專利名稱：光電倍增管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
過去，在石油勘探等上作為設(shè)計(jì)在激烈振動(dòng)的裝置內(nèi)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(huán)形計(jì)型的倍增極的類型。
在特開平2-291655號(hào)公報(bào)上，記述了具有環(huán)形計(jì)(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(huán)形計(jì)型的電子倍增部上，在相向的倍增極之間形成的倍增極內(nèi)部空間通道是設(shè)計(jì)為圍繞垂直于管軸的軸的圓弧狀，并使第2級(jí)倍增極和陽極位于管軸的相反側(cè)。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(nèi)部空間通道形成圓弧狀，所以，在圓弧的外側(cè)配置凹面狀的倍增極，在圓弧的內(nèi)側(cè)配置大致平面狀且具有比外側(cè)的倍增極小的表面積的倍增極。陽極電極設(shè)計(jì)為桿狀，以包圍最終級(jí)的倍增極的形式配置。因?yàn)殛枠O電極設(shè)計(jì)為桿狀，所以，該類型的光電倍增管具有優(yōu)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?yàn)椴捎脳U狀陽極作為陽極，且是利用環(huán)形計(jì)型倍增極包圍桿狀陽極的構(gòu)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(shè)計(jì)為網(wǎng)孔狀陽極。在陽極為網(wǎng)孔狀陽極的時(shí)候，與為桿狀陽極時(shí)不同，因?yàn)榭蓪㈥枠O靠近最終級(jí)倍增極而利用平行電場(chǎng)提高電場(chǎng)強(qiáng)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(hào)公報(bào)上，記述了具有設(shè)計(jì)為大致長(zhǎng)方形的網(wǎng)孔狀陽極的光電倍增管。網(wǎng)孔狀陽極具有內(nèi)周以及外周設(shè)計(jì)為大致長(zhǎng)方形的陽極框，在陽極框上形成開口部。在開口部上，設(shè)計(jì)以擋住開口部的狀態(tài)固定的針織孔狀的網(wǎng)孔狀電極部。陽極框的內(nèi)周的2條直線狀的短邊與直線狀的一長(zhǎng)邊利用構(gòu)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(jí)的箱型倍增極倍增的電子射入整個(gè)開口部，而不是聚束在開口部的一部分。
又，在特開昭61-17099號(hào)公報(bào)上，記述了具有由四邊形的網(wǎng)孔狀陽極和支撐它的陽極框構(gòu)成的陽極的光電倍增管。網(wǎng)孔狀陽極，如圖8所示那樣，具有設(shè)計(jì)為長(zhǎng)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(shè)計(jì)以擋住開口部A111a的狀態(tài)固定的編織網(wǎng)眼狀的網(wǎng)孔狀電極部A112。在與網(wǎng)孔狀電極部A112相對(duì)的位置上設(shè)計(jì)多級(jí)倍增極內(nèi)的最終級(jí)倍增極Dy111。在設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形的陽極框A111的長(zhǎng)邊A111C上，設(shè)計(jì)與包含網(wǎng)孔狀電極部A112和陽極框A111的平面呈既定角度的長(zhǎng)方形平面A116，長(zhǎng)方形平面A116的一長(zhǎng)邊與陽極框A11的長(zhǎng)邊A111C設(shè)計(jì)為一體。在陽極框A111的2條短邊和長(zhǎng)方形平面A116的2條短邊上，設(shè)計(jì)構(gòu)成包含各短邊的平面的三角形狀的陽極側(cè)面A117。利用該構(gòu)成，使網(wǎng)孔狀陽極不彎曲或不傾斜。
但是，特開昭60-254547號(hào)公報(bào)上記述的傳統(tǒng)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(wǎng)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(hào)公報(bào)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(gòu)成，但仍然耐振性不夠，并且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，所以，不能那么容易地制造。
因此，本發(fā)明的目的在于提供具有耐振性優(yōu)良且脈沖線性特性優(yōu)良的陽極的光電倍增管。
發(fā)明介紹本發(fā)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(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而放出(發(fā)射)電子的光電面、在內(nèi)壁上具有二次電子面而用于順序倍增電子的n級(jí)倍增極、為了吸收在n級(jí)倍增極倍增的電子而設(shè)計(jì)的由網(wǎng)孔狀電極部和支撐網(wǎng)孔狀電極部的陽極框構(gòu)成的陽極，其特征在于陽極框是大致長(zhǎng)方形，陽極框的一長(zhǎng)邊的中間部附近設(shè)為聚束由多個(gè)倍增極倍增后的電子的電子聚束部，通過將陽極框的內(nèi)周設(shè)計(jì)為隨著從陽極框的一長(zhǎng)邊的中點(diǎn)沿一長(zhǎng)邊離開而逐漸進(jìn)入陽極的內(nèi)側(cè)的形狀，使陽極框隨著沿一長(zhǎng)邊離開中點(diǎn)而逐漸變粗。
如果采用這樣的光電倍增管，因?yàn)殛枠O框的內(nèi)周相對(duì)陽極框的外周設(shè)計(jì)為隨著沿一長(zhǎng)邊離開中間部而逐漸進(jìn)入陽極框的內(nèi)側(cè)的形狀，陽極框隨著沿一長(zhǎng)邊離開中間部而逐漸變粗，所以，可設(shè)計(jì)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?yàn)闃?gòu)造簡(jiǎn)單，所以，容易在傳統(tǒng)的行聚焦型光電倍增管上添加改造，可設(shè)計(jì)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(fā)明的光電倍增管上，使電子聚束部位于第(n-1)級(jí)倍增極與第(n-2)級(jí)倍增極之間的空間地配置設(shè)計(jì)陽極。
如果采用這樣的光電倍增管，因?yàn)閷㈦娮泳凼吭O(shè)置在第(n-1)級(jí)倍增極與第(n-2)級(jí)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(fā)明的光電倍增管上，在管狀真空容器上設(shè)計(jì)相對(duì)管狀真空容器不能移動(dòng)地支撐多級(jí)倍增極和陽極的2塊基板，并在一長(zhǎng)邊的縱向兩端設(shè)計(jì)平行于一長(zhǎng)邊地從陽極框向外方突出的形狀的第1支撐部，在另一長(zhǎng)邊的縱向兩端設(shè)計(jì)平行于另一長(zhǎng)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?yàn)橥ㄟ^將2個(gè)電子聚束部側(cè)翅片部和2個(gè)遠(yuǎn)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(duì)倍增極不能移動(dòng)地固定。
又，在本發(fā)明的光電倍增管上，在陽極框的內(nèi)周限定一長(zhǎng)邊的部分具有位于電子聚束部?jī)?nèi)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(zhǎng)邊的中間部變細(xì)，將陽極框的電子聚束部以外的部分設(shè)計(jì)得粗，所以，可提高具有中間部的一長(zhǎng)邊的耐振性。
又，在本發(fā)明的光電倍增管上，網(wǎng)孔狀電極部為平面狀，構(gòu)成陽極框的另一長(zhǎng)邊在任何位置都比一長(zhǎng)邊的任何位置粗，在另一長(zhǎng)邊的外周，沿另一長(zhǎng)邊的縱向設(shè)計(jì)向垂直于網(wǎng)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?yàn)樵诒纫婚L(zhǎng)邊粗的另一長(zhǎng)邊的縱向設(shè)計(jì)陽極壁，所以，可提高另一長(zhǎng)邊的耐振性。
又，在本發(fā)明的光電倍增管上，也可在第(n-3)級(jí)至第n級(jí)的倍增極與第1級(jí)的倍增極之間設(shè)計(jì)遮光板。
如果采用這樣的光電倍增管，可防止在第(n-3)級(jí)至第n級(jí)的倍增極上電子沖撞時(shí)產(chǎn)生的光或離子朝向光電面。
圖面的簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施形式的光電倍增管1的斷面圖。
圖2是顯示本發(fā)明的實(shí)施形式的光電倍增管1的第2級(jí)、第4級(jí)、第6至第9級(jí)的倍增極Dy2、Dy4、Dy6～Dy9的圖，(a)是正視圖、(b)是仰視圖、(c)是側(cè)視圖、(d)是立體圖。
圖3是顯示本發(fā)明的實(shí)施形式的光電倍增管1的第3級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5的圖，(a)是正視圖、(b)是仰視圖、(c)是側(cè)視圖、(d)是立體圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施形式的光電倍增管1的陽極A的正視圖，(a)是第1實(shí)施形式、(b)是第2實(shí)施形式、(c)是第3實(shí)施形式、(d)是第4實(shí)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(shí)施形式的光電倍增管的脈沖線性特性的坐標(biāo)圖。
圖8是傳統(tǒng)的光電倍增管的陽極的局部斷面圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式關(guān)于本發(fā)明的第1實(shí)施形式的光電倍增管，參照?qǐng)D1至圖6進(jìn)行說明。第1實(shí)施形式的光電倍增管1設(shè)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(gòu)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(gòu)成平面狀，在其內(nèi)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(yù)先蒸鍍?cè)诠軤钫婵杖萜?的一端內(nèi)面?zhèn)壬系匿R上反應(yīng)而形成。又，在管狀真空容器2的另一端面上，設(shè)計(jì)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(gè)引腳2B。另外，在圖1上，為了方便只顯示了2個(gè)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(wǎng)孔狀電極3A。聚焦電極3以及網(wǎng)孔狀電極3A分別與對(duì)應(yīng)的引腳2B連接，并與第1級(jí)倍增極Dy1設(shè)為同一電位。
在聚焦電極3的與面對(duì)光電面2A的一側(cè)相反的一側(cè)，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(shè)計(jì)第1級(jí)倍增極Dy1。第1級(jí)倍增極Dy1配置在橫切管軸X的位置。使順序相鄰的級(jí)的倍增極的二次電子面之間相對(duì)向地配制第1級(jí)到第10級(jí)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(nèi)部空間通道橫切管軸X地排列倍增極Dy1～Dy10；陽極A相對(duì)管軸X設(shè)計(jì)在第2級(jí)倍增極Dy2的相反側(cè)。即，如圖1所示那樣，第2級(jí)倍增極Dy2位于管軸X的左側(cè)，陽極A位于管軸X的右側(cè)。在作為最終級(jí)的第10級(jí)倍增極Dy10與其上一級(jí)的第9級(jí)倍增極Dy9之間配置網(wǎng)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(duì)應(yīng)的引腳2B上，并分別施加既定的電位。在第1實(shí)施形式中，各級(jí)的倍增極Dy1～Dy10上的附加電壓如下第1級(jí)倍增極Dy1為-800V、第2級(jí)倍增極Dy2為-720V、第3級(jí)倍增極Dy3為-640V、第4級(jí)倍增極Dy4為-560V、第5級(jí)倍增極Dy5為-480V、第6級(jí)倍增極Dy6為-400V、第7級(jí)倍增極Dy7為-320V、第8級(jí)倍增極Dy8為-240V、第9級(jí)倍增極Dy9為-160V、第10級(jí)倍增極Dy10為-80V、陽極A為0V。
第2級(jí)倍增極Dy2、第4級(jí)倍增極Dy4、第6級(jí)倍增極Dy6至第9級(jí)倍增極Dy9設(shè)計(jì)同樣的形狀。圖2顯示了第2級(jí)倍增極Dy2的詳細(xì)形狀。第2級(jí)倍增極Dy2具有設(shè)計(jì)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(gòu)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(cè)面部Dy2C。形成從兩側(cè)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(gòu)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(jí)倍增極Dy3以及第5級(jí)倍增極Dy5設(shè)計(jì)為同樣的形狀。圖3所示為第3級(jí)倍增極Dy3的具體形狀。第3級(jí)倍增極Dy3具有設(shè)計(jì)為斷面圓弧狀的曲面部Dy3A。曲面部Dy3A構(gòu)成二次電子面，比其它級(jí)的倍增極的二次電子面(Dy2A+Dy2B)面積小。這樣，第3級(jí)倍增極Dy3(以及第5級(jí)倍增極Dy5)形成得比其它級(jí)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(cè)面部Dy3B、Dy3B。在側(cè)面部Dy3B的與接續(xù)在曲面部Dy3A的一側(cè)相反的側(cè)面上，形成從側(cè)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(jù)圖6所了解的那樣，在第1級(jí)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(cè)面部Dy1B，在側(cè)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(jù)圖5所了解的那樣，第10級(jí)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(gè)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(gè)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(guān)于陽極A的構(gòu)成。陽極A，如圖4(a)所示那樣，具有陽極框A11，陽極框A11設(shè)計(jì)為大致長(zhǎng)方形。設(shè)計(jì)為大致長(zhǎng)方形的陽極框A11的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為11mm，短邊的長(zhǎng)度為3.48mm。在陽極框A11上形成開口部A11a，在陽極框A11的內(nèi)周，即，開口部A11a上，設(shè)計(jì)以擋住開口部A11a的狀態(tài)固定且具有蜂的巢狀的編織網(wǎng)眼的網(wǎng)孔狀電極部A12。
由設(shè)計(jì)為大致長(zhǎng)方形的陽極框A11的一長(zhǎng)邊A11B的中間部A11A、和作為網(wǎng)孔狀電極部A12的一部分而被中間部A11A固定的部分構(gòu)成的如圖4(a)的F表示的部分，即，中間部A11A的附近，構(gòu)成被多個(gè)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(jí)倍增極Dy8與第9級(jí)倍增極Dy9之間的空間。因?yàn)橐陔娮泳凼縁上利用網(wǎng)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(zhǎng)邊A11C的粗度與一長(zhǎng)邊A11B的粗度，一長(zhǎng)邊A11B的一方相對(duì)地構(gòu)成得相當(dāng)?shù)丶?xì)。一長(zhǎng)邊A11B的中間部A11A的粗度是0.3mm，另一長(zhǎng)邊A11C的粗度一律是0.8mm。
一長(zhǎng)邊A11B的內(nèi)周，設(shè)計(jì)為隨著向一長(zhǎng)邊A11B的兩端離開一長(zhǎng)邊的縱向的中點(diǎn)而逐漸進(jìn)入陽極A內(nèi)側(cè)的形狀，并構(gòu)成第1曲面A11b，作為連接在另一長(zhǎng)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(nèi)周的一部分設(shè)計(jì)為直線狀。連接2條短邊的內(nèi)周的直線狀部分與第1曲面A11b的部分，即，一長(zhǎng)邊A11B的兩端的內(nèi)周如圖中箭頭所示那樣，構(gòu)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(nèi)周的直線狀部分和連接第2曲面與長(zhǎng)邊的內(nèi)周的接合部分的粗度，即另一長(zhǎng)邊A11C的兩端部上的短邊的粗度為1.0mm。
在一長(zhǎng)邊A11B的兩端，設(shè)計(jì)平行于一長(zhǎng)邊A11B地向離開陽極框A11的方向突出的形狀的2個(gè)電子聚束部側(cè)翅片部A14、A14。又，在另一長(zhǎng)邊A11C的兩端，也設(shè)計(jì)平行于另一長(zhǎng)邊A11C地向離開陽極框A11的方向突出的形狀的2個(gè)遠(yuǎn)離電子聚束部的翅片部A15、A15。電子聚束部側(cè)翅片部A14相當(dāng)于第1支撐部，遠(yuǎn)離電子聚束部的翅片部A15相當(dāng)于第2支撐部。通過將這2個(gè)電子聚束部側(cè)翅片部A14、A14以及2個(gè)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)成大致長(zhǎng)方形的陽極框A11的另一長(zhǎng)邊A11C的外周，沿長(zhǎng)邊的縱向設(shè)計(jì)，且向垂直于網(wǎng)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(zhǎng)方形的陽極壁A13。
在行聚焦型的光電倍增管上，因?yàn)閬碜缘?級(jí)倍增極Dy9的移動(dòng)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(fā)，希望沒有一長(zhǎng)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(dòng)，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(zhǎng)邊A11B，而盡可能細(xì)地設(shè)計(jì)的時(shí)候，耐振性仍然不夠。但是，如本實(shí)施形式的光電倍增管那樣，通過將一長(zhǎng)邊A11B的內(nèi)周設(shè)計(jì)為第1曲面A11b和第2曲面A11c，只將中間部A11A設(shè)計(jì)得細(xì)些，而將陽極框A11的電子聚束部F以外的部分設(shè)計(jì)得比較粗，這樣，可提高具有中間部A11A的一長(zhǎng)邊A11B的耐振性。
又，因?yàn)閷⒉粯?gòu)成電子聚束部F的另一長(zhǎng)邊A11C設(shè)計(jì)得比一長(zhǎng)邊A11B粗，并在另一長(zhǎng)邊A11C的外周設(shè)計(jì)陽極壁A13，所以，可提高另一長(zhǎng)邊A11C的耐振性。
又，因?yàn)樵诳拷枠O框A11的電子聚束部F的部分設(shè)計(jì)電子聚束部側(cè)翅片部A14、在離陽極框A11的電子聚束部F更遠(yuǎn)的部分設(shè)計(jì)遠(yuǎn)離電子聚束部的翅片部A15以支撐陽極A，所以，可進(jìn)一步提高網(wǎng)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(shè)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(shè)計(jì)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(shí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)至第9級(jí)的倍增極Dy6～Dy9，與第2級(jí)以及第4級(jí)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(duì)應(yīng)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(shí)，因?yàn)楦鞒崞可先缟鲜瞿菢有纬蓧褐萍庸げ?，所以，翅片部成為被壓入?duì)應(yīng)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(guān)于第6級(jí)至第9級(jí)的倍增極Dy1～Dy10的翅片部也同樣。
這時(shí)，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(zhǎng)，從基板5突出，成為用于連接引腳2B的端子。對(duì)于第6級(jí)至第9級(jí)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(guān)于第6級(jí)至第9級(jí)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(guān)于第6級(jí)至第9級(jí)的倍增極Dy6～Dy9的第2翅片部也一樣。又，因?yàn)榭蓽p少?gòu)幕?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(huì)產(chǎn)生耐壓的問題。
通常，因?yàn)槭箯牡趇級(jí)倍增極Dyi的二次電子面放出的二次電子射入第(i+1)級(jí)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(jí)倍增極Dy(i+2)進(jìn)入第i級(jí)倍增極Dyi的二次電子面與第(i+1)級(jí)倍增極Dy(i+1)的二次電子面之間地配置。在本發(fā)明的實(shí)施形式的光電倍增管1上，因?yàn)槭贡对鰳O內(nèi)部空間通道橫切管軸地配置倍增極Dy1～Dy10構(gòu)成彎曲的列，所以，使配置在彎曲的外側(cè)的倍增極之間的距離大。這樣，在第i級(jí)倍增極Dyi的二次電子面與第(i+1)級(jí)倍增極Dy(i+1)的二次電子面之間，配置在彎曲的外側(cè)的第(i+2)級(jí)倍增極Dy(i+2)難以進(jìn)入。但是，在本實(shí)施形式中，因?yàn)榕渲迷趶澢耐鈧?cè)的第2級(jí)、第4級(jí)、第6級(jí)、第8級(jí)的倍增極Dy2、Dy4、Dy6、Dy8的二次電子面由設(shè)計(jì)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(jí)倍增極Dy(i+2)進(jìn)入第i級(jí)倍增極Dyi的二次電子面與第(i+1)級(jí)倍增極Dy(i+1)的二次電子面之間地配置。因此，在第i級(jí)倍增極Dy i與第(i+1)級(jí)倍增極Dy(i+1)之間加入第(i+2)級(jí)倍增極Dy(i+2)的電位。這樣，從第i級(jí)倍增極Dyi的二次電子面放出的二次電子被拉到第(i+2)級(jí)倍增極Dy(i+2)，可使其射入第(i+1)級(jí)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(jí)以及第5級(jí)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?yàn)槿菀捉邮軄碜郧凹?jí)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(jí)的倍增極Dy2、Dy4的方向，使二次電子相對(duì)下一級(jí)的倍增極Dy4、Dy6獲取適當(dāng)?shù)能壍?。如果?級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5的二次電子面是平面狀，則進(jìn)入前級(jí)的倍增極Dy2、Dy4和再前級(jí)的倍增極Dy1、Dy3之間的第3級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5的電位的加入過大，使來自第1級(jí)以及第3級(jí)的倍增極Dy1、Dy3的電子被拉到第3級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5的背面，而難以射入第2級(jí)以及第4級(jí)的倍增極Dy2、Dy4的二次電子面。又，通過使從第2級(jí)以及第4級(jí)的倍增極Dy2、Dy4的二次電子面放出的電子被第5級(jí)以及第7級(jí)的倍增極Dy5、Dy7的電位吸引，不進(jìn)入下級(jí)的第3級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5的理想位置，或漏過下級(jí)倍增極射入第5級(jí)以及第7級(jí)的倍增極Dy5、Dy7的背面。
又，之所以將第3級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5的二次電子面的面積設(shè)計(jì)得比第2級(jí)、第4級(jí)、第6級(jí)至第9級(jí)的倍增極Dy2、Dy4、Dy6～Dy9的二次電子面小，是因?yàn)橥ㄟ^將配置在彎曲的配列的內(nèi)側(cè)的第3級(jí)以及第5級(jí)的倍增極Dy3、Dy5設(shè)計(jì)得小些，可以使倍增極內(nèi)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(nèi)側(cè)的第7級(jí)以及第9級(jí)的倍增極Dy7、Dy9的二次電子面設(shè)計(jì)得與配置在彎曲的配列的外側(cè)的第2級(jí)、第4級(jí)、第6級(jí)、第8級(jí)的倍增極Dy2、Dy4、Dy6、Dy8的二次電子面面積相同，是因?yàn)樵谖挥诒容^下級(jí)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(shè)計(jì)與光電面2A平行的遮光板6。遮光板6位于最終級(jí)附近的倍增極Dy7～Dy10與第1級(jí)倍增極Dy1之間，防止電子沖撞最終級(jí)附近的倍增極Dy7～Dy10時(shí)產(chǎn)生的光或離子朝向光電面2A。遮光板6，通過連接在對(duì)應(yīng)的引腳2B上達(dá)到既定的電位。
參照?qǐng)D1說明本發(fā)明的第1實(shí)施形式的光電倍增管1的動(dòng)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(jí)倍增極Dy1。這樣，從第1級(jí)倍增極Dy1放出二次電子，它被依次送到第2級(jí)至第10級(jí)的倍增極Dy2～Dy10放出二次電子達(dá)到光電子級(jí)聯(lián)倍增。最后，收集到陽極A，從陽極A作為輸出信號(hào)取出。
然后，說明第2實(shí)施形式的光電倍增管。第2實(shí)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(diǎn)上不同于第1實(shí)施形式的光電倍增管。圖4(b)所示的第2實(shí)施形式的第1曲面A21b的曲率是30mm。關(guān)于其它部分因?yàn)榕c第1實(shí)施形式相同，不再說明。
下面，說明第3實(shí)施形式的光電倍增管。第3實(shí)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(diǎn)上不同于第2實(shí)施形式的光電倍增管。因?yàn)榈?曲面A31c的曲率不同，隨之，陽極框的形狀、以及網(wǎng)孔狀電極部的形狀也有些不同。
在第3實(shí)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(nèi)周上，沒有直線狀的部分。另一方面，陽極框A11的另一長(zhǎng)邊的內(nèi)周變成直線狀。短邊的內(nèi)周構(gòu)成第2曲面A31c，第2曲面A31c的曲率R3與第2實(shí)施形式的光電倍增管的第2曲面A11c相比是相當(dāng)大的值。第2曲面A31c的曲率R3是2.2mm。2個(gè)第2曲面A31c，分別連接第1曲面A21b的端部和另一長(zhǎng)邊A11C的內(nèi)周的端部。又，陽極框A11的短邊的、連接第2曲面A31c與另一長(zhǎng)邊A11C的內(nèi)周的接合部分的粗度，即，另一長(zhǎng)邊A11C的兩端部的短邊的粗度為1.0mm。
因?yàn)樵龃罅说?曲面A31c的曲率，所以可將陽極框A11的中間部變細(xì)且加粗陽極框A11的另一長(zhǎng)邊A11C的兩端的部分。因此，在保持脈沖線性特性高的同時(shí)可進(jìn)一步提高耐振性。
下面，說明第4實(shí)施形式的光電倍增管。第4實(shí)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(diǎn)上不同于第3實(shí)施形式的光電倍增管。第4實(shí)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(zhǎng)邊A11C的內(nèi)周的接合部分的粗度，即，另一長(zhǎng)邊A11C的兩端部上的短邊的粗度為1.5mm，比其它的實(shí)施形式粗0.5mm。關(guān)于其它部分因?yàn)榕c第3實(shí)施形式相同，不再說明。
因?yàn)樵跍p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(zhǎng)邊A11C的內(nèi)周的接合部分，所以，可將陽極框A11的中間部變細(xì)且加粗陽極框A11的另一長(zhǎng)邊A11C的兩端的部分。因此，在保持脈沖線性特性高的同時(shí)可進(jìn)一步提高耐振性。
然后，為了確認(rèn)本發(fā)明的光電倍增管的效果進(jìn)行了試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，首先，在第1至第4的實(shí)施形式的光電倍增管上測(cè)定輸出電流，通過求取所謂的變化率來判斷網(wǎng)孔狀陽極的脈沖線性特性的好壞。又，作為比較的對(duì)象，使用設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)的桿狀陽極的光電倍增管，進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，如表1那樣，為了便于視覺判斷表1所示的數(shù)據(jù)，制作成了圖7所示的坐標(biāo)。表1涉及實(shí)施形式1～4與傳統(tǒng)的桿狀陽極，是表示對(duì)應(yīng)于輸出電流值為1、3、5、10、……、100mA時(shí)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(biāo)圖所示那樣，在第1、第2、第3、第4實(shí)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(gè)都比傳統(tǒng)的桿狀陽極提高了5倍以上。
然后，使用第1至第4的實(shí)施形式的網(wǎng)孔狀陽極進(jìn)行了耐振性的實(shí)驗(yàn)。耐振性的試驗(yàn)，是將網(wǎng)孔狀陽極安裝在實(shí)驗(yàn)裝置上，通過對(duì)網(wǎng)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(dòng)進(jìn)行，并通過調(diào)查是否產(chǎn)生由于網(wǎng)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(duì)象，采用傳統(tǒng)的桿狀陽極，進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)。另外，在此所謂3軸，是X、Y、Z軸這3軸。
雖然已很了解傳統(tǒng)的桿狀陽極耐振性優(yōu)良，但仍進(jìn)行了試驗(yàn)，且在既定時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生陽極輸出變動(dòng)。另一方面，第1至第4的實(shí)施形式的光電倍增管的網(wǎng)孔狀陽極的任何一個(gè)在進(jìn)行試驗(yàn)的既定時(shí)間內(nèi)也都沒有發(fā)生破損，表明了已具有可作為產(chǎn)品使用的程度的耐振性。另外，在理論上，可認(rèn)為依照第4、第3、第2、第1實(shí)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(xié)調(diào)，第2實(shí)施形式的光電倍增管的網(wǎng)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(shí)施形式的光電倍增管的網(wǎng)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(shí)施形式的光電倍增管的網(wǎng)孔狀陽極為好。這樣，可根據(jù)使用光電倍增管的用途和目的，自由使用合適的網(wǎng)孔狀陽極。
本發(fā)明的光電倍增管不限于上述實(shí)施形式，在權(quán)利要求范圍所述的范圍可以有各種的變形或改進(jìn)。例如，雖然本實(shí)施形式是將多級(jí)的行聚焦型倍增極彎曲配置的構(gòu)造，但也可適用于將多級(jí)的行聚焦型倍增極配置成通常的直線型的情況。在將n設(shè)為3以上的自然數(shù)而將n級(jí)的倍增極配置成直線型的時(shí)候，也是因?yàn)榫W(wǎng)孔狀陽極的電子聚束部位于第(n-1)級(jí)倍增極與第(n-2)級(jí)倍增極之間的空間地設(shè)計(jì)，所以，理想的是將陽極框的一長(zhǎng)邊設(shè)計(jì)為與本發(fā)明同樣的形狀。
又，一長(zhǎng)邊也可不將A11B的內(nèi)周設(shè)計(jì)為第1、第2曲線。因?yàn)榭蓪⒅虚g部A11A設(shè)計(jì)得最細(xì)，所以，也可局部地變成直線狀。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上說明的那樣，如果采用本發(fā)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(cè)的情況。
權(quán)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(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而放出電子的光電面(2A)、在內(nèi)壁上具有二次電子面用于順序倍增該電子的n級(jí)倍增極(Dy1～Dy10)、為了吸收在該n級(jí)倍增極(Dy1～Dy10)上倍增后的電子而設(shè)置的由網(wǎng)孔狀電極部(A12)和支撐該網(wǎng)孔狀電極部(A12)的陽極框(A11)構(gòu)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(zhǎng)方形，該陽極框(A11)的一長(zhǎng)邊(A11A)的中間部附近設(shè)為聚束由多個(gè)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(nèi)周(A11b、A11c、A21b、A31c、A41c)設(shè)置為隨著沿該一長(zhǎng)邊(A11A)離開該陽極框(A11)的該一長(zhǎng)邊(A11A)的中點(diǎn)而逐漸進(jìn)入該陽極(A)的內(nèi)側(cè)的形狀，使該陽極框(A11)隨著沿該一長(zhǎng)邊(A11A)離開該中點(diǎn)而變粗。
2.如權(quán)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(jí)倍增極(Dy9)與該第(n-2)級(jí)倍增極(Dy8)之間的空間地配置設(shè)置該陽極(A)。
3.如權(quán)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(shè)置相對(duì)該管狀真空容器(2)不能移動(dòng)地支撐該多級(jí)的倍增極(Dy1～Dy10)和該陽極(A)的2塊基板(4、5)；在該一長(zhǎng)邊(A11A)的縱向兩端設(shè)置平行于該一長(zhǎng)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(zhǎng)邊(A11C)的縱向兩端設(shè)計(jì)平行于該另一長(zhǎng)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(quán)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(nèi)周，限定該一長(zhǎng)邊(A11A)的部分具有位于該電子聚束部(F)內(nèi)的第1曲面(A11b、A2 1b)和第2曲面(A11c、A31c、A41c)。
5.如權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于該網(wǎng)孔狀電極部(A12)做成平面狀；構(gòu)成該陽極框(A11)的另一長(zhǎng)邊(A11C)在任何位置都比該一長(zhǎng)邊(A11A)的任何位置粗；在該另一長(zhǎng)邊(A11C)的外周，沿該另一長(zhǎng)邊(A11C)的縱向設(shè)置向垂直于該網(wǎng)孔狀電極部(A12)的方向突出的陽極壁(A13)。
6.如權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于在第(n-3)級(jí)至第n級(jí)的倍增極(Dy7～Dy10)與第1級(jí)的倍增極(Dy1)之間的位置上設(shè)置遮光板(6)。
全文摘要
目的在于提供具有耐振性優(yōu)良且脈沖線性特性優(yōu)良的陽極的光電倍增管，在光電倍增管上設(shè)計(jì)做成網(wǎng)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(wǎng)孔狀電極部(A12)，陽極框(A11)的一長(zhǎng)邊(A11B)的中間部附近構(gòu)成電子聚束部(F)。通過將陽極框(A11)的內(nèi)周設(shè)計(jì)為隨著沿一長(zhǎng)邊(A11B)離開陽極框(A11)的一長(zhǎng)邊(A11B)的中點(diǎn)而逐漸進(jìn)入陽極(A)的內(nèi)側(cè)的形狀，使陽極框(A11)隨著沿一長(zhǎng)邊(A11B)離開中點(diǎn)而逐漸變粗。
文檔編號(hào)H01J43/20GK1444768SQ01813332
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2001年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月27日
發(fā)明者石津智洋, 木村末則 申請(qǐng)人:濱松光子學(xué)株式會(huì)社