JPH022253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光源の経時的な光強度分布の解析など
に好適に利用できるストリーク管の製造方法に関
する。

ストリーク管は１ナノ秒間程度の入射光の変化
を螢光面に数10ミリメートルの長さに表示し、２
ピコ秒以下の変化まで読み取ることができる程に
時間分解能が優れている。そのためストリーク管
はレーザパルス光の波形解折などに利用されてい
る。

まず従来のストリーク管の構成および、本発明
で解決しようとする問題を第１図を参照して簡単
に説明する。

第１図は従来のストリーク管の構成を示す縦断
面図、および光電面と光学像の関係を示す略図で
ある。

ストリーク管の真空気密容器３の一端面は解析
しようとする光学像を入射する窓１、他端面は処
理された光学像を出射する窓２を形成している。
この真空気密容器３の管軸に沿つて入射窓１と出
射窓２との間に順次光電面４、メツシユ電極５、
集束電極６、アパーチヤ電極７、偏向電極８、螢
光面９が配設されている。そして光電面４に対し
てメツシユ電極５、集束電極６、アパーチヤ電極
７にこの順序でより高い電圧を加え、さらに螢光
面９にアパーチヤ電極７と同一の電位を与えてお
く。図示されていない装置で入射窓１を経て光電
面４に前記光電面４の中心を通る線状の光学像４
ａが投影されたとする。光電面４は前記光学像に
対応した電子像を放出し、放出された電子はメツ
シユ電極５により加速され、集束電極６により集
束され、アパーチヤ電極７を通過し、偏向電極８
の間隙を経て螢光面９の方向へ走行する。その線
状の電子像が偏向電極８の間隙を通過する期間、
前記偏向電極８に偏向電圧を加えておく。この電
圧によつて生ずる電界の方向は管軸および線状の
電子像に垂直（第１図の断面図において紙面に垂
直）であり、その強さは偏向電圧に比例する。螢
光面９上には線状の電子ビームがその線状の方向
と垂直に走査されることにより、最終的に螢光面
９上に光電面４に投影された線状の光学像をその
線状の方向と垂直に時間的に順次配列した光学
像、いわゆるストリーク像が形成される。したが
つて、ストリーク像の配列方向すなわち掃引方向
の輝度変化は光電面４に入射した光学像の強度の
時間的変化を表すことになる。

こようなストリーク管は通常次のような方法で
製造される。

まず、真空気密容器３の側壁を構成するガラス
円筒、真空気密容器３の一つの底面を構成し、光
学像を入射しかつ光電面の基板となる第１のガラ
ス円板、真空気密容器３の他の底面を構成し、光
学像を出射する窓および螢光面の基板となる第２
のガラス円板、およびメツシユ電極５、集束電極
６、アパーチヤ電極７、偏向電極８を構成する電
極部材を用意する。

次に前記ガラス円筒内に電極部材を組立て取り
付ける。このとき、光電面基板と対向する適宜の
位置に例えばアンチモン小片をタングステンコイ
ルに収容してアンチモン蒸発源を設置する。

同時に第２のガラス円板の一面に螢光体を塗布
する。次に前記ガラス円筒の底面の適当な側に第
１のガラス円板と第２のガラス円板を気密に封着
する。

次に気密容器の側壁に枝管を設け、この中にア
ルカリ金属源を収容する。

次に気密容器の側壁に設けられたこの排気管を
通して排気する。

次に前記タングステンコイルに通電してアンチ
モンを光電面基板上に蒸着し、続いて枝管からア
ルカリ金属を徐々に容器内に送り込むと同時に光
電面の感度を監視し、最高感度またはこれを多少
越したとき中止する。この後枝管を切り取る。

この後排気管を切り取つてストリーク管が完成
する。

前述の製造方法の説明によつて理解できるよう
に、アルカリ金属が気密容器内に送り込まれたと
きに各電極に、微小ながらアルカリ金属が付着す
ることは避けられない。

前記工程で製造されたストリーク管を動作させ
ると前記アルカリ金属が原因して、入射光がなく
ても螢光面が発光すると言う不都合が生じる。

特に偏向電極に高周波電圧を加えて繰返し動作
をするときに著しく光る。

このような発光はストリーク像のバツクグラウ
ンドとなりＳ／Ｎ比を低下すると共にダイナミツ
クレンジを狭くする。

本願発明者は、前述の発光が電子と衝突した気
体分子または原子が励起して、あるいはイオン化
して生ずる光が光電面に入射して発生した光電子
によるもの、または電子またはイオンが気密容器
の内壁に衝突して生ずる光が光電面に入射して発
生した光電子によものと推測して研究したところ
主たる原因が偏向電極の近傍にあることを発見し
た。

すなわち光電面４とアパーチヤ電極７の間に高
い電圧が加えてあつても対向する偏向電極の間に
電圧を加えなければ螢光面９の発光は極めて弱い
こと、偏向電極に繰返し掃引電圧を加えると螢光
面の発光は著しく強くなることを知つた。

本発明の目的は、前記不本意な発光を防止する
ことができるストリーク管の製造方法を提供する
ことにある。

前記目的を達成するために本発明によるストリ
ーク管の製造方法は、光電面から放出された光電
子を偏向して観察するストリーク管の製造方法に
おいて、排気されて真空が形成される容器内に形
成される少なくとも光電面が形成される面と集束
電極を含む第１の空間と、少なくとも偏向電極を
螢光面を含む第２の空間を管軸に開口を持つ隔壁
で前記開口が光電子のクロスオーバ点またはその
近傍に配置される位置で分離し、前記開口部に製
造工程では閉じている蓋を設けて置く組立工程
と、前記第１および第２の空間の排気を行う工程
と、前記第１の空間に連通する枝管から光電面を
形成する金属を導入して光電面を形成する工程
と、前記枝管を切断して、内部を加熱しながら排
気し、光電面形成に寄与しなかつた光電面形成用
の材料を排出する工程と、排気終了後に前記蓋を
開口部から離脱させる工程とから構成されてい
る。すなわち製造工程においては前記第１の空間
に光電面形成用のアルカリ金属蒸気が充満させる
が、第２の空間の偏向電極にはアルカリ金属蒸気
が至らないように配慮し、動作時には最小の開口
で光電面を有する第１の空間と、偏向電極を有す
る第２の空間とを接続するので、動作時にも、ア
ルカリ金属の移動が起こりにくい。したがつて使
用中においても偏向電極は残留アルカリ金属によ
つて汚染されない。これにより、偏向電極に高周
波電圧を印加しても、この部分で発光が生じて、
この光が光電面に到達して、螢光面上にバツクグ
ラウンド上昇が生じるという現象はなくなる。

以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。

第２図は本発明のストリーク管の製造方法の製
造過程の状態を示す断面図である。第１図に示し
たストリーク管と共通の部分は同一の符号を付し
てある。

まず、このストリーク管の構成を説明する。

本発明によるストリーク管は、光電面４、メツ
シユ電極５、集束電極６、アパーチヤ電極７の含
まれる真空気密容器３内の空間と、偏向電極８、
螢光面９の含まれる真空気密容器３内の空間を隔
壁３０で分割する。この隔壁３０には開口１３が
設けられており、この開口１３には蓋１４が対応
させられている。第３図Ａに蓋１４が開口１３を
閉じている状態、第３図Ｂに蓋１４が開口１３を
開いている状態を示してある。

蓋１４は隔壁３０にピン１５で回転可能に枢止
されており、製造過程においては第２図および、
第３図Ａに示す閉じ状体に保たれ、完成後は隔壁
３０に設けられている板ばね１６により挾み付け
られて固定される。この開口１３の中心は管軸に
一致させられ、管軸方向の位置は光電子ビームの
集束されたクロスオーバ点１１またはその近傍に
位置させられている。

次に前記ストリーク管の製造方法を同様に第２
図を参照して説明する。

光電面４、メツシユ電極５、集束電極６、アパ
ーチヤ電極７の含まれるべき空間（以下第１の空
間と言う）に図示しない真空ポンプに連動する排
気管１９を設けておく。

また偏向電極８、螢光面９の含まれる真空気密
容器３内の空間（以下第２の空間と言う）にも同
様に排気管２０を設けておく。

これらの空間は、製造過程において前記蓋１４
が前記隔壁の開口１３を閉じることにより分離さ
れている。

前記第１の空間にはアルカリ金属を収容する枝
管１７および、アンチモン蒸発源を収容する枝管
１８が接続されている。

まず、容器内の前記各空間を所定の真空に排気
する。

次に、アンチモン蒸発源を収容する枝管１８よ
り外部から磁力を作用させてストリーク管の内部
へ取り出して、通電加熱し、アンチモンを光電面
基板１上に蒸着する。

次に枝管１７よりアルカリ金属を蒸発して、光
電面基板１上のアンチモンと化合させる。

同時に光電面の光電感度を監視し、最高感度を
多少越したときアルカリ金属を収容した枝管１８
を切り取る。

またアンチモン蒸発源を収容した枝管１７も切
り取る。

さらに容器を加熱して、光電面を安定化する。
このとき過剰なアルカリ金属は容器３外へ排出さ
れる。この後に排気管１９，２０が切り取られ、
ストリーク管は完成する。

完成後にストリーク管の上下を第２図の逆にす
る（正常の使用姿勢にする）と、蓋１４は自体に
働く重力で、開口１３の下側になり、板ばね１６
により蓋１４の先端が捕捉され固定される。なお
第３図Ｂは使用状態と天地を逆にして示してあ
る。

第４図はストリーク管の隔壁と蓋の第２の構成
を示す説明図である。

蓋１４は隔壁３０の外周よりに設けられた支持
棒４１にバイメタル４２を介して固定されてい
る。ストリーク管が室温であるときは蓋１４は第
４図Ｃに示すように開口１３を覆つてはいない。
アルカリ金属を送り込む時にはストリーク管内が
約200℃に加熱されるのでバイメタル４２は第４
図Ｂに示すように湾曲させられて、開口１３を覆
う状態に保たれる。

このような構成でも、アルカリ金属の第２の空
間への侵入を妨げることができる。

第５図はストリーク管の隔壁と蓋の第３の構成
示す説明図である。

蓋１３は隔壁３０に設けられた軸５０に回転可
能に指示されている回転軸５１の一端に固定され
ている。

回転軸５１の他端には、強磁性材量からなる頭
部５２が固定され、製造過程では第５図Ａ，Ｂに
示す位置に保たれ開口１３を閉じている。

製造終了後に外から前記頭部に磁力を作用させ
るとかストリーク管の姿勢を変えることにより、
第５図Ｃに示すように開口１３の開放を妨げない
位置に板ばね５３により保持される。

第６図はストリーク管の隔壁と蓋の第４の構成
を示す説明図である。

第６図Ａ，Ｂは製造状態、第６図Ｃ，Ｄは使用
状態を示している。

製造状態では蓋１４は、ばね６１により隔壁３
０の開口１３に押しつけられている。

６０は蓋１４に受け入れる枠であつて、製造終
了後蓋１４を受け入れる。なお、ばね６１は先端
６１ａが曲げ起こされており蓋１４の肩の部分に
当接して蓋１４の移動を阻止する役割を果たす。

本発明によるストリーク管は前記のように構成
され、製造されるものであるから、光電面形成時
に偏向電極の近傍にアルカリ金属が送り込まれる
ことはなくなり、偏向電極に高周波電圧を印加し
ても、この部分で不要な発光を生じることを除去
できる。 次に本発明の製造方法によつて製造さ
れたストリーク管と従来の製造方法によつて製造
された形状が近似するストリーク管の螢光面上で
の像を比較試験した結果について述べる。

パルス光源（モードロツクダイレーザ光で繰返
し速度130MHz）でストリーク管の光電面に照射
し、偏向電極に、前記パルス光に同期したサイン
波電圧を印加して連続繰り返し偏向を行う。

第７図Ａに本発明による前記ストリーク管の出
力と従来のストリーク管の出力とを比較して示し
てある。

第７図Ａの従来品の場合にはピークの輝度に対
しバツクグラウンドノイズである谷部の輝度は90
％に達している。

これに対して第７図Ｂに示す本発明による前記
ストリーク管の出力の、バツクグラウンドノイズ
はピークの１％以下で殆ど無視できる程度に除去
されていると言うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のストリーク管の構成を示す縦断
面図、および光電面と光学像の関係を示す略図で
ある。第２図は本発明のストリーク管の製造方法
の製造過程の状態を示す断面図である。第３図は
前記第２図に示したストリーク管の隔壁と蓋の関
係を示す説明図である。第４図はストリーク管の
隔壁と蓋の第２の構成を示す説明図である。第５
図はストリーク管の隔壁と蓋の第３の構成を示す
説明図である。第６図はストリーク管の隔壁と蓋
の第４の構成を示す説明図である。第７図は本発
明による方法により製造したストリーク管と従来
の相当品との動作特性を比較したグラフである。 １……光学像を入射する窓、２……出射窓、３
……真空気密容器、４……光電面、５……メツシ
ユ電極、６……集束電極、７……アパーチヤ電
極、８……偏向電極、９……螢光面、１１……ク
ロスオーバ点、１３……隔壁に設けられた開口、
１４……蓋、１６……ばね、１７……アルカリ金
属を収容する枝管、１８……アンチモン蒸発源を
収容する枝管、１９……光電面側（第１の空間）
の排気管、２０……螢光面側（第２の空間）の排
気管、３０……隔壁、４２……バイメタル、５２
……強磁性片、６０……枠、６１……ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光電面から放出された光電子を偏向して観察
   するストリーク管の製造方法において、排気され
   て真空が形成される容器内に形成される少なくと
   も光電面が形成される面と集束電極を含む第１の
   空間と、少なくとも偏向電極と螢光面を含む第２
   の空間を管軸に開口を持つ隔壁で前記開口が光電
   子のクロスオーバ点またはその近傍に配置される
   位置で分離し、前記開口部に製造工程では閉じて
   いる蓋を設けて置く組立工程と、前記第１および
   第２の空間の排気を行う工程と、前記第１の空間
   に連通する枝管から光電面を形成する金属を導入
   して光電面を形成する工程と、前記枝管を切断し
   て、内部を加熱しながら排気し、光電面形成に寄
   与しなかつた光電面形成用の材料を排出する工程
   と、排気終了後に前記蓋を開口部から離脱させる
   工程とから構成したことを特徴とするストリーク
   管の製造方法。