JPH0536372A - 光電子増倍管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複セクション光電子増倍管（１０）は単一の
外囲器中に複数の光電子増倍管セクション（１４）を有
し、各セクションの光電陰極（２４）とダイノード・ケ
ージ（２６）の間の領域は遮蔽構造で他の領域から分離
されている。各光電陰極は対応するダイノード・ケージ
と協同して動作する。各ダイノード・ケージ中の１つの
ダイノード（３５）は他のダイノードから電気的に独立
しており、かつ、独立して外囲器の外部に導出されてい
る。これにより、各管セクションの利得の調整を他から
独立して施して、基準の輻射信号に対して全てのセクシ
ョンが同一の応答をするように出来る。 【効果】 この複セクション光電子増倍管は大面積の領
域に入射する輻射線のモニタに用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電球放電装置に、特
に、複数の陽極と、別に設けられた制御電極とを有する
光電子増倍管に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】光電子増倍管は低輻射レベルを検出する
ための装置で一般的に使用されている。光電子増倍管
は、典型的には、ガラス製の外囲器のフェースプレート
の内表面上に形成された電子を放出する光電陰極を持っ
ている。光が光電陰極に当たると、光電陰極から放出さ
れた電子が電子増倍部に指向されこの電子増倍部により
収集される。電子増倍部は複数の２次電子放出ダイノー
ドを有し、その中の第１のものが光電陰極からの電子を
受ける。これらのダイノードは通常、１つのグループと
して配置されている。このグループはしばしばダイノー
ド・ケージと称される。電子増倍部は電子を、第１のダ
イノードによって収集された電子の量に直接関係する電
気出力を有する陽極に供給する。

【０００３】光電子増倍管の収集効率を高めるために、
即ち、光電陰極から放出された電子の数に対する第１の
ダイノードによって収集される電子の比率を高めるため
に、光電陰極と第１のダイノードとの間に集束電極が設
けられることがある。これらの電極は光電陰極と第１の
ダイノードとの間に電界を形成するために、種々の電位
で動作させられる。複数のセクションからなる光電子増
倍管（以下、複数セクション光電子増倍管と称する）
は、それほど稀なものではない。複セクション光電子増
倍管は、輻射線が広い輻射領域の部分に異なる強度、異
なる時間シーケンス、あるいは異なるパタンで入射する
ような場合における、光源の研究を含む輻射線の研究で
特に有用である。このような分野では、輻射面積が充分
に大きい時は個別の光電子増倍管を並べたアレーを用い
て研究出来るが、輻射領域が狭い場合には、個々の管を
充分小さくし、良好な鮮明度を得られるように充分に詰
めて配置し、しかも隣接する管の外囲器によって遮蔽さ
れる領域が生じないようにすることは、非常に困難であ
る。

【０００４】複セクション光電子増倍管は、複数の管の
働きを１つの外囲器で提供することにより、上記の問題
を軽減する。複セクション光電子増倍管では、隣接する
セクションが２つの外囲器の部分によって分離されてい
ないので、有効素子を高密度で配列することが可能であ
る。現在、いくつかの複セクション光電子増倍管が入手
可能であり、これらは従来技術に属するものである。し
かし、これら従来の複セクション光電子増倍管には、複
数の独立した管を用いた場合には存在しない問題があ
る。その１つの問題は、多数のセクションを小さな外囲
器中に構成して物理的に配置する必要があることであ
る。これに対する一般的な解決法は、複数セクションの
同じダイノードを構造的に集積し、管のセクションの電
子光学的な観点からこれらのダイノードを分離すること
で、これにより、各セクションは独立して動作する。し
かし、この方法は常に有効であるとは限らない。このよ
うな管においては、管の各セクション間で生じる「クロ
ストーク」、即ち、電子の交換が依然として問題の源と
なっており、このクロストークをなくするために多くの
提案がなされてきた。

【０００５】しかし、複セクション光電子増倍管には、
従来、すべての管に現実に存在しているにも係わらず、
気づかれていなかったと思われる別の問題がある。それ
は、現実には、複セクション光電子増倍管のどの２つの
セクションも、そういう意味ではグループとしてまとめ
られた管の中のどの２つの管も、光電陰極を付勢する同
じ量の輻射に対して陽極で生成される電気信号に関して
正確に同じ特性を持っているとは考えられないことによ
って生じる問題である。従って、例え、同じ量の輻射線
が各陰極に入射したとしても、複セクション光電子増倍
管の各セクションは通常互いに異なる信号を生成する。

【０００６】実用されている装置においては、この出力
のばらつきは、後段で行われる信号処理において利得調
整を施して、例えば、光電子増倍管の各個別のセクショ
ンからの信号を処理する増幅器の利得を、各セクション
の光電陰極への標準の輻射信号に対して、各増幅器が同
じ出力を生成するように調整することにより、相殺され
る。当然のことながら、この方法では、光電子増倍管の
各セクションが同じ特性を持っている場合に比べ、不要
な複雑さが装置に求められることになる。

【０００７】この発明の目的は、既に存在する複セクシ
ョン光電子増倍管構造と管の電極に供給される電圧の源
とに簡単な変更を加えることにより、光電子増倍管に後
続する信号処理回路に調整機能を持たせることなく、複
セクション光電子増倍管の各セクションからの出力信号
を等しくすることである。

【０００８】

【発明の概要】この発明の複セクション光電子増倍管が
従来の複セクション光電子増倍管と異なる点は、幾つか
の電子増倍セクションの各々の１つのダイノードを他の
セクションの同じダイノードから電気的に分離しかつ完
全に独立させた点にある。従来の複セクション光電子増
倍管は全て、管の各セクションの各ダイノードが他の同
様のダイノードの全てと電気的に相互接続されるように
構成されていた。即ち、全てのセクションの第１のダイ
ノードは全て電気的に相互に接続され、全てのセクショ
ンの第２のダイノードは全て電気的に相互接続されてい
た。以後のダイノードも同様である。

【０００９】この発明では、そのようなセットの１つに
おけるダイノード、推奨実施例では５番目のダイノード
は他の同じ番号のダイノードのどれとも電気的に接続さ
れずに、各々が、外囲器を貫通して延びた管のベースに
設けられている独立したピンに接続され、電圧源に独立
して接続できるようにされている。この独立したピンに
接続されるべく選択されたダイノード以外のダイノード
は、各セクション間で通常の通りに相互接続され、それ
により、全てのセクションにおける他の同じ番号のダイ
ノードは互いに電気的に接続される。

【００１０】各セクションからの１つのダイノードを分
離することにより、これらの独立したダイノードの各々
に供給される電圧を他から独立して調整することが可能
となる。そして、１つだけのダイノードであっても、独
立した電圧調整は、そのダイノードが配置されている電
子増倍部の利得調整、即ち、ある特定の輻射入力に対す
る光電子増倍管セクションの出力の調整となる。従っ
て、各セクションが少なくとも１つの電気的に分離され
たダイノードを持っているので、各光電子増倍管セクシ
ョンについて利得を調整すること、及び、全てのセクシ
ョンの利得のバランスをとり、あるいは、利得を等しく
して、基準の輻射レベルが各セクションの光電陰極に入
射したときに、各セクションの陽極から他の全てのセク
ションによって生成される信号と全く等しい電気信号が
生成されるようにすることが可能である。

【００１１】このようにして、この発明の複セクション
光電子増倍管はそのセクションの全てから基準化された
信号を生成することができ、従って、後段の信号処理段
においていかなる利得調整をも必要としない。

【００１２】各セクションの独立したダイノードに対す
る電圧は、従来のダイノード電圧源を僅かに変更するだ
けで非常に簡単に得ることが出来る。従来のダイノード
電圧源は、各グループのダイノード用の電圧を決定する
固定された接続を持つ分圧器なので、電気的に分離され
たダイノードの電圧を決めるために用いられた抵抗の代
わりに、複数の並列ポテンショメータ接続するだけでよ
い。ポテンショメータの各々の可変アームは、独立した
ダイノードが接続されている光電子増倍管のベースのピ
ンに接続され、各ポテンショメータの調整により適当な
可変電圧が各独立したダイノードの供給される。

【００１３】従って、この発明は、非常に簡単な方法に
より、多くの可変利得増幅器の使用を不要にする。この
利点は、例えば、この発明の推奨実施例が１６のセクシ
ョンを持った光電子増倍管であり、従って、この発明に
よれば、１６個の可変利得増幅器の代わりに、１６個の
受動素子であるポテンショメータを用いるだけでよいと
いうことを見ることにより、より明らかとなろう。さら
に、装置の信頼性が増し、価格が低減できることも明ら
かである。

【００１４】

【実施例の説明】図１はこの発明の推奨実施例による複
セクション光電子増倍管１０のフェースプレート１２の
平面図である。この図は、実質的に、フェースプレート
１２を照射する輻射源、あるいは光源（図示せず）から
見た図である。フェースプレート１２は光電子増倍管１
０の真空外囲器の一部であり、光電子増倍管１０内にあ
るフェースプレート１２の背面には、管１０の１６個の
セクションの各々のものの光電陰極が配置されている。
光電子増倍管１０の１６個のセクション１４の各々は別
々の外囲器に配置されれば、それだけで動作できる、機
械的に分離された完成した光電子増倍管である。

【００１５】別々のセクション１４は多くの点において
電気的に相互接続されているが、セクション間のクロス
トークを排除するために、各セクションの電子光学系は
他の全てのセクションから分離されている。この分離を
与えるための１つの方法はセクション１４間に遮蔽構造
１６を設けることである。この遮蔽構造１６は、実際
は、６個の個別の分離部材で形成されている。この中の
３つの分離部材１８は互いに平行にフェースプレート１
２の背面にフェースプレート１２を横切って設けられて
おり、残りの３つの平行な分離部材２０は分離部材１８
に対して垂直関係に配列されてこれと噛み合わせて形成
されている。

【００１６】分離部材１８と２０の噛み合わせて形成し
た構造は、従来からある「卵ケース」構造を用いること
により簡単に作ることができる。即ち、分離部材相互の
交点は、各分離部材にその幅の２分の１の深さのスロッ
トを対向させて形成し、分離部材の縁が合うまで交差す
る分離部材のスロット同士を押し込むことによって形成
される。このような遮蔽構造１６は基本的に自己位置決
め可能で、強固な構造とするために各分離部材の交点で
スポット溶接するだけでよい。

【００１７】図２は、図１の線２−２に沿う、４つのセ
クションからなるセットを通る長手方向の平面における
光電子増倍管１０の断面図である。従来の光電子増倍管
のセクション１４は、この発明の中心思想である複数の
セクション１４の種々の電極間のユニークな相互接続を
示すために、簡略化して示されている。管のセクション
１４は全て同一であるので、図２を簡素化するために、
１つのセクションの部品のみに参照番号を付してある。

【００１８】図２において、複セクション光電子増倍管
１０は、従来どおり、一端にフェースプレート１２を有
し、他端に多数の接続ピン２２を有する真空外囲器１１
で構成されたものとして示されている。フェースプレー
ト１２の内面には１６個のセクション１４の各々に対す
る光電陰極２４が設けられており、分離部材２０がセク
ション１４の光電陰極２４とダイノード・ケージ２６と
の間の領域を分離している。各管セクション１４はそれ
自身の光電陰極２４とダイノード・ケージ２６のみなら
ず、他にも電極を備えており、従って、実効的に１つの
外囲器中に１６個の管が形成されていることになる。

【００１９】以下、図２に示した管１０の右端のセクシ
ョン１４のみについて説明すると、光電陰極２４の下方
には、集束電極２８が設けられているが、この電極は全
ての光電子増倍管に必要なものではなく、またこの発明
にとって基本的なものではない。各セクションの複数の
ダイノードが集束電極２８の下方に示されている。この
ダイノード群は、光電子増倍管の電子増倍部を含み、そ
の物理的形状からしばしばダイノード・ケージと呼ばれ
る。ダイノードに使用される従来の識別は数字によるも
ので、光電陰極に最も近いものから陽極に近づくに従っ
て第１から順に番号が大きくなる。この番号付けの順序
は電子増倍部中を電子が進む方向と同じである。図２に
示す推奨実施例においては、各管セクションに８個のダ
イノードが設けられており、第１のダイノードには参照
番号として３１が付されている。その他のダイノードは
３２〜３８の参照番号が付され、第８のダイノードがダ
イノード３８で、陽極４０に最も近くにある。

【００２０】この種の複セクション光電子増倍管では普
通であるが、複数のセクションのダイノードの大部分は
他のセクションの同じ番号のダイノードと相互接続され
ている。この相互接続は、図２においては第３のダイノ
ードであるダイノード３３間の相互接続として示されて
いる。これらのダイノードは全てワイヤ４１によって電
気的に接続されており、これから１本の接続ピン４２の
みに接続がなされている。

【００２１】しかし、この発明は１つの点で従来の構造
と異なっている。この発明においては、各セクションの
１つのダイノードが他のセクション中の他の全ての同じ
ダイノードから分離されている。図２の実施例の場合
は、この点は、図示した４つのセクションの各々のもの
における第５のダイノードであるダイノード３５で示さ
れている。これらのダイノードの各々は互いに分離され
ており、また、それぞれそれ自身の接続ピン４４、４
６、４８および５０にのみ接続されている。これらの分
離されたダイノードの各々に独立した電圧を供給し、従
って、複数のセクション１４がそれぞれ他のセクション
と同じ特性を持てるように調整することが可能となるの
は、このユニークな構造による。

【００２２】図３は、光電子増倍管１０の全てのダイノ
ードに電圧を供給するために、また、管の全てのセクシ
ョンの利得特性を等しくするための独立したダイノード
３５に供給される電圧の調整のために使用される分圧器
５２を簡略化して示す概略図である。推奨実施例におい
ては、分圧器５２は直列に接続された８つの抵抗部分６
１〜６８を含み、抵抗部分６１〜６４及び抵抗部分６６
〜６９はそれぞれ単一の抵抗器である。通常の構成にお
けると同様、分圧器５２の抵抗部分の数は光電子増倍管
１０の各電子増倍部中のダイノードの数よりも１だけ多
い。この分圧器５２を光電陰極２４と陽極４０との間に
接続するのが普通であるが、他の任意適当な電圧源も用
いることが出来る。

【００２３】しかし、抵抗部分６５は通常の単一抵抗器
ではなく、一連の並列接続されたポテンショメータ７
１、７２、７３、７４等からなる群である。抵抗部分６
５中の並列接続ポテンショメータの数は複セクション光
電子増倍管１０の独立ダイノード３５の数と等しく、従
って、推奨実施例では１６個のポテンショメータが用い
られる。このように、各独立ダイノード３５はそれに付
属のポテンショメータを持つ。各ポテンショメータの可
調整アームは管１０のベースにある一群のピン２２中の
別々のピンに接続され、また、管１０の各独立ダイノー
ド３５は、同じこれらのピン中の各１つに接続される。
これにより、各ポテンショメータから得られる可変電圧
を、管１０の複数セクション１４の１つの中の独立ダイ
ノード３５に供給することができ、また、複数のセクシ
ョンの各々の利得特性を調整することによって、全ての
セクションが基準の輻射入力に対して同じ出力信号を発
生するようにすることが出来る。

【００２４】この特徴は他のどのような複セクション光
電子増倍管にもなく、複セクション光電子増倍管の全て
のセクションに規格化された利得を与えることが出来る
という際立った利点を与える。従って、この発明は、各
管セクションの利得特性が異なる場合に、それを調整す
るための信号処理段を後段に付加する必要がない。

【００２５】図示し説明したこの発明の形態は推奨実施
例であって、部品の機能および構成に種々の変更を加え
ることが可能であり、図示し説明したものに代えて他の
同等手段を用いてもよい。また、この発明の範囲及び思
想から外れなければ、それぞれの特徴のあるものを他か
ら独立して採用することもできる。

【００２６】例えば、セクションの数、各セクション中
のダイノードの数、独立ダイノードとして選択するダイ
ノード、あるいは、複セクション光電子増倍管１０で使
用する他の特定の電極等を変更することもできる。この
発明は２以上のセクションを持つ任意の光電子増倍管に
適用可能であることは明らかである。さらに、独立ダイ
ノード３５に接続される可変電圧の電圧源も変更可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の推奨実施例による複セクション光電
子増倍管のフェースプレートの平面図である。

【図２】図１の線２−２に沿う断面図である。

【図３】この発明の推奨実施例による複セクション光電
子増倍管に独立ダイノード電圧を供給するための分圧器
の概略図である。

【符号の説明】

１０ 複セクション光電子増倍管 １２ フェースプレート １４ 複セクション光電子増倍管のセクション １６ 遮蔽構造 １８ 分離部材 ２０ 分離部材 ２２ ピン群 ２４ 光電陰極 ２６ 電子増倍部 （ダイノード・ケージ） ３２ ダイノード ３４ ダイノード ３５ 電気的に分離されたダイノード ３６ ダイノード ３８ ダイノード ４０ 陽極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の真空外囲器内に形成され、 各々が光電陰極と、他のセクションの陽極から独立した
   陽極と、電子増倍部とを有する少なくとも２つのセクシ
   ョンであって、各セクションがそのセクションの光電陰
   極に入射する輻射に関係した信号をその陽極から供給す
   ることができるようにされた少なくとも２つのセクショ
   ンを有し、 各セクションの電子増倍部は少なくとも２つのダイノー
   ドを有し、また各セクションの電子増倍部は他の全ての
   セクションの同様の向きに配置されたダイノードから電
   気的に分離された少なくとも１つのダイノードを有し、
   これらの電気的に分離されたダイノードは上記真空外囲
   器を貫通する独立した接続ピンに接続されており、 各セクションの上記電気的に分離されたダイノード以外
   のダイノードは、他の電子増倍部の同様の向きに配置さ
   れたダイノードに電気的に相互接続され、かつ、これら
   の相互接続されたダイノードの群の各々は上記真空外囲
   器を貫通している少なくとも１本の接続ピンに接続され
   ている、 光電子増倍管。
2. 【請求項２】 上記セクションの全てのものの光電陰極
   が光電子増倍管の単一のフェースプレート上に配置され
   ている、請求項１に記載の光電子増倍管。
3. 【請求項３】 各セクションの少なくとも一部を他のセ
   クションから分離するために遮蔽構造が光電子増倍管内
   に設けられており、この遮蔽構造が上記セクションの光
   電陰極と電子増倍部との間の領域に配置されている、請
   求項１に記載の光電子増倍管。
4. 【請求項４】 上記遮蔽構造が互いに垂直な平面内に配
   置され、かつ上記セクションの光電陰極を横切って延び
   る少なくとも２つの分離部材を含むものである、請求項
   ３に記載の光電子増倍管。
5. 【請求項５】 上記分離部材が各々に形成されているス
   ロットにおいて互いに噛み合わされている、請求項４に
   記載の光電子増倍管。
6. 【請求項６】 上記分離部材に形成されたスロットが分
   離部材の幅の２分の１まで延びている、請求項５に記載
   の光電子増倍管。