JPH0688747A - 冷却式光検出装置 - Google Patents
冷却式光検出装置Info
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- JPH0688747A JPH0688747A JP23908592A JP23908592A JPH0688747A JP H0688747 A JPH0688747 A JP H0688747A JP 23908592 A JP23908592 A JP 23908592A JP 23908592 A JP23908592 A JP 23908592A JP H0688747 A JPH0688747 A JP H0688747A
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- Japan
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- light incident
- cooling
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単純で小型な構造、容易な操作・維持、及び
低価格を実現する冷却式光検出装置を提供することであ
る。 【構成】 光電子増倍管１０の光電面１０ａの前方に真
空セル型光入射窓１２を設置し、光電面１０ａを冷却す
るためにペルチェ素子１８を設けた冷却ブロック１６を
配置し、これらの構成要素を収容したボックス２０にペ
ルチェ素子１８の熱を放熱するための放熱板３０を取付
け、更に光入射窓１２の側壁面１２ｂを光反射面とし
た。 【作用】 ペルチェ素子１８からの熱が放熱板３０とボ
ックス２０を通じて光入射窓１２に伝達されると共に、
試料７０からの拡散光Ｌ１は直接、拡散光Ｌ２は側壁面
１２ｂで反射されて、光電面１０ａに入射する。
低価格を実現する冷却式光検出装置を提供することであ
る。 【構成】 光電子増倍管１０の光電面１０ａの前方に真
空セル型光入射窓１２を設置し、光電面１０ａを冷却す
るためにペルチェ素子１８を設けた冷却ブロック１６を
配置し、これらの構成要素を収容したボックス２０にペ
ルチェ素子１８の熱を放熱するための放熱板３０を取付
け、更に光入射窓１２の側壁面１２ｂを光反射面とし
た。 【作用】 ペルチェ素子１８からの熱が放熱板３０とボ
ックス２０を通じて光入射窓１２に伝達されると共に、
試料７０からの拡散光Ｌ１は直接、拡散光Ｌ２は側壁面
１２ｂで反射されて、光電面１０ａに入射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に微弱光を検出して
電気信号に変換するための光電変換素子を有し、この光
電変換素子を冷却するための冷却機能を備えた冷却式光
検出装置に関する。
電気信号に変換するための光電変換素子を有し、この光
電変換素子を冷却するための冷却機能を備えた冷却式光
検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ケミルミネッセンスや生物フォトン等の
拡散性の微弱発光を検出する場合、一般に冷却式光検出
装置が使用される。この検出装置は、試料からの光が入
射する光入射窓と、光入射窓を透過した光を検出する光
電変換素子（光電子増倍管）と、光電変換素子の光電面
を冷却する冷却素子（ペルチェ素子）と、冷却素子で発
生した熱を放熱する放熱手段とを備える。
拡散性の微弱発光を検出する場合、一般に冷却式光検出
装置が使用される。この検出装置は、試料からの光が入
射する光入射窓と、光入射窓を透過した光を検出する光
電変換素子（光電子増倍管）と、光電変換素子の光電面
を冷却する冷却素子（ペルチェ素子）と、冷却素子で発
生した熱を放熱する放熱手段とを備える。
【０００３】この検出装置の具体例を図２に示す。この
検出装置では、ヘッドオン型の光電子増倍管５０が用い
られ、増倍管５０の光電面５０ａの前方に、断熱型光入
射窓として薄型真空セル型光入射窓５２が設置されてい
る。光電子増倍管５０の光電面５０ａを冷却するため
に、増倍管５０の周囲には、ペルチェ素子５４を設けた
環状の冷却ブロック５６が配置されている。ペルチェ素
子５４自体は適当な放熱手段（図示せず）によって冷却
される。又、光電子増倍管５０、光入射窓５２及び冷却
ブロック５６は、図のような形状のボックス５８内に収
容され、ボックス５８の光入射窓５２に隣接する部分に
はリング状のヒータ６０が取付けられており、このヒー
タ６０でもって光入射窓５２が加温される。
検出装置では、ヘッドオン型の光電子増倍管５０が用い
られ、増倍管５０の光電面５０ａの前方に、断熱型光入
射窓として薄型真空セル型光入射窓５２が設置されてい
る。光電子増倍管５０の光電面５０ａを冷却するため
に、増倍管５０の周囲には、ペルチェ素子５４を設けた
環状の冷却ブロック５６が配置されている。ペルチェ素
子５４自体は適当な放熱手段（図示せず）によって冷却
される。又、光電子増倍管５０、光入射窓５２及び冷却
ブロック５６は、図のような形状のボックス５８内に収
容され、ボックス５８の光入射窓５２に隣接する部分に
はリング状のヒータ６０が取付けられており、このヒー
タ６０でもって光入射窓５２が加温される。
【０００４】このような検出装置では、試料７０から放
射される拡散光Ｌは、光入射窓５２を透過して、光電子
増倍管５０の光電面５０ａに入射し、増倍管５０で電気
信号に変換される。ところで、この検出装置では、雑音
のレベルを下げるために光電子増倍管５０は通常０℃以
下まで冷却されるのに対し、試料７０は通常室温程度に
保たれる。このため、増倍管５０の光電面５０ａと試料
７０との間には４０℃以上もの温度差が生じる。従っ
て、光入射窓５２の光電面５０ａに対面する面と試料７
０側の光入射窓面５２ａとの間にも温度差が生じ、光入
射窓面５２ａには結露が生じるが、この結露はヒータ６
０で光入射窓５２（特に光入射窓面５２ａ）を加温する
ことで防止される。なお、光入射窓面５２ａの結露防止
には、上記ヒータによる加温の他に、乾燥空気や乾燥窒
素ガス等を光入射窓面５２ａに強制的に吹き付けること
も行われている。
射される拡散光Ｌは、光入射窓５２を透過して、光電子
増倍管５０の光電面５０ａに入射し、増倍管５０で電気
信号に変換される。ところで、この検出装置では、雑音
のレベルを下げるために光電子増倍管５０は通常０℃以
下まで冷却されるのに対し、試料７０は通常室温程度に
保たれる。このため、増倍管５０の光電面５０ａと試料
７０との間には４０℃以上もの温度差が生じる。従っ
て、光入射窓５２の光電面５０ａに対面する面と試料７
０側の光入射窓面５２ａとの間にも温度差が生じ、光入
射窓面５２ａには結露が生じるが、この結露はヒータ６
０で光入射窓５２（特に光入射窓面５２ａ）を加温する
ことで防止される。なお、光入射窓面５２ａの結露防止
には、上記ヒータによる加温の他に、乾燥空気や乾燥窒
素ガス等を光入射窓面５２ａに強制的に吹き付けること
も行われている。
【０００５】又、光入射窓面５２ａの結露を防止するた
めの別の対策として、光入射窓５２の厚さを具体的には
２５〜５０ｍｍ程度に厚くすることも実施されている
が、この場合には、結露は少なくなるが、光電面５０ａ
と試料７０との距離が長くなり、増倍管５０の光電面５
０ａが試料７０に対して張る立体角が小さくなって、微
弱光の検出感度が低下するという別の問題がある。
めの別の対策として、光入射窓５２の厚さを具体的には
２５〜５０ｍｍ程度に厚くすることも実施されている
が、この場合には、結露は少なくなるが、光電面５０ａ
と試料７０との距離が長くなり、増倍管５０の光電面５
０ａが試料７０に対して張る立体角が小さくなって、微
弱光の検出感度が低下するという別の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、真空セ
ル型光入射窓５２の厚みを大きくした場合、光入射窓面
５２ａの結露は減少するが、光電子増倍管５０の光電面
５０ａが試料７０に対して張る立体角が小さくなるた
め、ケミルミネッセンスや生物フォトン等の微弱な光の
検出感度が低下する。
ル型光入射窓５２の厚みを大きくした場合、光入射窓面
５２ａの結露は減少するが、光電子増倍管５０の光電面
５０ａが試料７０に対して張る立体角が小さくなるた
め、ケミルミネッセンスや生物フォトン等の微弱な光の
検出感度が低下する。
【０００７】逆に、試料７０に対して張る立体角を大き
くするために光入射窓５２の厚みを小さくすると、光入
射窓面５２ａに結露が生じ易くなるため、図２に示すよ
うにヒータ６０で光入射窓５２を加温したり、光入射窓
面５２ａに乾燥空気等を吹き付けたりする必要がある。
このため、検出装置の構造が複雑で大型になり、その操
作や維持が煩雑になり、しかも装置が高価になるという
問題点がある。
くするために光入射窓５２の厚みを小さくすると、光入
射窓面５２ａに結露が生じ易くなるため、図２に示すよ
うにヒータ６０で光入射窓５２を加温したり、光入射窓
面５２ａに乾燥空気等を吹き付けたりする必要がある。
このため、検出装置の構造が複雑で大型になり、その操
作や維持が煩雑になり、しかも装置が高価になるという
問題点がある。
【０００８】従って、本発明は、上記問題点に着目して
なされたもので、光電子増倍管の冷却機能を備えた検出
装置において、単純で小型な構造、容易な操作・維持、
及び低価格を実現する冷却式光検出装置を提供すること
を目的とする。
なされたもので、光電子増倍管の冷却機能を備えた検出
装置において、単純で小型な構造、容易な操作・維持、
及び低価格を実現する冷却式光検出装置を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の冷却式光検出装置は、試料からの光が入射
する光入射窓と、光入射窓を透過した光を検出する光電
変換素子と、光電変換素子の光電面を冷却する冷却素子
と、冷却素子で発生した熱を放熱する放熱手段とを備え
る冷却式光検出装置において、前記冷却素子の熱を光入
射窓の光入射窓面に伝達するための熱伝達手段を設けた
ことを特徴とする。
に、本発明の冷却式光検出装置は、試料からの光が入射
する光入射窓と、光入射窓を透過した光を検出する光電
変換素子と、光電変換素子の光電面を冷却する冷却素子
と、冷却素子で発生した熱を放熱する放熱手段とを備え
る冷却式光検出装置において、前記冷却素子の熱を光入
射窓の光入射窓面に伝達するための熱伝達手段を設けた
ことを特徴とする。
【００１０】この検出装置では、熱伝達手段を備えてい
るため、冷却素子（ペルチェ素子）で発生した熱が光入
射窓面に伝わり、光入射窓面が加温されて、その結露が
防止される。このため、光入射窓面の結露を防止するた
めに従来使用されていたヒータや乾燥空気等の吹き付け
機構は不要である。従って、結露防止機構が単純で小型
な構造で済み、その操作性が良くなり、維持もし易く、
その上低コストになる。
るため、冷却素子（ペルチェ素子）で発生した熱が光入
射窓面に伝わり、光入射窓面が加温されて、その結露が
防止される。このため、光入射窓面の結露を防止するた
めに従来使用されていたヒータや乾燥空気等の吹き付け
機構は不要である。従って、結露防止機構が単純で小型
な構造で済み、その操作性が良くなり、維持もし易く、
その上低コストになる。
【００１１】上記特徴的な構成に加えて、光入射窓の側
壁面を光反射面とすることにより、試料から放射される
拡散光が側壁面で反射されて、光電子増倍管の光電面に
入射するので、拡散光の光電面への入射効率が高まる。
そのため、たとえ光入射窓として厚みのある真空セル型
光入射窓を使用しても、ケミルミネッセンスや生物フォ
トン等の微弱光の検出感度が低下しない。
壁面を光反射面とすることにより、試料から放射される
拡散光が側壁面で反射されて、光電子増倍管の光電面に
入射するので、拡散光の光電面への入射効率が高まる。
そのため、たとえ光入射窓として厚みのある真空セル型
光入射窓を使用しても、ケミルミネッセンスや生物フォ
トン等の微弱光の検出感度が低下しない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の冷却式光検出装置を実施例に
基づいて説明する。その一実施例に係る装置を図１に示
す。この検出装置では、光電変換素子である光電子増倍
管１０の光電面１０ａの前方に、断熱型光入射窓として
光透過性の材料（例えば石英）からなる円筒形の真空セ
ル型光入射窓１２が設置され、光入射窓１２の側壁面１
２ｂにはアルミニウム等の光反射性物質がコーティング
され、側壁面１２ｂは光反射面（鏡面）になっている。
基づいて説明する。その一実施例に係る装置を図１に示
す。この検出装置では、光電変換素子である光電子増倍
管１０の光電面１０ａの前方に、断熱型光入射窓として
光透過性の材料（例えば石英）からなる円筒形の真空セ
ル型光入射窓１２が設置され、光入射窓１２の側壁面１
２ｂにはアルミニウム等の光反射性物質がコーティング
され、側壁面１２ｂは光反射面（鏡面）になっている。
【００１３】光電子増倍管１０の光電面１０ａを中心と
して増倍管１０及び光入射窓１２の一部分は、磁気シー
ルドチューブ１４で包囲され、このチューブ１４上に環
状の冷却ブロック１６が設けられ、冷却ブロック１６に
冷却素子としてのペルチェ素子１８の低温側が取付けら
れている。従って、光電面１０ａは、冷却ブロック１６
を介してペルチェ素子１８によって室温以下に冷却され
る。
して増倍管１０及び光入射窓１２の一部分は、磁気シー
ルドチューブ１４で包囲され、このチューブ１４上に環
状の冷却ブロック１６が設けられ、冷却ブロック１６に
冷却素子としてのペルチェ素子１８の低温側が取付けら
れている。従って、光電面１０ａは、冷却ブロック１６
を介してペルチェ素子１８によって室温以下に冷却され
る。
【００１４】光電子増倍管１０、光入射窓１２、冷却ブ
ロック１６、及びペルチェ素子１８等は、図のような形
状のボックス２０内に収容され、光入射窓１２がボック
ス２０に固定される。又、ボックス２０内の空間（図中
の斜線領域）には、断熱材として発泡ウレタン２２が充
填されている。そして、ペルチェ素子１８で発生した熱
を放熱するための放熱手段として放熱フィン３２を有す
る放熱板３０が、ペルチェ素子１８の高温側に接してボ
ックス２０に一体に取付けられ、更に放熱フィン３２を
強制的に空冷するためのファン３４が配備されている。
この放熱手段により、ペルチェ素子１８で発生した熱の
大部分は、放熱板３０、放熱フィン３２及びファン３４
によって装置外部に放散される。放熱と併行して、放熱
板３０及びボックス２０で構成される熱伝達手段によっ
て、ペルチェ素子１８の熱の一部分は、熱伝達手段を通
じて光入射窓１２に伝達され、光入射窓１２の光入射窓
面１２ａが温められる。
ロック１６、及びペルチェ素子１８等は、図のような形
状のボックス２０内に収容され、光入射窓１２がボック
ス２０に固定される。又、ボックス２０内の空間（図中
の斜線領域）には、断熱材として発泡ウレタン２２が充
填されている。そして、ペルチェ素子１８で発生した熱
を放熱するための放熱手段として放熱フィン３２を有す
る放熱板３０が、ペルチェ素子１８の高温側に接してボ
ックス２０に一体に取付けられ、更に放熱フィン３２を
強制的に空冷するためのファン３４が配備されている。
この放熱手段により、ペルチェ素子１８で発生した熱の
大部分は、放熱板３０、放熱フィン３２及びファン３４
によって装置外部に放散される。放熱と併行して、放熱
板３０及びボックス２０で構成される熱伝達手段によっ
て、ペルチェ素子１８の熱の一部分は、熱伝達手段を通
じて光入射窓１２に伝達され、光入射窓１２の光入射窓
面１２ａが温められる。
【００１５】なお、光電子増倍管１０の後部にはソケッ
ト４０が付設され、ソケット４０には信号線や高圧供給
線等の電線４２が接続され、電線４２とボックス２０と
の隙間には水分の浸入を防ぐために気密封止４４が施さ
れている。上記のように構成した検出装置では、試料７
０から放射される拡散光は、真空セル型光入射窓１２の
光入射窓面１２ａから光入射窓１２内に入射する。拡散
光のうち、光軸となす角度が小さい光線Ｌ１は、光入射
窓１２内を通って光電子増倍管１０の光電面１０ａに直
接入射する。又、光軸となす角度が大きい光線Ｌ２は、
光入射窓１２の光反射性の側壁面１２ｂで反射されてか
ら、光電面１０ａに入射する。いずれにしても光線Ｌ
１，Ｌ２は、光電子増倍管１０で検出され、電気信号に
変換される。
ト４０が付設され、ソケット４０には信号線や高圧供給
線等の電線４２が接続され、電線４２とボックス２０と
の隙間には水分の浸入を防ぐために気密封止４４が施さ
れている。上記のように構成した検出装置では、試料７
０から放射される拡散光は、真空セル型光入射窓１２の
光入射窓面１２ａから光入射窓１２内に入射する。拡散
光のうち、光軸となす角度が小さい光線Ｌ１は、光入射
窓１２内を通って光電子増倍管１０の光電面１０ａに直
接入射する。又、光軸となす角度が大きい光線Ｌ２は、
光入射窓１２の光反射性の側壁面１２ｂで反射されてか
ら、光電面１０ａに入射する。いずれにしても光線Ｌ
１，Ｌ２は、光電子増倍管１０で検出され、電気信号に
変換される。
【００１６】この検出装置が作動している間、光電子増
倍管１０の光電面１０ａはペルチェ素子１８で冷却され
ているため、雑音レベルが低く抑えられる。一方、光入
射窓１２の光入射窓面１２ａは、放熱板３０とボックス
２０を通じて伝達されるペルチェ素子１８からの熱によ
って加温されるため、光電面１０ａと試料７０との間に
温度差があっても、光入射窓面１２ａには結露が発生し
ない。更に、光入射窓１２の側壁面１２ｂが光反射面で
あるから、試料７０からの拡散光が光電面１０ａに効率
良く導かれる。即ち、光入射窓１２の厚さを厚くして、
光電子増倍管１０の光電面１０ａが試料７０に対して張
る立体角が小さくなっても検出感度は低下せず、微弱光
でも高感度で検出することができる。
倍管１０の光電面１０ａはペルチェ素子１８で冷却され
ているため、雑音レベルが低く抑えられる。一方、光入
射窓１２の光入射窓面１２ａは、放熱板３０とボックス
２０を通じて伝達されるペルチェ素子１８からの熱によ
って加温されるため、光電面１０ａと試料７０との間に
温度差があっても、光入射窓面１２ａには結露が発生し
ない。更に、光入射窓１２の側壁面１２ｂが光反射面で
あるから、試料７０からの拡散光が光電面１０ａに効率
良く導かれる。即ち、光入射窓１２の厚さを厚くして、
光電子増倍管１０の光電面１０ａが試料７０に対して張
る立体角が小さくなっても検出感度は低下せず、微弱光
でも高感度で検出することができる。
【００１７】なお、上記実施例では、断熱型光入射窓と
して真空セル型光入射窓を採用したが、例えば熱伝導度
の小さい透明プラスチックブロックの側壁面を光反射面
とした断熱型光入射窓を使用することも可能である。
又、上記実施例では、断熱型光入射窓は円筒形である
が、拡散光の集光性を向上させるために回転楕円形であ
っても良い。更には、上述のファンを用いた強制空冷の
他に、自然空冷や水冷でも構わない。
して真空セル型光入射窓を採用したが、例えば熱伝導度
の小さい透明プラスチックブロックの側壁面を光反射面
とした断熱型光入射窓を使用することも可能である。
又、上記実施例では、断熱型光入射窓は円筒形である
が、拡散光の集光性を向上させるために回転楕円形であ
っても良い。更には、上述のファンを用いた強制空冷の
他に、自然空冷や水冷でも構わない。
【００１８】
【発明の効果】本発明の冷却式光検出装置は、以上説明
したように冷却素子の熱を光入射窓の光入射窓面に伝達
するための熱伝達手段を備えるので、下記の効果を有す
る。 （１）冷却素子からの熱によって光入射窓の光入射窓面
が加温されるので、光入射窓面の結露を防止することが
できる。 （２）光入射窓の光入射窓面の結露を防ぐために、ヒー
タを設置したり、乾燥空気等を吹き付ける機構を設けた
りする必要がなく、結露防止機能を有するにもかかわら
ず、装置の構造が単純で小型になり、装置の操作や維持
も簡単になり、しかも装置が低価格となる。 （３）光入射窓の側壁面を光反射面とすることで、試料
からの拡散光が効率良く光電変換素子に入射し、光検出
感度が向上する。 （４）誰でも使用可能なケミルミネッセンス検出装置等
を提供することができる。
したように冷却素子の熱を光入射窓の光入射窓面に伝達
するための熱伝達手段を備えるので、下記の効果を有す
る。 （１）冷却素子からの熱によって光入射窓の光入射窓面
が加温されるので、光入射窓面の結露を防止することが
できる。 （２）光入射窓の光入射窓面の結露を防ぐために、ヒー
タを設置したり、乾燥空気等を吹き付ける機構を設けた
りする必要がなく、結露防止機能を有するにもかかわら
ず、装置の構造が単純で小型になり、装置の操作や維持
も簡単になり、しかも装置が低価格となる。 （３）光入射窓の側壁面を光反射面とすることで、試料
からの拡散光が効率良く光電変換素子に入射し、光検出
感度が向上する。 （４）誰でも使用可能なケミルミネッセンス検出装置等
を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る検出装置の要部断面図
である。
である。
【図２】従来例に係る検出装置の要部断面図である。
１０ 光電子増倍管（光電変換素子） １０ａ 光電面 １２ 真空セル型光入射窓 １２ａ 光入射窓面 １２ｂ 光反射性の側壁面 １８ ペルチェ素子（冷却素子） ２０ ボックス ３０ 放熱板 ７０ 試料 Ｌ１，Ｌ２ 拡散光
Claims (2)
- 【請求項１】試料からの光が入射する光入射窓と、光入
射窓を透過した光を検出する光電変換素子と、光電変換
素子の光電面を冷却する冷却素子と、冷却素子で発生し
た熱を放熱する放熱手段とを備える冷却式光検出装置に
おいて、 前記冷却素子の熱を光入射窓の光入射窓面に伝達するた
めの熱伝達手段を設けたことを特徴とする冷却式光検出
装置。 - 【請求項２】前記光入射窓の側壁面は光反射面であるこ
とを特徴とする請求項１記載の冷却式光検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23908592A JPH0688747A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 冷却式光検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23908592A JPH0688747A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 冷却式光検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688747A true JPH0688747A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17039603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23908592A Pending JPH0688747A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 冷却式光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688747A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999059186A1 (fr) * | 1998-05-13 | 1999-11-18 | Hamamatsu Photonics K. K. | Tube electronique |
| WO2004013590A1 (ja) * | 2002-08-01 | 2004-02-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| JP2004163272A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 冷却式光検出装置 |
| JP2007333653A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線検出装置 |
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