JP2009217996A - Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier - Google Patents
Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009217996A JP2009217996A JP2008058324A JP2008058324A JP2009217996A JP 2009217996 A JP2009217996 A JP 2009217996A JP 2008058324 A JP2008058324 A JP 2008058324A JP 2008058324 A JP2008058324 A JP 2008058324A JP 2009217996 A JP2009217996 A JP 2009217996A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photocathode
- face plate
- main surface
- face
- electron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
- H01J43/246—Microchannel plates [MCP]
Abstract
Description
本発明は、光電陰極と、この光電陰極を用いた電子管及びイメージインテンシファイアとに関するものである。 The present invention relates to a photocathode, and an electron tube and an image intensifier using the photocathode.
物体からの発光や透過光及び反射光などの微弱な光を光電面を備えた光電陰極により光電変換する真空管である電子管には、その出力を電気信号で取得する光電管および光電子増倍管等や、増強された光学像を出力として取得するイメージインテンシファイアが知られている。例えば、光電子増倍管は、入射窓を有する真空管から構成され、真空管内に電子増倍部と陽極とを備えている。入射窓には光電面が形成されて光電陰極が構成されている。光電子増倍管においては、入射窓から入射した光に応答して光電面が光電子を放出し、これらの光電子が電子増倍部で増倍される。増倍された電子は陽極に導かれ、陽極によって電気信号として取得することができる。また、イメージインテンシファイアは、入射窓と出射窓とを有する真空管から構成され、入射窓と出射窓との間に電子増倍部（例えば、ＭＣＰ：マイクロチャンネルプレート）を備えている。上記同様に、入射窓には光電面が形成されて光電陰極が構成されている一方、出射窓には蛍光面が形成されている。このイメージインテンシファイアでは、入射窓から入射した光に応答して光電面が光電子を放出し、これらの光電子が電子増倍部で増倍される。増倍された電子は蛍光面に入射し、蛍光面が蛍光を発することによって物体の光学像を取得することができる。このような電子管として、特許文献１のようなものが知られている。
ところで、この種の電子管は、様々な環境で用いられるため、温度に対して高い安定性を有することが好ましい。例えば、石油探査に用いられる場合には、約１００℃の環境下で動作させることがある。また、例えば、車両や航空機などに用いられる場合には、環境温度の変化が大きくなることがある。その結果、入射窓に形成された光電面の温度も環境温度に伴って変動し、光電面の実質的な感度が変動してしまう場合がある。例えば、環境温度が高い場合、ダークノイズが増えることによって、ダークノイズと微弱光時の信号との判別が困難となるため、低照度検出限界が上昇してしまう。 By the way, since this kind of electron tube is used in various environments, it is preferable to have high stability with respect to temperature. For example, when used for oil exploration, it may be operated in an environment of about 100 ° C. In addition, for example, when used in a vehicle, an aircraft, or the like, the change in environmental temperature may be large. As a result, the temperature of the photocathode formed on the entrance window also varies with the environmental temperature, and the substantial sensitivity of the photocathode may vary. For example, when the ambient temperature is high, dark noise increases, making it difficult to distinguish between dark noise and a signal at the time of weak light, and thus the low illuminance detection limit increases.
そこで、本発明は、温度変化に対しても安定性の高い光電陰極と、この光電陰極を用いた電子管及びイメージインテンシファイアとを提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a photocathode having high stability against temperature changes, and an electron tube and an image intensifier using the photocathode.
本発明の光電陰極は、（１）光透過性を有し、一方の主面同士が対向する第１及び第２の面板と、（２）第１の面板と第２の面板とを接合するための接合部材と、（３）第２の面板の他方の主面に形成された光電面と、を備え、（４）第１の面板の一方の主面と第２の面板の一方の主面との間には、空隙が形成されている。 The photocathode of the present invention includes (1) first and second face plates that are light transmissive and facing one main surface, and (2) a first face plate and a second face plate that are joined together. And (3) a photocathode formed on the other main surface of the second face plate, and (4) one main surface of the first face plate and one main face of the second face plate. A gap is formed between the surfaces.
この光電陰極によれば、第１の面板と第２の面板との間に、空隙が形成されているので、第１の面板と第２の面板との間の断熱性を向上することができる。したがって、環境温度の変化によって第１の面板の温度が変化しても、第２の面板及び光電面の温度が変化することを抑制することができ、光電面の感度の変動を抑制することができる。 According to this photocathode, since the air gap is formed between the first face plate and the second face plate, the heat insulation between the first face plate and the second face plate can be improved. . Therefore, even if the temperature of the first face plate changes due to a change in environmental temperature, it is possible to suppress the temperature of the second face plate and the photocathode from changing, and to suppress fluctuations in the sensitivity of the photocathode. it can.
上記した接合部材の材料は金属であることが好ましい。これによれば、光電面が真空に配置された際、接合部材からガスなどが放出されることがなく、真空度の低下による光電面の感度の変動を抑制することができる。 The material of the joining member described above is preferably a metal. According to this, when the photocathode is disposed in a vacuum, gas or the like is not released from the joining member, and fluctuations in the sensitivity of the photocathode due to a decrease in the degree of vacuum can be suppressed.
上記した接合部材の材料はアルミニウムであることが好ましい。これによれば、光電陰極の製造過程のヒートクリーニング等で、高温処理が必要な場合であっても、第１の面板と第２の面板との接合を安定に保持することができる。 The material of the above-described joining member is preferably aluminum. According to this, even when high-temperature processing is necessary, such as heat cleaning in the manufacturing process of the photocathode, it is possible to stably maintain the bonding between the first face plate and the second face plate.
上記した第１の面板は、一方の主面に形成された導電膜を有し、上記した第２の面板は、一方の主面から他方の主面にわたって形成され、光電面に接続された導電膜を有し、接合部材は、導電性材料を含み、第１の面板の導電膜と第２の面板の導電膜とは、接合部材を介して電気的に接続されていることが好ましい。 The first face plate described above has a conductive film formed on one main surface, and the second face plate described above is formed from one main surface to the other main surface and connected to the photocathode. Preferably, the bonding member includes a conductive material, and the conductive film of the first face plate and the conductive film of the second face plate are electrically connected via the bonding member.
この構成によれば、光電面が形成された第２の面板が第１の面板と離間していても、第２の面板に形成された導電膜と接合部材とを介して、第１の面板に形成された導電膜から光電面に容易に高電圧を供給することができる。 According to this configuration, even if the second face plate on which the photocathode is formed is separated from the first face plate, the first face plate is interposed via the conductive film and the bonding member formed on the second face plate. A high voltage can be easily supplied from the conductive film formed on the photocathode.
上記した第２の面板の縁部において、面取りが行われていることが好ましい。これによれば、第２の面板に形成された導電膜が縁部で剥離することを抑制することができ、光電面への高電圧供給を安定に行うことができる。 It is preferable that chamfering is performed at the edge of the second face plate. According to this, it can suppress that the electrically conductive film formed in the 2nd faceplate peels in an edge part, and can supply a high voltage to a photocathode stably.
上記した第１及び第２の面板の材料はサファイアであることが好ましく、さらに上記した光電面の材料は窒化ガリウムであることが好ましい。これによれば、紫外光領域で良好な感度を有する光電陰極を得ることができる。 The material of the first and second face plates described above is preferably sapphire, and the material of the photocathode described above is preferably gallium nitride. According to this, a photocathode having good sensitivity in the ultraviolet region can be obtained.
本発明の電子管は、上記した光電陰極を備え、更にこの電子管は、光電陰極から放出された光電子を増倍するための電子増倍部と、電子増倍部から電子を受けて蛍光を発する蛍光面と、を備えるイメージインテンシファイアであるのが好ましい。 The electron tube of the present invention includes the above-described photocathode, and further includes an electron multiplier for multiplying photoelectrons emitted from the photocathode, and a fluorescence that emits fluorescence upon receiving electrons from the electron multiplier. And an image intensifier comprising a surface.
この電子管及びイメージインテンシファイアによれば、上記した光電陰極を備えているので、温度変化に対しても安定性の高い出力を得ることができる。 According to the electron tube and the image intensifier, since the above-described photocathode is provided, it is possible to obtain a highly stable output against temperature changes.
本発明によれば、温度変化に対しても安定性の高い光電陰極と、この光電陰極を用いた電子管及びイメージインテンシファイアとを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a photocathode having high stability against temperature change, and an electron tube and an image intensifier using the photocathode.
以下、図面を参照して本発明の電子管の具体例としてイメージインテンシファイアの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 In the following, a preferred embodiment of an image intensifier will be described in detail as a specific example of the electron tube of the present invention with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
まず、本発明の実施形態に係るイメージインテンシファイアについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るイメージインテンシファイアを一部破断して示す平面図であり、図２は、図１に示すイメージインテンシファイアの一部を、II−II線に沿って示す断面図である。図１及び図２に示すイメージインテンシファイア１０は、外囲器の内部で光電面、ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート：電子増倍部）及び蛍光面を近接して設置した近接型イメージインテンシファイアである。
First, an image intensifier according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing a partially broken image intensifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial view of the image intensifier shown in FIG. 1 along the line II-II. FIG. An
図１に示すように、イメージインテンシファイア１０の内部は、略中空円柱状の外囲器２０の両端部を略円板状の入射窓３０及び略円柱状の出射窓７０によって気密に封止することにより、圧力約１×１０-8〜１×１０-6Ｔｏｒｒを有する高真空に保持されている。外囲器２０は、略中空円筒状の側管部材２１と、この側管部材２１の側部を被覆する略中空円柱状のモールド部材２２と、このモールド部材２２の側部及び底部を被覆する略中空円筒状のケース部材２３とから構成されている。特に、モールド部材２２の両端部には２個の開口がそれぞれ形成されている。ケース部材２３の一端部は開放して形成され、ケース部材２３の他端部にはモールド部材２２の一方の開口とその周縁を一致させた開口が形成されている。
As shown in FIG. 1, the inside of the
モールド部材２２の一端部側には、入射窓３０がモールド部材２２の一方の開口周辺の表面と密着して設置されている。この入射窓３０の真空側表面の中央領域には、薄膜状の光電面４０が形成されている。これらの入射窓３０と光電面４０とが、本発明の実施形態に係る光電陰極３５を構成している。光電陰極３５の詳細については後述する。
On one end side of the
また、モールド部材２２の他端部側には、出射窓７０がモールド部材２２の他方の開口に密着して設置されている。この出射窓７０の真空側表面の中央領域には、薄膜状の蛍光面６０が形成されている。さらに、光電面４０と蛍光面６０との間には、円板状のＭＣＰ５０が光電面４０及び蛍光面６０に対向して所定の間隙をそれぞれ保持して設置されている。このＭＣＰ５０は、側管部材２１にその一端部を埋没して支持された２種類の導電部材からなる電極８１，８２の他端部によって挾持されている。
Further, on the other end side of the
入射窓３０の真空側表面の周辺領域には、金属製の導電膜（図示しない）が光電面４０と接触して形成されている。この導電膜は、側管部材２１と入射窓３０とを接合するための導電部材からなる電極８０と接触している。詳しくは、電極８０はその一端部がモールド部材２２に埋没されるとともに、その他端部で導電膜と接触している。この入射窓３０における導電膜の詳細については後述する。
A metal conductive film (not shown) is formed in contact with the
出射窓７０の真空側表面の周辺領域には、金属製の導電膜（図示しない）が蛍光面６０と接触して形成されている。この導電膜に接触するように、電極８３が設置されている。詳しくは、電極８３はその一端部がモールド部材２２に埋没されるとともに、その他端部で導電膜と接触している。
A metal conductive film (not shown) is formed in contact with the
４種類の電極８０〜８３の一端部にその一端部をそれぞれ接触した４種類のリード線９０〜９３が、モールド部材２２及びケース部材２３を気密に貫通して外部に突出して設置されている。これらリード線９０〜９３の他端部は、外部電圧源（図示しない）と電気的にそれぞれ接続されている。そのため、光電面４０と、ＭＣＰ５０の光電面側表面及び蛍光面側裏面（ダイノード５１の電子入射側表面及び電子出射側表面）と、蛍光面６０とに対しては、外部電圧源から高電圧がそれぞれ印加されている。
Four types of
図２に示すように、光電面４０とＭＣＰ５０の光電面側表面との間には、電位差Ｖ1 として約２００Ｖが設定されている。ＭＣＰ５０の光電面側表面と蛍光面側表面との間には、電位差Ｖ2 として約５００Ｖ〜約９００Ｖが可変に設定されている。ＭＣＰ５０の蛍光面側表面と蛍光面６０との間には、電位差Ｖ3 として約６ｋＶが設定されている。
As shown in FIG. 2, about 200 V is set as the potential difference V 1 between the
なお、側管部材２１にその一端部を埋没して支持された電極８４が、その他端部を出射窓７０と所定の間隙を保持して設置されている。５種類の電極８０〜８４は、ともにコバール金属で形成されている。４種類のリード線９０〜９３は、ともにテフロン電線で形成されている。
An
より詳細には、側管部材２１は、所定の形状にセラミックを加工して形成されている。モールド部材２２は、入射窓３０、側管部材２１及び出射窓７０の各周囲にシリコンゴムをモールド成形して形成されている。ケース部材２３は、モールド部材２２の周囲に対応した形状にプラスチックを加工して形成されている。
More specifically, the
入射窓３０は、大気側及び真空側の各表面の中央領域に共に略平面を有する形状にサファイアを加工して形成されたガラス面板である。光電面４０は、入射窓３０上に窒化ガリウム（ＧａＮ）を結晶成長させて形成されている。この光電面４０は、外部電圧源からリード線９０及び電極８０を介して印加された電圧に基づいて、電位約−１５０Ｖ〜約−２００Ｖに保持されている。
The
出射窓７０は、多数個の光ファイバをプレート状に集束して構成されたファイバープレートである。蛍光面６０は、蛍光体を出射窓７０の真空側表面に塗布して形成されており、例えば、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ等で構成されている。この蛍光面６０は、外部電圧源からリード線９３及び電極８３を介して印加された電圧に基づいて、電位約５０００Ｖ〜約６０００Ｖに保持されている。
The
なお、蛍光面６０の真空側表面には、メタルバック層と低電子反射率層とが順次積層して形成されている。メタルバック層は、蛍光面６０の表面にＡｌを蒸着して形成されている。このメタルバック層は、ＭＣＰ５０を通過して入射した光に対して比較的高い反射率を有し、かつ、ＭＣＰ５０から放出されて入射した光電子に対して比較的高い透過率を有する。低電子反射率層は、メタルバック層の表面にＣ，Ｂｅ等を蒸着して形成されている。この低電子反射率層は、ＭＣＰ５０から放出されて入射した光電子に対して比較的低い反射率を有する。
Note that a metal back layer and a low electron reflectivity layer are sequentially laminated on the vacuum side surface of the
図３は、図１に示すＭＣＰを一部破断して示す斜視図である。図３に示すように、ＭＣＰ５０は、複数個のチャネル管５２をプレート状に集束して構成された少なくとも一つの電子増倍領域５１と、この電子増倍領域５１を取り囲むガラス製の縁部５３とを備えている。この電子増倍領域５１の電子入射面及び電子出射面に配列されたチャネル管５２のピッチは、隣接するチャネル管５２の中心間距離として約７．５μｍ〜約２５μｍである。
FIG. 3 is a perspective view showing the MCP shown in FIG. As shown in FIG. 3, the
この電子増倍領域５１は、所定の形状に透明色の鉛ガラスを加工した後に真空炉の内部に設置し、高温の水素ガスを流入することによって鉛ガラスの表面から内部に向かって順次還元して形成されている。これにより、電子増倍領域５１の表面領域には、水素還元処理の進行状態に対応して析出した金属鉛で構成された黒色の抵抗層が生成されている。そのため、真空炉の雰囲気温度、水素ガス濃度、還元時間等をパラメータとして抵抗層の生成を制御することにより、ＭＣＰ５０は約１×１０8 Ω〜約１×１０10Ωのストリップ抵抗を有する。
This
なお、ＭＣＰ５０の光電面側表面は、外部電圧源からリード線９１及び電極８１を介して印加された電圧に基づいて、電位約−１５０Ｖ〜約−２００Ｖに保持されている。ＭＣＰ５０の蛍光面側裏面は、外部電圧源からリード線９２及び電極８２を介して印加された電圧に基づいて、電位約５００Ｖ〜約９００Ｖに保持されている。
Note that the photocathode side surface of the
また、ＭＣＰ５０の光電面側表面と光電面４０との間隔は、距離約０．０５ｍｍ〜約０．３ｍｍであり、ＭＣＰ５０の蛍光面側裏面と蛍光面６０との間隔は、距離約０．２ｍｍ〜約１．５ｍｍである。より望ましくは、ＭＣＰ５０の光電面側表面と光電面４０との間隔は、距離約０．１ｍｍ〜約０．３ｍｍであることが好適であり、ＭＣＰ５０の蛍光面側裏面と蛍光面６０との間隔は、距離約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍであることが好適である。
The distance between the photocathode side surface of the
次に、光電陰極３５について詳細に説明する。図４及び図５は、図１及び図２に示す本発明の実施形態に係る光電陰極の構成を示す図である。図４及び図５に示す光電陰極３５は、入射窓３０と光電面４０とを備えており、この入射窓３０は第１及び第２の面板３１，３２と接合部材３３とを有している。なお、図４（ａ）には、光電陰極３５が分解されて示されており、図４（ｂ）には、光電陰極３５の側面図が示されている。また、図５（ａ）には、図４（ａ）におけるV−V線に沿う光電陰極３５の断面斜視図が示されており、図５（ｂ）には、図５（ａ）における光電陰極３５の一部拡大断面図が示されている。なお、図４では、図５における電極膜が省略されている。
Next, the
図４に示すように、第１の面板３１は、一方の主面側に突出部を有する２段構造の略円板状をなしている。具体的には、第１の面板３１は、略円板状のベース部３１ａと、このベース部３１ａより径が小さい略円板状の突出部３１ｂとからなる。突出部３１ｂは、ベース部３１ａから第１の面板３１の一方の主面側に突出するように形成されており、その側面は第１の面板３１の一方の主面側に向かって縮径するように傾斜している。第１の面板３１における突出部３１ｂの一方の主面は、第２の面板３２の一方の主面と対向している。
As shown in FIG. 4, the
第２の面板３２は、第１の面板３１におけるベース部３１ａより径が小さく、突出部３１ｂの一方の主面とほぼ径の等しい略円板状をなしている。本実施形態では、第２の面板３２の縁部は、面取り処理が行われている。第２の面板３２の他方の主面には、光電面４０が形成されている。
The
これらの第１及び第２の面板３１，３２の材料には、検出したい波長域の光に対して光透過性を有する材料が用いられ、本実施形態では上記したようにサファイアが用いられている。第１の面板３１の厚さ、すなわち、ベース部３１ａと突出部３１ｂとを合わせた厚さは約５ｍｍであり、第２の面板３２の厚さは約０．５ｍｍである（光電面４０の厚さを含む）。また、光電面４０の材料には、上記したようにＧａＮが用いられている。
As the material of the first and
第１の面板３１の一方の主面と第２の面板３２の一方の主面とは、接合部材３３によって接合されている。より詳しくは、突出部３１ｂの一方の主面の縁部と面板３２の一方の主面の縁部との間に、光電面４０への入射光が透過する光透過部を囲むように設けられた、互いの縁部形状に沿って円弧状に設けられた線状の接合部材３３によって接合されている。接合部材３３には導電性材料が含まれており、導電性樹脂などが用いられてもよい。好ましくは、接合部材３３の材料には金属が用いられ、更に好ましくは、アルミニウム（Ａｌ）が用いられる。このようにして、第１の面板３１の一方の主面と第２の面板３２の一方の主面との間には、接合部材３３の厚さ分だけ空隙が形成されることとなる。また、接合部材３３は複数設けられ、互いの接合部材３３が独立して隔離されているので、接合部材３３間には、開口が形成され、空隙とイメージインテンシファイア１０の内部とが連通することとなる。
One main surface of the
また、図５に示すように、第１及び第２の面板３１，３２の縁部には、それぞれ、導電膜３６，３７が形成されている。第１及び第２の面板３１，３２の導電膜３６，３７は蒸着によって形成される。例えば、第１の面板３１では、１回目の蒸着によって突出部３１ｂの一方の主面の縁部及び側面に導電膜３６ａが形成され、２回目の蒸着によってベース部３１ａの一方の主面及び側面、並びに突出部３１ｂの側面に導電膜３６ｂが形成される。これらの導電膜３６ａ，３６ｂによって、第１の面板３１には、光透過部となる中央部を囲んだ形で、突出部３１ｂの一方の主面の縁部から側面にかけて連続する導電膜３６が形成されることとなる。
Also, as shown in FIG. 5,
一方、第２の面板３２では、１回目の蒸着によって一方の主面の縁部及び側面に導電膜３７ａが形成され、２回目の蒸着によって他方の主面の縁部及び側面に導電膜３７ｂが形成される。これらの導電膜３７ａ，３７ｂによって、第２の面板３２には、一方の主面の光透過部および他方の主面の光電面形成部を囲んだ形で、一方の主面の縁部から側面及び他方の主面の縁部にかけて連続する断面コの字状をなす導電膜３７が形成されることとなる。
On the other hand, in the
第１の面板３１に形成された導電膜３６は、突出部３１ｂの一方の主面の縁部において接合部材３３に接続されており、ベース部３１ａの一方の主面及び側面において電極８０に電気的に接続されている。一方、第２の面板３２に形成された導電膜３７は、一方の主面の縁部において接合部材３３に電気的に接続されており、他方の主面の縁部において光電面４０に電気的に接続されている。このようにして、外部電圧源からリード線９０及び電極８０を介して印加された高電圧が、第１の面板３１に形成された導電膜３６、接合部材３３及び第２の面板３２に形成された導電膜３７を介して、光電面４０に印加されることとなる。
The
次に、本実施形態のイメージインテンシファイア１０の動作について説明する。図１及び図２に示すように、外部電圧源から光電面４０、ＭＣＰ５０及び蛍光面６０に所定の電圧をそれぞれ印加することにより、光電面４０とＭＣＰ５０との間隙と、電子増倍領域５１の電子入射面と電子出射面との間に配列されたチャネル管の内側と、ＭＣＰ５０と蛍光面６０との間隙とには、蛍光面６０から光電面４０に向かう電界がそれぞれ発生する。
Next, the operation of the
このとき、第１の光学像として微弱な光ｈν1 が外部から入射窓３０を通過して光電面４０に入射した場合、光電面４０の価電子帯に位置する電子がその伝導帯に励起し、負の電子親和力作用によって光ｈν1 の二次元位置情報を保持した光電子ｅ- 1 として真空中に放出される。このように光電面４０から放出された光電子ｅ- 1 は、光電面４０とＭＣＰ５０との間隙に発生した電界によって加速され、電子増倍領域５１の電子入射側表面に入射する。
At this time, when the weak light hν 1 as the first optical image passes through the
すると、ＭＣＰ５０に入射した光電子ｅ- 1 は、チャネル管５２の内側に発生した電界によって加速され、チャネル管５２の壁面に対する衝突を繰り返しながら移動し、エネルギー約３．６ｅＶを失う毎に一対の電子−正孔対を生成する。この電子−正孔対として生成された電子は、二次電子として光電子ｅ- 1 と同様に電子−正孔対を生成する過程を繰り返す。そのため、光電子ｅ- 1 と比較して増倍した光電子ｅ- 2 が、光ｈν1 の二次元位置情報を保持してＭＣＰ５０の蛍光面側表面から放出される。このとき、光電子ｅ- 1 に対する光電子ｅ- 2 のゲインは、印加電圧Ｖ2 に起因して約１×１０3 〜約２×１０4 に達する。このようにＭＣＰ５０から放出された光電子ｅ- 2 は、ＭＣＰ５０と蛍光面６０との間隙に発生した電界によって加速され、蛍光面６０に入射する。
Then, photoelectrons e incident to MCP50 - 1 are accelerated by an electric field generated inside the
蛍光面６０に入射した光電子ｅ- 2に対応し、蛍光として発生した光ｈν2 が出射窓７０に入射する。このように出射窓７０に入射した光ｈν2 は、光ｈν1 の二次元位置情報を保持した第２の光学像として外部に出射される。
Light hν 2 generated as fluorescence corresponding to the photoelectron e − 2 incident on the
ここで、図６に、光電面のダークカウントの温度特性を示す。図６には、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、マルチアルカリ、赤感度増強マルチアルカリをそれぞれ材料とした光電面のダークカウント特性が示されている。なお、図６では、光電面の直径を１８ｍｍとした。図６によれば、光電面の温度が高いほど、ダークノイズが増加することがわかる。 Here, FIG. 6 shows the dark count temperature characteristic of the photocathode. FIG. 6 shows the dark count characteristics of the photocathode using GaAs, GaAsP, Ag—O—Cs, multialkali, and red sensitivity enhanced multialkali as materials. In FIG. 6, the diameter of the photocathode is 18 mm. FIG. 6 shows that dark noise increases as the temperature of the photocathode increases.
次に、図７に、イメージインテンシファイアのＥＢＩ（等価背景入力）の温度特性を示す。ここで、ＥＢＩとは、光電面への入射光をゼロとしたときの蛍光面の明るさを、光電面への照度に変換したもので、イメージインテンシファイアの低照度検出限界の目安となるものである。すなわち、イメージインテンシファイアでは、光が入射していない状態でも、ＥＢＩの値の光量が入射した際と同じ値の信号（ダーク）を出力してしまうこととなる。これより、イメージインテンシファイアの出力がＥＢＩの値以下である場合、信頼性が低いデータであることとなる。よって、ＥＢＩの値は、イメージインテンシファイアの低照度検出限界を表すこととなる。図７によれば、イメージインテンシファイアの環境温度が高いほど、ＥＢＩの値が大きくなることがわかる。 Next, FIG. 7 shows temperature characteristics of EBI (equivalent background input) of the image intensifier. Here, EBI is obtained by converting the brightness of the phosphor screen when the incident light on the photocathode is zero to the illuminance on the photocathode, and is a measure of the low illuminance detection limit of the image intensifier. Is. That is, the image intensifier outputs a signal (dark) having the same value as when the amount of light having the EBI value is incident even when no light is incident. Thus, when the output of the image intensifier is equal to or less than the EBI value, the data is low in reliability. Therefore, the value of EBI represents the low illuminance detection limit of the image intensifier. As can be seen from FIG. 7, the EBI value increases as the environmental temperature of the image intensifier increases.
これら図６及び図７より、環境温度の変動に伴って光電面の感度にも変動が見られることがわかる。特に環境温度が高くなると光電面の温度も高くなり、ダークノイズが増加したり、低照度検出限界が大きくなる等、光電面の実質的な感度が低下してしまうと考えられる。また、温度が高くなると光電面の劣化も早くなってしまう。 6 and 7 that the sensitivity of the photocathode changes with the environmental temperature. In particular, when the environmental temperature increases, the temperature of the photocathode also rises, and it is considered that the substantial sensitivity of the photocathode is reduced, such as an increase in dark noise and an increase in the detection limit of low illuminance. Further, when the temperature is increased, the deterioration of the photocathode is accelerated.
しかしながら、本実施形態の光電陰極３５によれば、第１の面板３１と第２の面板３２との間に、空隙が形成されているので、空隙が断熱空間として機能することで第１の面板３１と第２の面板３２との間の断熱性を向上することができる。したがって、環境温度が変動し、第１の面板３１の温度が変動しても、第２の面板３２及び光電面４０の温度変化を抑制することができ、光電面４０の感度の変動を抑制することができる。また、環境温度の上昇の際には光電面４０の劣化を抑制することができる。
However, according to the
また、本実施形態の光電陰極３５によれば、第１及び第２の面板３１，３２の縁部にはそれぞれ導電膜３６，３７が形成されており、第１の面板３１の導電膜３６と第２の面板３２の導電膜３７とが接合部材３３によって接合されると共に、第２の面板３２の導電膜３７が光電面４０に接続されているので、光電面４０が形成された第２の面板３２が第１の面板３１と離間していても、第２の面板３２に形成された導電膜３７と接合部材３３とを介して、第１の面板３１に形成された導電膜３６から光電面４０に容易に高電圧を供給することができる。
Further, according to the
また、本実施形態の光電陰極３５によれば、第１及び第２の面板３１，３２の材料がサファイアであり、且つ光電面４０の材料がＧａＮであるので、光電面４０の紫外光領域でより良好な感度を得ることができる。
Further, according to the
また、本実施形態の光電陰極３５によれば、接合部材３３は金属材料、特にＡｌで形成されているので、イメージインテンシファイア１０の内部でガスなどを放出するおそれがなく、真空度の低下を抑制するとともに、イメージインテンシファイア１０の製造時の高温処理下でも安定した接合を得ることができる。例えば、光電面４０の材料がＧａＮである場合、約６００℃の高温でヒートクリーニングを行う。その際、接合部材３３の融点が低いと、第１の面板３１と第２の面板３２との接合を保持することが困難である。しかしながら、本実施形態の光電陰極３５によれば、ＧａＮのヒートクリーニング温度より高い融点を有するＡｌを接合部材３３の材料として用いているので、ＧａＮのヒートクリーニングの際に、第１の面板３１と第２の面板３２との接合を保持することができる。
Further, according to the
また、本実施形態の光電陰極３５によれば、第２の面板３２の縁部において面取り処理が行われているので、第２の面板３２に形成された導電膜３７が縁部で剥離することを抑制することができ、光電面４０への高電圧供給を安定に行うことができる。
Further, according to the
また、本実施形態の光電陰極３５によれば、第２の面板３２に光電面４０を形成してから、第１の面板３１と接合することによって光電陰極３５を生成することができる。したがって、様々な大きさや厚みの第１の面板３１および第２の面板３２を組み合わせることで、容易に所望の大きさや厚みを有する光電陰極３５を得ることが出来る。さらに、第１の面板３１と第２の面板３２とで異なる材料を用いることもできる。例えば、第１の面板３１の透過波長領域と第２の面板３２の透過波長領域とを組み合わせて、所望の透過波長領域を有する入射窓３０を得ることもできる。そして、その波長領域で良好な感度を有する光電面４０と組合わせることで、所望の波長域で良好な感度を有する光電陰極３５を得ることができる。
In addition, according to the
本実施形態のイメージインテンシファイア１０によれば、上記した光電陰極３５を備えているので、温度変化に対しても高い安定性を得ることができる。特に、環境温度の上昇による低照度検出限界の上昇を抑制することができると共に、環境温度の変動による低照度検出限界の低下を抑制することができる。
According to the
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。電子管として、イメージインテンシファイア以外に、光電管や光電子増倍管、ハイブリッドフォトデテクターに用いても良い。また、光電面はＧａＮ以外の半導体光電面や、アルカリアンチモン系の光電面であっても良い。また、入射窓の材料としては、サファイア以外にも石英等の光透過性材料でも良く、異なる材料同士の組合わせでも良い。また、接合部材もＡｌに限らず、金（Ａｕ）等の金属材料でも良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. As an electron tube, in addition to an image intensifier, it may be used for a photoelectric tube, a photomultiplier tube, or a hybrid photo detector. The photocathode may be a semiconductor photocathode other than GaN or an alkali antimony photocathode. In addition to sapphire, the entrance window may be a light transmissive material such as quartz, or a combination of different materials. Further, the joining member is not limited to Al, and may be a metal material such as gold (Au).
１０…イメージインテンシファイア、２０…外囲器、２１…側管部材、２２…モールド部材、２３…ケース部材、３０…入射窓、３１…第１の面板、３１ａ…ベース部、３１ｂ…突出部、３２…第２の面板、３３…接合部材、３５…光電陰極、３６，３６ａ，３６ｂ，３７，３７ａ，３７ｂ…導電膜、４０…光電面、５０…ＭＣＰ（電子増倍部）、５１…電子増倍領域、５２…チャネル管、５３…縁部、６０…蛍光面、７０…出射窓、８０〜８４…電極、９０〜９３…リード線。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第１の面板と前記第２の面板とを接合するための接合部材と、
前記第２の面板の他方の主面に形成された光電面と、
を備え、
前記第１の面板の前記一方の主面と前記第２の面板の前記一方の主面との間には、空隙が形成されている、
光電陰極。 A first face plate and a second face plate that are light transmissive and opposite one main surface;
A joining member for joining the first face plate and the second face plate;
A photocathode formed on the other main surface of the second face plate;
With
A gap is formed between the one main surface of the first face plate and the one main surface of the second face plate.
Photocathode.
前記第２の面板は、前記一方の主面から前記他方の主面にわたって形成され、前記光電面に接続された導電膜を有し、
前記接合部材は、導電性材料を含み、
前記第１の面板の導電膜と前記第２の面板の導電膜とは、前記接合部材を介して電気的に接続されている、
請求項１に記載の光電陰極。 The first face plate has a conductive film formed on the one main surface,
The second face plate has a conductive film formed from the one main surface to the other main surface and connected to the photocathode.
The joining member includes a conductive material,
The conductive film of the first face plate and the conductive film of the second face plate are electrically connected via the bonding member.
The photocathode according to claim 1.
前記光電陰極から放出された光電子を増倍するための電子増倍部と、
前記電子増倍部から電子を受けて蛍光を発する蛍光面と、
を備える、イメージインテンシファイア。 The electron tube according to claim 8, wherein
An electron multiplier for multiplying photoelectrons emitted from the photocathode;
A fluorescent screen that emits fluorescence by receiving electrons from the electron multiplier;
An image intensifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008058324A JP2009217996A (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008058324A JP2009217996A (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009217996A true JP2009217996A (en) | 2009-09-24 |
Family
ID=41189664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008058324A Pending JP2009217996A (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009217996A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013061815A1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-05-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron tube |
-
2008
- 2008-03-07 JP JP2008058324A patent/JP2009217996A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013061815A1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-05-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | Electron tube |
| JP2013093172A (en) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Hamamatsu Photonics Kk | Electron tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4246995B2 (en) | Electron beam detector, scanning electron microscope, mass spectrometer, and ion detector | |
| JP5290804B2 (en) | Photomultiplier tube | |
| US5982094A (en) | Electron tube with polycrystalline diamond photocathode | |
| US6580215B2 (en) | Photocathode | |
| JP4410027B2 (en) | Photocathode and electron tube | |
| JP2010103097A (en) | Electron tube | |
| US7652425B2 (en) | Transmission type photocathode including light absorption layer and voltage applying arrangement and electron tube | |
| US6765352B2 (en) | Photocathode and electron tube | |
| EP1513185A1 (en) | Semiconductor photoelectric surface and its manufacturing method, and photodetecting tube using semiconductor photoelectric surface | |
| EP3400469B1 (en) | Image intensifier for night vision device | |
| JP4647955B2 (en) | Photocathode plate and electron tube | |
| JPH09213206A (en) | Transmission type photoelectric surface, manufacture thereof and photoelectric transfer tube using the transmission type photoelectric surface | |
| WO2003077271A1 (en) | Transmitting type secondary electron surface and electron tube | |
| JP2009217996A (en) | Photo-electric cathode, electron tube, and image intensifier | |
| JP5864210B2 (en) | Electron tube and manufacturing method thereof | |
| JP3872419B2 (en) | Photocathode, electron tube and photocathode assembly method | |
| JP3565526B2 (en) | Photoemission surface and electron tube using the same | |
| US10790129B2 (en) | Transmissive photocathode and electron tube | |
| JP5000216B2 (en) | Photocathode and electron tube | |
| WO2006046619A1 (en) | Photodetector | |
| JP2944045B2 (en) | Photocathode with multiplier | |
| JPH10172503A (en) | Photomultiplier | |
| JP2005339843A (en) | Photocathode and electron tube | |
| GB2293685A (en) | Photomultipliers | |
| JP2000260368A (en) | X-ray imaging tube and its manufacture |