JPH0334185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は微弱な入射光を光電面で光電変換して
発生した光電子をダイノードで増倍してアノード
に捕集する光電子増倍管、さらに詳しく言えば単
一の光電面に入射した光の入射位置を検出するこ
とができる入射位置情報を取出し可能な光電子増
倍装置に関する。

（発明の背景） 光電子増倍管とシンチレータ等を組合せ、微弱
な放射線をシンチレータで変換して光電子増倍管
の光電面に入射し、光電面で光電子を発生させ、
微弱な放射線を検出する装置が知られている。

光電子増倍管は固体の光電変換装置では得られ
ない優れた特性を持つている。

しかしながら、それ自体を小形にすることは困
難であるから、放射線の入射位置の特定が光電子
増倍管の光電面単位になつてしまうと言う問題が
ある。

そのため、このような装置において、光電子増
倍管の単一の光電面に入射したパルス性の光が前
記光電面のどの位置に入射したかを知りたいとい
う要請がある。

光電面に入射したホトンによつて発生する光電
子の位置と、その光電子に原因する増倍された電
子のアノード到達位置との間に相関があるとする
と、アノード到着位置を知ることができれば、ホ
トンの入射位置をある程度知ることができるはず
である。

そのため第１図に示すようなアノードを分割し
た光電子増倍管が考えられる。

第２図に分割された網状のアノード４ａ〜４ｄ
の平面図を示す。４ｅ〜４ｈは各アノードの網を
支持する枠である。

真空気密容器１の窓２の内面に透過形の光電面
３が形成されている。

光電面３と分割したアノード４ａ〜４ｄとの間
の空間８に積層形ダイノードを設けてある。

第９図に積層形ダイノードの典型的な構造を部
分的に拡大して示してある。

同図Ａはベネシアンブラインド形、同図Ｂはベ
ネシアンブラインド形トライアングルダイノー
ド、同図Ｃはメツシユダイノードをそれぞれ示し
ている。

前記光電面３から発生させられた光電子は前記
ダイノードの空間８で増倍された４分割された網
状アノード４ａ〜４ｄの方向に加速される。

加速された電子は一旦アノード４ａ〜４ｄの網
状の部分を透過し、最終段ダイノード５に衝突し
て２次電子を放出する。

放出された２次電子は前記分割されたアノード
４ａ〜４ｄに捕集される。

前述のような構成で、各アノード４ａ〜４ｄの
出力を個別に取り出して評価すれば、光電面３の
どの位置に光が入射したかを推定することができ
るはずである。

しかしながら、本件発明者等の検討によれば、
あまり良い結果が得られていない。

光電面３の感度が均一で、かつダイノードの増
倍率が場所により変わることなく一定であれば、
光電面３を均一に照射したときに各アノードに現
れる出力は等しくならなくてはならない。

しかしながら、現実にはアノード４ａ〜４ｄに
同じ出力が得られることはない。

これは光電面３の感度およびダイノード５等の
増倍率μの場所による不均一性が充分に存在する
ことを意味している。

（発明の目的） 本発明の目的は単一の光電面に入射した光の入
射位置をより高い精度で検出することができる入
射位置情報を取出し可能な光電子増倍装置を提供
することにある。

（発明の構成） 前記目的を達成するために本発明によれば入射
位置情報を取出し可能な光電子増倍装置は、真空
気密容器と、前記容器のフエースプレート面内側
に形成された光電面、前記光電面に平行な１以上
の面に沿つて層状に電極が配置され、少なくとも
一つの層状の電極が複数領域に分割されており、
前記光電面の放出した光電子を増倍するダイノー
ド群と、前記ダイノード群により増倍された電子
を捕捉するアノードと、前記光電面，ダイノード
群，アノード間に動作電圧を供給し前記ダイノー
ドの増幅度を分割領域ごとに調節する動作電源装
置と、前記ダイノード群の複数領域に分割された
電極のそれぞれの出力を個別に取り出し各出力間
の相関を演算することにより前記光電面に入射し
た光の入射位置の分布を演算する演算装置から構
成されている。

（実施例） 以下図面を参照して本発明をさらに詳しく説明
する。

第３図は本発明による入射位置情報を取出し可
能な光電子増倍装置で使用する光電子増倍管の実
施例の正面断面図である。

第４図，第５図は第３図においてＢ−Ｂ，Ｃ−
Ｃの示す線で切断して示した断面図である。

真空気密容器２０は円筒状であつて、第３図の
上側の面（フエースプレート２）の内面に光電面
１５が形成されている。

光電面１５と網状アノード１６の間の空間２１
には面状で均一な微細な透過領域の分布を持つ透
過形のダイノードが配置されている。

この実施例では第９図Ｃに示すメツシユダイノ
ードを使用している。

網状アノード１６，分割された板状のダイノー
ド１１，１２，１３，１４およびこれらのダイノ
ードを各々絶縁して支持する平板１７は光電面１
５側からこの順に平行に配置されている。

第４図は光電子増倍管を第３図のＢ−Ｂの示す
線で切断して示した図である。

ダイノード１１，１２，１３，１４は光電面１
５と略同じ面積の円を扇状に４分割したものであ
り１１ａ〜１４ａは各電極を絶縁して支持するた
めの孔である。

第５図は光電子増倍管を第３図のＣ−Ｃの示す
線で切断して示した図である。

第５図における平板１７の孔１７ａ〜１７ｄは
前記１１ａ〜１４ａに対応する孔であり、１７ｅ
〜１７ｈは分割されたダイノードを絶縁して支持
するスペーサを固定するための孔である。

第６図に前述した分割形ダイノードを持つ光電
子増倍管を用いた入射位置検出装置の信号処理回
路を示す。第６図において光電子増倍管は等価回
路で示されている。

高電圧源E₁、抵抗Ｒ…Ｒ（それぞれ50KΩ）と
可変抵抗VR₁〜VR₄（200KΩ）の抵抗回路網から
なる動作電源装置から動作電圧が供給される。

光電面１５の電圧が最も低く層状のダイノード
空間２１のダイノードの電圧は順次高くなり、前
記分割ダイノード１１，１２，１３，１４の電位
はそれぞれ前記可変抵抗VR₁〜VR₄で独立して調
整できるようにしてある。

アノード１６には、光電面１５および各分割ダ
イノード１１〜１４に対して正の電位としてあ
る。各分割ダイノード１１〜１４およびアノード
１６にはその出力電流を測定できるように、電流
計A₁〜A₅が接続されている。

前述のように各部に動作電圧を供給した状態
で、光電面１５を均一な光で照射し、各分割ダイ
ノード１１〜１４から得られる電流が等しくなる
ように、前記可変抵抗VR₁〜VR₄を調整する。

このように調整された装置において光電面の任
意の位置に光の入射があつた時に、各ダイノード
１１〜１４にはそれぞれ電流₁，₂，₃，₄
が流れたとする。

電流計A₁〜A₄からは電流−電圧変換された出
力V₁，V₂，V₃，V₄が₁，₂，₃，₄に対応
して得られる。

この出力V₁，V₂，V₃，V₄を増幅器４０ａ〜４
０ｄで増幅し、これをアナログデジタルコンバー
タ４１ａ〜４１ｄでデジタル信号に変換し、一旦
メモリ４２に取り込む。

マイクロコンピユータ４４は、これらの情報を
もとに演算し、入射位置をＸ・Ｙデイスプレイ４
５に表示する。

次に重心演算処理法による入射位置演算法を説
明する。

光電面１５から放出された光電子および増倍さ
れた電子の空間的なひろがりによつて各ダイノー
ドには入射光の位置に応じた出力が得られる。

重心演算処理法は、これらの出力の重心がどこ
にあるのか演算することによつて入射位置を求め
る方法である。

第７図のモデル図に示すように各ダイノードの
配列を１１（１，１）１２（２，１），１３（２，
２），１４（１，２）とする。

光電子が増倍されて最終段ダイノードに到達す
る際増倍された電子は空間的なひろがりｆを持
つ。座標軸は、第８図に示すようにダイノードの
分割された空間の中心線とする。

いま（ｉ，ｊ）番目のダイノードの出力をVi，
ｊとすると重心Ｍ（ｘ，ｙ）は次の(1)式で与えら
れる。

Ｍ（ｘ，ｙ）＝（ 〓ⁱ 〓^j Vi，ｊ・Wi，ｊ） ／（ 〓ⁱ 〓^j Vi，ｊ） …(1) Wi，ｊ：重み 今、仮に第８図に示すように各ダイノードの配
列と重みWi，ｊを対応させると W₁₁＝（−１，１），W₂₁＝（１，１） W₁₂＝（−１，−１），W₂₂＝（１，−１） と表わすことができる。

このようにして入射ごとにどの領域に入射があ
つたかを知ることができる。

なおパルス光の強度はアノード１６に流れる電
流から求めることができる。

（変形例） 前述した実施例装置について本発明の範囲内で
種々の変形を施すことができる。

反射形の分割されたダイノードで充分な感度が
得られるときは、前記透過形のダイノードは不要
である。

また前述した透過形のダイノードの位置にマイ
クロチヤンネルプレートを組み込んで最終段ダイ
ノードを分割しても同様の効果が得られる。

またベネシアンブラインド形ダイノード、ベネ
シアンブラインド変形トライアングルダイノード
を用いることも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による光電子増倍管
を用いた入射位置検出装置は、最終段ダイノード
を複数に分割し各増倍率を調整することによつ
て、光電面およびダイノードの位置による感度、
増倍率の不均一さを補正でき、アノードを複数に
分割した光電子増倍管を用いることによりかなり
精度の高い入射位置検出が可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はアノードを分割した光電子増倍管の正
面断面図である。第２図は第１図におけるＡ−Ａ
断面図である。第３図は本発明による入射位置情
報を取出し可能な光電子増倍装置に使用する光電
子増倍管の実施例を示す平面図である。第４図は
前記光電子増倍管を第３図のＢ−Ｂの示す線で切
断して示した断面図である。第５図は光電子増倍
管を第３図のＣ−Ｃの示す線で切断して示した断
面図である。第６図は本発明による入射位置情報
を取出し可能な光電子増倍装置の実施例を示すブ
ロツク図であつて、図中前記光電子増倍管は等価
回路で示されている。第７図は分割形ダイノード
の動作を説明するためのモデルを示す斜視図であ
る。第８図は重みWi，ｊと各ダイノードの配列
を示す図である。第９図は各種積層ダイノードの
例を示すダイノードの部分拡大図である。 １…真空気密容器、２…真空気密容器の窓、３
…光電面、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…分割アノー
ド、４ｅ〜４ｈ…分割アノードの枠、５…最終段
ダイノード、６…リード線、８…層状のダイノー
ドの空間、１１，１２，１３，１４…分割ダイノ
ード、１５…光電面、１６…網状アノード、１７
…分割ダイノードを支える支持平板、１８…リー
ド線、２０…真空気密容器、２１…層状のダイノ
ードの空間、４０…増幅器、４１…アナログデジ
タルコンバータ、４２…メモリ、４３…インター
フエイス、４４…マイクロコンピユータ、４５…
Ｘ・Ｙデイスプレイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空気密容器と、前記容器のフエースプレー
   ト面内側に形成された光電面、前記光電面に平行
   な１以上の面に沿つて層状に電極が配置され、少
   なくとも一つの層状の電極が複数領域に分割され
   ており、前記光電面の放出した光電子を増倍する
   ダイノード群と、前記ダイノード群により増倍さ
   れた電子を捕捉するアノードと、前記光電面，ダ
   イノード群，アノード間に動作電圧を供給し前記
   ダイノードの増幅度を分割領域ごとに調節する動
   作電源装置と、前記ダイノード群の複数領域に分
   割された電極のそれぞれの出力を個別に取り出し
   各出力間の相関を演算することにより前記光電面
   に入射した光の入射位置を演算する演算装置から
   構成した入射位置情報を取出し可能な光電子増倍
   装置。 ２ 前記真空容器は円筒状の気密容器で、前記光
   電面は円形であり、前記ダイノード群の複数領域
   に分割された電極は前記光電面に対応する円を扇
   状に分割して構成したものである特許請求の範囲
   第１項記載の入射位置情報を取出し可能な光電子
   増倍装置。 ３ 前記ダイノード群の複数領域に分割された電
   極は均等な面積で４分割されている特許請求の範
   囲第２項記載の入射位置情報を取出し可能な光電
   子増倍装置。 ４ 前記演算装置は、重心演算処理法による入射
   位置演算を行う特許請求の範囲第１項記載の入射
   位置情報を取出し可能な光電子増倍装置。 ５ 前記アノードの出力により事象の大きさを得
   る特許請求の範囲第１項記載の入射位置情報を取
   出し可能な光電子増倍装置。 ６ 前記アノードはメツシユ状のアノードで、前
   記ダイノード群は面状で均一な透過領域の分布を
   持つ透過形のダイノードと分割された反射形のダ
   イノードからなり、光電面、透過形のダイノー
   ド、メツシユ状のアノード、反射形のダイノード
   の順に配置されている特許請求の範囲第１項記載
   の入射位置情報を取出し可能な光電子増倍装置。 ７ 前記透過形のダイノードは、ベネシアンブラ
   インド形，ベネシアンブラインド変形トライアン
   グルダイノードまたはメツシユダイノードである
   特許請求の範囲第６項記載の入射位置情報を取出
   し可能な光電子増倍装置。