(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された電子を増倍する複数の電子増倍孔が配列されたダイノードを複数段に積層して形成された電子増倍部を備えた電子増倍管であって、
前記電子増倍孔同士は、線状の増倍孔境界部分で仕切られており、
前記ダイノードには、前記増倍孔境界部分より広い幅で形成されると共に前記電子増倍孔を仕切る仕切部が設けられ、
前記仕切部の複数箇所には、前記仕切部に比して幅広に形成されたガラス受け部が設けられており、
前記ダイノードの所定のガラス受け部には、ドーム状に形成されたガラス部が接合されており、前記ガラス部を介して前記ダイノードが積層されていることを特徴とする電子増倍管。
【請求項２】
前記ガラス受け部の全てに前記ガラス部が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電子増倍管。
【請求項３】
前記ガラス受け部のうちの一部に前記ガラス部が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電子増倍管。
【請求項４】
入射された電子を増倍する複数の電子増倍孔が配列されたダイノードを複数段に積層して形成された電子増倍部を備えた電子増倍管であって、
前記電子増倍孔同士は、線状の増倍孔境界部分で仕切られており、
前記ダイノードには、前記増倍孔境界部分より広い幅で形成されると共に前記電子増倍孔を仕切る仕切部が設けられ、
前記仕切部の複数箇所には、前記仕切部が伸びる方向に伸びる略半円柱のドーム状に形成されたガラス部が接合されており、前記ガラス部を介して前記ダイノードが積層されていることを特徴とする電子増倍管。
【請求項５】
入射された電子を増倍する複数の電子増倍孔が配列されたダイノードを複数段に積層して形成された電子増倍部を備えた電子増倍管であって、
前記電子増倍孔同士は、線状の増倍孔境界部分で仕切られており、
前記ダイノードの前記電子増倍孔が配列されている部分の複数箇所には、前記増倍孔境界部分に比して幅広に形成されたガラス受け部が設けられており、
前記ガラス受け部には、ドーム状に形成されたガラス部が接合されており、前記ガラス部を介して前記ダイノードが積層されていることを特徴とする電子増倍管。
【請求項６】
前記ガラス部の表面が荒らされていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子増倍管。
【請求項７】
前記ガラス部と前記ダイノードとの接合面積は、前記ガラス部の平面外形面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電子増倍管。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電子増倍管において、光電面を更に備え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、ダイノードを複数段に積層して形成された電子増倍部を備えた、電子増倍管及び光電子増倍管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電子増倍管及び光電子増倍管として、たとえば特公昭５６−１７４１号公報に開示されたようなものが知られている。この特公昭５６−１７４１号公報に開示された光電子増倍管は、入射された電子を増倍する複数の電子増倍孔が配列された複数の金属プレート（ダイノード）を有している。この金属プレートの出力側、あるいは、入力側の全面には、ガラス層が形成されており、金属プレートは形成されたガラス層を介して積層されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の光電子増倍管にあっては、金属プレート（ダイノード）の出力側、あるいは、入力側の全面にガラス層が形成されているので、金属プレートとガラス層との熱膨張係数の違いにより、金属プレートに反りが発生して積層することが困難であるという問題点を有していることが判明した。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ダイノードを容易に積層することが可能な電子増倍管及び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】
本発明に係る電子増倍管は、入射された電子を増倍する複数の電子増倍孔が配列されたダイノードを複数段に積層して形成された電子増倍部を備えた光電子増倍管であって、ダイノードの所定の位置には、ドーム状に形成されたガラス部が接合されており、ガラス部を介してダイノードが積層されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明に係る電子増倍管では、ダイノードの所定の位置にはドーム状に形成されたガラス部が接合されており、ガラス部を介してダイノードが積層されているので、ダイノードの一部にガラス部が接合されることになり、ダイノードとガラス部との接合面積が少ない。この結果、ダイノードの反りの発生を抑制することができ、ダイノードを容易に積層することができる。
【０００７】
また、ダイノードには、電子増倍孔を仕切る仕切部が設けられ、仕切部にガラス部が接合されていることが好ましい。このように、ダイノードに電子増倍孔を仕切る仕切部が設けられ、仕切部にガラス部が接合されることにより、電子増倍孔が配列された部分の面積、すなわち有感受光面積の減少を抑制した上で、ダイノードにガラス部を接合することができる。
【０００８】
また、ダイノードには、電子増倍孔を仕切る仕切部が設けられ、仕切部の一部には、仕切部に比して幅広に形成されたガラス受け部が設けられており、所定の位置として、ガラス受け部の全てにガラス部が接合されていることが好ましい。ガラス部が接合されるガラス受け部を設ける場合に、電子増倍孔が配列された部分の面積が減少することになるが、上述したように、仕切部の一部に、この仕切部に比して幅広に形成されたガラス受け部を設けることにより、電子増倍孔が配列された部分の面積、すなわち有感受光面積の減少を極力抑制することができる。また、ガラス受け部が幅広に形成されていることにより、このガラス受け部に接合されるガラス部の高さを高く設定することが可能となり、積層されたダイノードの間隙を確保することができると共に、ガラス部のガラス受け部への接合作業も容易に行うことができる。
【０００９】
また、ダイノードには、電子増倍孔を仕切る仕切部が設けられ、仕切部の一部には、仕切部に比して幅広に形成されたガラス受け部が設けられており、所定の位置として、ガラス受け部のうちの一部にガラス部が接合されていることが好ましい。ガラス部が接合されるガラス受け部を設ける場合に、電子増倍孔が配列された部分の面積が減少することになるが、上述したように、仕切部の一部に、この仕切部に比して幅広に形成されたガラス受け部を設けることにより、電子増倍孔が配列された部分の面積、すなわち有感受光面積の減少を極力抑制することができる。また、ガラス受け部が幅広に形成されていることにより、このガラス受け部に接合されるガラス部の高さを高く設定することが可能となり、積層されたダイノードの間隙を確保することができると共に、ガラス部のガラス受け部への接合作業も容易に行うことができる。更に、ガラス受け部のうちの一部にガラス部が接合されるので、ダイノードとガラス部との接合面積をより一層低減することができ、ダイノードの反りの発生をより確実に抑制することができる。
【００１０】
また、ダイノードの電子増倍孔が配列されている部分の一部には、ガラス受け部が設けられており、所定の位置として、ガラス受け部にガラス部が接合されていることが好ましい。ガラス部が接合されるガラス受け部を設ける場合に、電子増倍孔が配列された部分の面積が減少することになるが、上述したように、ダイノードの電子増倍孔が配列されている部分の一部にガラス受け部を設けることにより、電子増倍孔が配列された部分の面積、すなわち有感受光面積の減少をより一層抑制することができる。
【００１１】
また、ガラス部の表面が荒らされていることが好ましい。ガラス部における沿面放電は、ダイノードと、ガラス部との境界部分から始まった放電がガラス部の表面を伝わり積層されたダイノードに達することにより発生する。上述したように、ガラス部の表面が荒らされることにより、ガラス部の表面における沿面放電距離が長くなり、ガラス部を介したダイノード間の放電の発生を抑制し、この放電に起因するノイズの発生を低減することができる。
【００１２】
また、ガラス部とダイノードとの接合面積は、ガラス部の平面外形面積よりも小さいことが好ましい。このように、ガラス部とダイノードとの接合面積がガラス部の平面外形面積よりも小さいことにより、ダイノード間の電界強度が低下して放電開始電圧が高くなり、ガラス部を介したダイノード間の放電の発生をより一層抑制し、この放電に起因するノイズの発生を確実に低減することができる。
【００１３】
本発明に係る光電子増倍管は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電子増倍管において、光電面を更に備えたことを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る光電子増倍管では、ダイノードとガラス部との接合面積が少なくなり、ダイノードの反りの発生を抑制することができ、ダイノードを容易に積層することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による電子増倍管及び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。なお、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態は、本発明を放射線検出装置等に用いられる光電子増倍管に適用した例を示している。
【００１６】
図１は、第１実施形態に係る光電子増倍管を示す斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。これらの図面に示す光電子増倍管１は、略正四角筒形状の金属製（たとえば、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（たとえば、コバールガラス製や石英ガラス製）の受光面板３が融着固定されている。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３に予め蒸着させておいたアンチモンにアルカリ金属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（たとえば、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。なお、受光面板３の形状は、正方形に限定されるものでは無く、長方形や六角形等の多角形であってもよい。
【００１７】
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の成形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。
【００１８】
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、１０枚（１０段）の板状のダイノード８を積層させた電子増倍部９を有している。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が充填されている。各ステムピン１０は、このタブレット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、ダイノード用のものとアノード用のものとがある。
【００１９】
電子増倍器７には、電子増倍部９の下方に位置してステムピン１０の上端に固定したアノード１２が並設されている。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集束電極板１３が配置されている。この集束電極板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は全て同一方向に延在した配列をなす。同様に、電子増倍部９の各ダイノード８には、電子を増倍させるためのスリット状電子増倍孔１４が複数本形成されることにより配列されている。
【００２０】
そして、各ダイノード８の各電子増倍孔１４を段方向にそれぞれ配列してなる各電子増倍経路Ｌと、集束電極板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、電子増倍器７に設けられた各アノード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を各ステムピン１０にそれぞれ接続させることで、各ステムピン１０を介して外部に個別的な出力を取り出している。
【００２１】
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有している。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と集束電極板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。したがって、受光面板３に入射した光は、光電面３ａで電子に変換され、その電子が、集束電極板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、所定のチャンネル毎に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。
【００２２】
次に、上述したダイノード８の構成を、図３〜図５に基づいて詳細に説明する。図３は、ダイノード８を示す平面図であり、図４は、図３の要部拡大平面図であり、図５は、図４のV−V線に沿う断面図である。
【００２３】
各ダイノード８には、８列のチャンネル１５が形成されており、各チャンネル１５は、ダイノード８の外枠１６と仕切部１７とで作り出されている。各チャンネル１５には、電子増倍孔１４が集束電極板１３の開口部１３ａと同数本並設され、各電子増倍孔１４はすべて同一方向に延在し、紙面と垂直な方向に複数配列されている。また、電子増倍孔１４同士は、線状の増倍孔境界部分１８で仕切られている。仕切部１７の幅は、アノード１２同士の間隔に対応して決定されると共に、増倍孔境界部分１８より広い幅で形成されている。
【００２４】
各ダイノード８の外枠１６及び仕切部１７の所定の位置には、外枠１６及び仕切部１７に比して幅広に形成されたガラス受け部２１がダイノード８と一体に設けられている。ガラス受け部２１は、１つの外枠１６あるいは仕切部１７に対して９個、全８１個設けられている。これらのガラス受け部２１の全てには、ガラス部２２が接合されている。ガラス部２２は、ガラス受け部２１にガラスを塗布して硬化させることにより接合されており、上向きに凸とされた略半球状のドーム形状を呈している。各ダイノード８は、ガラス受け部２１にドーム状に形成されたガラス部２２が接合された後に積層される。これにより、電子増倍部９は、ガラス部２２を介して各ダイノード８が積層されることにより構成されることになる。
【００２５】
このように、各ダイノード８の外枠１６及び仕切部１７の所定の位置には、ガラス受け部２１が設けられており、このガラス受け部２１にドーム状に形成されたガラス部２２が接合され、このガラス部２２を介してダイノード８が積層されているので、ダイノード８の一部にガラス部２２が接合されることになり、ダイノード８とガラス部２２との接合面積が少なくなる。この結果、ダイノード８の反りの発生を抑制することができ、ダイノード８の積層を容易に行うことができる。
【００２６】
光電面３ａ及びダイノード８の製造（活性）は、密封容器５内にアルカリ金属（蒸気）を導入して昇温することによりアンチモンとアルカリ金属とを反応させる必要がある。ダイノード８の一方の面の全面にガラスが接合されて密着していると、ガラスとアルカリ金属とが反応してガラスの表面の電気抵抗が低下し、ダイノード８間、及び、ダイノード８とアノード１２との間に大きなリーク電流が流れることになる。光電面３ａ及びダイノード８の活性は、光電子増倍管１の出力電流をモニターすることにより、光電面３ａ及びダイノード８における感度が所定の感度に達するまでアルカリ金属（蒸気）を導入するが、上述したようにリーク電流が発生すると、出力電流のモニターが不可能となる。したがって、ダイノード８とガラス部２２との接合面積が少なくなると共に、積層されたダイノード８とガラス部２２とが略点接触することにより、上述したリーク電流の発生が抑制され、出力電流のモニターが可能となり、光電面３ａ及びダイノード８の活性を適切に行うことができる。
【００２７】
また、ガラス部２２が接合されるガラス受け部２１を設ける場合に、電子増倍孔１４が配列された部分（チャンネル１５）の面積が減少することになるが、上述したように、外枠１６及び仕切部１７の一部に、この外枠１６及び仕切部１７に比して幅広に形成されたガラス受け部２１を設けることにより、電子増倍孔１４が配列された部分（チャンネル１５）の面積、すなわち電子増倍器７（光電子増倍管１）における有感受光面積の減少を極力抑制することができる。
【００２８】
更に、ガラス受け部２１が幅広に形成されていることにより、このガラス受け部２１に接合されるガラス部２２の高さを高く設定することが可能となり、積層されたダイノード８の間隙を確保することができると共に、ガラス部２２のガラス受け部への塗布等の接合作業も容易に行うことができる。
【００２９】
ガラス部２２の表面は、フッ酸等により溶かされて荒らされた状態とされる。ガラス部２２における沿面放電は、ガラス受け部２１（ダイノード８）と、ガラス部２２と、密封容器５内の真空空間との境界部分（トリプルジャンクション）から始まった放電がガラス部２２の表面を伝わり上方に積層されたダイノード８に達することにより発生する。したがって、ガラス部２２の表面が上述したように荒らされることにより、ガラス部２２の表面における沿面放電距離が長くなり、ガラス部２２を介したダイノード８間の放電の発生を抑制し、この放電に起因するノイズの発生を低減することができる。
【００３０】
また、ガラス部２２がフッ酸等により溶かされる際に、鋭角なガラス部２２の外周端部がその他の部分よりもよく溶けるために、ガラス部２２の断面形状が、図５に示されるように、キノコ形状を呈し、ガラス部２２とガラス受け部２１（ダイノード８）との接合面積は、ガラス部２２の平面外形面積よりも小さくなる。このように、ガラス部２２とガラス受け部２１（ダイノード８）との接合面積がガラス部２２の平面外形面積よりも小さいことにより、ダイノード８間、特に、ガラス受け部２１（ダイノード８）と、ガラス部２２と、密封容器５内の真空空間との境界部分（トリプルジャンクション）近傍の電界強度が低下して放電開始電圧が高くなり、ガラス部２２を介したダイノード８間におけるの放電の発生をより一層抑制し、この放電に起因するノイズの発生を確実に低減することができる。
【００３１】
ガラス部２２とガラス受け部２１（ダイノード８）との接合面積をガラス部２２の平面外形面積よりも小さくするためには、上述したガラス部２２を溶かす手法以外に、ダイノード８の表面を溶かす手法を用いるようにしてもよい。ダイノード８の表面を溶かす手法を用いた場合には、図６に示されるように、ガラス部２２が接合されるガラス受け部２１（ダイノード８）に段部２１ａが形成されて、ガラス部２２とガラス受け部２１（ダイノード８）の段部２１ａとの接合面積がガラス部２２の平面外形面積より小さくなる。
【００３２】
ここで、図７に示されるように、ダイノード８の他の例として、ガラス受け部２１のうちの一部にガラス部２２を接合するように構成してもよい。この場合、ガラス部２２は、２５個設けられることになる。このように、ガラス受け部２１のうちの一部にガラス部２２が接合されるので、ダイノード８とガラス部２２との接合面積をより一層低減することができ、ダイノード８の反りの発生をより確実に抑制することができる。また、上述したリーク電流の発生がより一層抑制され、出力電流のモニターが可能となり、光電面３ａ及びダイノード８の活性をより適切に行うことができる。
【００３３】
また、必ずしも外枠１６及び仕切部１７にガラス受け部２１を設ける必要はなく、図８に示されるように、外枠１６及び仕切部１７の所定の位置にドーム状に形成されたガラス部３１を接合して設けるようにしてもよい。この場合、ガラス部３１は、１つの外枠１６あるいは仕切部１７に対して９個、全８１個設けられている。また、ガラス部３１の形状は、略半円柱状のドーム形状を呈している。この場合には、積層されたダイノード８とガラス部２２とは略線接触することになる。このように、外枠１６及び仕切部１７の所定の位置にドーム状に形成されたガラス部３１を設けることにより、電子増倍孔１４が配列された部分（チャンネル１５）の面積、すなわち電子増倍器７（光電子増倍管１）における有感受光面積の減少を抑制した上で、ダイノード８にガラス部３１を接合することができる。
【００３４】
更に、仕切部１７がないタイプのダイノードを有する電子増倍部（光電子増倍管）に本発明を適用することが可能である。図９及び図１０に示されるように、ダイノード８は、外枠１６を有すると共に、開口部１３ａと同数のスリット状電子増倍孔１４が複数本形成されることにより配列されている。各電子増倍孔１４はすべて、対向する外枠１６間にわたって同一方向に延びている。各ダイノード８の外枠１６及び電子増倍孔１４が配列された部分の所定の位置には、外枠１６に比して幅広に形成されたガラス受け部４１がダイノード８と一体に設けられている。この場合、ガラス受け部４１は、２５個設けられている。これらのガラス受け部４１の全てには、ガラス部２２が接合されている。
【００３５】
ガラス部２２が接合されるガラス受け部４１を設ける場合に、電子増倍孔１４が配列された部分の面積が減少することになるが、上述したように、外枠１６及び電子増倍孔１４が配列された部分の一部にガラス受け部４１を設けることにより、電子増倍孔１４が配列された部分の面積、すなわち電子増倍器７（光電子増倍管１）における有感受光面積の減少をより一層抑制することができる。
【００３６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、ガラス部２２，３１の形状を略半球状あるいは略半円柱状のドーム形状としたが、積層されたダイノードとガラス部とが略点接触あるいは略線接触するようなドーム形状であればよい。また、外枠１６にもガラス受け部２１，４１を設けるよう構成しているが、必ずしもガラス受け部２１，４１を外枠１６に設けるように構成する必要はない。
【００３７】
また、本実施形態は、光電面３ａを備えた光電子増倍管１に適用した例を示しているが、もちろん本発明は電子増倍管にも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ダイノードの反りの発生が抑制され、ダイノードを容易に積層することが可能な電子増倍管及び光電子増倍管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光電子増倍管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】本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードを示す平面図である。
【図４】図３の要部拡大平面図である。
【図５】図４のV−V線に沿う断面図である。
【図６】ダイノードの他の実施形態を示す断面図である。
【図７】ダイノードの更に他の実施形態を示す平面図である。
【図８】ダイノードの更に他の実施形態を示す平面図である。
【図９】ダイノードの更に他の実施形態を示す平面図である。
【図１０】図９の要部拡大平面図である。
【符号の説明】
１…光電子増倍管、３…受光面板、３ａ…光電面、４…ステム板、５…密封容器、６…排気管、７…電子増倍器、８…ダイノード、９…電子増倍部、１０…ステムピン、１１…タブレット、１２…アノード、１３…集束電極板、１４…電子増倍孔、１５…チャンネル、１６…外枠、１７…仕切部、２１，４１…ガラス受け部、２２，３１…ガラス部。
【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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