ程度の極薄タイプのものである。
【００１２】
また、ステム板４の中央には金属製の排気管６が固定されている。この排気管６は、光電子増倍管１の組立て作業終了後、密封容器５の内部を真空ポンプ（図示せず）によって排気して真空状態にするのに利用されると共に、光電面３ａの形成時にアルカリ金属蒸気を密封容器５内に導入させる管としても利用される。
【００１３】
そして、密封容器５内には、ブロック状で積層タイプの電子増倍器７が設けられ、この電子増倍器７は、略同一形状をなす１０枚（１０段）の板状ダイノード８を積層させた電子増倍部９を有し、電子増倍器７は、ステム板４を貫通するように設けられたコバール金属製のステムピン１０によって密封容器５内で支持され、各ステムピン１０の先端は各ダイノード８と電気的に接続されている。また、ステム板４には、各ステムピン１０を貫通させるためのピン孔４ａが設けられ、各ピン孔４ａには、コバールガラス製のハーメチックシールとして利用されるタブレット１１が充填され、各ステムピン１０は、タブレット１１を介してステム板４に固定される。なお、各ステムピン１０には、各ダイノード８に個別的に接続させたダイノードピン１０Ａと、後述する各アノード１２に個別的に接続させたアノードピン１０Ｂとがある。
【００１４】
更に、電子増倍器７には、電子増倍部９の下方に位置してアノードピン１０Ｂの上端に固定したアノード１２が並設させられている。また、電子増倍器７の最上段において、光電面３ａと電子増倍部９との間には平板状の収束電極板１３が配置され、この収束電極板１３には、スリット状の開口部１３ａが複数本形成され、各開口部１３ａは一方向にリニアな配列をなす。同様に、電子増倍部９の各ダイノード８には、開口部１３ａと同数のスリット状電子増倍孔８ａが複数本形成され、各電子増倍孔８ａは、紙面と垂直な方向でリニアな配列になっている。
【００１５】
そして、各ダイノード８の各電子増倍孔８ａを段方向にそれぞれ配列してなる各電子増倍経路Ｌと、収束電極板１３の各開口部１３ａとを一対一で対応させることによって、電子増倍器７には、複数のチャンネルが形成されることになる。また、各アノード１２は所定数のチャンネル毎に対応するように８×８個設けられ、各アノード１２を各アノードピン１０Ｂにそれぞれ接続させることで、各アノードピン１０Ｂを介して外部に個別的な出力を取り出している。
【００１６】
このように、電子増倍器７は、複数のリニア型チャンネルを構成している。そして、図示しないブリーダ回路に接続した所定のステムピン１０によって、電子増倍部９及びアノード１２には所定の電圧が供給され、光電面３ａと収束電極板１３とは、同じ電位に設定され、各ダイノード８とアノード１２は、上段から順に高電位の設定がなされている。従って、受光面板２に入射した光は、光電面３ａで電子に変換され、その電子が、収束電極板１３と電子増倍器７の最上段に積層されている第１段のダイノード８とによって形成される電子レンズ効果により、所定のチャンネル内に入射することになる。そして、電子の入射したチャンネルにおいて、電子は、ダイノード８の電子増倍経路Ｌを通りながら、各ダイノード８で多段増倍されて、アノード１２に入射し、個別的な出力が各アノード１２から送出されることになる。
【００１７】
ここで、多段に積層させる板状のダイノード８は、厚み０．２ミリで５×５センチ角の平面を有すると共に、多数の電子増倍孔８ａを有し、各電子増倍孔８ａは、０．５ミリのピッチ間隔をもって配列させている。このような微小な電子増倍孔８ａを成形するにあたってはエッチング技術が利用される。このエッチング処理を行うにあたって、図３に示すようなベース板２４を準備する。このベース板２４は、厚み０．２ｍｍの板状ダイノード基板２０，２１を囲むようなパターン枠２２を有し、このパターン枠２２と各ダイノード基板２０，２１の縁部２０ａ，２１ａとをブリッジ部２３によって連結させたものである。
【００１８】
このベース板２４において、各ダイノード基板２０，２１は、対向する２本のブリッジ部２３によってそれぞれ支えられ、必要最小限のブリッジ部２３の本数で、各ダイノード基板２０，２１をパターン枠２２内で２点支持させている。このように、２本のブリッジ部２３を介在させ、エッチング中にパターン枠２２からダイノード基板２０，２１が落下しないような方策が採られている。なお、ベース板２４は、プレスによって打ち抜き成形されるものである。
【００１９】
そして、金属製のベース板２４において、ダイノード基板２０，２１の表面に遮光マスクを施した状態でエッチング処置を行い、各ダイノード基板２０，２１に０．５ｍｍピッチの多数の電子増倍孔８ａを成形させる。次に、エッチング処理後、ダイノード基板２０，２１をパターン枠２２から切り離すことが必要となる。
【００２０】
この場合、図３及び図４に示すように、パターン枠２２から３ｍｍ程度の幅をもって内方に延びるブリッジ部２３の先端は、ダイノード基板２０，２１に連結させている。そして、ブリッジ部２３の先端部分には、三角形状の連結部２３ａが設けられ、その頂部２３ｂは、ダイノード基板２０，２１の縁部２０ａ，２１ａのうちの辺部分Ｓに接続させている。なお、頂部２３ｂでの支持及び切断を考慮し、頂部２３ｂは０．２ｍｍ程度の幅をもっている。
【００２１】
そこで、ブリッジ部２３の頂部２３ｂを、一点鎖線で示す位置で切断することにより、ダイノード基板２０，２１はパターン枠２２から切り離される。その結果、光電子増倍管１内への組み込みが可能なダイノード８が完成することなる。このとき、図５に示すように、ブリッジ部２３の切断によってダイノード８の縁部８ｂのうちの辺部分Ｓには、ブリッジ部２３が僅かながら残ることになり、これがダイノード８のブリッジ残部８ｃとなる。
【００２２】
このブリッジ残部８ｃが存在した状態でダイノード８を積層させる場合、ブリッジ残部８ｃが積層方向に一列に並んでしまうと、ブリッジ残部８ｃ間で放電が発生することが実験により確認された。そして、このような現象は、ダイノード８間の間隔が狭ければ狭いほど顕著に現れ、このことが、ノイズの発生に影響を与えることになる。
【００２３】
そこで、隣接するダイノード８のブリッジ残部８ｃを、ダイノード８の積層方向に対して異なる位置となるように配列させることで、光電子増倍管１の基本特性の更なる向上を図っている。特に、電子増倍部９を薄型化する際にこの手法が有効となる。ブリッジ残部８ｃのこのような配列の具体的な例として、図６及び図７に示すように、ダイノード８の積層方向において、各ブリッジ残部８ｃを一つ置きに同一位置に配置させる。その結果、上下方向において、ブリッジ残部８ｃ同士は、ダイノード８の少なくとも厚み分だけ離されることになり、ブリッジ残部８ｃで発生する放電が適切に回避されることになる。
【００２４】
この構造を用いて実験したところ、ダイノード８の各段間で５００Ｖの耐電圧が確認された。そして、光電子増倍管１のノイズ低減が確認され、バリ（ブリッジ残部）２３の存在は無視することができない程、重要な要素であることが認識されるに至った。
【００２５】
ブリッジ残部８ｃを、このような配列形態にするにあたっては、図３に示すように、左右のダイノード基板２０，２１において、ブリッジ部２３の位置を予め異ならせておくことが肝要である。このことは、ベース板２４をエッチング処理する際に考慮されるべきものである。
【００２６】
なお、各ダイノード基板２３の縁部２０ａ，２１ａには、ダイノードピン１０Ａを接続するための耳片２５（図３参照）が形成され、各耳片２５も、ダイノード８の積層方向にずらすように配列させることが必要である。これも、ベース板２４において予め所定の位置に成形しておくと好適である。また、図８に示すように、ダイノード８の積層方向において、ブリッジ残部８ｃを階段状に配列させるようにしてもよい。
【００２７】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、他の変形例であるベース板２９は、並設させた厚み０．２ｍｍの板状ダイノード基板３０，３１を囲むようなパターン枠３２を有し、このパターン枠３２と各ダイノード基板３０，３１の縁部３０ａ，３１ａとをブリッジ部３３によって連結させている。そして、各ブリッジ部３３は、縁部３０ａ，３１ａのうちの角部分Ｐにそれぞれ接続され、対角線上に配置される。
【００２８】
また、ダイノード基板３０，３１にエッチング処理を行った後、ダイノード基板３０，３１をパターン枠３２から切り離すと、図１０に示すように、ブリッジ部３３の切断によってダイノード１８の角部分Ｓには、ブリッジ部３３が僅かながら残り、これがダイノード１８のブリッジ残部１８ｃとなる。そして、各ブリッジ残部１８ｃは対角線上に出現している。
【００２９】
このようなブリッジ残部１８ｃが存在した状態でダイノード１８を積層させる場合、隣接するダイノード１８のブリッジ残部１８ｃを、ダイノード１８の積層方向に対して異なる位置となるように配列させる。具体的な例として、図１１に示すように、ダイノード８の積層方向において、角部分Ｐのブリッジ残部１８ｃを一つ置きに同一の位置に配置させる。その結果、隣接するブリッジ残部１８ｃ同士は、ダイノード１８の少なくとも厚み分だけ離されることになり、ブリッジ残部１８ｃで発生する放電が適切に回避される。なお、符号３５は、ダイノードピン１０Ａを接続するための耳片である（図９参照）。
【００３０】
【発明の効果】
本発明による光電子増倍管は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、受光面板の受光面から入射した光によって電子を放出する光電面を有し、光電面から放出した電子を増倍させる電子増倍部を密封容器内に有し、電子増倍部で増倍させた電子に基づいて出力信号を送出するアノードをもった光電子増倍管において、電子増倍部は、エッチングによって電子増倍孔を成形させた板状のダイノードを複数枚積層させることで構成され、各ダイノードの縁部にはブリッジ残部が設けられ、互いに隣接するダイノードのブリッジ残部は、ダイノードの積層方向に対して異なる位置となるように配列させたことにより、ブリッジ残部によるノイズの発生を適切に抑制させることができ、光電子増倍管の性能の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光電子増倍管の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】ダイノードをエッチングにより成形するためのベース板の第１の例を示す平面図である。
【図４】図３の要部拡大斜視図である。
【図５】ダイノードのブリッジ残部を示す斜視図である。
【図６】光電子増倍管内で図５のダイノードを積層させた状態を示す斜視図である。
【図７】ブリッジ残部の第１の配列状態を示す側面図である。
【図８】ブリッジ残部の第２の配列状態を示す側面図である。
【図９】ダイノードをエッチングにより成形するためのベース板の第２の例を示す平面図である。
【図１０】ダイノードのブリッジ残部を示す斜視図である。
【図１１】光電子増倍管内で図１０のダイノードを積層させた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光電子増倍管、３…受光面板、３ａ…光電面、５…密封容器、８…ダイノード、８ａ…電子増倍孔、８ｂ…ダイノードの縁部、８ｃ…ブリッジ残部、９…電子増倍部、１２…アノード、Ｓ…辺部分、Ｐ…角部分。
【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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