JP2813010B2 - ストリーク管 - Google Patents
ストリーク管Info
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- JP2813010B2 JP2813010B2 JP29034589A JP29034589A JP2813010B2 JP 2813010 B2 JP2813010 B2 JP 2813010B2 JP 29034589 A JP29034589 A JP 29034589A JP 29034589 A JP29034589 A JP 29034589A JP 2813010 B2 JP2813010 B2 JP 2813010B2
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Description
この発明は、高速度で変化する光の時間的な明るさの
変化を、数十フェムト秒のオーダで計測できるストリー
ク管に関する。
変化を、数十フェムト秒のオーダで計測できるストリー
ク管に関する。
ストリーク管は、被測定光の時間的な強度分布を出力
面上の空間的な強度分布に変換する装置であり、従来、
ピコ秒のオーダーの時間分解能が得られるので、超高速
光現象の解析に用いられている。 この従来のストリーク管は、例えば第７図に示される
ような構成となっている。 即ち、ストリーク管の真空気密容器103の一端面は解
析しようとする光学像が結像される入射窓101、他端面
は処理された光学像を出射する出射窓102とされ、この
真空気密容器103の管軸に沿って、前記入射窓101と出射
窓102との間に順次、光電面104、メッシュ電極105、集
束電極106、アパーチャ電極107、偏向電極108、及び蛍
光面109が配設されている。 更に、前記光電面104に対して、集束電極106、メッシ
ュ電極105、アパーチャ電極107に、この順序でより高い
電圧を印加し、蛍光面109にはアパーチャ電極107と同一
の電位を与えておく。 光学装置（図示省略）から、入射窓101を経て、光電
面104の、その中心を通る線上に、光学像104aが結像さ
れたとする。 光電面104は、前記光学像に対応した電子像を放出
し、放出された光電子はメッシュ電極105により加速さ
れ、集束電極106により集束され、更にアパーチャ電極1
07を通過し、偏向電極108の間隙に入射させられる。 この線状の電子像が、偏向電極108の間隙を通過する
間、前記偏向電極108に傾斜状の偏向電圧が印加され
る。 この電圧によって生じる電界の方向は真空気密容器10
3の管軸及び線状の電子像に垂直（第７図において紙面
に垂直、第８図において紙面に平行）であり、その強度
は偏向電圧に比例する。 線状の電子像は、偏向電極108の間隙を通過すると
き、前記偏向電界により偏向され、蛍光面109に入射す
る。 第８図に、上記偏向の方向が、矢符120で示されてい
る。 前記蛍光面109上には線状の電子ビームが、その線状
の方向と垂直に走査されることによって、最終的に光電
面104に投影された線状の光学像を、その線の方向と垂
直に時間的に順次配列した光学像、いわゆるストリーク
像が形成される。 即ち、ストリーク像の配列方向（掃引方向）の輝度変
化は光電面104に入射した光学像の強度の時間的変化を
表わすことになる。
面上の空間的な強度分布に変換する装置であり、従来、
ピコ秒のオーダーの時間分解能が得られるので、超高速
光現象の解析に用いられている。 この従来のストリーク管は、例えば第７図に示される
ような構成となっている。 即ち、ストリーク管の真空気密容器103の一端面は解
析しようとする光学像が結像される入射窓101、他端面
は処理された光学像を出射する出射窓102とされ、この
真空気密容器103の管軸に沿って、前記入射窓101と出射
窓102との間に順次、光電面104、メッシュ電極105、集
束電極106、アパーチャ電極107、偏向電極108、及び蛍
光面109が配設されている。 更に、前記光電面104に対して、集束電極106、メッシ
ュ電極105、アパーチャ電極107に、この順序でより高い
電圧を印加し、蛍光面109にはアパーチャ電極107と同一
の電位を与えておく。 光学装置（図示省略）から、入射窓101を経て、光電
面104の、その中心を通る線上に、光学像104aが結像さ
れたとする。 光電面104は、前記光学像に対応した電子像を放出
し、放出された光電子はメッシュ電極105により加速さ
れ、集束電極106により集束され、更にアパーチャ電極1
07を通過し、偏向電極108の間隙に入射させられる。 この線状の電子像が、偏向電極108の間隙を通過する
間、前記偏向電極108に傾斜状の偏向電圧が印加され
る。 この電圧によって生じる電界の方向は真空気密容器10
3の管軸及び線状の電子像に垂直（第７図において紙面
に垂直、第８図において紙面に平行）であり、その強度
は偏向電圧に比例する。 線状の電子像は、偏向電極108の間隙を通過すると
き、前記偏向電界により偏向され、蛍光面109に入射す
る。 第８図に、上記偏向の方向が、矢符120で示されてい
る。 前記蛍光面109上には線状の電子ビームが、その線状
の方向と垂直に走査されることによって、最終的に光電
面104に投影された線状の光学像を、その線の方向と垂
直に時間的に順次配列した光学像、いわゆるストリーク
像が形成される。 即ち、ストリーク像の配列方向（掃引方向）の輝度変
化は光電面104に入射した光学像の強度の時間的変化を
表わすことになる。
上記のような従来のストリーク管においては、光電面
から放出された光電子のエネルギーにばらつきがあるた
めに、同時に光電面から放出された光電子群が時間分解
を行う偏向電極に到達するまでの時間にばらつきが生
じ、時間的広がりを持つことになる。 この時間的拡がりは、ストリーク管の時間分解能を低
下させる最も大きな原因となる。 従来、この時間的拡がりを低減させるために、光電面
から放出された光電子を一様に急加速していた。 例えば第７図及び第８図に示されているように、メッ
シュ電極105を光電面104に接近して設け、光電子を急加
速して、光電子が低速で走行した場合に生じる走行時間
拡がりを小さく抑えている。 このとき、一般に、走行時間拡がりΔｔは次の（１）
式で与えられる。 ここで、Δεは、放出光電子の持つエネルギー分布の半
値幅（eV）、Ｅは光電面とメッシュ電極の間の電界（V/
m）である。 例えば、被計測光波長が6000Å、光電面がＳ−20の場
合、Δεは0.6eV程度となる。 従って、この方法で時間分解能を大きく増大させるた
めにはＥを大きくすることが必要となる。 例えば、数ピコ秒の時間分解能を有するストリーク管
では、Ｅは、１〜2KV/mm、数100fsではＥは５〜6KV/mm
である。 しかしながら、例えば50fsの時間分解能を得るために
は、Δεを0.6eVとすると、上記（１）式より、Ｅは36K
V/mmとなり、このような大きな電界下では、ストリーク
管内にフィールドエミッション等を発生させ、出力面に
大きなバックグラウンドノイズが現れて、測定不能とな
ってしまうという問題点が生じる。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、電界強度を大きくすることなく、数十フェムト
秒の時間分解能を有するストリーク管を提供することを
目的とする。
から放出された光電子のエネルギーにばらつきがあるた
めに、同時に光電面から放出された光電子群が時間分解
を行う偏向電極に到達するまでの時間にばらつきが生
じ、時間的広がりを持つことになる。 この時間的拡がりは、ストリーク管の時間分解能を低
下させる最も大きな原因となる。 従来、この時間的拡がりを低減させるために、光電面
から放出された光電子を一様に急加速していた。 例えば第７図及び第８図に示されているように、メッ
シュ電極105を光電面104に接近して設け、光電子を急加
速して、光電子が低速で走行した場合に生じる走行時間
拡がりを小さく抑えている。 このとき、一般に、走行時間拡がりΔｔは次の（１）
式で与えられる。 ここで、Δεは、放出光電子の持つエネルギー分布の半
値幅（eV）、Ｅは光電面とメッシュ電極の間の電界（V/
m）である。 例えば、被計測光波長が6000Å、光電面がＳ−20の場
合、Δεは0.6eV程度となる。 従って、この方法で時間分解能を大きく増大させるた
めにはＥを大きくすることが必要となる。 例えば、数ピコ秒の時間分解能を有するストリーク管
では、Ｅは、１〜2KV/mm、数100fsではＥは５〜6KV/mm
である。 しかしながら、例えば50fsの時間分解能を得るために
は、Δεを0.6eVとすると、上記（１）式より、Ｅは36K
V/mmとなり、このような大きな電界下では、ストリーク
管内にフィールドエミッション等を発生させ、出力面に
大きなバックグラウンドノイズが現れて、測定不能とな
ってしまうという問題点が生じる。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、電界強度を大きくすることなく、数十フェムト
秒の時間分解能を有するストリーク管を提供することを
目的とする。
この発明は、光電面から放出された光電子ビームによ
るストリーク像を出力面上に形成するストリーク管にお
いて、前記光電面とストリーク動作を行うための掃引電
極との間に、前記光電面から放出された光電子に、該光
電子の初速度が大きいものほどより長い走行距離をとら
せる走行距離調整手段を設けることにより上記目的を達
成するものである。 又、前記走行距離調整手段を、前記光電子に折返し運
動をさせる反射電極から構成し上記目的を達成するもの
である。 更に、前記反射電極を、前記光電面からの光電子を２
回反射する第１及び第２の反射電極から構成し上記目的
を達成するものである。 更に又、前記光電面と前記反射電極を互いに平行でな
くして、反射電極で反射された光電子が光電面に逆戻り
しないようにしたことにより上記目的を達成するもので
ある。
るストリーク像を出力面上に形成するストリーク管にお
いて、前記光電面とストリーク動作を行うための掃引電
極との間に、前記光電面から放出された光電子に、該光
電子の初速度が大きいものほどより長い走行距離をとら
せる走行距離調整手段を設けることにより上記目的を達
成するものである。 又、前記走行距離調整手段を、前記光電子に折返し運
動をさせる反射電極から構成し上記目的を達成するもの
である。 更に、前記反射電極を、前記光電面からの光電子を２
回反射する第１及び第２の反射電極から構成し上記目的
を達成するものである。 更に又、前記光電面と前記反射電極を互いに平行でな
くして、反射電極で反射された光電子が光電面に逆戻り
しないようにしたことにより上記目的を達成するもので
ある。
この発明は、光電面から放出された光電子の初速度が
大きい場合は、掃引電極に至るまでの走行距離を大きく
し、又初速度が遅い場合は、掃引電極に至るまでの走行
距離を小さくするようにして、光電子の、光電面からの
放出時におけるエネルギーのばらつきによる掃引電極到
達時間の差を小さくし、これによって時間分解能を増大
させている。 本発明の原理は、第１図に示されている。 即ち、ストリーク管（全体図示省略）の光入射窓１の
裏面に形成された光電面２と、掃引電極３との間に第１
及び第２反射電極４、５からなる走行距離調整手段を設
けたものである。 光入射窓１から入射し、光電面２上への結像によって
発生した光電子は、まず第１反射電極４に向って加速さ
れるが、このとき、第１反射電極４の形成する逆電界に
より、エネルギーの大きい光電子即ち光電面２からの放
出時の初速度が大きい光電子Ａは、より第１反射電極４
に接近してから反射され、又はエネルギーの小さい光電
子Ｂはエネルギーの大きい光電子Ａよりも速く反射され
る。 第１反射電極４の形成する逆電界により反射された光
電子は、次に第２反射電極５に向い、ここで同様に斥力
を受ける。 このときも、第１反射電極４におけると同様に、エネ
ルギーの大きい光電子Ａは第２反射電極15により接近し
てから反射され、エネルギーの小さい光電子Ｂは大きい
光電子Ａよりも速く反射され、その後、掃引電極３に向
う。 従って、光電面２から放出された光電子が第１反射電
極４及び第２反射電極５によって反射され掃引電極３に
到達する間に、エネルギーの大きい光電子Ａは、エネル
ギーの小さい光電子Ｂよりも高距離が長くなる。 このため、掃引電極３への到達時刻のばらつきが低減
されて、ほぼ均一に光電子が掃引電極３に到達すること
になる。 従ってこのばらつきの低減によって、ストリーク管の
時間分解能が改善されることになる。
大きい場合は、掃引電極に至るまでの走行距離を大きく
し、又初速度が遅い場合は、掃引電極に至るまでの走行
距離を小さくするようにして、光電子の、光電面からの
放出時におけるエネルギーのばらつきによる掃引電極到
達時間の差を小さくし、これによって時間分解能を増大
させている。 本発明の原理は、第１図に示されている。 即ち、ストリーク管（全体図示省略）の光入射窓１の
裏面に形成された光電面２と、掃引電極３との間に第１
及び第２反射電極４、５からなる走行距離調整手段を設
けたものである。 光入射窓１から入射し、光電面２上への結像によって
発生した光電子は、まず第１反射電極４に向って加速さ
れるが、このとき、第１反射電極４の形成する逆電界に
より、エネルギーの大きい光電子即ち光電面２からの放
出時の初速度が大きい光電子Ａは、より第１反射電極４
に接近してから反射され、又はエネルギーの小さい光電
子Ｂはエネルギーの大きい光電子Ａよりも速く反射され
る。 第１反射電極４の形成する逆電界により反射された光
電子は、次に第２反射電極５に向い、ここで同様に斥力
を受ける。 このときも、第１反射電極４におけると同様に、エネ
ルギーの大きい光電子Ａは第２反射電極15により接近し
てから反射され、エネルギーの小さい光電子Ｂは大きい
光電子Ａよりも速く反射され、その後、掃引電極３に向
う。 従って、光電面２から放出された光電子が第１反射電
極４及び第２反射電極５によって反射され掃引電極３に
到達する間に、エネルギーの大きい光電子Ａは、エネル
ギーの小さい光電子Ｂよりも高距離が長くなる。 このため、掃引電極３への到達時刻のばらつきが低減
されて、ほぼ均一に光電子が掃引電極３に到達すること
になる。 従ってこのばらつきの低減によって、ストリーク管の
時間分解能が改善されることになる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１実施例に係るストリーク管10は、第２図に示され
るように、反射型光電面12を利用したものであって、走
行距離調整手段としての１個の反射電極14が設けられて
いる。 即ち、真空気密容器16の一方の端面である光入力窓18
の裏面から離間した位置で、前記真空気密容器16内に反
射型光電面12が、入力光軸に対して、図において約20度
下向きに傾斜して配置される。 この反射型光電面12の前面（図において左側）には、
光電子通過用のアパーチャ20Aを備えた第１加速電極20
が、該反射型光電面12と平行に配置されている。 更に、前記真空気密容器16における光入力窓18の内側
面に平行に、前記反射電極14が配置されている。 この反射電極14には、光入力窓18から入射した被計測
光が反射型光電面12に到達できるようにアパーチャ14A
が形成されている。 更に、前記反射電極14に対してこれと平行に、且つ、
光入力窓18と反対側に離間した位置に、第２加速電極22
が配置されている。 更に、真空気密容器16における光入力窓18と反対側の
出力窓24と前記第２加速電極22との間には、偏向電極2
6、集束電極28、陽極30及び蛍光面32がこの順で配置さ
れている。 第２図の符号34A、34Bは遮蔽電極を示す。又、符号22
Aは第２加速電極22に設けられたアパーチャ、36は前記
反射型光電面12を支持するための基板をそれぞれ示す。 前記反射型光電面12には−10KV、第１加速電極には0
V、反射電極には−10.1KV、第２加速電極には0V、遮蔽
電極34A、34Bには0V、集束電極28には−8.5KV、陽極30
及び蛍光面32には0Vの、直流電圧がそれぞれ印加され
る。 又、偏向電極26には、第２図に示されるように、一対
の傾斜状の掃引電圧が印加される。 次に、上記実施例の作用を説明する。 時間幅を無視することができるパルス光が、光入力窓
18及びアパーチャ14A、20Aを介して反射型光電面12に到
達すると、光電子が該反射型光電面12から放出される。 この反射型光電面12には、前述の如く−10KVが印加さ
れていて、ここから、例えば2mm離れた前記第１加速電
極20には0Vが印加されているので、放出された光電子が
加速され、第１加速電極20のアパーチャ20Aを通り抜
け、反射電極14に向かう。この反射電極14には前記反射
型光電面12の電圧−10KVよりも低い−10.1KVの電圧が印
加されているので、第１加速電極20のアパーチャ20Aか
ら出てきた光電子が減速され、最終的には、その逆電界
によって生じる斥力によって折返されることになる。 このとき、前述の如く、前記反射型光電面12は反射電
極14と互いに平行でなくして、下向きに傾けられている
ので、反射電極14の斥力等によって光電子が折返される
と、反射型光電面12と反対側に斜めに折返されることに
なり、これが第２加速電極22のアパーチャ22Aに向かう
ことになる。 この第２加速電極22によって再び加速されて、且つ、
そのアパーチャ22Aを通過した光電子は、時間分解を行
う前記偏向電極26の位置にまで到達する。 前記偏向電極26を通過した光電子は、集束電極28に集
束されて、前記蛍光面32上に結像され、且つ掃引され、
ストリーク像が得られることになる。 反射型光電面12から放出され、偏向電極26の位置に到
達するまでの光電子の走行距離を考えると、光電面放出
時の初速度が大きい光電子は、初速度の遅い光電子と比
較して、反射電極14の斥力に抗して、より反射電極14に
接近してから、第２図に示されるように折返され、これ
に対して、初速度の遅い光電子は、速い光電子よりも早
く折返されて、偏向電極26に到達することになる。 従って、初速度の大きい光電子はより長距離を、初速
度の遅い光電子はより短い距離を、偏向電極26に到達す
るまでに走行することになる。 即ち、反射電極14によって折返されることにより、反
射型光電面12からの放出時における光電子の初速度のば
らつきにより生ずる走行時間差が補正されることにな
る。 従って、従来のストリーク管の場合、初速度の大きい
光電子が遅い光電子よりも早く偏向電極に到達して、こ
れによって、走行時間拡がりが生じてしまうが、上記実
施例の場合は、光電子の初速度の差が補正されるので、
大幅に時間分解能が向上されることになる。 実際に、コンピュータにより時間拡がりを計算する
と、最大80フェムト秒程度となることがわかった。 又、この実施例においては、偏向電極26の周りに、遮
蔽電極34A、34Bが設けられているので、偏向電極26によ
る偏向電界が集束電子レンズや光電面部の電子レンズに
影響が及ばないことになる。 次に、第３図に示される本発明の第２実施例につき説
明する。 この第２実施例に係るストリーク管40は、透過型光電
面42と走行距離調整手段としての第１反射電極43及び第
２反射電極44を設けたものである。 前記透過型光電面42は、真空気密容器46における光入
力窓48の内側に形成され、これに対して、前記第１反射
電極43は、その表面を、図において約20度下向けに傾け
て透過型光電面42に対向して配置されている。 この透過型光電面42と前記第１反射電極43との間には
加速電極（メッシュ電極）50が配置されている。 前記第２反射電極44は、透過型光電面42と平行に、且
つ前記加速電極50を間にして、前記透過型光電面42と斜
めに対向するように配置されている。 更に、真空気密容器46内には、前記第１反射電極43を
囲むようにして遮蔽電極52が配置されている。 前記加速電極50に対して、第２反射電極44の反対側で
隣接し、且つ、遮蔽電極52を間に第１反射電極43に隣接
する位置には、偏向電極56が配置されている。 更に、この偏向電極56の、前記加速電極50の反対側に
隣接する位置で、真空気密容器46の外側には集束コイル
58が配置されている。 出力窓54の内側に形成された蛍光面62と前記偏向電極
56との間の位置で、真空気密容器46の内周面にはウォー
ルアノード60が形成されている。 この実施例においては、透過型光電面42には−12KV、
加速電極50には0V、第１反射電極43には−12.05KV、第
２反射電極44には−12.1KV、ウォールアノード60遮蔽電
極52及び蛍光面62には0Vの直流電圧がそれぞれ印加され
る。 次に、上記第２実施例の作用について説明する。 時間幅を無視することができるパルス光が、光入力窓
48から透過型光電面42に入射すると、該透過型光電面42
から第１反射電極43に向かって光電子が放出される。 透過型光電面42は−12KVが印加されていて、又、加速
電極50には0Vが印加されているので、放出光電子は加速
され、加速電極50のメッシュを透過して第１反射電極43
に向かって進む。 この第１反射電極43には−12.05KVの直流電圧が印加
されているので、加速電極50を通過した光電子は該第１
反射電極43から斥力を受け、減速され、最終的には折返
される。 このとき、前記第１反射電極43は、図において下向き
に傾けられているので、折返された光電子ビームは透過
型光電面42に戻ることなく、前記第２反射電極44方向に
進むことになる。 折返された電子ビームは、第３図に示されるように、
再び加速電極50によって加速され、そのメッシュを通り
抜け、第２反射電極44に向かい、ここで再びその斥力に
よって折返されて、前記偏向電極56に到達することにな
る。 この実施例の場合も、第１及び第２反射電極43、44に
光電子が接近するとき、そのエネルギーが大きいほどよ
り接近し、小さいほど早く折返されるので、偏向電極56
に到達するまでの走行距離が、初速度の大きい光電子が
長く、遅い光電子が短くなり、これによって光電面放出
時の初速度のばらつきが補正され、偏向電極56に到達す
ることになる。 従って、この実施例の場合も、前記第１実施例と同様
に、走行時間拡がりの補正がなされ、時間分解能が大幅
に高められることになる。 特に、この第２実施例では、前記第１実施例の場合と
比較して、光電子が２回折返されているので、折返しに
よる初速度の補正効果がより大きくなるという利点があ
る。 又、この実施例においても、0V電位の遮蔽電極52によ
って偏向電極56の電界と第１反射電極43の電界が仕切ら
れているので、相互に影響を及ぼすことが防止されてい
る。 次に、第４図に示される本発明の第３実施例について
説明する。 この第３実施例は、前記第２実施例と比較すると、反
射電極によって折返された光電子ビームを直ちに偏向す
ることなく、集束コイル58により集束してから偏向電極
56の間隙を通して偏向するようにしたものである。 即ち、前記真空気密容器46における光入力窓48と反対
側の端面の出力窓54と前記加速電極50との略中間位置
に、偏向電極56が配置されている。 他の構成は前記第３図の実施例と同一であるので、同
一個所には同一の符号を付することにより説明を省略す
るものとする。 次に、第５図に示される本発明の第４実施例について
説明する。 この第４実施例は、第３図の第２実施例と比較して、
折返された光電子ビームを、偏向電極56に入る前に、よ
り大きく加速するための第２加速電極64を設けることに
より、透過型光電面42と加速電極50の間及び加速電極50
と第１及び第２反射電極43、44との間の電圧をより小さ
くして、耐圧についてより安定して動作させるようにし
たものである。 従って、これらの間の電圧は2KV程度に止められる。 他の構成は前記第３図の第２実施例と同様であるので
同一符号を付することにより説明を省略するものとす
る。 次に、第６図に示される本発明の第５実施例について
説明する。 この第５実施例は、透過型光電面42に平行に第１反射
電極73を設けると共に、透過型光電面52と第１反射電極
73との間に第１加速電極66を設け、更に、この第１加速
電極66と、図において反対側（下側）に第２加速電極68
を設け、例えば第１加速電極66に−100Vの直流を、又、
第２加速電極68には0V、遮蔽電極52には0Vをそれぞれ印
加したものである。 他の構成は、前記第３実施例と同様であるので、同一
部分には同一符号を付することにより説明を省略するも
のとする。 この実施例においては、第１加速電極の印加電圧が−
100Vであるのに対して、これに対向する遮蔽電極52が0V
に印加されているので、透過型光電面42から放出された
光電子が第１加速電極と遮蔽電極の間を通過する時、遮
蔽電極側に曲げられるので、第１反射電極73で折返され
た後、透過型光電面42方向に戻ることなく、第２反射電
極44方向に進むことになる。 なお、上記各実施例は、光電面から放出された初速度
の異なる光電子の、偏向電極への到達時間を均一化させ
るための手段として１又は２の反射電極を用いて、光電
子の運動が該反射電極によって折返されるようにしてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、要すれ
ば、初速度の速い光電子が長距離を、初速度の遅い光電
子が短距離を運動して、ばらつきなく偏向電極に到達す
るように補正できる走行距離調整手段であればよい。 従って、例えば、光電子の運動軌跡を湾曲させること
によって、その走行距離を調整するようにしたものであ
ってもよい。
るように、反射型光電面12を利用したものであって、走
行距離調整手段としての１個の反射電極14が設けられて
いる。 即ち、真空気密容器16の一方の端面である光入力窓18
の裏面から離間した位置で、前記真空気密容器16内に反
射型光電面12が、入力光軸に対して、図において約20度
下向きに傾斜して配置される。 この反射型光電面12の前面（図において左側）には、
光電子通過用のアパーチャ20Aを備えた第１加速電極20
が、該反射型光電面12と平行に配置されている。 更に、前記真空気密容器16における光入力窓18の内側
面に平行に、前記反射電極14が配置されている。 この反射電極14には、光入力窓18から入射した被計測
光が反射型光電面12に到達できるようにアパーチャ14A
が形成されている。 更に、前記反射電極14に対してこれと平行に、且つ、
光入力窓18と反対側に離間した位置に、第２加速電極22
が配置されている。 更に、真空気密容器16における光入力窓18と反対側の
出力窓24と前記第２加速電極22との間には、偏向電極2
6、集束電極28、陽極30及び蛍光面32がこの順で配置さ
れている。 第２図の符号34A、34Bは遮蔽電極を示す。又、符号22
Aは第２加速電極22に設けられたアパーチャ、36は前記
反射型光電面12を支持するための基板をそれぞれ示す。 前記反射型光電面12には−10KV、第１加速電極には0
V、反射電極には−10.1KV、第２加速電極には0V、遮蔽
電極34A、34Bには0V、集束電極28には−8.5KV、陽極30
及び蛍光面32には0Vの、直流電圧がそれぞれ印加され
る。 又、偏向電極26には、第２図に示されるように、一対
の傾斜状の掃引電圧が印加される。 次に、上記実施例の作用を説明する。 時間幅を無視することができるパルス光が、光入力窓
18及びアパーチャ14A、20Aを介して反射型光電面12に到
達すると、光電子が該反射型光電面12から放出される。 この反射型光電面12には、前述の如く−10KVが印加さ
れていて、ここから、例えば2mm離れた前記第１加速電
極20には0Vが印加されているので、放出された光電子が
加速され、第１加速電極20のアパーチャ20Aを通り抜
け、反射電極14に向かう。この反射電極14には前記反射
型光電面12の電圧−10KVよりも低い−10.1KVの電圧が印
加されているので、第１加速電極20のアパーチャ20Aか
ら出てきた光電子が減速され、最終的には、その逆電界
によって生じる斥力によって折返されることになる。 このとき、前述の如く、前記反射型光電面12は反射電
極14と互いに平行でなくして、下向きに傾けられている
ので、反射電極14の斥力等によって光電子が折返される
と、反射型光電面12と反対側に斜めに折返されることに
なり、これが第２加速電極22のアパーチャ22Aに向かう
ことになる。 この第２加速電極22によって再び加速されて、且つ、
そのアパーチャ22Aを通過した光電子は、時間分解を行
う前記偏向電極26の位置にまで到達する。 前記偏向電極26を通過した光電子は、集束電極28に集
束されて、前記蛍光面32上に結像され、且つ掃引され、
ストリーク像が得られることになる。 反射型光電面12から放出され、偏向電極26の位置に到
達するまでの光電子の走行距離を考えると、光電面放出
時の初速度が大きい光電子は、初速度の遅い光電子と比
較して、反射電極14の斥力に抗して、より反射電極14に
接近してから、第２図に示されるように折返され、これ
に対して、初速度の遅い光電子は、速い光電子よりも早
く折返されて、偏向電極26に到達することになる。 従って、初速度の大きい光電子はより長距離を、初速
度の遅い光電子はより短い距離を、偏向電極26に到達す
るまでに走行することになる。 即ち、反射電極14によって折返されることにより、反
射型光電面12からの放出時における光電子の初速度のば
らつきにより生ずる走行時間差が補正されることにな
る。 従って、従来のストリーク管の場合、初速度の大きい
光電子が遅い光電子よりも早く偏向電極に到達して、こ
れによって、走行時間拡がりが生じてしまうが、上記実
施例の場合は、光電子の初速度の差が補正されるので、
大幅に時間分解能が向上されることになる。 実際に、コンピュータにより時間拡がりを計算する
と、最大80フェムト秒程度となることがわかった。 又、この実施例においては、偏向電極26の周りに、遮
蔽電極34A、34Bが設けられているので、偏向電極26によ
る偏向電界が集束電子レンズや光電面部の電子レンズに
影響が及ばないことになる。 次に、第３図に示される本発明の第２実施例につき説
明する。 この第２実施例に係るストリーク管40は、透過型光電
面42と走行距離調整手段としての第１反射電極43及び第
２反射電極44を設けたものである。 前記透過型光電面42は、真空気密容器46における光入
力窓48の内側に形成され、これに対して、前記第１反射
電極43は、その表面を、図において約20度下向けに傾け
て透過型光電面42に対向して配置されている。 この透過型光電面42と前記第１反射電極43との間には
加速電極（メッシュ電極）50が配置されている。 前記第２反射電極44は、透過型光電面42と平行に、且
つ前記加速電極50を間にして、前記透過型光電面42と斜
めに対向するように配置されている。 更に、真空気密容器46内には、前記第１反射電極43を
囲むようにして遮蔽電極52が配置されている。 前記加速電極50に対して、第２反射電極44の反対側で
隣接し、且つ、遮蔽電極52を間に第１反射電極43に隣接
する位置には、偏向電極56が配置されている。 更に、この偏向電極56の、前記加速電極50の反対側に
隣接する位置で、真空気密容器46の外側には集束コイル
58が配置されている。 出力窓54の内側に形成された蛍光面62と前記偏向電極
56との間の位置で、真空気密容器46の内周面にはウォー
ルアノード60が形成されている。 この実施例においては、透過型光電面42には−12KV、
加速電極50には0V、第１反射電極43には−12.05KV、第
２反射電極44には−12.1KV、ウォールアノード60遮蔽電
極52及び蛍光面62には0Vの直流電圧がそれぞれ印加され
る。 次に、上記第２実施例の作用について説明する。 時間幅を無視することができるパルス光が、光入力窓
48から透過型光電面42に入射すると、該透過型光電面42
から第１反射電極43に向かって光電子が放出される。 透過型光電面42は−12KVが印加されていて、又、加速
電極50には0Vが印加されているので、放出光電子は加速
され、加速電極50のメッシュを透過して第１反射電極43
に向かって進む。 この第１反射電極43には−12.05KVの直流電圧が印加
されているので、加速電極50を通過した光電子は該第１
反射電極43から斥力を受け、減速され、最終的には折返
される。 このとき、前記第１反射電極43は、図において下向き
に傾けられているので、折返された光電子ビームは透過
型光電面42に戻ることなく、前記第２反射電極44方向に
進むことになる。 折返された電子ビームは、第３図に示されるように、
再び加速電極50によって加速され、そのメッシュを通り
抜け、第２反射電極44に向かい、ここで再びその斥力に
よって折返されて、前記偏向電極56に到達することにな
る。 この実施例の場合も、第１及び第２反射電極43、44に
光電子が接近するとき、そのエネルギーが大きいほどよ
り接近し、小さいほど早く折返されるので、偏向電極56
に到達するまでの走行距離が、初速度の大きい光電子が
長く、遅い光電子が短くなり、これによって光電面放出
時の初速度のばらつきが補正され、偏向電極56に到達す
ることになる。 従って、この実施例の場合も、前記第１実施例と同様
に、走行時間拡がりの補正がなされ、時間分解能が大幅
に高められることになる。 特に、この第２実施例では、前記第１実施例の場合と
比較して、光電子が２回折返されているので、折返しに
よる初速度の補正効果がより大きくなるという利点があ
る。 又、この実施例においても、0V電位の遮蔽電極52によ
って偏向電極56の電界と第１反射電極43の電界が仕切ら
れているので、相互に影響を及ぼすことが防止されてい
る。 次に、第４図に示される本発明の第３実施例について
説明する。 この第３実施例は、前記第２実施例と比較すると、反
射電極によって折返された光電子ビームを直ちに偏向す
ることなく、集束コイル58により集束してから偏向電極
56の間隙を通して偏向するようにしたものである。 即ち、前記真空気密容器46における光入力窓48と反対
側の端面の出力窓54と前記加速電極50との略中間位置
に、偏向電極56が配置されている。 他の構成は前記第３図の実施例と同一であるので、同
一個所には同一の符号を付することにより説明を省略す
るものとする。 次に、第５図に示される本発明の第４実施例について
説明する。 この第４実施例は、第３図の第２実施例と比較して、
折返された光電子ビームを、偏向電極56に入る前に、よ
り大きく加速するための第２加速電極64を設けることに
より、透過型光電面42と加速電極50の間及び加速電極50
と第１及び第２反射電極43、44との間の電圧をより小さ
くして、耐圧についてより安定して動作させるようにし
たものである。 従って、これらの間の電圧は2KV程度に止められる。 他の構成は前記第３図の第２実施例と同様であるので
同一符号を付することにより説明を省略するものとす
る。 次に、第６図に示される本発明の第５実施例について
説明する。 この第５実施例は、透過型光電面42に平行に第１反射
電極73を設けると共に、透過型光電面52と第１反射電極
73との間に第１加速電極66を設け、更に、この第１加速
電極66と、図において反対側（下側）に第２加速電極68
を設け、例えば第１加速電極66に−100Vの直流を、又、
第２加速電極68には0V、遮蔽電極52には0Vをそれぞれ印
加したものである。 他の構成は、前記第３実施例と同様であるので、同一
部分には同一符号を付することにより説明を省略するも
のとする。 この実施例においては、第１加速電極の印加電圧が−
100Vであるのに対して、これに対向する遮蔽電極52が0V
に印加されているので、透過型光電面42から放出された
光電子が第１加速電極と遮蔽電極の間を通過する時、遮
蔽電極側に曲げられるので、第１反射電極73で折返され
た後、透過型光電面42方向に戻ることなく、第２反射電
極44方向に進むことになる。 なお、上記各実施例は、光電面から放出された初速度
の異なる光電子の、偏向電極への到達時間を均一化させ
るための手段として１又は２の反射電極を用いて、光電
子の運動が該反射電極によって折返されるようにしてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、要すれ
ば、初速度の速い光電子が長距離を、初速度の遅い光電
子が短距離を運動して、ばらつきなく偏向電極に到達す
るように補正できる走行距離調整手段であればよい。 従って、例えば、光電子の運動軌跡を湾曲させること
によって、その走行距離を調整するようにしたものであ
ってもよい。
本発明は、上記のように構成したので、光電面から放
出された初速度の異なる光電子の走行距離を調整するこ
とによって、偏向電極到達時刻を均一化し、時間分解能
を大幅に向上させることができるという優れた効果を有
する。
出された初速度の異なる光電子の走行距離を調整するこ
とによって、偏向電極到達時刻を均一化し、時間分解能
を大幅に向上させることができるという優れた効果を有
する。
第１図は本発明の基本原理を示す略示断面図、第２図〜
第４図は本発明の第１〜第３実施例を示す断面図、第５
図及び第６図は本発明の第４及び第５実施例の要部を拡
大して示す断面図、第７図及び第８図は従来のストリー
ク管を示す断面図である。 10、40……ストリーク管、 12……反射型光電面、 14……反射電極、 16、46……真空気密容器、 18、48……光入力窓、 20、66……第１加速電極、 22、64、68……第２加速電極、 24、54……出力窓、 26、56……偏向電極、 32、62……蛍光面、 42……透過型光電面、 43、73……第１反射電極、 44……第２反射電極、 50……加速電極。
第４図は本発明の第１〜第３実施例を示す断面図、第５
図及び第６図は本発明の第４及び第５実施例の要部を拡
大して示す断面図、第７図及び第８図は従来のストリー
ク管を示す断面図である。 10、40……ストリーク管、 12……反射型光電面、 14……反射電極、 16、46……真空気密容器、 18、48……光入力窓、 20、66……第１加速電極、 22、64、68……第２加速電極、 24、54……出力窓、 26、56……偏向電極、 32、62……蛍光面、 42……透過型光電面、 43、73……第１反射電極、 44……第２反射電極、 50……加速電極。
Claims (4)
- 【請求項１】光電面から放出された光電子ビームによる
ストリーク像を出力面上に形成するストリーク管におい
て、前記光電面とストリーク動作を行うための掃引電極
との間に、前記光電面から放出された光電子に、該光電
子の初速度が大きいものほど、より長い走行距離をとら
せる走行距離調整手段を設けたことを特徴とするストリ
ーク管。 - 【請求項２】請求項１において、前記走行距離調整手段
は、前記光電子に折返し運動をさせる反射電極からなる
ことを特徴とするストリーク管。 - 【請求項３】請求項２において、前記反射電極は、前記
光電面からの光電子を２回反射する第１及び第２の反射
電極からなることを特徴とするストリーク管。 - 【請求項４】請求項２において、前記光電面と前記反射
電極を互いに平行でなくして、反射電極で反射された光
電子が光電面に逆戻りしないようにしたことを特徴とす
るストリーク管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29034589A JP2813010B2 (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | ストリーク管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29034589A JP2813010B2 (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | ストリーク管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03152840A JPH03152840A (ja) | 1991-06-28 |
| JP2813010B2 true JP2813010B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=17754849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29034589A Expired - Fee Related JP2813010B2 (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | ストリーク管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2813010B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006092877A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Hamamatsu Photonics Kk | ストリーク管 |
| US7557503B2 (en) | 2004-09-22 | 2009-07-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Streak tube including control electrode having blocking portion between a photocathode and an anode |
-
1989
- 1989-11-08 JP JP29034589A patent/JP2813010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03152840A (ja) | 1991-06-28 |
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| JPH03114124A (ja) | ストリーク管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |