專利名稱：光電倍增管的制作方法
技術領域：
本發明涉及光電倍增管，特別是涉及用于石油勘探等的光電倍增管。
背景技術：
過去，在石油勘探等上作為設計在激烈振動的裝置內的光電倍增管，知道的是在管軸方向上短而緊湊化且具有桿狀陽極和環形計型的倍增極的類型。
在特開平2-291655號公報上，記述了具有環形計(ゲ一ジ)型的電子倍增部且具有桿狀陽極的光電倍增管。在環形計型的電子倍增部上，在相向的倍增極之間形成的倍增極內部空間通道是設計為圍繞垂直于管軸的軸的圓弧狀，并使第2級倍增極和陽極位于管軸的相反側。因此，光電倍增管在管軸方向上縮短，整體的形狀被小型化。
在該光電倍增管上，為了將倍增極內部空間通道形成圓弧狀，所以，在圓弧的外側配置凹面狀的倍增極，在圓弧的內側配置大致平面狀且具有比外側的倍增極小的表面積的倍增極。陽極電極設計為桿狀，以包圍最終級的倍增極的形式配置。因為陽極電極設計為桿狀，所以，該類型的光電倍增管具有優良的耐振性而不易破損，可用作石油勘探用、高溫耐振用。
但是，在該類型的高溫耐振用光電倍增管上，因為采用桿狀陽極作為陽極，且是利用環形計型倍增極包圍桿狀陽極的構成，所以，脈沖線性特性差。
另一方面，雖然不是石油勘探用、高溫耐振用的光電倍增管，但作為脈沖線性特性高的光電倍增管，知道的是在陽極上不是桿狀陽極而是設計為網孔狀陽極。在陽極為網孔狀陽極的時候，與為桿狀陽極時不同，因為可將陽極靠近最終級倍增極而利用平行電場提高電場強度，且可抑制空間電荷效果的影響，所以，可得到高的脈沖線性特性。
在特開昭60-254547號公報上，記述了具有設計為大致長方形的網孔狀陽極的光電倍增管。網孔狀陽極具有內周以及外周設計為大致長方形的陽極框，在陽極框上形成開口部。在開口部上，設計以擋住開口部的狀態固定的針織孔狀的網孔狀電極部。陽極框的內周的2條直線狀的短邊與直線狀的一長邊利用構成具有既定曲率的圓的一部分的曲面連接。電子倍增管為箱型，通過多級的箱型倍增極倍增的電子射入整個開口部，而不是聚束在開口部的一部分。
又，在特開昭61-17099號公報上，記述了具有由四邊形的網孔狀陽極和支撐它的陽極框構成的陽極的光電倍增管。網孔狀陽極，如圖8所示那樣，具有設計為長方形的陽極框A111，在陽極框A111上形成開口部A111a。在開口部A111a上，設計以擋住開口部A111a的狀態固定的編織網眼狀的網孔狀電極部A112。在與網孔狀電極部A112相對的位置上設計多級倍增極內的最終級倍增極Dy111。在設計為長方形的陽極框A111的長邊A111C上，設計與包含網孔狀電極部A112和陽極框A111的平面呈既定角度的長方形平面A116，長方形平面A116的一長邊與陽極框A11的長邊A111C設計為一體。在陽極框A111的2條短邊和長方形平面A116的2條短邊上，設計構成包含各短邊的平面的三角形狀的陽極側面A117。利用該構成，使網孔狀陽極不彎曲或不傾斜。
但是，特開昭60-254547號公報上記述的傳統的光電倍增管，原本不具備石油勘探等上要求的高耐振性，該光電倍增管上使用的網孔狀陽極，耐振性不夠，不能用在石油勘探等上。
又，在特開昭61-17099號公報上記述的光電倍增管上，雖然是防止陽極的彎曲以及傾斜的構成，但仍然耐振性不夠，并且結構設計復雜，所以，不能那么容易地制造。
因此，本發明的目的在于提供具有耐振性優良且脈沖線性特性優良的陽極的光電倍增管。
發明介紹本發明的光電倍增管，具有沿管軸延伸的管狀真空容器、位于管狀真空容器的管軸方向的端面且將射入的光進行光電轉換而放出(發射)電子的光電面、在內壁上具有二次電子面而用于順序倍增電子的n級倍增極、為了吸收在n級倍增極倍增的電子而設計的由網孔狀電極部和支撐網孔狀電極部的陽極框構成的陽極，其特征在于陽極框是大致長方形，陽極框的一長邊的中間部附近設為聚束由多個倍增極倍增后的電子的電子聚束部，通過將陽極框的內周設計為隨著從陽極框的一長邊的中點沿一長邊離開而逐漸進入陽極的內側的形狀，使陽極框隨著沿一長邊離開中點而逐漸變粗。
如果采用這樣的光電倍增管，因為陽極框的內周相對陽極框的外周設計為隨著沿一長邊離開中間部而逐漸進入陽極框的內側的形狀，陽極框隨著沿一長邊離開中間部而逐漸變粗，所以，可設計為具有兼具高脈沖線性特性和高耐振性的陽極的光電倍增管。又，因為構造簡單，所以，容易在傳統的行聚焦型光電倍增管上添加改造，可設計成具有兼具高脈沖線性特性和高耐振性的陽極的光電倍增管。
又，在本發明的光電倍增管上，使電子聚束部位于第(n-1)級倍增極與第(n-2)級倍增極之間的空間地配置設計陽極。
如果采用這樣的光電倍增管，因為將電子聚束部設置在第(n-1)級倍增極與第(n-2)級倍增極之間的空間，所以，可獲得更高的脈沖線性特性。
又，在本發明的光電倍增管上，在管狀真空容器上設計相對管狀真空容器不能移動地支撐多級倍增極和陽極的2塊基板，并在一長邊的縱向兩端設計平行于一長邊地從陽極框向外方突出的形狀的第1支撐部，在另一長邊的縱向兩端設計平行于另一長邊地從陽極框向外方突出的形狀的第2支撐部，通過將第1支撐部以及第2支撐部插入并固定在基板上形成的窄縫狀固定貫通孔上，將陽極支撐在基板上。
如果采用這樣的光電倍增管，因為通過將2個電子聚束部側翅片部和2個遠離電子聚束部的翅片部插入固定在基板上形成的窄縫狀固定貫通孔上而將陽極支撐在基板上，所以，可將陽極相對倍增極不能移動地固定。
又，在本發明的光電倍增管上，在陽極框的內周限定一長邊的部分具有位于電子聚束部內的第1曲面、和第2曲面。
如果采用這樣的光電倍增管，由于具有第1曲面和第2曲面，可只將一長邊的中間部變細，將陽極框的電子聚束部以外的部分設計得粗，所以，可提高具有中間部的一長邊的耐振性。
又，在本發明的光電倍增管上，網孔狀電極部為平面狀，構成陽極框的另一長邊在任何位置都比一長邊的任何位置粗，在另一長邊的外周，沿另一長邊的縱向設計向垂直于網孔狀電極部的方向突出的陽極壁。
如果采用這樣的光電倍增管，因為在比一長邊粗的另一長邊的縱向設計陽極壁，所以，可提高另一長邊的耐振性。
又，在本發明的光電倍增管上，也可在第(n-3)級至第n級的倍增極與第1級的倍增極之間設計遮光板。
如果采用這樣的光電倍增管，可防止在第(n-3)級至第n級的倍增極上電子沖撞時產生的光或離子朝向光電面。
圖面的簡單說明
圖1是本發明的實施形式的光電倍增管1的斷面圖。
圖2是顯示本發明的實施形式的光電倍增管1的第2級、第4級、第6至第9級的倍增極Dy2、Dy4、Dy6～Dy9的圖，(a)是正視圖、(b)是仰視圖、(c)是側視圖、(d)是立體圖。
圖3是顯示本發明的實施形式的光電倍增管1的第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的圖，(a)是正視圖、(b)是仰視圖、(c)是側視圖、(d)是立體圖。
圖4是本發明的實施形式的光電倍增管1的陽極A的正視圖，(a)是第1實施形式、(b)是第2實施形式、(c)是第3實施形式、(d)是第4實施形式。
圖5是顯示將倍增極Dy1～Dy10以及陽極A支撐在基板4上的情況的正視圖。
圖6是顯示將倍增極Dy1～Dy10以及陽極A插在基板5上的情況的立體圖。
圖7是顯示本實施形式的光電倍增管的脈沖線性特性的坐標圖。
圖8是傳統的光電倍增管的陽極的局部斷面圖。
實施發明的最佳形式關于本發明的第1實施形式的光電倍增管，參照圖1至圖6進行說明。第1實施形式的光電倍增管1設置具有管軸X的管狀真空容器2。圖1是顯示將光電倍增管1沿管軸X剖開的情況的斷面圖。管狀真空容器2由例如科瓦鐵鎳鈷合金玻璃(鈷玻璃)這樣的材料構成。
該管狀真空容器2的管軸X方向兩端部是封閉的，一端構成平面狀，在其內面上形成接受光而放出電子的光電面2A。光電面2A例如通過使堿金屬在預先蒸鍍在管狀真空容器2的一端內面側上的銻上反應而形成。又，在管狀真空容器2的另一端面上，設計用于在各倍增極Dy1～Dy10和陽極A等上給予所期望的電位的多個引腳2B。另外，在圖1上，為了方便只顯示了2個引腳2B。光電面2A通過圖中未畫出的連接件連接在該引腳2B上，并施加-1000V的電壓。
在面向管狀真空容器2的光電面2A的位置上，配置具有與管軸X垂直的面的杯狀聚焦電極3。在該聚焦電極3上，是在與管軸X垂直的面上，形成以與管軸X交叉的位置為中心的中心開口部3a，在中心開口部3a上安裝網孔狀電極3A。聚焦電極3以及網孔狀電極3A分別與對應的引腳2B連接，并與第1級倍增極Dy1設為同一電位。
在聚焦電極3的與面對光電面2A的一側相反的一側，配置用于順序倍增電子的倍增極Dy1～Dy10。倍增極Dy1～Dy10各具有二次電子面。
在面向聚焦電極3的中心開口部3a的位置上，設計第1級倍增極Dy1。第1級倍增極Dy1配置在橫切管軸X的位置。使順序相鄰的級的倍增極的二次電子面之間相對向地配制第1級到第10級的倍增極Dy1～Dy10。使通過連接相鄰連接的倍增極之間的空間形成的倍增極內部空間通道橫切管軸X地排列倍增極Dy1～Dy10；陽極A相對管軸X設計在第2級倍增極Dy2的相反側。即，如圖1所示那樣，第2級倍增極Dy2位于管軸X的左側，陽極A位于管軸X的右側。在作為最終級的第10級倍增極Dy10與其上一級的第9級倍增極Dy9之間配置網孔狀陽極A。
倍增極Dy1～Dy10、陽極A通過圖中未畫的布線連接在各自對應的引腳2B上，并分別施加既定的電位。在第1實施形式中，各級的倍增極Dy1～Dy10上的附加電壓如下第1級倍增極Dy1為-800V、第2級倍增極Dy2為-720V、第3級倍增極Dy3為-640V、第4級倍增極Dy4為-560V、第5級倍增極Dy5為-480V、第6級倍增極Dy6為-400V、第7級倍增極Dy7為-320V、第8級倍增極Dy8為-240V、第9級倍增極Dy9為-160V、第10級倍增極Dy10為-80V、陽極A為0V。
第2級倍增極Dy2、第4級倍增極Dy4、第6級倍增極Dy6至第9級倍增極Dy9設計同樣的形狀。圖2顯示了第2級倍增極Dy2的詳細形狀。第2級倍增極Dy2具有設計為斷面圓弧狀的曲面部Dy2A和與該曲面部連成一面的平面部Dy2B，由曲面部Dy2A和平面部Dy2B構成二次電子面。又，在曲面部Dy2A的縱向兩端部沖壓形成從曲面部Dy2A上立起的側面部Dy2C。形成從兩側面部Dy2C向外延伸的第1翅片部Dy2D。又，在平面部Dy2B的縱向兩端部形成同樣向外延伸的第2翅片部Dy2E。第1翅片部Dy2D和第2翅片部Dy2E不構成相互平行的面，而是位于具有一定角度的位置。又，在第1翅片部Dy2D以及第2翅片部Dy2E的中間部向各自厚度方向形成壓制加工部。
第3級倍增極Dy3以及第5級倍增極Dy5設計為同樣的形狀。圖3所示為第3級倍增極Dy3的具體形狀。第3級倍增極Dy3具有設計為斷面圓弧狀的曲面部Dy3A。曲面部Dy3A構成二次電子面，比其它級的倍增極的二次電子面(Dy2A+Dy2B)面積小。這樣，第3級倍增極Dy3(以及第5級倍增極Dy5)形成得比其它級的倍增極小。又，在曲面部Dy3A的縱向兩端部沖壓形成從曲面部Dy2A上立起的側面部Dy3B、Dy3B。在側面部Dy3B的與接續在曲面部Dy3A的一側相反的側面上，形成從側面部Dy3B垂直向外延伸的面狀的第1翅片部Dy3C。在第1翅片部Dy3C的中間部向厚度方向形成壓制加工部。
如根據圖6所了解的那樣，在第1級倍增極Dy1的二次電子面Dy1A的縱向兩端部形成從二次電子面Dy1A立起的側面部Dy1B，在側面部Dy1B上形成向外延伸的第1翅片部Dy1C。在第1翅片部Dy1C的中間部向厚度方向形成壓制加工部。
如根據圖5所了解的那樣，第10級倍增極Dy10具有平面狀的二次電子面Dy10A和從其兩端立起的2個面Dy10B、Dy10C，斷面成コ字形。在二次電子面Dy10A和面Dy10B、Dy10C的縱向兩端部上，在二次電子面Dy10A和面Dy10B、Dy10C的縱向分別形成同面延伸的3個翅片部Dy10D、Dy10E、Dy10F。翅片部Dy10E與Dy10F相互平行，翅片部Dy10D垂直于翅片部Dy10E、Dy10F形成。在翅片部Dy10D、Dy10E、Dy10F的中間部，向各自厚度方向形成壓制加工部。
然后，說明關于陽極A的構成。陽極A，如圖4(a)所示那樣，具有陽極框A11，陽極框A11設計為大致長方形。設計為大致長方形的陽極框A11的長邊的長度為11mm，短邊的長度為3.48mm。在陽極框A11上形成開口部A11a，在陽極框A11的內周，即，開口部A11a上，設計以擋住開口部A11a的狀態固定且具有蜂的巢狀的編織網眼的網孔狀電極部A12。
由設計為大致長方形的陽極框A11的一長邊A11B的中間部A11A、和作為網孔狀電極部A12的一部分而被中間部A11A固定的部分構成的如圖4(a)的F表示的部分，即，中間部A11A的附近，構成被多個倍增極Dy1～Dy10倍增后的電子最聚束的電子聚束部。電子聚束部F位于第8級倍增極Dy8與第9級倍增極Dy9之間的空間。因為要在電子聚束部F上利用網孔狀電極部A12攝入盡可能多的電子，所以，如果比較陽極框A11的另一長邊A11C的粗度與一長邊A11B的粗度，一長邊A11B的一方相對地構成得相當地細。一長邊A11B的中間部A11A的粗度是0.3mm，另一長邊A11C的粗度一律是0.8mm。
一長邊A11B的內周，設計為隨著向一長邊A11B的兩端離開一長邊的縱向的中點而逐漸進入陽極A內側的形狀，并構成第1曲面A11b，作為連接在另一長邊A11C的一端與另一端之間的半徑70mm的圓周的一部分。另一方面，陽極框A11的2條短邊的內周的一部分設計為直線狀。連接2條短邊的內周的直線狀部分與第1曲面A11b的部分，即，一長邊A11B的兩端的內周如圖中箭頭所示那樣，構成第2曲面A11c，作為連接2條短邊與第1曲面A11b的半徑R1的圓周的一部分。半徑R1的值為0.5mm。陽極框A11的2條短邊的內周的直線狀部分和連接第2曲面與長邊的內周的接合部分的粗度，即另一長邊A11C的兩端部上的短邊的粗度為1.0mm。
在一長邊A11B的兩端，設計平行于一長邊A11B地向離開陽極框A11的方向突出的形狀的2個電子聚束部側翅片部A14、A14。又，在另一長邊A11C的兩端，也設計平行于另一長邊A11C地向離開陽極框A11的方向突出的形狀的2個遠離電子聚束部的翅片部A15、A15。電子聚束部側翅片部A14相當于第1支撐部，遠離電子聚束部的翅片部A15相當于第2支撐部。通過將這2個電子聚束部側翅片部A14、A14以及2個遠離電子聚束部的翅片部A15、A15插入固定在形成于后面所述的基板5上的窄縫狀固定貫通孔a2、a3而將陽極A支撐在基板5上。
在設計成大致長方形的陽極框A11的另一長邊A11C的外周，沿長邊的縱向設計，且向垂直于網孔狀電極部A12的方向突出的，即向圖4(a)的紙面的上方突出的大致長方形的陽極壁A13。
在行聚焦型的光電倍增管上，因為來自第9級倍增極Dy9的移動電子主要聚束在陽極A的電子聚束部F，所以，如果從提高電氣特性的角度出發，希望沒有一長邊A11B，特別是希望沒有其中間部A11A。但是，這樣不能充分保證陽極A抗振動，并且，陽極A變得易破損，耐振性不夠。即使在不完全去掉一長邊A11B，而盡可能細地設計的時候，耐振性仍然不夠。但是，如本實施形式的光電倍增管那樣，通過將一長邊A11B的內周設計為第1曲面A11b和第2曲面A11c，只將中間部A11A設計得細些，而將陽極框A11的電子聚束部F以外的部分設計得比較粗，這樣，可提高具有中間部A11A的一長邊A11B的耐振性。
又，因為將不構成電子聚束部F的另一長邊A11C設計得比一長邊A11B粗，并在另一長邊A11C的外周設計陽極壁A13，所以，可提高另一長邊A11C的耐振性。
又，因為在靠近陽極框A11的電子聚束部F的部分設計電子聚束部側翅片部A14、在離陽極框A11的電子聚束部F更遠的部分設計遠離電子聚束部的翅片部A15以支撐陽極A，所以，可進一步提高網孔狀陽極A的耐振性。
如圖6所示那樣，倍增極Dy1～Dy10以及陽極A，在其縱向兩端部上受基板4、5支撐。在基板5上穿設窄縫狀固定貫通孔Dy1c、Dy2d、Dy2e、Dy3c、Dy4d、Dy4e、Dy5c、Dy10d、Dy10e、Dy10f、a2、a3。雖然圖中未畫出，但在基板4上也設計同樣的窄縫狀固定貫通孔。
圖5是倍增極Dy1～Dy10以及陽極A被支撐在基板4上而尚未支撐在基板5上的情況的正視圖。圖6所示為將各倍增極Dy1～Dy10以及陽極A支撐在基板5上時的情況。另外，將各倍增極Dy1～Dy10以及陽極A的翅片部Dy1C、Dy2D、Dy2E、Dy3C、Dy4D、Dy4E、Dy5C、Dy10D、Dy10E、Dy10F支撐在基板4上的情況也與以下的說明相同。
第1級倍增極Dy1，通過第1翅片部Dy1C插入固定貫通孔Dy1c而支撐在基板5上。第2級倍增極Dy2通過第1翅片部Dy2D插入固定貫通孔Dy2d、第2翅片部Dy2E插入固定貫通孔Dy2e而支撐在基板5上。第3級倍增極Dy3，通過第1翅片部Dy3C插入固定貫通孔Dy3c而支撐在基板5上。第4級倍增極Dy4通過第1翅片部Dy4D插入固定貫通孔Dy4d、第2翅片部Dy4E插入固定貫通孔Dy4e而支撐在基板5上。第5級倍增極Dy5，通過第1翅片部Dy5C插入固定貫通孔Dy5c而支撐在基板5上。第6級至第9級的倍增極Dy6～Dy9，與第2級以及第4級的倍增極Dy2、Dy4同樣，通過將第1翅片部以及第2翅片部插入各對應的固定貫通孔而支撐在基板5上。倍增極Dy10，通過翅片部Dy10D插入固定貫通孔Dy10d、翅片部Dy10E插入固定貫通孔Dy10e、翅片部Dy10F插入固定貫通孔Dy10f而支撐在基板5上。陽極A，通過翅片部A14插入固定貫通孔a2、翅片部A15插入固定貫通孔a3而支撐在基板5上。
這時，因為各翅片部上如上述那樣形成壓制加工部，所以，翅片部成為被壓入對應的固定貫通孔的形狀，倍增極Dy1～Dy10良好地固定在基板5上。關于第6級至第9級的倍增極Dy1～Dy10的翅片部也同樣。
這時，第1翅片部Dy1C、Dy2D、Dy3C、Dy4D、Dy5C以及翅片部Dy10E、Dy10F、A14、A15，形成得比基板5的厚度長，從基板5突出，成為用于連接引腳2B的端子。對于第6級至第9級的倍增極Dy6～Dy9的第1翅片部也同樣。通過擰這些翅片部Dy1C、Dy2D、Dy3C、Dy4D、Dy5C、Dy10E、Dy10F、A14、A15從基板5突出的部分，也可將倍增極Dy1～Dy5、Dy10、陽極A更牢固地固定在基板5上。關于第6級至第9級的倍增極Dy6～Dy9也同樣。
另一方面，第2翅片部Dy2E、Dy4E以及翅片部Dy10D，分別形成得比基板5的厚度短，不突出到基板5的外面，不成為布線障礙。關于第6級至第9級的倍增極Dy6～Dy9的第2翅片部也一樣。又，因為可減少從基板5突出的翅片部，所以，可避免倍增極Dy1～Dy10的翅片部之間的靠近配置，不會產生耐壓的問題。
通常，因為使從第i級倍增極Dyi的二次電子面放出的二次電子射入第(i+1)級倍增極Dy(i+1)的二次電子面的效率高的部分，所以，使第(i+2)級倍增極Dy(i+2)進入第i級倍增極Dyi的二次電子面與第(i+1)級倍增極Dy(i+1)的二次電子面之間地配置。在本發明的實施形式的光電倍增管1上，因為使倍增極內部空間通道橫切管軸地配置倍增極Dy1～Dy10構成彎曲的列，所以，使配置在彎曲的外側的倍增極之間的距離大。這樣，在第i級倍增極Dyi的二次電子面與第(i+1)級倍增極Dy(i+1)的二次電子面之間，配置在彎曲的外側的第(i+2)級倍增極Dy(i+2)難以進入。但是，在本實施形式中，因為配置在彎曲的外側的第2級、第4級、第6級、第8級的倍增極Dy2、Dy4、Dy6、Dy8的二次電子面由設計為斷面圓弧狀的曲面部Dy2A、Dy4A、Dy6A、Dy8A和與曲面部Dy2A、Dy4A、Dy6A、Dy8A連成一面的平面部Dy2B、Dy4B、Dy6B、Dy8B形成，所以，如圖1所示那樣，可使第(i+2)級倍增極Dy(i+2)進入第i級倍增極Dyi的二次電子面與第(i+1)級倍增極Dy(i+1)的二次電子面之間地配置。因此，在第i級倍增極Dy i與第(i+1)級倍增極Dy(i+1)之間加入第(i+2)級倍增極Dy(i+2)的電位。這樣，從第i級倍增極Dyi的二次電子面放出的二次電子被拉到第(i+2)級倍增極Dy(i+2)，可使其射入第(i+1)級倍增極Dy(i+1)的二次電子面的效率高的部分。
在此，之所以將第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的二次電子面只利用斷面圓弧狀的部分形成，是因為容易接受來自前級的倍增極Dy2、Dy4的電子，并且通過將二次電子的放出方向稍微朝向前級的倍增極Dy2、Dy4的方向，使二次電子相對下一級的倍增極Dy4、Dy6獲取適當的軌道。如果第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的二次電子面是平面狀，則進入前級的倍增極Dy2、Dy4和再前級的倍增極Dy1、Dy3之間的第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的電位的加入過大，使來自第1級以及第3級的倍增極Dy1、Dy3的電子被拉到第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的背面，而難以射入第2級以及第4級的倍增極Dy2、Dy4的二次電子面。又，通過使從第2級以及第4級的倍增極Dy2、Dy4的二次電子面放出的電子被第5級以及第7級的倍增極Dy5、Dy7的電位吸引，不進入下級的第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的理想位置，或漏過下級倍增極射入第5級以及第7級的倍增極Dy5、Dy7的背面。
又，之所以將第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5的二次電子面的面積設計得比第2級、第4級、第6級至第9級的倍增極Dy2、Dy4、Dy6～Dy9的二次電子面小，是因為通過將配置在彎曲的配列的內側的第3級以及第5級的倍增極Dy3、Dy5設計得小些，可以使倍增極內部空間通道橫切管軸地將倍增極Dy1～Dy10配置成彎曲的列。在另一方面，之所以將配置在彎曲的配列的內側的第7級以及第9級的倍增極Dy7、Dy9的二次電子面設計得與配置在彎曲的配列的外側的第2級、第4級、第6級、第8級的倍增極Dy2、Dy4、Dy6、Dy8的二次電子面面積相同，是因為在位于比較下級的一方的翅片部Dy7、Dy9的二次電子面的附近，電子的空間密度提高，有利于盡量緩和它。
如圖1所示那樣，在圍繞倍增極Dy1～Dy10的位置上，設計與光電面2A平行的遮光板6。遮光板6位于最終級附近的倍增極Dy7～Dy10與第1級倍增極Dy1之間，防止電子沖撞最終級附近的倍增極Dy7～Dy10時產生的光或離子朝向光電面2A。遮光板6，通過連接在對應的引腳2B上達到既定的電位。
參照圖1說明本發明的第1實施形式的光電倍增管1的動作。如果光射入光電面2A，則放出光電子，在聚焦電極3上聚束送到第1級倍增極Dy1。這樣，從第1級倍增極Dy1放出二次電子，它被依次送到第2級至第10級的倍增極Dy2～Dy10放出二次電子達到光電子級聯倍增。最后，收集到陽極A，從陽極A作為輸出信號取出。
然后，說明第2實施形式的光電倍增管。第2實施形式的光電倍增管，陽極A’的第1曲面A2 1b的曲率不同，在該點上不同于第1實施形式的光電倍增管。圖4(b)所示的第2實施形式的第1曲面A21b的曲率是30mm。關于其它部分因為與第1實施形式相同，不再說明。
下面，說明第3實施形式的光電倍增管。第3實施形式的光電倍增管，陽極A”的第2曲面A31c的曲率不同，在該點上不同于第2實施形式的光電倍增管。因為第2曲面A31c的曲率不同，隨之，陽極框的形狀、以及網孔狀電極部的形狀也有些不同。
在第3實施形式的光電倍增管的陽極A”的陽極框A11的2條短邊的內周上，沒有直線狀的部分。另一方面，陽極框A11的另一長邊的內周變成直線狀。短邊的內周構成第2曲面A31c，第2曲面A31c的曲率R3與第2實施形式的光電倍增管的第2曲面A11c相比是相當大的值。第2曲面A31c的曲率R3是2.2mm。2個第2曲面A31c，分別連接第1曲面A21b的端部和另一長邊A11C的內周的端部。又，陽極框A11的短邊的、連接第2曲面A31c與另一長邊A11C的內周的接合部分的粗度，即，另一長邊A11C的兩端部的短邊的粗度為1.0mm。
因為增大了第2曲面A31c的曲率，所以可將陽極框A11的中間部變細且加粗陽極框A11的另一長邊A11C的兩端的部分。因此，在保持脈沖線性特性高的同時可進一步提高耐振性。
下面，說明第4實施形式的光電倍增管。第4實施形式的光電倍增管，陽極A的第2曲面A41c的曲率不同以及陽極框A11的短邊的粗度不同，在這些點上不同于第3實施形式的光電倍增管。第4實施形式的第2曲面A41c的曲率R4是2.0mm。又，陽極框A11的短邊的、連接第2曲面A41c與另一長邊A11C的內周的接合部分的粗度，即，另一長邊A11C的兩端部上的短邊的粗度為1.5mm，比其它的實施形式粗0.5mm。關于其它部分因為與第3實施形式相同，不再說明。
因為在減小第2曲面A41c的曲率的另一方面，加粗了連接第2曲面A41c與另一長邊A11C的內周的接合部分，所以，可將陽極框A11的中間部變細且加粗陽極框A11的另一長邊A11C的兩端的部分。因此，在保持脈沖線性特性高的同時可進一步提高耐振性。
然后，為了確認本發明的光電倍增管的效果進行了試驗。在實驗中，首先，在第1至第4的實施形式的光電倍增管上測定輸出電流，通過求取所謂的變化率來判斷網孔狀陽極的脈沖線性特性的好壞。又，作為比較的對象，使用設計了傳統的桿狀陽極的光電倍增管，進行了同樣的試驗。實驗的結果，如表1那樣，為了便于視覺判斷表1所示的數據，制作成了圖7所示的坐標。表1涉及實施形式1～4與傳統的桿狀陽極，是表示對應于輸出電流值為1、3、5、10、……、100mA時的這些各值的變化率的值，縱系列的單位為輸出電流(mA)，橫系列的單位為變化率(％)。
表1光電倍增管脈沖線性特性
橫系列的單位變化率(％)
縱系列的單位輸出電流(mA)如表1以及圖7的坐標圖所示那樣，在第1、第2、第3、第4實施形式的任何光電倍增管上，都可獲得高的脈沖線性特性。表明任何一個都比傳統的桿狀陽極提高了5倍以上。
然后，使用第1至第4的實施形式的網孔狀陽極進行了耐振性的實驗。耐振性的試驗，是將網孔狀陽極安裝在實驗裝置上，通過對網孔狀陽極施加294m2/S(＝30G)、50Hz～2000Hz1倍頻程/分1掃描/軸(3軸)、10分/軸的振動進行，并通過調查是否產生由于網孔狀陽極的破損或變形引起的陽極輸出變化，來判斷耐振性的好壞。又，作為比較對象，采用傳統的桿狀陽極，進行了同樣的實驗。另外，在此所謂3軸，是X、Y、Z軸這3軸。
雖然已很了解傳統的桿狀陽極耐振性優良，但仍進行了試驗，且在既定時間內沒有發生陽極輸出變動。另一方面，第1至第4的實施形式的光電倍增管的網孔狀陽極的任何一個在進行試驗的既定時間內也都沒有發生破損，表明了已具有可作為產品使用的程度的耐振性。另外，在理論上，可認為依照第4、第3、第2、第1實施形式的順序耐振性提高。
如果綜合考慮耐振性和脈沖線性的協調，第2實施形式的光電倍增管的網孔狀陽極為好。如果重視脈沖線性而不那么追求耐振性，則第1實施形式的光電倍增管的網孔狀陽極為好。反之，如果不追求高的脈沖線性而重視耐振性，則第4實施形式的光電倍增管的網孔狀陽極為好。這樣，可根據使用光電倍增管的用途和目的，自由使用合適的網孔狀陽極。
本發明的光電倍增管不限于上述實施形式，在權利要求范圍所述的范圍可以有各種的變形或改進。例如，雖然本實施形式是將多級的行聚焦型倍增極彎曲配置的構造，但也可適用于將多級的行聚焦型倍增極配置成通常的直線型的情況。在將n設為3以上的自然數而將n級的倍增極配置成直線型的時候，也是因為網孔狀陽極的電子聚束部位于第(n-1)級倍增極與第(n-2)級倍增極之間的空間地設計，所以，理想的是將陽極框的一長邊設計為與本發明同樣的形狀。
又，一長邊也可不將A11B的內周設計為第1、第2曲線。因為可將中間部A11A設計得最細，所以，也可局部地變成直線狀。
產業上利用的可能性如以上說明的那樣，如果采用本發明，則可廣泛地用在石油勘探等要求高耐振性的情況，和要求高脈沖線性特性且要求高精度的光檢測的情況。
權利要求
1.一種光電倍增管，在具有沿管軸(X)延伸的管狀真空容器(2)、位于該管狀真空容器(2)的管軸方向的端面且將射入的光進行光電轉換而放出電子的光電面(2A)、在內壁上具有二次電子面用于順序倍增該電子的n級倍增極(Dy1～Dy10)、為了吸收在該n級倍增極(Dy1～Dy10)上倍增后的電子而設置的由網孔狀電極部(A12)和支撐該網孔狀電極部(A12)的陽極框(A11)構成的陽極(A)的光電倍增管(1)上，其特征在于該陽極框(A11)是大致長方形，該陽極框(A11)的一長邊(A11A)的中間部附近設為聚束由多個該倍增極(Dy1～Dy10)倍增后的該電子的電子聚束部(F)；通過將該陽極框(A11)的內周(A11b、A11c、A21b、A31c、A41c)設置為隨著沿該一長邊(A11A)離開該陽極框(A11)的該一長邊(A11A)的中點而逐漸進入該陽極(A)的內側的形狀，使該陽極框(A11)隨著沿該一長邊(A11A)離開該中點而變粗。
2.如權利要求1所述的光電倍增管，其特征在于該電子聚束部(F)位于該第(n-1)級倍增極(Dy9)與該第(n-2)級倍增極(Dy8)之間的空間地配置設置該陽極(A)。
3.如權利要求1或2所述的光電倍增管，其特征在于在該管狀真空容器(2)上設置相對該管狀真空容器(2)不能移動地支撐該多級的倍增極(Dy1～Dy10)和該陽極(A)的2塊基板(4、5)；在該一長邊(A11A)的縱向兩端設置平行于該一長邊(A11A)地從該陽極框(A11)向外方突出的形狀的第1支撐部(A14)；在該另一長邊(A11C)的縱向兩端設計平行于該另一長邊(A11C)地從該陽極框(A11)向外方突出的形狀的第2支撐部(A15)；通過將該第1支撐部(A14)以及該第2支撐部(A15)插入并固定在該基板(4、5)上形成的窄縫狀固定貫通孔(a2、a3)上，將該陽極(A)支撐在該基板(4、5)上。
4.如權利要求1所述的光電倍增管，其特征在于作為該陽極框(A11)的該內周，限定該一長邊(A11A)的部分具有位于該電子聚束部(F)內的第1曲面(A11b、A2 1b)和第2曲面(A11c、A31c、A41c)。
5.如權利要求1所述的光電倍增管，其特征在于該網孔狀電極部(A12)做成平面狀；構成該陽極框(A11)的另一長邊(A11C)在任何位置都比該一長邊(A11A)的任何位置粗；在該另一長邊(A11C)的外周，沿該另一長邊(A11C)的縱向設置向垂直于該網孔狀電極部(A12)的方向突出的陽極壁(A13)。
6.如權利要求1所述的光電倍增管，其特征在于在第(n-3)級至第n級的倍增極(Dy7～Dy10)與第1級的倍增極(Dy1)之間的位置上設置遮光板(6)。
全文摘要
目的在于提供具有耐振性優良且脈沖線性特性優良的陽極的光電倍增管，在光電倍增管上設計做成網孔狀的陽極(A)。陽極(A)具有陽極框(A11)和由陽極框(A11)圍繞支撐的網孔狀電極部(A12)，陽極框(A11)的一長邊(A11B)的中間部附近構成電子聚束部(F)。通過將陽極框(A11)的內周設計為隨著沿一長邊(A11B)離開陽極框(A11)的一長邊(A11B)的中點而逐漸進入陽極(A)的內側的形狀，使陽極框(A11)隨著沿一長邊(A11B)離開中點而逐漸變粗。
文檔編號H01J43/20GK1444768SQ01813332
公開日2003年9月24日 申請日期2001年7月19日 優先權日2000年7月27日
發明者石津智洋, 木村末則 申請人:濱松光子學株式會社