電子倍增管的製作方法

2023-06-18 08:08:51

專利名稱：電子倍增管的製作方法
技術領域：
本發明涉及配備有將倍增管電極疊層成多級形成的電子倍增部的電子倍增管和光電倍增管。所謂光電倍增管是一種配備有受光面板，光電面，電子倍增部及陽極部的真空管，用於檢測入射到受光面板上的光。電子倍增管基本上由光電倍增管的電子倍增部及陽極部構成，使離子、電子等入射到電子倍增部的初級進行檢測。
背景技術：
作為這種電子倍增管及光電倍增管，例如，已知有在特公昭56-1741號公報所公開的產品。特公昭56-1741號公報所公開的光電倍增管具有多個其上配置有將入射的電子倍增的多個電子倍增孔的金屬板(倍增管電極)。在該金屬板的輸出側或者輸入側的整個面上形成玻璃層，金屬板中間經過所形成的玻璃層疊層。
但是，在上述結構的光電倍增管中，由於在金屬板(倍增管電極)的輸出側或輸入側的整個面上形成玻璃層，所以，由於金屬板與玻璃層的熱膨脹係數不同，存在著在金屬板上發生彎曲疊層比較困難的問題。

發明內容
本發明是鑑於上述問題而提出的，其目的是提供一種能夠容易地疊層倍增管電極的電子倍增管和光電倍增管。
本發明的電子倍增管，包括由多個倍增管電極疊層而成的電子倍增部，每個所述倍增管電極上配置有把入射的電子倍增的多個電子倍增孔，每個所述的電子倍增孔具有一個形狀；多個玻璃支承部，所述多個玻璃支承部形成在所述多個倍增管電極中兩相鄰倍增管電極中一個倍增管電極的表面上；以及多個玻璃部，每個所述玻璃部具有結合到所述多個玻璃支承部之一上的基部，其中，所述多個倍增管電極被層疊在一起，玻璃部放置在相鄰倍增管電極之間，其中每個玻璃部具有保持相鄰倍增管電極之間的空隙的一個高度以便抑制其間可能發生的放電。
此外，優選地，所述多個玻璃支承部中的每一個具有一個輪廓限定的形狀，其中該輪廓的一部分也限定每個電子倍增孔的形狀。
此外，優選地，所述多個電子倍增孔中的每一個是細長的矩形形狀，該形狀具有沿第一方向延伸的相對長邊和沿與第一方向垂直的第二方向延伸的相對短邊，其中所述多個玻璃支承部的每一個具有由沿所述第一方向延伸的第一長度和沿所述第二方向延伸的第二長度限定的形狀，其中所述第二長度長於所述細長矩形形狀的短邊。
此外，優選地，多個玻璃支承部的每一個具有圓形形狀。
此外，優選地，所述多個倍增管電極的每一個具有邊緣部分，在此邊緣部分處形成有外框，所述外框具有比所述第一長度小的寬度。
此外，優選地，所述多個倍增管電極的每一個是一個具有對角線的矩形，所述多個玻璃支承部的一部分沿每個對角線設置。
本發明的光電倍增管，包括光電面；以及電子倍增管，包括由多個倍增管電極疊層而成的電子倍增部，每個所述倍增管電極上配置有把入射的電子倍增的多個電子倍增孔，每個所述的電子倍增孔具有一個形狀；多個玻璃支承部，所述多個玻璃支承部形成在所述多個倍增管電極中兩相鄰倍增管電極中一個倍增管電極的表面上；以及多個玻璃部，每個所述玻璃部具有結合到所述多個玻璃支承部之一上的基部，其中，所述多個倍增管電極被層疊在一起，玻璃部放置在相鄰倍增管電極之間，其中每個玻璃部具有保持相鄰倍增管電極之間的空隙的一個高度以便抑制其間可能發生的放電。
此外，優選地，所述多個玻璃支承部中的每一個具有一個輪廓限定的形狀，其中該輪廓的一部分也限定每個電子倍增孔的形狀。
此外，優選地，所述多個電子倍增孔中的每一個是細長的矩形形狀，該形狀具有沿第一方向延伸的相對長邊和沿與第一方向垂直的第二方向延伸的相對短邊，其中所述多個玻璃支承部的每一個具有由沿所述第一方向延伸的第一長度和沿所述第二方向延伸的第二長度限定的形狀，其中所述第二長度長於所述細長矩形形狀的短邊。
此外，優選地，多個玻璃支承部的每一個具有圓形形狀。
此外，優選地，所述多個倍增管電極的每一個具有邊緣部分，在此邊緣部分處形成有外框，所述外框具有比所述第一長度小的寬度。
此外，優選地，所述多個倍增管電極的每一個是一個具有對角線的矩形，所述多個玻璃支承部的一部分沿每個對角線設置。
根據本發明的電子倍增管，由於在相鄰的兩個倍增管電極的一個倍增管電極的第一個面上接合有多個玻璃部，處於與玻璃部大致點接觸狀態的相鄰的兩個倍增管電極中的另一個倍增管電極被疊層，所以倍增管電極與玻璃部的接合面積小。從而，可以抑制倍增管電極產生彎曲，可以很容易地將倍增管電極疊層。
此外，本發明的電子倍增管為一種配備有把倍增管電極疊層成多級形成的電子倍增部的電子倍增管，所述倍增管電極配置有把入射的電子倍增的多個倍增孔，其特徵為，在多級的倍增管電極中相鄰的兩個倍增管電極的一個倍增管電極的第一個面上接合有多個玻璃部，相鄰的兩個倍增管電極中的另一個倍增管電極與多個玻璃部中的每一個大致為線接觸。
根據本發明的電子倍增管，由於在相鄰的兩個倍增管電極的一個倍增管電極的第一個面上接合有多個玻璃部，在與玻璃部大致為線接觸的狀態下相鄰的兩個倍增管電極中的另一個倍增管電極被疊層，所以倍增管電極與玻璃部的接合面積小。從而，可以抑制倍增管電極發生彎曲，可以容易進行倍增管電極的疊層。
根據本發明的光電倍增管的特徵為，在權利要求1～權利要求9中任一個所述的電子倍增管中，還配備有光電面。
根據本發明的光電倍增管，倍增管電極與玻璃部的接合面積小，可以抑制倍增管電極發生彎曲，能夠容易地將倍增管電極疊層。


圖1是表示根據本發明的實施形式的光電倍增管的透視圖。
圖2是沿圖1的II-II線的剖面圖。
圖3是表示包含在根據本發明的實施形式的光電倍增管中的倍增管電極的俯視圖。
圖4是圖3的主要部分的放大俯視圖。
圖5是圖4的V-V線的剖面圖。
圖6是表示倍增管電極的其他實施形式的剖面圖。
圖7是表示倍增管電極的另外一個實施形式的俯視圖。
圖8是表示倍增管電極的另外一個實施形式的俯視圖。
圖9是表示倍增管電極的另外一個實施形式的俯視圖。
圖10是表示倍增管電極的另外一個實施形式的俯視圖。
圖11是圖10的主要部分的放大俯視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明根據本發明的電子倍增管及光電倍增管的優選實施形式。此外，在各個附圖中，相同的部件賦予相同的標號並省略對它們的重複說明。本實施形式表示把本發明應用於放射線檢測裝置等中使用的光電倍增管上的例子。
圖1是表示根據第一種實施形式的光電倍增管的透視圖，圖2是沿圖1的II-II線的剖視圖。示於這些附圖中的光電倍增管1具有大致為正四邊筒狀的金屬制(例如科瓦鐵鎳鈷合金制或不鏽鋼製)的側管2，在該側管2的一側的開口端A上熔融固定有玻璃制(例如科瓦鐵鎳鈷合金玻璃制及石英玻璃制)的受光面板3。在該受光面板3的內表面上形成把光變換成電子的光電面3a，該光電面3a通過使鹼金屬與預先蒸鍍在受光面板3上的銻反應而形成。此外，在側管2的開口端B上熔融固定有金屬制(例如科瓦鐵鎳鈷合金金屬制及不鏽鋼製)的芯柱板4。這樣，由側管2和受光面板3及芯柱4構成密封容器5，該密封容器5為高度10mm左右的極薄型的容器。此外，受光面板3的形狀並不局限於正方形，可以是長方形及六邊形等多邊形。
此外，金屬制排氣管6固定在芯柱板4的中央。在光電倍增管1組裝結束後，利用該排氣管6藉助真空泵(圖未示出)將密封容器5的內部排氣抽成真空狀態，並且也利用該排氣管6作為在成形光電面3a時將鹼金屬蒸氣導入密封容器5內的管。
在密封容器5內以塊狀設置疊層型的電子倍增部9，該電子倍增部9是通過將10塊(10級)板狀的倍增管電極8疊層構成的。電子倍增部9由貫穿芯柱4的方式設置的科瓦鐵鎳鈷合金金屬制的芯柱銷10支承在密封容器5內，各芯柱銷10的前端與各個倍增管電極8電連接。此外，在芯柱板4上，形成使各芯柱銷10貫穿用的銷孔4a，在各銷孔4a內填充科瓦鐵鎳鈷合金玻璃制的作為氣密性封接用的料片11。各芯柱銷10中間經由料片11固定在芯柱板4上。此外，各芯柱銷10有的用於倍增管電極，有的用於陽極。
在電子倍增部9上，位於其下方位置上並列地設置固定到芯柱銷10的上端的陽極12。此外，在電子倍增部9的最上一級，於光電面3a與電子倍增部9之間配置平板狀的聚焦電極板13。在該聚焦電極板13上形成多個狹縫狀開口部13a，各開口部13a全部沿同一方向延伸配置。同樣地，在電子倍增部9的各倍增管電極8上形成配置多個使電子倍增用的狹縫狀電子倍增孔14。
同時，通過使沿著級的方向分別配置各個倍增管電極8的各個電子倍增孔14構成的各個電子倍增路徑L與聚焦電極13的各個開口部13a一一對應，在電子倍增部9上形成多個隧道。此外，並列設置在電子倍增部9上的各陽極12，以對應於每一規定數目的隧道的方式設置8×8個，通過把各個陽極12連接到個芯柱銷10上，經由各個芯柱銷10將各自的輸出提取到外部。
這樣，電子倍增部9具有多個線性隧道。並且，利用連接到圖中未示出的分壓電路上的規定芯柱銷10向電子倍增部9及倍增管電極12供應規定的電壓，光電面3a與聚焦電極板13被設定為相同的電位，各倍增管電極8及陽極12從上級開始依次設定為高電位。從而，入射到受光面板3上的光在光電面3a上變換成電子，該電子藉助由聚焦電極板13與疊層在電子倍增部9的最上一級的第一級倍增管電極8形成的電子透鏡效應，入射到規定的隧道內。同時，在電子入射的隧道內，電子一面通過倍增管電極8的電子倍增路徑L，一面被各個倍增管電極8多級倍增，入射到陽極12，對於每一規定的隧道，每一個的輸出被從陽極12送出。
下面，根據圖3～圖5詳細說明上述倍增管電極8的結構。圖3是表示倍增管電極8的俯視圖，圖4是圖3的主要部分的放大俯視圖，圖5是沿圖4的V-V線的剖面圖。
在各個倍增管電極8上形成8列隧道15，各個隧道15由倍增管電極8的外框16和隔離部17形成。在各隧道15上，設置與聚焦電極13的開口部13a同樣條數的電子倍增孔14，各個電子倍增孔14全部向同一方向延伸，沿與紙面垂直的方向配置多列。此外，電子倍增孔14相互之間用線狀的倍增孔交界部分18隔離。隔離部17的寬度與陽極12彼此之間的間隔對應地決定，同時，大於倍增孔交界部分18的寬度。
與外框16及隔離部17相比以較寬的寬度形成的玻璃支承部21與倍增管電極8成一整體地設置在各倍增管電極8的外框16及隔離部17的規定位置上。相對於一個外框16或隔離部17設置9個玻璃支承部21，共計設置81個。玻璃部22接合到全部這些玻璃支承部21上。玻璃部22通過塗布玻璃並使之硬化接合到玻璃支承部21上，呈向上凸出的大致為半球狀的圓頂形。各個倍增管電極8在形成圓頂狀的玻璃部接合到玻璃支承部21上之後被疊層。藉此，電子倍增部9通過將倍增管電極8中間經由玻璃部22疊層而構成。
這樣，由於在各個倍增管電極8的外框16及隔離部17的規定位置設置玻璃支承部21，形成圓頂狀的玻璃部22被接合到該玻璃支承部21上，倍增管電極8經由該玻璃部22被疊層，所以，通過玻璃部22被接合到倍增管電極8的一部分上，減少倍增管電極8與玻璃部22的接合面積。結果是，可以抑制倍增管電極8發生彎曲，可以容易進行倍增管電極8的疊層。
光電面3a及倍增管電極8的製造(激活)，必須將鹼金屬(蒸氣)導入到密封容器5內，通過升溫使銻和鹼金屬發生反應。當在倍增管電極8的一個面的整個面上緊密地接合玻璃時，玻璃與鹼金屬反應，玻璃表面的電阻下降，在倍增管電極8中間，以及倍增管電極8與陽極12之間流過較大的漏電流。光電面3a及倍增管電極8的激活，通過控制光電倍增管1的輸出電流，導入鹼金屬(蒸氣)，一直到規定的靈敏度為止，但當如上所述，發生漏電流時，輸出電流的控制成為不可能。從而，通過減少倍增管電極8與玻璃部22的接合面積，並且使疊層的倍增管電極8與玻璃部22基本上為點接觸，可抑制上述漏電流的發生，可以控制輸出電流，可以適當地進行光電面3a及倍增管電極8的激活。
此外，在設置接合有玻璃部22的玻璃支承部21的情況下，配置電子倍增孔14的部分(隧道15)的面積減少，但如上面所述，通過在外框16和隔離部17的一部分上設置形成比該外框16及隔離部17寬度寬的玻璃支承部21，可以極大地抑制配置電子倍增孔14的部分(隧道15)的面積的減少，即，抑制在電子倍增部9(光電倍增管1)上有感受光面積的減少。
進而，通過形成寬度大的玻璃支承部21，可以設定較高的接合該玻璃支承部21上的玻璃部22的高度，在可以確保疊層的倍增管電極8的間隙的同時，也可以很容易地進行向玻璃部22的玻璃支承部上的塗布等作業。
玻璃部22的表面利用氫氟酸溶解被製成粗糙的狀態。通過從玻璃支承部21(倍增管電極9)和玻璃部22與密封容器5內的真空空間的交界部分(三接點)開始的放電在玻璃部22的表面傳播到達上方的疊層的倍增管8，發生在玻璃部22處的沿面放電。從而，通過如上面所述將玻璃部22的表面粗化，將玻璃部22的表面上的沿面放電距離加長，抑制經由玻璃部22的倍增管電極8之間放電的發生，可以降低因這种放電造成的噪音。
此外，在利用氫氟酸等溶解玻璃部22時，由於呈銳角的玻璃部22的外周端部比其它部分更容易溶解，所以，玻璃部22的截面形狀如圖5所示，呈蘑菇狀，玻璃部22與玻璃支承部21(倍增管電極8)的接合面積比玻璃部22的平面外形面積小。這樣，通過使玻璃部22與玻璃支承部21(倍增管電極8)的接合面積小於玻璃部22的平面外形面積，降低倍增管電極8之間，特別是在玻璃支承部21(倍增管電極8)、玻璃部22與密封容器5內的狀況空間的交界部分(三接點)附近的電場強度，提高放電開始電壓，進一步抑制經由玻璃部22的倍增管電極8之間產生放電，能可靠地降低因這种放電造成的噪音。
為了使玻璃部22與玻璃支承部21(倍增管電極8)的接合面積小於玻璃部22的平面外形面積，除上述溶解玻璃部22的方法之外，也可以採用溶解倍增管電極8的方法。在採用溶解倍增管電極8的表面的情況下，如圖6所示，在玻璃部22接合的玻璃支承部21(倍增管電極8)上形成階梯部21a，玻璃部22與玻璃支承部21(倍增管電極8)的階梯部21a的接合面積小於玻璃部22的平面外形的面積。
這裡，如圖7所示，作為倍增管電極8所另外的一個例子，可以採用將玻璃部22接合到玻璃支承部21中的一部分上的結構。在這種情況下，設置25個玻璃部22。這樣，由於玻璃部22被接合到玻璃支承部21中的一部分上，所以，可以進一步減少倍增管電極8與玻璃部22的接合面積，能夠可靠地抑制倍增管電極8發生彎曲。此外，進一步抑制發生上述漏電流，能夠控制輸出電流，可以更恰當地進行光電面3a及倍增管電極8的激活。
此外，並不一定必須把玻璃支承部21設置在外框16及隔離部17上，也可以如圖8所示，把形成圓頂狀的玻璃部31接合設定到外框16及隔離部17的規定位置上。在這種情況下，玻璃部31相對於一個外框16或隔離部17設置9個，共計81個。此外，玻璃部31的形狀呈大致半圓柱形的圓頂狀。在這種情況下，疊層的倍增管電極8與玻璃部22大致為線接觸。這樣，通過在外框16及隔離部17的規定位置上設置形成圓頂狀的玻璃部31，在可以抑制電子倍增孔14的配置部分(隧道15)的面積減少、即抑制電子倍增部9(光電倍增管1)處的有感受光面積的減少的情況下，將玻璃部31接合到倍增管電極8上。
圖8所示的玻璃部31的底面為長方形，其寬度方向的尺寸大致與外框16及隔離部17的寬度相等，但也可以如圖9所示，使玻璃部31的底面寬度方向的尺寸稍大於外框16及隔離部17的寬度。在這種情況下，在外框16和隔離部17上形成寬度大的玻璃支承部21。
此外，可以把本發明應用於具有沒有隔離部17的類型的倍增管電極的電子倍增部(光電倍增管)上。如圖10及圖11所示，倍增管電極8具有外框16，並且，通過形成與開口部13a數目相同的多個狹縫狀電子倍增孔14進行配置。各個電子倍增孔14全部在對向的外框16之間沿同一方向延伸。在各倍增管電極8的配置外框16及電子倍增孔14的部分的規定位置上，與倍增管電極8成一整體地設置形成寬度大於外框16的玻璃支承部41。在這種情況下，玻璃支承部41設置25個。玻璃部22接合到所有這些玻璃支承部41上。
在設置接合有玻璃部22的玻璃支承部41的情況下，配置有電子倍增孔14的部分的面積減少，但如上面所述，通過在配置有外框16及電子倍增孔14的部分的一部分上設置玻璃支承部41，可以進一步抑制配置有電子倍增孔14的部分的面積減少，即，可以抑制電子倍增管部9(光電倍增管1)處的有感受光面積的減少。
本發明並不局限於上述實施形式。例如，玻璃部22，31的形狀為大致的半球形或半圓柱形的圓頂形，但只要是疊層的倍增管電極部與玻璃部大致為點接觸或大致為線接觸的圓頂形即可。圓頂形的外形輪廓不必是絕對的圓弧形，也可以其頂部形成平坦的形狀。此外，其結構為在外框16上設置玻璃支承部21，41，但並不一定必須把玻璃支承部21，41設置在外框16上。
此外，本實施形式表示的是用於配備有光電面3a的光電倍增管1的例子，但是，不言而喻，本發明也適用於電子倍增管。
如上面所詳細描述的，根據本發明，可以提供一種抑制倍增管電極發生彎曲、可容易將倍增管電極疊層的電子倍增管及光電倍增管。
工業上的可利用性根據本發明的電子倍增管及光電倍增管，廣泛用於低照度領域的攝像裝置，例如放射線檢測器等。
權利要求
1.一種電子倍增管，包括由多個倍增管電極(8)疊層而成的電子倍增部(9)，每個所述倍增管電極(8)上配置有把入射的電子倍增的多個電子倍增孔(14)，每個所述的電子倍增孔(14)具有一個形狀；多個玻璃支承部(21)，所述多個玻璃支承部(21)形成在所述多個倍增管電極(8)中兩相鄰倍增管電極(8)中一個倍增管電極的表面上；以及多個玻璃部(22)，每個所述玻璃部(22)具有結合到所述多個玻璃支承部(21)之一上的基部，其中，所述多個倍增管電極(8)被層疊在一起，玻璃部(22)放置在相鄰倍增管電極(8)之間，其中每個玻璃部(22)具有保持相鄰倍增管電極(8)之間的空隙的一個高度以便抑制其間可能發生的放電。
2.如權利要求1所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個玻璃支承部(21)中的每一個具有一個輪廓限定的形狀，其中該輪廓的一部分也限定每個電子倍增孔(14)的形狀。
3.如權利要求1或2所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個電子倍增孔(14)中的每一個是細長的矩形形狀，該形狀具有沿第一方向延伸的相對長邊和沿與第一方向垂直的第二方向延伸的相對短邊，其中所述多個玻璃支承部(21)的每一個具有由沿所述第一方向延伸的第一長度和沿所述第二方向延伸的第二長度限定的形狀，其中所述第二長度長於所述細長矩形形狀的短邊。
4.如權利要求3所述的電子倍增管，其特徵在於，多個玻璃支承部(21)的每一個具有圓形形狀。
5.如權利要求3所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個倍增管電極(8)的每一個具有邊緣部分，在此邊緣部分處形成有外框(16)，所述外框(16)具有比所述第一長度小的寬度。
6.如權利要求3所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個倍增管電極(8)的每一個是一個具有對角線的矩形，所述多個玻璃支承部(21)的一部分沿每個對角線設置。
7.一種光電倍增管，包括光電面(3a)；以及電子倍增管，包括由多個倍增管電極(8)疊層而成的電子倍增部(9)，每個所述倍增管電極(8)上配置有把入射的電子倍增的多個電子倍增孔(14)，每個所述的電子倍增孔(14)具有一個形狀；多個玻璃支承部(21)，所述多個玻璃支承部(21)形成在所述多個倍增管電極(8)中兩相鄰倍增管電極(8)中一個倍增管電極的表面上；以及多個玻璃部(22)，每個所述玻璃部(22)具有結合到所述多個玻璃支承部(21)之一上的基部，其中，所述多個倍增管電極(8)被層疊在一起，玻璃部(22)放置在相鄰倍增管電極(8)之間，其中每個玻璃部(22)具有保持相鄰倍增管電極(8)之間的空隙的一個高度以便抑制其間可能發生的放電。
8.如權利要求7所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個玻璃支承部(21)中的每一個具有一個輪廓限定的形狀，其中該輪廓的一部分也限定每個電子倍增孔(14)的形狀。
9.如權利要求7或8所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個電子倍增孔(14)中的每一個是細長的矩形形狀，該形狀具有沿第一方向延伸的相對長邊和沿與第一方向垂直的第二方向延伸的相對短邊，其中所述多個玻璃支承部(21)的每一個具有由沿所述第一方向延伸的第一長度和沿所述第二方向延伸的第二長度限定的形狀，其中所述第二長度長於所述細長矩形形狀的短邊。
10.如權利要求9所述的電子倍增管，其特徵在於，多個玻璃支承部(21)的每一個具有圓形形狀。
11.如權利要求9所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個倍增管電極(8)的每一個具有邊緣部分，在此邊緣部分處形成有外框(16)，所述外框(16)具有比所述第一長度小的寬度。
12.如權利要求9所述的電子倍增管，其特徵在於，所述多個倍增管電極(8)的每一個是一個具有對角線的矩形，所述多個玻璃支承部(21)的一部分沿每個對角線設置。
全文摘要
本發明的電子倍增管包括由多個倍增管電極(8)疊層而成的電子倍增部(9)，其上配置有把入射的電子倍增的多個電子倍增孔(14)；多個玻璃支承部(21)，形成在多個倍增管電極(8)中兩相鄰倍增管電極(8)中一個倍增管電極的表面上；多個玻璃部(22)，具有結合到所述多個玻璃支承部(21)之一上的基部，多個倍增管電極(8)被層疊在一起，玻璃部(22)放置在相鄰倍增管電極(8)之間，每個玻璃部(22)具有保持相鄰倍增管電極(8)之間的空隙的一個高度以便抑制其間可能發生的放電。
文檔編號H01J43/10GK1941265SQ200610142099
公開日2007年4月4日 申請日期2001年4月3日 優先權日2000年4月3日
發明者久嵨浩之, 渥美明, 下井英樹 申請人:濱松光子學株式會社