(57)【要約】【課題】アルカリ金属部材の加熱を安定して行うことができるアルカリ金属発生源を提供する。【解決手段】アルカリ金属発生源１は、アルカリ金属蒸気を発生させる原料を含有するペレット１６をケース２０に収容したものである。ケース２０には、裏面１８ｂ又は内部に抵抗加熱部２１が設けられたセラミックス基板１８が収容され、セラミックス基板１８の裏面１８ｂからは、基端側がセラミックス基板１８に固定された通電ピン２４が突出している。通電ピン２４は抵抗加熱部２１に電気的に接続されると共に、その基端側の面２４ａがセラミックス基板１８の表面１８ａよりも内側に位置している。ペレット１６は、セラミックス基板１８の表面１８ａ側に位置している。このような構成により、通電ピン２４からの電流はペレット１６には流れず、抵抗加熱部２１だけに流れることになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属蒸気を発生させるための原料を含有するアルカリ金属部材をケースに収容したアルカリ金属発生源であって、
前記ケースに収容され、裏面又は内部に抵抗加熱部が設けられたセラミックス基板と、
基端側が前記セラミックス基板に固定されて、前記セラミックス基板の前記裏面から突出すると共に、前記抵抗加熱部に電気的に接続された通電ピンと、を備え、
前記アルカリ金属部材は、前記セラミックス基板の前記裏面に対向する表面側に配置され、
前記通電ピンの前記基端側の端面は、前記セラミックス基板の前記表面よりも内側に位置することを特徴とするアルカリ金属発生源。
【請求項２】
前記セラミックス基板には前記表面から前記裏面にかけて延在する貫通孔が設けられ、前記通電ピンの前記基端が前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする請求項１記載のアルカリ金属発生源。
【請求項３】
前記通電ピンの前記基端側には、前記セラミックス基板の前記裏面に当接するフランジが設けられていることを特徴とする請求項２記載のアルカリ金属発生源。
【請求項４】
前記ケースには前記通電ピンを突出させるための開口が設けられ、
前記開口の縁部から延びる固定片が、前記通電ピンに固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のアルカリ金属発生源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を光電変換して光電子を放出する光電面の形成に使用されるアルカリ金属発生源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平４−２４２０４０号公報に記載されたアルカリ金属発生源には、ニクロム製の平板状のヒータを挟むように一対のキャップが設けられている。各キャップはヒータに固定されると共に、クロム酸セシウムとシリコンとを含有するペレット（アルカリ金属部材）を包囲している。ペレットはヒータに当接しており、ヒータからペレットに熱が加わるとセシウムの蒸気が発生する。
【特許文献１】特開平４−２４２０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来のアルカリ金属発生源では、外部からヒータに供給した電流が、導電性のアルカリ金属部材にも流れてしまうおそれがある。アルカリ金属部材に流れる電流量は、アルカリ金属部材とヒータとの接触具合等によって変化するため、ヒータに一定電流を供給してもヒータの温度が安定しないという現象が起こりうる。その結果、アルカリ金属部材の加熱を安定して行うことが難しくなる。
【０００４】
本発明は、アルカリ金属部材の加熱を安定して行うことができるアルカリ金属発生源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】
【０００５】
本発明は、アルカリ金属蒸気を発生させるための原料を含有するアルカリ金属部材をケースに収容したアルカリ金属発生源であって、ケースに収容され、裏面又は内部に抵抗加熱部が設けられたセラミックス基板と、基端側がセラミックス基板に固定されて、セラミックス基板の裏面から突出すると共に、抵抗加熱部に電気的に接続された通電ピンと、を備え、アルカリ金属部材は、セラミックス基板の裏面に対向する表面側に配置され、通電ピンの基端側の端面は、セラミックス基板の表面よりも内側に位置することを特徴とする。
【０００６】
このアルカリ金属発生源によれば、アルカリ金属部材は、抵抗加熱部によって直接加熱されるのではなく、セラミックス基板を介して間接的に加熱されることになるため、抵抗加熱部とアルカリ金属部材とが接触することによる通電が起こらない。更に、通電ピンがセラミックス基板の表面から出ていないので、通電ピンとアルカリ金属部材との通電も起こらない。従って、アルカリ金属部材は、通電ピン及び抵抗加熱部に対して電気的に絶縁された状態となり、通電ピンから供給された電流は抵抗加熱部だけに流れ込むことになるため、抵抗加熱部における電流量と温度との関係を安定化でき、抵抗加熱部の温度ばらつきを低減することができる。抵抗加熱部の温度ばらつきが減ることにより、抵抗加熱部によって加熱されるセラミックス基板も温度ばらつきが少なくなるため、セラミックス基板に当接したアルカリ金属部材についても、安定した温度で加熱することが可能となり、安定的にアルカリ金属蒸気を発生させることができる。
【０００７】
また、セラミックス基板には表面から裏面にかけて延在する貫通孔が設けられ、通電ピンの基端が貫通孔に挿入されていると好適である。このように通電ピンの差し込み部分を、単なる凹部ではなく貫通孔にした場合、アルカリ金属発生源の製造時において、セラミックス基板の両面のうちのいずれに抵抗加熱部を形成しても、抵抗加熱部側の面から通電ピンを貫通孔内に差し込めば良いので、抵抗加熱部の形成面が限定されず、製造が容易となる。また、セラミックス基板は比較的薄いため、凹部と比べて貫通孔のほうが形成しやすく、この点でも製造が容易になる。このことは、大量生産に好適である。
【０００８】
また、通電ピンの基端側には、セラミックス基板の裏面に当接するフランジが設けられていると好適である。このようにフランジを設けることで、貫通孔に通電ピンを深く差し込んでしまい、通電ピンがセラミックス基板の表面から突き出てしまうことを抑制できる。また、フランジを設けることで、通電ピンをセラミック基板に対し確実にロウ付けで固定することができる。
【０００９】
また、ケースには通電ピンを突出させるための開口が設けられ、開口の縁部から延びる固定片が、通電ピンに固定されていると好適である。このような構成では、ケースを通電ピンに固定しているため、ケースのガタツキを効果的に抑制できる。また、ケースに設けられた開口からアルカリ金属蒸気を放出させることが可能となるため、アルカリ金属蒸気を外部により多く放出させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルカリ金属部材の加熱を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るアルカリ金属発生源の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態のアルカリ金属発生源は、入射光を光電変換して光電子を放出する光電面の形成に使用されるものであって、図１に示すように、ヘッドオン型の光電子増倍管２に収容される。
【００１３】
この光電子増倍管２は、ガラスからなると共に両端が封止された円筒状の側管４を備えており、側管４の一端側の光入射窓４ａには光電面６が形成されている。光電面６は金属間化合物からなり、光Ｌの入射に応じて光電子ｅを放出する。側管４内においては、光電面６から放出された光電子ｅを集束電極７が電子増倍部８へと導き、導かれた光電子ｅは電子増倍部８によって多段増倍されて陽極１２に入射される。
【００１４】
側管４の他端側のステムベース４ｂには、複数のステムピン１４が貫通するように固定されている。このうち、２本のステムピン１４ａ，１４ｂがアルカリ金属発生源１に溶接固定されている。
【００１５】
図２に示すように、アルカリ金属発生源１は、アルカリ金属蒸気を発生させる円盤状のペレット（アルカリ金属部材）１６と、ペレット１６が載置される円盤状のセラミックス基板１８とを、金属製のケース２０で覆ったものである。
【００１６】
ペレット１６は、アルカリ金属蒸気を発生させる原料として酸化剤と還元剤を含有している。酸化剤としては、アルカリ金属イオンをカウンターカチオンとするアルカリ金属塩が用いられ、例えばモリブデン酸セシウムやクロム酸セシウムが用いられる。還元剤としては、所定温度において上述の酸化剤と酸化還元反応を開始し、アルカリ金属イオンを還元する性質の化合物（例えばシリコン）が用いられる。モリブデン酸セシウム、クロム酸セシウム、シリコンを含有するペレット１６は、所定温度になるとセシウムの蒸気を発生する。なお、ペレット１６は、セシウムの他にカリウム、ナトリウムやルビジウム等の蒸気を発生させるものであっても良い。
【００１７】
セラミックス基板１８は円形の表面１８ａ及び裏面１８ｂを有しており、表面１８ａにはペレット１６が載置されている。セラミックス基板１８の裏面１８ｂの中央部には、メタライズ処理が施されることにより、タングステン金属からなる抵抗加熱部２１が形成されている。この抵抗加熱部２１は線状であって、セラミックス基板１８を貫通する２つの貫通孔２２の間を蛇行している。
【００１８】
２つの貫通孔２２は、２本の通電ピン２４をセラミックス基板１８にロウ付けで固定するためのものであって、セラミックス基板１８の表面１８ａから裏面１８ｂに掛けて延在している。通電ピン２４は、貫通孔２２に差し込まれた状態で抵抗加熱部２１に対してロウ付けで固定されると共に、ステムピン１４ａ，１４ｂにも溶接等で固定されており、これらの通電ピン２４を介してステムピン１４ａ，１４ｂから抵抗加熱部２１に電流が供給されることになる。
【００１９】
図３に示すように、２本の通電ピン２４の基端は、セラミックス基板１８の裏面１８ｂ側から貫通孔２２に挿入されている。更に、通電ピン２４の基端側の端面２４ａは、セラミックス基板１８の表面１８ａよりも内側に位置している。この場合、通電ピン２４の基端側の端面２４ａは、表面１８ａから突出しておらず、また、表面１８ａと面が揃ってもいない。このように、通電ピン２４の端面２４ａを表面１８ａよりも奥まった位置にすることで、表面１８ａのどの位置にペレット１６が載置されたとしても、ペレット１６と通電ピン２４との通電が起こらない。また、通電ピン２４の基端にはフランジ２５が設けられ、このフランジ２５を裏面１８ｂに当接させることで、通電ピン２４が貫通孔２２に深く差し込まれてしまうことを確実に抑制している。
【００２０】
セラミックス基板１８の周縁には、複数（本実施形態では３つ）の切り欠き部２６が形成されている。セラミックス基板１８をケース２０に収容した際、これらの切り欠き部２６によって、セラミックス基板１８の表面１８ａ側にある空間と裏面１８ｂ側にある空間とが連通される。また、切り欠き部２６は、セラミックス基板１８をケース２０に収容した際、後述する第２のケース部３０の開口４０から露出する。このような切り欠き部２６を設けることで、ペレット１６から発生したアルカリ金属蒸気を開口４０からスムーズに外部に放出させることが可能となる。
【００２１】
図２に示すように、ケース２０は、第１のケース部２８と第２のケース部３０とで２分割されており、第１のケース部２８はセラミックス基板１８の表面１８ａ側に設けられ、第２のケース部３０はセラミックス基板１８の裏面１８ｂ側に設けられる。
【００２２】
第１のケース部２８はハット形状を呈しており、ペレット１６を覆う凹状のペレット収容部３２と、ペレット収容部３２の周囲に配置されたリング状の鍔部３４とからなっている。図３に示すように、鍔部３４はセラミックス基板１８の表面１８ａに対向し、鍔部３４の外径はセラミックス基板１８よりも大きくなっている。ペレット収容部３２の頂部３２ａは平坦面であって、ペレット１６と当接している。これにより、ペレット１６は、セラミックス基板１８と第１のケース部２８の両方に当接し挟持された状態となるため、位置が安定する。
【００２３】
第２のケース部３０は，セラミックス基板１８を収容する凹状の基板収容部３６を有している。基板収容部３６は、平たいリング状の底部３６ａと底部３６ａの外縁を囲む円筒状の周壁部３６ｂとからなっており、周壁部３６ｂとセラミックス基板１８との間には、アルカリ金属蒸気を流通させるためのスペースが設けられている。
【００２４】
底部３６ａの中央にある開口４０からは、セラミックス基板１８に取り付けられた通電ピン２４が突出すると共に、抵抗加熱部２１が露出している。開口４０から抵抗加熱部２１を露出させることで、第２のケース部３０と抵抗加熱部２１との接触を抑制している。第２のケース部３０の基板収容部３６とセラミックス基板１８の裏面１８ｂとの間にも僅かな隙間（図示せず）が形成され開口４０に通じており、この開口４０からセシウムの蒸気の放出が可能となっている。なお、開口４０の径は、セラミックス基板１８の脱落を防ぐため、セラミックス基板１８の径よりも小さくなっている。
【００２５】
開口４０の縁部からは、開口４９から突出した通電ピン２４に沿って、舌片状の固定片４４が延びている。固定片４４と通電ピン２４とは溶接され、これによって第２のケース部３０のガタツキが防止される。
【００２６】
図２に示すように、上記の基板収容部３６の周囲には、平たいリング状の鍔部３８が一体的に形成されている。この鍔部３８は第１のケース部２８の鍔部３４に対向し、鍔部３４と鍔部３８とは複数箇所で溶接される。このように、鍔部３４と鍔部３８とを部分的に溶接することにより、第１のケース部２８と第２のケース部３０とを連結できると共に、溶接部分５０以外の非溶接部分においては、鍔部３４と鍔部３８との間からアルカリ金属蒸気を放出させることができる。
【００２７】
なお、図には示していないが、セラミックス基板１８をケース２０に収容した際、第１のケース部２８の鍔部３４とセラミックス基板１８の表面１８ａとの間に僅かな隙間が形成される。ペレット１６で発生したセシウムの蒸気は、この隙間を通った後、鍔部３４と鍔部３８との間や前述した開口４０を通って、外部に放出されることになる。
【００２８】
次に、光電子増倍管２に取り付け後のアルカリ金属発生源１の動作について説明する。図１に示すステムピン１４ａ，１４ｂに電流を供給すると、この電流は図２に示す通電ピン２４を通って抵抗加熱部２１に流れる。抵抗加熱部２１に電流が流れると、その電流量に応じて抵抗加熱部２１が発熱し、これによってセラミックス基板１８が加熱される。そして、セラミックス基板１８の熱がセラミックス基板１８に載置されたペレット１６に伝わる。ペレット１６が所定温度になると、ペレット１６に含まれる還元剤と酸化剤とが酸化還元反応を開始し、セシウムの蒸気が発生する。セシウムの蒸気は、第２のケース部３０の開口４０や、第１のケース部２８の鍔部３４と第２のケース部３０の鍔部３８との間を通って放出される。放出されたセシウムの蒸気と図１に示す光電面６の位置に形成されたアンチモンの蒸着膜とが反応することによって、光電面６が形成される。
【００２９】
本実施形態で重要なのは、セラミック基板１８において、ペレット１６が載置される面１８ａの裏側に抵抗加熱部２１を設けている点である。これにより、抵抗加熱部２１とペレット１６とは非接触になる。また、通電ピン２４の端面２４ａを、セラミックス基板１８の表面１８ａから出ないようにしている点も重要である。これにより、通電ピン２４とペレット１６も非接触になる。ペレット１６を抵抗加熱部２１とも通電ピン２４とも非接触にしたことにより、通電ピン２４からの電流は、ペレット１６には流れず抵抗加熱部２１にだけ流れることになる。したがって、抵抗加熱部２１における電流量と温度との関係を一定に保つことが可能となり、抵抗加熱部２１の温度ばらつきを低減することができる。抵抗加熱部２１の温度ばらつきが減ることでセラミックス基板１８の温度ばらつきも抑えられ、セラミックス基板１８に当接したペレット１６の加熱を安定して行うことができる。よって、セシウムの蒸気を安定的に発生させることができる。
【００３０】
ペレット１６から発生したセシウムの蒸気は、鍔部３４と鍔部３５との間から放出されると共に、第２のケース部３０の開口４０からも放出される。よって、セシウムの蒸気をより多く放出させることができ、光電面６を効率よく形成することができる。
【００３１】
また、通電ピン２４が差し込まれるのは、単なる凹部ではなく貫通孔２２である。そのため、アルカリ金属発生源１の製造時において、セラミックス基板１８の両面のうちのいずれに抵抗加熱部２１を形成しても、抵抗加熱部２１側の面から通電ピン２２を貫通孔２２内に差し込めば良いので、抵抗加熱部２１の形成面が限定されず、製造が容易となる。また、セラミックス基板１８は比較的薄いため、凹部と比べて貫通孔２２のほうが形成しやすく、この点でも製造が容易になり、大量生産に好適である。
【００３２】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、アルカリ金属発生源１は、ヘッドオン型の光電子増倍管２に収容されるとしたが、これに限られない。サイドオン型の光電子増倍管であっても良いし、光電管、イメージインテンシファイア、ストリーク管であっても良い。また、ペレット１６の材料は、前述した実施形態のものに限られない。また、抵抗加熱部２１は、セラミックス基板１８の内部に形成されても良い。また、貫通孔２２ではなく、裏面１８ｂ側に凹部を形成し、この凹部に通電ピン２４を差し込むとしても良い。
【００３３】
また、本実施形態では２本の通電ピン２４をステムピン１４ａ，１４ｂに溶接しているが、一方の通電ピン２４を電子増倍部８を支持するリードピン（図示せず）に固定し、他方の通電ピン２４をステムピン１４ａ又は１４ｂに固定しても良い。また、固定片４４によって一方の通電ピン２４とケース２０とが導通していることから、一方の通電ピン２４の代わりにケース２０をステムピン１４やリードピンに固定しても良い。
【００３４】
また、図４に示すように、第１のケース部２８のペレット収容部３２の頂部３２ａを外部から強く押すことで、ケース２０の内部空間に向かって凸となる部分を形成し、この凸部５０をペレット１６に当接させても良い。
【００３５】
また、セラミックス基板１８とペレット１６とは当接することが好ましいが、当接しなくてもよい。なぜなら、本発明ではセラミックス基板１８の温度ばらつきが少なく、そのためセラミックス基板１８の周囲についても温度ばらつきが少ないからである。例えば、アルカリ金属発生源１，５５を、セラミックス基板１８が光電子増倍管２の管軸に平行（ステムピン１４の軸方向に平行）となるように固定した場合、セラミックス基板１８とペレット１６との接触面積が少なくなったり、これらの間に隙間が生じることがあるが、このような場合でも、セラミックス基板１８の周囲の温度ばらつきが少ないので、ペレット１６の安定加熱が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るアルカリ金属発生源を収容した光電子増倍管を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアルカリ金属発生源を示す斜視図である。
【図３】図２に示されたアルカリ金属発生源の断面図である。
【図４】本発明に係るアルカリ金属発生源の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…アルカリ金属発生源、２…光電子増倍管、６…光電面、１６…ペレット（アルカリ金属部材）、１８…セラミックス基板、１８ａ…表面、１８ｂ…裏面、２０…ケース、２１…抵抗加熱部、２２…貫通孔、２４…通電ピン、２４ａ…端面、２５…フランジ、４０…開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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