JPH04345741A - 光電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強磁界中においても動作
可能な光電管に関し、特に、高エネルギ物理の分野にお
いて利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光電管は図５に示される
断面構造をしている。ガラス容器１の光入射面１ａに対
向する内壁面には光電陰極２が形成されており、入射面
１ａから到来した光は光電陰極２において光電子に変換
される。変換された光電子は、電界Ｅにより、光電陰極
２に対向して設けられている陽極３に引き寄せられ、こ
の陽極３に捕らえられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光電管４においては、電界Ｅに直交する紙面に垂直
な方向、言い換えれば光入射面１ａの法線方向に直交す
る方向に強磁界Ｂがかかった場合には、光電陰極２に発
生した光電子が陽極３に捕らえられなくなる現象が生じ
る。つまり、光電陰極２に発生した光電子はこの強磁界
Ｂによりサイクロイド運動を行い、矢示のように光電陰
極２に戻る円運動をする。

【０００４】また、この時、光電陰極２の端部に生じた
光電子の軌道は、図６（ａ）の縦断面図に矢示されるよ
うに、光電陰極２および陽極３に挟まれた空間外に向か
い、陽極３から遠ざかってしまう。同図（ｂ）はこの光
電管の横断面図であり、矢印は光電陰極２の端部に生じ
た上記の光電子の軌道を示している。同図から、光電陰
極２の端部に生じた光電子が陽極３から離れていく様子
が理解される。なお、図６（ａ），（ｂ）において、図
５と同一部分については同符号を用いている。

【０００５】従って、従来構造の光電管４においては、
電界Ｅに直交する強磁界Ｂによって光電陰極２に発生し
た光電子は上記のように陽極３に捕らえられなくなるこ
とがある。このため、光電管４の光検出効率は低下して
いた。この検出効率の低下現象は、強磁界Ｂの方向が光
入射面１ａの法線方向に対して直交する場合に顕著に現
れ、強磁界Ｂの方向が入射面１ａの法線方向に近付くと
減少する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、陽極の光電子収集面
はこれに対向する光電陰極の光電子発生面より大きな面
積を有し、かつ、陽極の光電子収集面は光電陰極の光電
子発生面に近接して設けられているものである。

【０００７】また、このような光電管における陽極の光
電子収集面の周端部が、光電陰極の光電子発生面の周端
部にさらに近接して形成されているものである。

【０００８】

【作用】光電陰極に発生した光電子が光電陰極および陽
極に挟まれる空間外に移動しても、陽極はこの空間外に
も存在するため、光電子はこの陽極に捕らえられ易くな
る。陽極の光電子収集面の周端部が光電陰極の光電子発
生面にさらに近接して形成されている場合には、光電陰
極の端部に生じた光電子の軌道はこの陽極の周端部に極
めて近付くため、光電子は特に捕らえ易くなる。また、
光電子がサイクロイド運動をして光電陰極から一旦遠ざ
かって再び戻る軌道をとっても、陽極は光電陰極に近接
しているため、光電子はこの遠ざかった所で陽極に捕ら
えられ易くなる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例による光電管を示す
断面図である。

【００１０】光電管１１は円筒状のガラスバルブ１２内
に構成されており、このガラスバルブ１２の上面および
底面は気密的に密閉され、その内部は真空状態に維持さ
れている。また、このガラスバルブ１２は透明な材料か
らなり、その上面は光入射面１２ａになっており、透光
性の密閉容器が形成されている。このガラスバルブ１２
の光入射面１２ａに対向する内壁面には、光を受けると
光電子を発生する光電陰極１３が形成されている。さら
に、光電陰極１３に発生した光電子を収集する陽極１４
の光電子収集面がこの光電陰極１３の光電子発生面に近
接して設けられており、収集された光電子はリード部１
４ａを介してガラスバルブ１２の外部に導出される。こ
のリード部１４ａは陽極１４の保持も兼ねている。また
、陽極１４の光電子収集面は、これに対向する光電陰極
１３の光電子発生面よりも大きな面積を有している。

【００１１】このような構造において、光入射面１２ａ
から到来した光は光電陰極１３に衝突し、この光電陰極
１３において光電子に変換される。発生した光電子は光
電陰極１３および陽極１４間に生じている電界Ｅにより
陽極１４側に引き寄せられ、陽極１４に捕らえられる。

【００１２】本実施例による光電管１１によれば、電界
Ｅに直交する強磁界Ｂが印加されても、光電陰極１３に
生じた光電子は高い確率で陽極１４に収集される。つま
り、陽極１４の光電子収集面は光電陰極１３の光電子発
生面より大きいため、陽極１４は光電陰極１３およびこ
の陽極１４に挟まれる空間外にも存在している。従って
、上記のような強磁界Ｂの印加により、光電陰極１３の
端部に発生した光電子がサイクロイド運動をして光電陰
極１３および陽極１４間の空間外へ移動しても、光電子
はこの空間外に存在する陽極１４によって捕らえられる
確率が高くなる。また、光電陰極１３に発生した光電子
がサイクロイド運動をして光電陰極１３から一旦遠ざか
って再び戻る軌道をとっても、陽極１４は光電陰極１３
に近接して設けられているため、光電子はこの遠ざかっ
た所で陽極１４に捕らえられ確率が極めて高くなる。

【００１３】従って、本実施例による光電管１１によれ
ば、光入射面１２ａの法線方向に直交する方向に強い磁
界Ｂがかかり、光電陰極１３に発生した光電子がサイク
ロイド運動をしても、陽極１４に収集される確率は極め
て高くなる。この結果、光電管１１の光検出効率は外部
磁界Ｂの影響を受けることなく、常に、良好な状態に保
たれる。

【００１４】図２は本発明の他の実施例による光電管の
構造を示す断面図である。本実施例による光電管２１に
おいては、ガラスバルブ２２の光入射面２２ａ側の内壁
面断面が凸状に形成され、この凸面に光電陰極２３が形
成されている。陽極２４はこの光電陰極２３に近接して
設けられ、光電陰極２３の光電子発生面よりも大きな面
積の光電子収集面２４ａを有している。また、この光電
子収集面２４ａの周端部には、光電陰極２３の光電子発
生面の周端部にさらに近接する側壁２４ｂが形成されて
いる。すなわち、この側壁２４ｂは光電陰極２３の周端
部を取り囲むように形成されている。

【００１５】本実施例によれば、上記実施例と同様な効
果を奏する他、さらに次のような効果をも奏する。つま
り、光電陰極２３および陽極２４間に生じている電界Ｅ
に直交する方向に強い磁界Ｂがかかり、光電陰極２３の
端部に生じた光電子がサイクロイド運動をして陽極２４
から遠ざかろうとしても、光電子の軌道は陽極２４の周
端部にある側壁２４ｂに衝突する。このため、光電陰極
２３の端部に生じたほとんどの光電子はこの側壁２４ｂ
に捕らえられるようになる。従って、本実施例による光
電管２１は上記実施例による光電管１１よりも高い光検
出効率を有するようになる。

【００１６】図３（ａ）は，本実施例による光電管２１
において、外部磁界Ｂの方向変化に対する光検出感度変
化を示すグラフである。同グラフの横軸はこの外部磁界
Ｂの入射角度θ［　°￥　を示している。この入射角度
θは、同図（ｂ）において、光電管２１の光入射面２２
ａの法線方向に対し、磁界Ｂがなす角度である。また、
同グラフの縦軸は、入射角度θ°で外部磁界Ｂがかかっ
ている場合に光入射面２２ａに入力された光信号の検出
感度Ｓを、入射角度０°で外部磁界Ｂがかかっている場
合に入力された光信号の検出感度Ｓ（０°）で正規化し
た値Ｓ／Ｓ（０°）を表している。この検出感度Ｓ（０
°）は、光電陰極２３に生じた光電子が外部磁界Ｂから
受ける影響が最も少ない場合における検出感度である。

【００１７】実線で示される特性曲線ａは本実施例によ
る光電管２１で得られる特性を示しており、点線で示さ
れる特性曲線ｂは図５に示される従来構造の光電管４で
得られる特性を表している。同グラフから理解されるよ
うに、従来構造の光電管４においては磁界Ｂの入射角度
θが５０°付近から光検出感度が劣化し始めているが、
本実施例による光電管２１においては磁界Ｂの入射角度
θが７５°付近から光検出感度が劣化し始めている。つ
まり、本実施例による光電管２１においては、外部磁界
Ｂの入射角度θが急角度になっても、光検出感度の劣化
は少なくなっている。すなわち、光電陰極２３および陽
極２４が近接し、陽極２４の光電子収集面が大きく、し
かも、陽極２４の周端部に側壁２４ｂが形成されている
ため、外部磁界Ｂの印加方向が光入射面２２ａに平行す
る方向に近付いても、光電陰極２３に発生した光電子は
陽極２４に収集される確率が極めて高くなっている。

【００１８】図４は本発明の他の実施例による光電管の
構造を示す断面図である。本実施例による光電管３１に
おいては、ガラスバルブ３２の光入射面３２ａ側の内壁
面断面が上記実施例と同様に凸状に形成され、この凸面
に光電陰極３３が形成されている。陽極３４は、この光
電陰極３３が形成された光電面に近接して対向している
ガラスバルブ３２の内壁面に形成されている。この陽極
３４は光電陰極３３の光電子発生面よりも大きな面積の
光電子収集面３４ａを有しており、また、この陽極３４
の周端部３４ｂは光電陰極３３にさらに近接して位置し
ている。

【００１９】本実施例による光電管３１も上記実施例に
よる光電管２１とほぼ同様な構造になっており、上記実
施例と同様な効果を奏する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
電陰極に発生した光電子が光電陰極および陽極に挟まれ
る空間外に移動しても、陽極はこの空間外にも存在する
ため、光電子はこの陽極に捕らえられ易くなる。陽極の
光電子収集面の周端部が光電陰極の光電子発生面にさら
に近接して形成されている場合には、光電陰極の端部に
生じた光電子の軌道はこの陽極の周端部に極めて近付く
ため、光電子は特に捕らえ易くなる。また、光電子がサ
イクロイド運動をして光電陰極から一旦遠ざかって再び
戻る軌道をとっても、陽極は光電陰極に近接しているた
め、光電子はこの遠ざかった所で陽極に捕らえられ易く
なる。

【００２１】このため、光電陰極に発生した光電子は外
部の強磁界にかかわらず陽極に収集される確率が高くな
り、良好な光検出効率を有する光電管が提供されるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光電管の構造を示す図
である。

【図２】本発明の他の実施例による第１の光電管の構造
を示す断面図である。

【図３】図２に示された光電管の外部磁界Ｂの方向変化
に対する光検出感度変化を示す図である

【図４】本発明
の他の実施例による第２の光電管の構造を示す断面図で
ある。

【図５】従来の光電管の構造を示す図である。

【図６】従来の光電管において光電陰極の端部に生じた
光電子がとる軌道を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…光電管 １２…ガラスバルブ １２ａ…光入射面 １３…光電陰極（光電子発生面） １４…陽極（光電子収集面） １４ａ…リード部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光を受けると光電子を発生する光電陰
   極と、この光電陰極に発生した光電子を収集する陽極と
   を備えて構成された光電管において、前記陽極の光電子
   収集面はこの光電子収集面に対向する前記光電陰極の光
   電子発生面より大きな面積を有し、かつ、前記陽極の光
   電子収集面は前記光電陰極の光電子発生面に近接して設
   けられていることを特徴とする光電管。
2. 【請求項２】　　陽極の光電子収集面の周端部は、光電
   陰極の光電子発生面の周端部にさらに近接して形成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の光電管。
3. 【請求項３】　　陽極は、光電陰極およびこの陽極を収
   納する透光性の密閉容器と一体になって形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光電管
   。