(57)【要約】本発明の光電子像倍管は、第１段のダイノード（Ｄｙ１）及び第２段のダイノード（Ｄｙ２）と第３段ダイノード以下の複数段のダイノードとの間に、つい立収束電極（２０）を有している。つい立収束電極は、第１のつい立（２１）、第２のつい立（２２）、平板（２３）及び開口を有する。第１のつい立は、開口の第１段ダイノード側に、第１段ダイノード下端よりも光電面側に延びるように設けられる。第２のつい立は、開口の第２段ダイノード側に、第２段ダイノード下端よりも光電面側に延びるように設けられる。光電面（３）に入射した光に応じて放出される電子を、光電面における放射位置にかかわらず電子増倍部の各ダイノードに効率よく入射させることが可能となり、光電面に入射した光が、入射箇所に関わらずほぼ均一に検出されるようになる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製の入射面板と、
該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、
該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、
該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、
該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、
を備え、
該電子増倍部は、
該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、
該第３段ダイノードを該第２段ダイノードに望ませる開口部を備え、該第２段ダイノードと該第３段ダイノードとの間に備えられた平板と、該開口部の第１段ダイノード側に設けられ、該第１段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第１のつい立と、該開口部の第２段ダイノード側に設けられ、先端が該第２段ダイノードの下端よりも上部に位置するように該光電面側に延びる第２のつい立とを備えた収束電極と、
を有することを特徴とする光電子増倍管。
【請求項２】
ガラス製の入射面板と、
該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、
該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、
該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、
該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、
を備え、
該電子増倍部は、
該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、
該第１段ダイノード下端側に設けられ該第１段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第１のつい立と、該第３段ダイノードを該第２段ダイノードに望ませる切り込み部を備えた平板と、該切り込み部の第２段ダイノード下端側に設けられ、該第２段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第２のつい立と、を備え、該第２段ダイノードと該第３段ダイノードとの間に固定されることにより、該第１段ダイノードと該第３段ダイノードとの間まで延びる開口部を形成する収束電極と、
を有することを特徴とする光電子増倍管。
【請求項３】
ガラス製の入射面板と、
該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、
該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、
該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、
該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、
を備え、
該電子増倍部は、
該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、
該第１段ダイノード下端側に設けられ該第１段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第１のつい立と、該第３段ダイノードを該第２段ダイノードに望ませる第１の開口部と、該第１段ダイノードと該第３段ダイノードとの間の第２の開口部とを備え該第２段ダイノードと該第３段ダイノードとの間に備えられた平板と、該第１の開口部の第２段ダイノード下端側に設けられ、該第２段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第２のつい立とを備えた収束電極と、
を有することを特徴とする光電子増倍管。
【請求項４】
該収束電極は、該第２段ダイノードよりも高く、該第３段ダイノード以下の電位を与えられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光電子増倍管。
【請求項５】
ガラス製の入射面板と、
該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、
該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、
該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、
該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、
を備え、
該電子増倍部は、
該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、
該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、
該第１段ダイノードの下端側で、かつ該第３段ダイノードの上側に設けられる第１の収束電極と、
該第２段ダイノードの下端側で、かつ該第３段ダイノードの上側に設けられる第２の収束電極と、
を夫々備え、該第２段ダイノードで増倍された電子は該第１の収束電極と該第２の収束電極との間の空間を通過して該第３段ダイノードに入射することを特徴とする光電子増倍管。
【請求項６】
該第１の収束電極と、該第２の収束電極とは同一部材で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光電子増倍管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は光電子増倍管に関する。
【背景技術】  特開平６−１１１７５７号（以下特許文献１という）には、中心軸の回りに配置されたＮ個の独立した電子増倍部を有する光電子増倍管が記載されている。この光電子増倍管は、長軸を有する対称構造の密閉容器を備え、密閉容器の内側面に形成された光電面から発生する光電子の位置に応じて光電子をＮ個の電子増倍部に分けるために、第１段ダイノードが設けられている。
第１段ダイノードは、平坦な底部および光電面の方へと延在する側面を有するカップ状で、対称軸が密閉容器の長軸とほぼ一致している。電子増倍部は、シートタイプの電子増倍器により構成されている。また、第１段ダイノードの底部付近の中央部に、光電面とほぼ同電位を与えられた電極が配置されている。
特開平７−１９２６８６号（以下、特許文献２という）には、少なくとも２つのセグメント空間を有する光電子増倍管が記載されている。この光電子増倍管は、前面内側に光電面が形成された密閉容器を有し、密閉容器内に、光電面から放出される光電子を収束する収束電極に相当する部分と、１次の増倍を行なう第１段ダイノードに相当する部分とを含む電極が備えられている。
電極の収束電極に相当する部分と第１段ダイノードに相当する部分とは、平板によって分けられている。平板は、各セグメント空間に対応した孔部を有し、孔部にはグリッドが設けられている。密閉容器の中心軸を含む平面を含み、平板から光電面と逆の方向に、中央隔壁が設けられている。中央隔壁の光電面と逆側近傍に第２段以降の入力ダイノード設けられている。密閉容器の中心軸を含む中央部分には、平板と平行に、かつ僅かに離れて横棒が位置する。横棒は、電極とは絶縁され、光電面と等しいかそれに近い電位を与えられている。
特開平８−３０６３３５号（以下、特許文献３という）には、マルチチャンネル電子増倍管が記載されている。この電子増倍管は、シート状のダイノードを有し、特定のチャンネルの利得を制御するために、ダイノードのシート間に制御電極を設けている。
このマルチチャンネル電子増倍管は内面に光電面を備えた密閉容器を有し、各チャンネル間には、光電面と同電位を与えられた十字型の凸部が備えられている。
特開平１１−２５０８５３号（以下特許文献４という）には、仕切り板により光電子増倍管の電子収束空間を複数のセグメントに分割した光電子増倍管が記載されている。この光電子増倍管においては、密閉容器内面に形成された光電面近くから密閉容器の中心軸を含む面の方向に仕切り板が延在している。仕切り板は、光電面と同電位を与えられている。複数のセグメントには夫々複数のダイノードが備えられ、電子を増倍する。
【発明の開示】
特許文献１に記載の光電子増倍管においては、第１段ダイノードの形状をカップ形状とし、第１段ダイノードの底部付近の中央部に光電面とほぼ同電位を与えられた電極を配置して光電子増倍管内の電界を調整し、光電面から放出された電子および第１段ダイノードから放出された二次電子が、第１段ダイノードおよび第２段以降のシートタイプの増倍器に入射するようにしている。
特許文献２に記載の光電子増倍管においては、収束電極と第１段ダイノードとを兼ねた電極を備えて、光電面から放出された電子を第１段ダイノードに入射させ、第１段ダイノードから放出された二次電子は、第１段ダイノードと第２段以降の入力ダイノードとの電位差と中央隔壁の作用により、第２段以降の入力ダイノードに入射させている。
特許文献３に記載の光電子増倍管においては、シート状ダイノードの特定チャンネルの利得を制御するために、ダイノードのシート間に制御電極を設け、各チャンネル間には、光電面と同電位を与えられた十字型の凸部を備えて電子をダイノードに入射させている。
特許文献４に記載の光電子増倍管においては、複数のセグメント間に光電面と同電位を与えた仕切り板が配置され、光電子増倍管内の電界を調整して電子をダイノードに入射させている。
しかしながら、上記のような光電子増倍管では、光電面の電子が放出される場所によっては、第１段ダイノードに効率よく入射しない場合がある。特に光電面の周縁部分から放出された光電子、あるいは第１段ダイノードの周縁部から放出された二次電子は、第１段のダイノードまたは第２段以降のダイノードに入射できずにすり抜けてしまう場合がある。
このような場合には、光電面の有効面積が縮小され、実質的な検出感度が低下してしまうという問題が生ずる。また、光電面内での出力信号が均一にならず、特に画像処理などに用いる場合には、周辺部の画像が鮮明に得られないなどの問題が生ずる。
上記課題を解決するためになされた本発明は、ガラス製の入射面板と、該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、を備え、該電子増倍部は、該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、該第３段ダイノードを該第２段ダイノードに望ませる開口部を有し該第２段ダイノードと該第３段ダイノードとの間に備えられた平板と、該第１段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる該開口部の第１段ダイノード側に設けられた第１のつい立と、該開口部の第２段ダイノード側に設けられ、先端が該第２段ダイノードの下端よりも上部に位置するように該光電面側に延びるた第２のつい立とを備えた収束電極と、を有することを特徴とする光電子増倍管である。
上記光電子増倍管においては、光電面は入射光に応じて光電子を放出する。電子増倍部は、第１段ダイノード、第２段ダイノード、および第３段ダイノード以下の複数段のダイノード、収束電極を有している。第１段ダイノードは光電面から放出された電子が入射すると、二次電子を放出する。第２段ダイノードは第１段ダイノードから放出された電子が入射すると増倍して二次電子を放出する。収束電極は、第２段ダイノードからの電子が通過する開口部を備えた平板を有し、平板の開口部の第１段ダイノード側に第１のつい立が、該開口部の第２段ダイノード側に第２のつい立が備えられている。収束電極は、第１段ダイノードおよび第２段ダイノード近傍の電位、および、第２段ダイノードと第３段ダイノードとの間の電位を調整し、電子を効率よく各段のダイノードに入射させるようにしている。
また本発明は、ガラス製の入射面板と、該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、を備え、該電子増倍部は、該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、該第１段ダイノード下端側に設けられ該第１段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第１のつい立と、該第３段ダイノードを該第２段ダイノードに望ませる切り込み部を備えた平板と、該切り込み部の第２段ダイノード下端側に設けられ、該第２段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第２のつい立と、を備え、該第２段ダイノードと該第３段ダイノードとの間に固定されることにより、該第１段ダイノードと該第３段ダイノードとの間まで延びる開口部を形成する収束電極と、を有することを特徴とする光電子増倍管である。
上記光電子増倍管においては、第１のつい立、第２のつい立および平板とよりなる収束電極、および収束電極が固定されて形成される開口部が、電子増倍部の電位を調整し、各段のダイノードに電子が効率よく入射するようにしている。
また本発明は、ガラス製の入射面板と、該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、を備え、該電子増倍部は、該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、該第１段ダイノード下端側に設けられ該第１段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第１のつい立と、該第３段ダイノードを該第２段ダイノードに望ませる第１の開口部と、該第１段ダイノードと該第３段ダイノードとの間の第２の開口部とを備え該第２段ダイノードと該第３段ダイノードとの間に備えられた平板と、該第１の開口部の第２段ダイノード下端側に設けられ、該第２段ダイノードの下端よりも該光電面側に延びる第２のつい立とを備えた収束電極と、を有することを特徴とする光電子増倍管である。
上記光電子増倍管においては、第１のつい立、第２のつい立および平板とよりなり、第１の開口部および第２の開口部を有する収束電極が、電子増倍部の電位を調整し、各段のダイノードに電子が効率よく入射するようにしている。
収束電極は、第２段ダイノードよりも高く、第３段ダイノード以下の電位を与えられることが好ましい。かかる構成により、第２段ダイノードから放出された電子が、収束電極により収束されつつ効率よく第３段ダイノードに入射する。
さらに本発明は、ガラス製の入射面板と、該入射面板の一つの側の面に接続され、該入射面版に略垂直な管軸に沿って延びるガラス製の中空の側管と、該入射面板の該一つの側の面のうち該側管の内側に位置した領域に形成され、該入射面板に入射した光に応じた光電子を放出する光電面と、該光電面から放出された光電子を増倍する電子増倍部と、該光電面に対応して該側管の内側に設けられ、該電子増倍部から放出される電子を受けるアノード電極と、を備え、該電子増倍部は、該側管の内側に設けられ、該光電面から放出された光電子が入射すると増倍して二次電子を放出する第１段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードと該軸方向において略同一位置に配置され、該第１段ダイノードから放出された二次電子が入射するとさらに増倍して二次電子を放出する第２段ダイノードと、該側管の内側に、該第１段ダイノードおよび該第２段ダイノードより該管軸方向における下部に設けられ、該第２段ダイノードから放出された二次電子が入射すると次々に増倍して二次電子を放出する第３段ダイノード以下の複数段のダイノードと、該第１段ダイノードの下端側で、かつ該第３段ダイノードの上側に設けられる第１の収束電極と、該第２段ダイノードの下端側で、かつ該第３段ダイノードの上側に設けられる第２の収束電極と、を夫々備え、該第２段ダイノードで増倍された電子は該第１の収束電極と該第２の収束電極との間の空間を通過して該第３段ダイノードに入射することを特徴とする光電子増倍管である。
上記光電子増倍管においては、該第１の収束電極と該第２の収束電極とが電子増倍部の電位を調整し、第２段ダイノードからの電子が該第１の収束電極と該第２の収束電極との間の空間を通過して第３段ダイノードに入射するようにして、各段のダイノードに電子を効率よく入射させている。
また、上記いずれの光電子増倍管においても、該第１の収束電極と該第２の収束電極とは同一部材で形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の第１の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１の第２図のＡ−Ａ’面における概略断面図である。
第２図は、マルチアノード型光電子増倍管１を上方から見た平面図である。
第３図は、マルチアノード型光電子増倍管１の第２図のＣ−Ｃ’面における断面図である。
第４図は、マルチアノード型光電子増倍管１のつい立収束電極２０の上面図である。
第５図は、マルチアノード型光電子増倍管１における電子の軌跡を示す図である。
第６図は、第１のつい立２１および第２のつい立２２がない場合のマルチアノード型光電子増倍管１の電子の軌跡を示す図である。
第７図は、第１のつい立２１および第２のつい立２２がないマルチアノード型光電子増倍管１にメッシュ２４を設けた場合の電子の軌跡を示す図である。
第８図は、第２のつい立２２がない場合のマルチアノード型光電子増倍管１の電子の軌跡を示す図である。
第９図は、本発明の第２の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１００の第１０図のＡ−Ａ’における断面図である。
第１０図は、マルチアノード型光電子増倍管１００を上方から見た平面図である。
第１１図は、マルチアノード型光電子増倍管１００の第２図のＣ−Ｃ’面における断面図である。
第１２図は、マルチアノード型光電子増倍管１００のつい立収束電極１２０の上面図である。
第１３図は、マルチアノード型光電子増倍管１００における電子の軌跡を示す図である。
第１４図は、マルチアノード型光電子増倍管１００のつい立収束電極２２０の上面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の光電子増倍管の例として、第１の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１を図面を参照しながら説明する。
まず、マルチアノード型光電子増倍管１の構成を、第１図乃至第４図に基づき説明する。第１図に示すように、マルチアノード型光電子増倍管１は、２×２のマルチアノードタイプの光電子増倍管である。マルチアノード型光電子増倍管１は、略四角柱形状のガラス容器５を有している。ガラス容器５は、透明ガラス製である。ガラス容器５の第１図における上面は、光の入射面板４となっている。
入射面板４には、内側に光電面３が形成されている。ガラス容器５の側面は、入射面板４に略垂直な管軸Ｚに沿って延びており、中空の側管６をなしている。ガラス容器５の底部７には、入出力ピン３５が設けられている。入射面板４、側管６、底部７とは一体に形成され、ガラス容器５の内部を密閉している。
ガラス容器５の側管６上部内面に、アルミニウム薄膜７が蒸着され、光電面３と同電位を与えられている。ガラス容器５の側管６外面には、パーマロイなどの磁性材料からなる磁気シールド（図示せず）が備えられ、さらに樹脂などからなるチューブで覆われている。
ガラス容器５内部には、隔壁９、シールド電極１１、平板状電極１３、メッシュ１５、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、つい立収束電極２０、ダイノード列２５、アノード３１等が備えられている。第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、つい立収束電極２０、ダイノード列２５は、電子増倍部に相当する。
ガラス容器５内部の光電面３、シールド電極１１、平板状電極１３、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、ダイノード列２５、アノード３１等は、入出力ピン３５と図示しない配線にて接続され所定の電位を与えられている。
隔壁９は、導電性部材からなり、光電面３から管軸Ｚの方向に延びている。第２図に示すように、隔壁９は上方から見ると十文字形状の壁であり、ガラス容器５内の電子収束空間を４つのセグメント空間５−１乃至５−４に分割している。第１図に示すように、下部はシールド電極１１と接続している。隔壁９は、光電面３と同電位を与えられる。
シールド電極１１は導電性の板状部材であり、ガラス容器５内部の隔壁９の下部に、第２段ダイノードＤｙ２が光電面３に対し露出されるのを遮蔽するように配置されている。シールド電極１１の周縁部は、図示の例では光電面３の方向に延びる立ち上がりが設けられ、シールド電極１１の強度を補強している。シールド電極１１は、光電面３と同電位を与えられる。
平板状電極１３は、第２図に示すように開口を有し、シールド電極１１の下部にガラス容器５の断面を覆うように設けられている。平板上電極１３の周辺部には、光電面３の方向に延びる立ち上がりが設けられている。図示の例では、平板状電極１３の開口はガラス容器５の中心軸Ｚの周囲に４箇所２行２列に設けられ、それぞれのセグメント空間５−１乃至５−４に対応する光電面３−１乃至３−４から放出された電子が通過する。
平板状電極１３は、第１段ダイノードＤｙ１と同電位か、第２段ダイノードＤｙ２の電位を越えない範囲で第１段ダイノードＤｙ１の電位より少し高い電位を与えられる。
平板状電極１３の各開口には、メッシュ１５が設けられている。メッシュ１５は、導電性の網状部材である。メッシュ１５には、第１段ダイノードＤｙ１と同電位か、第２段ダイノードＤｙ２の電位を越えない範囲で第１段ダイノードＤｙ１の電位より少し高い電位が与えられる。
各メッシュ１５に対応して、その下部に第１段ダイノードＤｙ１が設けられる。すなわちガラス容器５内の各セグメント空間５−１乃至５−４に各１つ、合計に４つの第１段ダイノードＤｙ１が設けられている。
第１段ダイノードＤｙ１は、水平に平らに延びる水平部と、軸方向に平らに延びる垂直部と、水平部と垂直部とを接続し斜め方向に延びる斜め部とを備え、各セグメント空間５−１乃至５−４に対応する光電面３−１乃至３−４を望むようにガラス容器５内部の側管６近傍に配置されている。尚、第１段ダイノードＤｙ１は、光電面３よりも高くアノード３１よりも低い電位を与えられている。
第２段ダイノードＤｙ２は、水平に平らに延びる水平部と、軸方向に平らに延びる垂直部と、水平部と垂直部とを接続し斜め方向に延びる斜め部とを備え、対応する第１段ダイノードＤｙ１を望むようにガラス容器５内部の軸Ｚ近傍に配置されている。すなわちガラス容器５内の各セグメント空間５−１乃至５−４に各１つ、合計４つの第２段ダイノードＤｙ２が設けられている。
４つの第２段ダイノードＤｙ２のうち、セグメント空間５−１とセグメント空間５−２の２つの第２段ダイノードＤｙ２は、垂直部の裏側が一体化されている。同様に、セグメント空間５−３とセグメント空間５−４の２つの第２段ダイノードＤｙ２は、垂直部の裏側が一体化されている。第２段ダイノードＤｙ２は、第１段ダイノードＤｙ１よりも高くアノード３１よりも低い電位を与えられている。
第１段ダイノードＤｙ１および第２段ダイノードＤｙ２と、ダイノード列２５との間に、つい立収束電極２０が設けられている。つい立収束電極２０は、第２段ダイノードＤｙ２よりも高く、第３段ダイノードＤｙ３以下の電位、好ましくは第３段ダイノードＤｙ３と同電位を与えられる。第４図に示すようについ立収束電極２０は、第１のつい立２１、第２のつい立２２、平板２３、開口部２４等を有している。
開口部２４は、軸Ｚの周囲に４箇所、第２段ダイノードＤｙ２を望む位置に２行２列に配置されている。開口部２４の第１段ダイノードＤｙ１側端部に、光電面３の方向に延びる第１のつい立２１が備えられている。第１のつい立２１は、ガラス容器５内の各セグメント空間５−１乃至５−４に各１つ、合計４つ配置される。第１のつい立２１は、第１段ダイノードＤｙ１の下端部よりも光電面３側まで延びていることが好ましい。
開口部２４の第２段ダイノードＤｙ２側端部に、光電面３の方向に延びる第２のつい立２２が備えられている。第２のつい立２２は、ガラス容器５内の各セグメント空間５−１乃至５−４に各１つ、合計４つ配置される。第２のつい立２２は、第２段ダイノードＤｙ２の下端部の上まで延びている。
ダイノード列２５は、マルチアノード型光電子増倍管１においてはベネシャンブラインド型ダイノードである。各段のダイノードは、平板部２６と４つのダイノード部２７とからなっている。４つのダイノード部２７は、４つの開口部２４に対応しており、当該開口部２４の第１つい立２１より側管６側まで延びている。
ダイノード列２５の各ダイノード部２７には夫々複数の電極エレメント２８が備えられている。第３、５、７、９段ダイノードＤｙ３、Ｄｙ５、Ｄｙ７、Ｄｙ９においては、電極エレメント２８はその二次電子放出面が第２段ダイノードを望むように、管軸Ｚに対して４５度傾斜して配置されている。第４、６、８段ダイノードＤｙ４、Ｄｙ６、Ｄｙ８の電極エレメント２８は、第３、５、７、９段ダイノードＤｙ３、Ｄｙ５、Ｄｙ７、Ｄｙ９の電極エレメント２８とは逆方向に管軸Ｚに対して４５度傾斜して配置されている。
第３段ダイノードＤｙ３の平板部２６には、つい立収束電極２０の平板２３がダイノード部２７の上部に位置するように一体化されている。第４段から第９段のダイノードＤｙ４乃至Ｄｙ９の平板部２６には、メッシュ電極２９が電極エレメント２８の上部に位置するように一体化されている。
アノード３１は、第９段ダイノードＤｙ９の下部に４つのダイノード部に対応して設けられている。第１０段ダイノードＤｙ１０は、アノード３１の下部に位置するように設けられ、第９段ダイノードＤｙ９から放出された電子が入射するとアノード３１側に二次電子を放出する。アノード３１は、第１０段ダイノードＤｙ１０から放出された電子が入射するとそれを検出する。
上記構造を備えるマルチアノード型光電子増倍管１は、以下のように動作する。
光電面３、隔壁９、シールド電極１１、平板上電極１３、つい立収束電極２０、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、ダイノード列２５、およびアノード３１は、入出力ピン３５を介して所定の電圧を印加される。
入射面板４の内、１つのセグメント空間５−１乃至５−４のいずれかに対応する領域に光が入射すると、対応する光電面３−１乃至３−４のいずれかは、入射した光量に応じた量の光電子を放出する。放出された光電子は、対応するセグメント空間に備えられた隔壁９、シールド電極１１、平板状電極１３等により収束され、対応するメッシュ１５を通過して第１段ダイノードＤｙ１に入射する。
第１段ダイノードＤｙ１は、入射した光電子に応じて二次電子を放出する。この二次電子は、つい立収束電極２０により収束されて、第２段ダイノードＤｙ２に入射する。
このとき、第１のつい立２１が、第１段ダイノードＤｙ１の下端位置より上側に延びているため、第１段ダイノードＤｙ１の等電位線の位置が上方向に引き上げられ、当該等電位線の第２段ダイノードＤｙ２上の位置を、第２段ダイノードＤｙ２の斜め部よりも水平部に近い位置とし、垂直部と斜め部の大部分を二次電子放出領域とすることができる。
第２段ダイノードＤｙ２から放出された電子は、第２段ダイノードＤｙ２より高い電位を与えられた第３段ダイノードＤｙ３に向かう。このとき、第２のつい立２２が第２段ダイノードＤｙ２下端位置の上側まで突出して備えられており、第２段ダイノードＤｙ２から放出された電子を効率よくつい立収束電極２０の開口部２４に導くことができる。
開口部２４を通過した電子は、第３段ダイノードＤｙ３に入射する。第３段ダイノードＤｙ３は、開口部２４よりも側管６側まで延びており、開口部２４を通過した電子を効率よく入射させることができる。電子はダイノード列２５において順次多段増倍され、アノード３１に入射する。
アノード３１は、入射した電子に応じた信号を発生し、入出力ピン３５を介してガラス容器５外部に出力信号として出力する。
マルチアノード型光電子増倍管１においては、シールド電極１１、平板上電極１３、つい立収束電極２０、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、ダイノード列２５、およびアノード３１がガラス容器５内部に配置され、外周に磁気シールドが設けられている。よって、光電子の収束および増倍を、外部磁界の影響を受けることなく正確に行なうことができる。
次に、第５図乃至第８図を参照しながら、つい立収束電極２０の効果について説明する。
第５図は、マルチアノード型光電子増倍管１における電子の軌跡を示す図である。マルチアノード型光電子増倍管１において第１のつい立２１、第２のつい立２２は、平板２３と共に第２段ダイノードＤｙ２より高く、第３段ダイノードＤｙ３以下の電位、好ましくは第３段ダイノードＤｙ３と同電位を与えられ、第１段ダイノードＤｙ１から第２段ダイノードＤｙ２、および第２段ダイノードＤｙ２から第３段ダイノードＤｙ３への電子の軌跡を制御している。このため電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０は図示のように、夫々の軌跡で第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２から逸れることなく入射している。
第２段ダイノードＤｙ２に入射した後に放出された電子の軌跡を見ると、電子の軌跡ｒ０は、第２段ダイノードＤｙ２から放出された後、第１のつい立２１に衝突している。すなわち、この電子の軌跡ｒ０の位置に入射した光は、アノード３１によって検出されないことになる。電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｓ０は第３段ダイノードＤｙ３に入射し、さらに第４段ダイノードＤｙ４へと入射している。
よって、上記マルチアノード型光電子増倍管１では、光電面の周縁部に入射した光の検出効率が多少低くなるが、概ね良好に入射光の検出が行なえる。
比較例として、第６図には第１のつい立２１及び第２のつい立がない場合の電子の軌跡を示している。第６図において電子の軌跡ｐ１、ｑ１、ｒ１、ｓ１は、電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０と光電面３−１のほぼ同位置に入射した光により放出された電子の軌跡である。
第６図に示すように、第１のつい立２１および第２のつい立２２がないと電子の軌跡ｐ１、ｑ１、ｒ１、ｓ１は、電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０に比べて第２段ダイノードＤｙ２への入射位置が光電面方向に移動している。また、第３段ダイノードＤｙ３からの電界が弱いため第２段ダイノードＤｙ２への第１段ダイノードＤｙ１による負電位の影響が強く、電子の軌跡ｐ１、ｑ１のように第２段ダイノードＤｙ２から出られない二次電子が多く存在することになる。よって、光電面３に入射した光を効率よく検出することができない。
第２の比較例として、第７図には第１のつい立２１及び第２のつい立がなく、平板２３の開口部２４、および第１段ダイノードＤｙ１と第３段ダイノードＤｙ３との間に相当する部分に、メッシュ３４を設けた場合の電子の軌跡を示している。第７図において電子の軌跡ｐ２、ｑ２、ｒ２、ｓ２は、電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０と光電面３−１のほぼ同位置に入射した光により放出された電子の軌跡である。
第７図に示すように、第１のつい立２１および第２のつい立２２がないと電子の軌跡ｐ２、ｑ２、ｒ２、ｓ２は、電子の軌跡ｐ１、ｑ１、ｒ１、ｓ１と同様電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０に比べて第２段ダイノードＤｙ２への入射位置が光電面方向に移動する。また、第３段ダイノードＤｙ３からの電界が弱いため第２段ダイノードＤｙ２への第１段ダイノードＤｙ１の負電位の影響が強く、電子の軌跡ｐ２、ｑ２のように第２段ダイノードＤｙ２から出られない二次電子が多く存在することになる。
さらに、第３段ダイノードＤｙ３にメッシュ３４を貼ったので、第３段ダイノードＤｙ３から出た二次電子が第１段ダイノードＤｙ１の負電位の影響を受けることがなくなり、電子の軌跡ｒ２、ｓ２のように第４段ダイノードＤｙ４に入射しなくなる。よって、光電面３に入射した光をほとんど検出することができない。
第３の比較例として、第８図には第２のつい立２２がない場合の電子の軌跡を示している。第８図において電子の軌跡ｐ３、ｑ３、ｒ３、ｓ３は、電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０と光電面３−１のほぼ同位置に入射した光により放出された電子の軌跡を示している。
第８図に示すように、第２のつい立２２がない場合も電子の軌跡ｐ３、ｑ３、ｒ３、ｓ３は、第２段ダイノードＤｙ２への入射位置は電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０とほぼ同位置である。しかし第２段ダイノードＤｙ２から放出された二次電子は第１のつい立２１および第１段ダイノードＤｙ１下方の平板２３に引き寄せられ、電子の軌跡ｑ３、ｒ３、ｓ３のように、第１のつい立２１に衝突する。よって、第３段ダイノードＤｙ３に入射する電子が減少するので、光電面３に入射した光を効率よく検出することができない。
以上説明したように、第１の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１においては、ガラス容器５内に、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、ダイノード列２５等を有する電子増倍部およびアノード３１等を設け、光電面３に入射した光を電子増倍部で増倍し、アノード３１により検出する。
また、第３段ダイノードＤｙ３を該第２段ダイノードに望ませる開口部２４を備え、第２段ダイノードＤｙ２と第３段ダイノードＤｙ３との間に備えられた平板２３と、開口部２４の第１段ダイノードＤｙ１側に備えられ、第１段ダイノードＤｙ１の下端よりも光電面３側に延びる第１のつい立２１と、開口部２４の第２段ダイノードＤｙ２側に備えられ、先端が第２段ダイノードＤｙ２の下端よりも上部に位置するように光電面３側に延びた第２のつい立２２とを有するつい立収束電極２０を設け、第２段ダイノードＤｙ２よりも高く、第３段ダイノードＤｙ３以下の電位を与える。
上記構成により、光電面３に入射した光に応じて放出される電子を、光電面３における放射位置にかかわらず第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、第３段ダイノードＤｙ３などの電子増倍部に効率よく入射させることが可能となる。このように光電面３に入射した光は入射箇所にかかわらずほぼ均一に検出されるので、画像表示装置等に用いられる際に、鮮明な画像を得ることが可能になる。
次に、第９図乃至第１３図を参照しながら、本発明の第２の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１００について説明する。第１の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１と同様の構成については、同一の符号を付す。
第９図乃至第１２図に示すように、マルチアノード型光電子増倍管１００は、マルチアノード型光電子増倍管１の隔壁９に替えて隔壁１０９を、つい立収束電極２０に替えてつい立収束電極１２０を、シールド電極１１に替えてシールド電極１１０を備えている。
隔壁１０９は、導電性部材からなり、光電面３から管軸Ｚの方向に延びている。第１０図に示すように、隔壁１０９は上方から見ると十文字形状の壁であり、隔壁９と同様ガラス容器５内の電子収束空間を４つのセグメント空間５−１乃至５−４に分割している。隔壁１０９の下部はシールド電極１１０との間に開口部１０８をなしている。隔壁１０９は、光電面３と同電位を与えられる。
第１０図に示すように、シールド電極１１０は導電性の板状部材であり、ガラス容器５内部の隔壁１０９の下方、平板上電極１３の上部に配置されている。シールド電極１１０の周縁部は、図示の例では光電面３の方向に延びる立ち上がりが設けられ、シールド電極１１０の強度を補強している。シールド電極１１０の中央部には、開口１１２が備えられている。開口１１２は上方から見た形状は長方形である。シールド電極１１０は、光電面３と同電位を与えられる。
つい立収束電極１２０は、第１２図のように第１のつい立２１、第２のつい立２２、および平板１２３を有している。つい立収束電極１２０を第２段ダイノードＤｙ２と第３段ダイノードＤｙ３との間で固定することで、第９図に示すように、第１段ダイノードＤｙ１と第３段ダイノードＤｙ３との間まで延びる開口部１４２が形成される。すなわち、第１段ダイノードＤｙ１の裏面と第３段ダイノードＤｙ３の電子入射面が向かい合うことになる。
第１のつい立２１、第２のつい立２２はマルチアノード型光電子増倍管１と同様の構成である。つい立収束電極１２０は、つい立収束電極２０と同様、第２段ダイノードＤｙ２よりも高く、第３段ダイノードＤｙ３以下、好ましくは第３段ダイノードＤｙ３と同電位を与えられる。
他の構成および動作はマルチアノード型光電子増倍管１と同様である。
次に、第５図および第１３図を参照しながら、マルチアノード型光電子増倍管１００におけるつい立集束電極１２０の効果について説明する。
第５図は、マルチアノード型光電子増倍管１における電子の軌跡を示す図であるが、第１の実施の形態で説明したように、電子の軌跡ｒ０は、第１のつい立２１に衝突してしまい、第３段ダイノードＤｙ３に入射せずアノード３１に検出されない。また、第３段ダイノードＤｙ３に入射しても、第３段ダイノードＤｙ３から放出された二次電子は第１段ダイノードＤｙ１の負電位の影響を受けないため、第３段ダイノードＤｙ３に再入射する場合がある。また、第１段ダイノードＤｙ１の負電位の影響を受けないため、第３段ダイノードＤｙ３を飛び越えて第４段ダイノードＤｙ４に入射する場合もあり（軌跡ｓ０の第３段ダイノードＤｙ３から第４段ダイノードＤｙ４の軌跡）、ダイノード間の二次電子走行時間が長くかかってしまうことになり、時間特性が悪くなる。
第１３図において電子の軌跡ｐ４、ｑ４、ｒ４、ｓ４は、電子の軌跡ｐ０、ｑ０、ｒ０、ｓ０と光電面３−１のほぼ同位置に入射した光により放出された電子の軌跡を示している。ここではつい立収束電極１２０による効果を示すため、隔壁１０９に替えて隔壁９を設けている。
マルチアノード型光電子増倍管１００では、マルチアノード型光電子増倍管１における開口部２４よりも広い開口部１４２を設け、第１段ダイノードＤｙ１と第３段ダイノードＤｙ３との間が開口になったことで、電子の軌跡ｐ４、ｑ４、ｒ４、ｓ４は全て第３段ダイノードＤｙ３に入射し、さらにその真下の第４段ダイノードＤｙ４に入射している。よって、第２段ダイノードＤｙ２と第４段ダイノードＤｙ４間での二次電子走行時間が速くなるので、マルチアノード型光電子増倍管１に比べて時間特性が改善される。
以上説明したように、第２の実施の形態にかかるマルチアノード型光電子増倍管１００においては、ガラス容器５内に、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、ダイノード列２５等を有する電子増倍部およびアノード３１等を設け、光電面３に入射した光を電子増倍部で増倍し、アノード３１により検出する。
隔壁１０９とシールド電極１１０との間には、開口１０８が設けられ、シールド電極１１０には開口１１２が設けられている。また、第３段ダイノードＤｙ３を該第２段ダイノードに望ませ、第１段ダイノードＤｙ１と第３段ダイノードＤｙ３との間まで延びる開口部１４２を備え、第２段ダイノードＤｙ２と第３段ダイノードＤｙ３との間に備えられた平板１２３と、第１段ダイノードＤｙ１下端の下方から第１段ダイノードＤｙ１の下端よりも光電面３側に延びる第１のつい立２１と、開口部１４２の第２段ダイノードＤｙ２側に備えられ、先端が第２段ダイノードＤｙ２の下端よりも上部に位置するように光電面３側に延びた第２のつい立２２とを有するつい立収束電極１２０を設け、第２段ダイノードＤｙ２よりも高く、第３段ダイノードＤｙ３以下の電位を与える。
上記構成により、光電面３に入射した光に応じて放出される電子を、光電面３における放射位置にかかわらず第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２、第３段ダイノードＤｙ３などの電子増倍部に効率よく入射させることが可能となる。また、隔壁１０９の下方の開口部１０８およびシールド電極１１０の開口部１１２により、セグメント空間５−１乃至５−４内の電界がより均一になるので、光電面３上の電子の放出位置にかかわらず、光電面３から第１段ダイノードＤｙ１に入射するまでの電子の走行時間差を小さくすることができる。そのため、画像表示装置等に用いられる際に、鮮明な画像を得ることが可能になる。
さらに開口部１４２が第１段ダイノードＤｙ１と第３段ダイノードＤｙ３との間まで延びており、第２段ダイノードＤｙ２からの二次電子が第３段ダイノードＤｙ３を飛び越えて第４段ダイノードＤｙ４に入射することがなく、光の検出における時間特性がさらに改善される。
このように光電面３に入射した光は入射箇所にかかわらずほぼ均一に検出され、時間特性も良好であるので、画像表示装置等に用いられる際に、鮮明な画像を得ることが可能になる。
以上、添付図面を参照しながら本発明による光電子増倍管の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変形や改良が可能である。
例えば、図１２のつい立収束電極１２０に代えて図１４のつい立収束電極２２０のように、１枚の平板に第１のつい立２１、第２のつい立２２、開口部１４２、開口部１２４を形成し、これを第２段ダイノードＤｙ２と第３段ダイノードＤｙ３との間に固定してもよい。
収束電極２０、１２０または２２０の代わりに、第１段ダイノードＤｙ１の下端側でかつ第３段ダイノードＤｙ３の上側位置に、第３段ダイノードＤｙ３への二次電子を収束させるための第１の収束電極と、第２段ダイノードＤｙ２の下端側でかつ第３段ダイノードＤｙ３の上側位置に、第３段ダイノードＤｙ３への二次電子を収束させるための第２の収束電極を設けてもよい。これらの第１の収束電極と第２の収束電極は、同一部材で一体に構成にしてもよいし、別部材で独立に構成してもよい。
シールド電極１１、１１０の周縁部は、立ち上がりがなくてもよい。シールド電極１１０に設けられる開口の形状は、長方形には限定されない。また、シールド電極１１、１１０は必ずしも備えられなくてもよい。これによれば、シールド電極１１、１１０を構成する材料の量を少なくすることができ、コストの削減が可能である。
セグメント空間５−１乃至５−４は４つに限定されず、例えば３×３の９空間等でもよい。そのとき隔壁９は、領域の配置に応じて格子状等に設けられる。
平板状電極１３の開口には、メッシュ１５を備えなくてもよい。また、第１段ダイノードＤｙ１、第２段ダイノードＤｙ２における垂直部、水平部、斜め部は平らでなくてもよく、湾曲した構造でもよい。
第３段ダイノードＤｙ３は、第１のつい立２１より側管６側に延びていなくてもよく、第１のつい立２１の略下側まで延びていればよい。
ダイノード列２５は、第３段ダイノードＤｙ３から第１０段ダイノードＤｙ１０を有するとしたが、これより少ないかまたは多い段数のダイノード列でもよい。
また、ダイノード列２５としてベネシャンブラインド型のものについて説明したが、ファインメッシュ型、マイクロチャンネルプレート型等、他の積層構造のダイノード列でもよい。また、積層型でなく、ボックス型やラインフォーカス型のダイノードを第３段ダイノード以下のダイノードとして設けるようにしてもよい。
ガラス容器５は、略四角柱型としたがこれに限定されず、例えば円柱型などでもよい。
マルチアノード型光電子増倍管１００においては隔壁１０９を有するとしたが、隔壁１０９を隔壁９に替えてもよい。
上記実施の形態では本発明にかかる光電子増倍管を、４つのセグメント空間５−１乃至５−４を有するマルチアノード型光電子増倍管１、１００を例にして説明したがこれに限定されず、１つのセグメント空間のみを有する光電子増倍管にも適用することができる。その場合、第３段以下のダイノードは、開口部２４または１２４よりも外側まで設けられることが好ましい。
【産業上の利用可能性】  本発明の光電子増倍管は、ポジトロンＣＴとして医療分野で利用できる他、他の放射線検出や他の光検出等、様々な分野で広く利用することができる。
【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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【国際調査報告】
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