JP6818815B1 - 電子管 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板に電圧が安定して印加され易い電子管を提供する。【解決手段】電子管１は、電磁波透過性を有する窓１１ａを有しているハウジング１０と、ハウジング１０の内部に配置されており、電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板２１と、ハウジング１０の内部に配置されており、電子放出板２１を保持すると共に電子放出板２１に電圧を印加する保持部材２２と、を備えている。電子放出板２１は、互いに対向する第１主面２１ａ及び第２主面２１ｂを有している。保持部材２２は、第１主面２１ａに接しているベース部２５と、第２主面２１ｂの縁に接していると共にベース部２５に電子放出板２１を弾性的に付勢する複数の電子放出板付勢部２７ｃとを有している。保持部材２２は、当該複数の電子放出板付勢部２７ｃを通して第２主面２１ｂと電気的に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電子管に関する。

電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板がハウジング内に保持された電子管が知られている（たとえば、特許文献１）。特許文献１には、上記電子放出板としての光電陰極板がハウジング内で保持された電子管が記載されている。

特開２００２−４２６３６号公報

特許文献１に記載されている電子管では、支持板と入射窓とで光電陰極板を挟むことで光電陰極板が保持されている。光電陰極板には、支持板を通して電圧が印加されている。この構成では、電子管の各部材における製造誤差及び温度変化による変形によって、支持板と光電陰極板との間の位置関係が安定しないおそれがある。支持板と光電陰極板との間の位置関係が安定しない場合には、支持板を通して光電陰極板に印加される電圧も不安定となるおそれがある。このため、製造誤差及び温度変化による変形があったとしても光電陰極板などの電子放出板に対して安定した電圧を印加することが求められている。

本発明の一つの態様は、電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板を有し、当該電子放出板に対して印加される電圧の安定性が向上されている電子管を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様に係る電子管は、ハウジングと電子放出板と保持部材とを備える。ハウジングは、電磁波透過性を有する窓を有している。電子放出板は、ハウジングの内部に配置されており、電磁波の入射に応じて電子を放出する。保持部材は、ハウジングの内部に配置されており、電子放出板を保持する。保持部材は、電子放出板に電圧を印加する。電子放出板は、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する。保持部材は、第１主面に接しているベース部と、複数の電子放出板付勢部とを有する。複数の電子放出板付勢部は、第２主面の縁に接していると共に前記ベース部に電子放出板を弾性的に付勢する。保持部材は、当該複数の電子放出板付勢部を通して第２主面と電気的に接続されている。

上記一つの態様では、複数の電子放出板付勢部がベース部に電子放出板を弾性的に付勢している（以下、電子放出板付勢部を、単に「付勢部」と称する）。このため、電子管における各部材の多少の製造誤差及び温度変化による変形があったとしても、複数の付勢部が電子放出板に安定して接する。保持部材は、当該複数の付勢部を通して電子放出板の第２主面と電気的に接続されている。このため、保持部材の複数の付勢部を通して電子放出板の第２主面に印加される電圧の安定性が向上される。

上記一つの態様では、複数の付勢部は、第２主面の法線方向から見て、回転対称となる位置に配置されていてもよい。この場合、複数の付勢部によって電子放出板に付勢力が均等に加えられる。このため、電子放出板が複数の付勢部に安定して接する。

上記一つの態様では、複数の付勢部は、板状であってもよい。各付勢部の厚さは、電子放出板の厚さよりも小さくてもよい。この場合、各付勢部から電子放出板に加わる付勢力が低減されている。したがって、電子放出板の破損が抑制される。

上記一つの態様では、各付勢部は、複数の部分に分かれていてもよい。複数の部分の各々がベース部に電子放出板を弾性的に付勢していてもよい。この場合、各付勢部から付勢力が電子放出板により安定して加えられる。このため、電子放出板がより安定して複数の付勢部に接する。

上記一つの態様では、保持部材は、枠板部と、スペーサとを有していてもよい。枠板部は、複数の電子放出板付勢部と当該複数の電子放出板付勢部に一体に形成されている平板部とを含んでいてもよい。スペーサは、ベース部と平板部とに挟まれていると共に電子放出板の縁を囲っていてもよい。複数の付勢部は、平板部から突出して電子放出板をベース部に対して弾性的に付勢していてもよい。スペーサの厚さは、電子放出板の厚さ以下であってもよい。この場合、電子放出板の縁を囲うスペーサによって、電子放出板の厚み方向に直交する方向において、電子放出板がより確実に保持される。スペーサの厚さが電子放出板の厚さ以下であるため、複数の付勢部が電子放出板の厚み方向に電子放出板に加える付勢力が安定して確保される。このため、電子放出板の厚み方向において、電子放出板がより確実に保持される。

枠板部には、複数の電子放出板付勢部と平板部とによって画成された開口が形成されていてもよい。複数の電子放出板付勢部は、互いに対向する方向に平板部から開口の中心側に延在していてもよい。

上記一つの態様では、ベース部には、窓を通過した電磁波が入射する開口が形成されていてもよい。開口は、矩形状又は円形状であってもよい。ベース部は、開口を画成する縁で第１主面に接していてもよい。この場合、電子放出板がさらに安定して保持されると共に、電子放出板に電磁波を入射させることができる。

上記一つの態様では、電子放出板は、フィールドアシスト型の光電陰極であってもよい。この場合、電界が電子放出板に電界が形成され、当該電界によって電子放出板の第２主面から電子が放出される。このため、電子放出板は、たとえば赤外光から紫外光の周波数帯域を有する電磁波の入射に応じて、電子を第２主面から放出する。

上記一つの態様では、電子放出板は、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有していてもよい。この場合、電子放出板は、たとえばミリ波から赤外光の周波数帯域の電磁波の入射に応じて、電子をメタサーフェスから放出する。

上記一つの態様では、ハウジングは、筒形状を有していてもよい。保持部材は、ハウジングの内側の側面に付勢力を加えることでハウジングに対して当該保持部材を位置決めする複数のバネ部を有していてもよい。この場合、電子管の各部材において多少の製造誤差又は温度変化による変形があったとしても、保持部材がハウジングに対して安定して保持される。

本発明の一つの態様は、電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板に安定して電圧を印加できる電子管を提供する。

本実施形態に係る電子管を示す断面図である。 保持部材の分解斜視図である。 保持部材がハウジングに位置決めされている状態を示す図である。 保持部材がハウジングに位置決めされている状態を示す図である。 枠板部が電子放出板を付勢している状態を示す拡大平面図である。 保持部材の拡大端面図である。 本実施形態の変形例に係る電子管において、枠板部が電子放出板を付勢している状態を示す拡大平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有している要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る電子管の構成を説明する。図１は、電子管の一例を示す断面図である。

電子管１は、電磁波の入射に応じて電気信号を出力する光電子増倍管である。本明細書において、電子管に入射する「電磁波」は、いわゆるミリ波から紫外光の周波数帯域を有している電磁波である。電子管１は、電磁波が入射した場合に内部で電子を放出し、放出された電子を増倍する。本実施形態では、電子管１は、電磁波を光電面に入射させ、外部光電効果によって光電面から放出された電子を増倍する。図１に示されているように、電子管１は、ハウジング１０と、電子放出部２０と、電子増倍部３０と、電子収集部４０とを備えている。

ハウジング１０は、バルブ１１と、ステム１２とを有している。ハウジング１０の内部は、バルブ１１とステム１２で気密に封止されることで真空に保持されている。真空は、絶対真空だけでなく、大気圧よりも低い圧力の気体で満たされた状態も含む。たとえば、ハウジング１０の内部は、１×１０^−４〜１×１０^−７Ｐａに保持される。バルブ１１は、電磁波透過性を有する窓１１ａを有している。本明細書において、「電磁波透過性」とは、入射した電磁波の少なくとも一部の周波数帯域が透過する性質をいう。本実施形態では、ハウジング１０は円筒形状を有している。ステム１２は、ハウジング１０の底面を構成する。バルブ１１は、ハウジング１０の側面及びステム１２に対向する底面を構成する。

窓１１ａは、ステム１２に対向する底面を構成する。窓１１ａは、たとえば、平面視で円形状である。電磁波の透過率の周波数特性は、材料に応じて異なる。このため、窓１１ａは、電子管１に入射する電磁波の周波数帯域に応じた最適な材料によって構成される。たとえば、窓１１ａは、たとえば、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、ＵＶガラス、及び硼硅酸ガラスから選択される少なくとも１種を含む。これらから選択された材料によって窓１１ａを構成することで、ミリ波から紫外光のうち任意の周波数帯域の電磁波をハウジング１０の内部に導くことができる。

電子管１は、ハウジング１０の外部と内部との電気的な接続を可能とする複数の配線１３をさらに有している。複数の配線１３は、たとえば、リード線又はピンである。本実施形態では、複数の配線１３は、ステム１２を貫通するピンであり、ハウジング１０の内部から外部に延在している。複数の配線１３の少なくとも１つが、ハウジング１０の内部に設けられた種々の部材と接続されている。

電子放出部２０は、ハウジング１０の内部に配置されており、ハウジング１０の内部で電磁波の入射に応じて電子を放出する。電子放出部２０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板２１と、電子放出板２１を保持する保持部材２２とを有している。保持部材２２は、電子放出板２１に電圧を印加する。

電子放出板２１は、互いに対向する主面２１ａ及び主面２１ｂを有している。たとえば、主面２１ａが第１主面を構成する場合、主面２１ｂが第２主面を構成する。主面２１ａ及び主面２１ｂは、窓１１ａに対して平行に配置されている。主面２１ａは、窓１１ａに対向している。主面２１ａは、窓１１ａを通過した電磁波が入射する入射面２１ｃを含んでいる。主面２１ｂは、電子を放出する放出面２１ｄを含んでいる。

本実施形態では、電子放出板２１は、フィールドアシスト型の光電陰極である。本実施形態では、電子放出板２１は、電磁波が入射した場合に外部光電効果によって電子を放出する。本実施形態では、電子放出板２１は、たとえば、赤外光から紫外光の周波数帯域を有する電磁波の入射に応じて電子を放出する。電子放出板２１は、放出面２１ｄとして、たとえば、Ｃｓ−Ｉ、Ｃｓ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｃｓ、バイアルカリ（Ｓｂ−Ｒｂ−Ｃｓ、Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓ、Ｓｂ−Ｎａ−Ｋ）、マルチアルカリ（Ｓｂ−Ｎａ−Ｋ−Ｃｓ）、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、ＧａＡｓＰ（Ｃｓ）、ＧａＡｓ（Ｃｓ）、ＩｎＧａＡｓ（Ｃｓ）、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（Ｃｓ）、及びＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ（Ｃｓ）などからなる光電面を含む。

保持部材２２は、ハウジング１０の内側の側面１０ａに対して位置決めされる。すなわち、保持部材２２は、ハウジング１０に対して電子放出板２１を位置決めする。保持部材２２は、ハウジング１０の側面１０ａに沿う枠状であり、保持部材２２には貫通口２２ａが形成されている。電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、貫通口２２ａを画成する縁の内側に、電子放出板２１の入射面２１ｃ及び放出面２１ｄが配置される。保持部材２２がハウジング１０に対して位置決めされた状態において、ハウジング１０の管軸ＴＡは貫通口２２ａを通る。保持部材２２は、貫通口２２ａを通過する電磁波の光軸（以下、「保持部材２２の軸」という）がハウジング１０の管軸ＴＡと平行となるようにハウジング１０に対して位置決めされる。保持部材２２の軸ＨＡは、電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する。保持部材２２は、複数の配線１３の少なくとも１つに接続されている。

図２は、保持部材２２の分解斜視図である。保持部材２２は、第１位置決め部２３、第２位置決め部２４、ベース部２５、スペーサ２６、及び枠板部２７を有している。第１位置決め部２３、第２位置決め部２４、ベース部２５、スペーサ２６、及び枠板部２７は、電子放出板２１を保持した状態で互いに溶接されている。保持部材２２がハウジング１０に位置決めされた状態において、窓１１ａ側から、ベース部２５、スペーサ２６、枠板部２７、第２位置決め部２４、第１位置決め部２３の順で位置している。第１位置決め部２３、第２位置決め部２４、ベース部２５、スペーサ２６、及び枠板部２７は、それぞれ導電性を有している。少なくとも枠板部２７は、配線１３に電気的に接続されている。

電子増倍部３０は、ハウジング１０の内部に配置されており、電子放出部２０から放出された電子が入射する入射面３５を有している。電子増倍部３０は、入射面３５に入射した電子を増倍する。本実施形態では、電子放出板２１の主面２１ｂは、電子増倍部３０の入射面３５に面している。すなわち、電子放出板２１の放出面２１ｄは、電子増倍部３０の入射面３５に面しており、放出面２１ｄから放出された電子が入射面３５に入射する。電子放出板２１の主面２１ａは、ハウジング１０の窓１１ａに面している。

本明細書において、「αがβに面する」とは、βがαに接する平面よりもαの法線方向に位置することを意味する。換言すれば、「αがβに面する」とは、空間をαに接する面で二分した場合に、βがαの裏側でなく、α側に位置することを意味する。たとえば、電子管１では、上述したように、電子放出板２１の放出面２１ｄは電子増倍部３０の入射面３５に面している。これは、電子増倍部３０の入射面３５が放出面２１ｄに接する平面よりも放出面２１ｄの法線方向に位置していることを意味する。

本実施形態では、電子増倍部３０は、図１に示されているように、いわゆるラインフォーカス型の複数段のダイノードを有している。本実施形態において電子増倍部３０は、電子を集束させる集束電極３１と、互いに離間した複数段のダイノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈ，３２ｉ，３２ｊとを有している。ダイノード３２ａは、上述した入射面３５を含んでいる。本実施形態では、電子増倍部３０は、１０段のダイノード３２ａ〜３２ｊを有している。集束電極３１の中央部には、円形状の入射開口３１ａが設けられている。ダイノード３２ａ〜３２ｊは、入射開口３１ａの後段に配置されている。ダイノード３２ａ〜３２ｊのそれぞれには、複数の配線１３のうち１つが接続されている。ダイノード３２ａ〜３２ｊのそれぞれには、所定の電位が配線１３を通して印加される。ダイノード３２ａ〜３２ｊは、印加された電位に応じて入射開口３１ａを通過した電子を増倍する。

電子収集部４０は、ハウジング１０の内部に配置されており、電子増倍部３０で増倍された電子を収集する。本実施形態では、電子収集部４０はメッシュ状のアノード４１を有している。アノード４１は、電子放出板２１の主面２１ｂと対向している。アノード４１には、複数の配線１３のうち１つが接続されている。アノード４１には、所定の電位が配線１３を通して印加される。アノード４１は、ダイノード３２ａ〜３２ｊで増倍された電子を捕捉する。電子収集部４０は、アノード４１の代わりにダイオードを有していてもよい。

本実施形態では、電子管１は、ダイノード３２ａ〜３２ｊ及びアノード４１をハウジング１０の内部に固定する一対の絶縁基板５２を有している。一対の絶縁基板５２は、アルミナからなる。一対の絶縁基板５２は、互いに対向している。ダイノード３２ａ〜３２ｊは、一対の絶縁基板５２の対向方向において延在する一対の端部を有している。アノード４１は、一対の絶縁基板５２の対向方向において延在する一対の端部を有している。ダイノード３２ａ〜３２ｊ及びアノード４１のそれぞれの端部は、一対の絶縁基板５２に予め設けられたスリット状の貫通孔に挿入されている。

電子管１は、ダイノード３２ａ〜３２ｊとアノード４１との一部を囲う遮蔽板３６を有している。遮蔽板３６は、ダイノード３２ａ〜３２ｊで増倍された電子の衝突によって生じた光及びイオンがハウジング１０の内部で飛散することを防止する。遮蔽板３６は、複数の配線１３のうち１つに接続されている。遮蔽板３６には、所定の電位が配線１３を通して印加される。

次に、図３〜図６を参照して、電子放出部２０における保持部材２２の構成について詳細に説明する。図３及び図４は、保持部材２２がハウジング１０に位置決めされている状態を示す図である。図５は、枠板部２７が電子放出板２１を付勢している状態を示す拡大平面図である。図６は、保持部材２２の拡大端面図である。

図３及び図４に示されているように、第１位置決め部２３及び第２位置決め部２４は、ハウジング１０の内部で保持部材２２の位置決めを行う。第１位置決め部２３には、開口２３ａが形成された平板部２３ｂと複数のバネ部２３ｃとを有している。第２位置決め部２４は、開口２４ａが形成された平板部２４ｂと複数のバネ部２４ｃとを有している。開口２３ａ及び開口２４ａは、保持部材２２の貫通口２２ａを形成する。開口２３ａ及び開口２４ａは、矩形状又は円形状である。本実施形態では、開口２３ａ及び開口２４ａは、矩形状である。平板部２３ｂと平板部２４ｂとは、互いに接している。電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、開口２３ａ及び開口２４ａを画成する縁の内側に、電子放出板２１の放出面２１ｄが配置されている。

複数のバネ部２３ｃは、互いに異なる方向に延在している。本実施形態では、複数のバネ部２３ｃは、保持部材２２の軸ＨＡ方向から見て回転対称となるように、保持部材２２の周方向に配置されている。複数のバネ部２４ｃは、互いに異なる方向に延在している。本実施形態では、複数のバネ部２４ｃは、保持部材２２の軸ＨＡ方向から見て回転対称となるように、保持部材２２の周方向に配置されている。

本実施形態では、複数のバネ部２３ｃ，２４ｃは、それぞれ、ハウジング１０の側面１０ａに沿って管軸ＴＡの周方向に等間隔で配置されている。複数のバネ部２４ｃは、保持部材２２の軸ＨＡに直交する方向から見て、複数のバネ部２３ｃよりも窓１１ａ側に配置されている。本実施形態では、第１位置決め部２３及び第２位置決め部２４は、それぞれ、４つのバネ部２３ｃ及び４つのバネ部２４ｃを有している。

第１位置決め部２３及び第２位置決め部２４は、複数のバネ部２３ｃ及び複数のバネ部２４ｃによって、ハウジング１０に対して保持部材２２を位置決めする。第１位置決め部２３の各バネ部２３ｃは、保持部材２２の軸ＨＡ方向及び当該軸ＨＡに直交する方向に延在している。各バネ部２３ｃは、先端でハウジング１０の側面１０ａに当接して付勢力Ｆ１を加える。第１位置決め部２３は、複数のバネ部２３ｃとハウジング１０の側面１０ａとの摩擦力によって、保持部材２２がハウジング１０の管軸ＴＡ方向に移動することを防止する。

第２位置決め部２４の各バネ部２４ｃは、保持部材２２の軸ＨＡに直交する方向から見て、複数のバネ部２３ｃが延在する方向とは反対方向に延在している。各バネ部２４ｃは、Ｔ字形状を有しており、先端が２つに分かれている。各バネ部２４ｃの先端は、保持部材２２の軸ＨＡ方向から見て、保持部材２２の周方向において互いに対向する方向に分かれている。各バネ部２４ｃは、２つの先端でハウジング１０の側面１０ａに当接して付勢力Ｆ２を加える。各バネ部２４ｃは、ハウジング１０の管軸ＴＡに直交する方向において、ハウジング１０の内部における保持部材２２の位置を弾性的に保持している。

ベース部２５には、開口２５ａが形成された平板部２５ｂを有している。ベース部２５は、平板部２５ｂで電子放出板２１の主面２１ａに接している。開口２５ａは、保持部材２２の貫通口２２ａを形成している。ベース部２５は、開口２５ａを画成する縁で電子放出板２１の主面２１ａに接している。電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、開口２５ａを画成する縁の内側に、電子放出板２１の入射面２１ｃが配置されている。開口２５ａは、矩形状又は円形状である。本実施形態では、開口２５ａは、矩形状である。本実施形態では、ベース部２５は、保持部材２２の軸ＨＡを通る断面においてＵ字形状を有しており、保持部材２２の軸ＨＡ方向において平板部２５ｂの周縁からスペーサ２６側とは反対側に延在する枠部２５ｃを更に有している。

スペーサ２６は、ベース部２５と枠板部２７とに挟まれている。スペーサ２６は、開口２６ａが形成された平板部２６ｂを有している。開口２６ａは、保持部材２２の貫通口２２ａを形成している。スペーサ２６の開口２６ａは、電子放出板２１の縁に沿った形状を有している。すなわち、スペーサ２６は、電子放出板２１の縁を囲っている。開口２６ａは、矩形状又は円形状である。本実施形態では、開口２６ａは、矩形状である。開口２６ａの縁は、電子放出板２１の縁に当接している。

スペーサ２６は、保持部材２２の軸ＨＡと直交する方向において、保持部材２２に対して電子放出板２１を位置決めする。スペーサ２６の厚さＴ１は、電子放出板の厚さＴ２以下である。本実施形態では、スペーサ２６の厚さＴ１は、電子放出板の厚さＴ２よりも小さい。

枠板部２７は、一枚板で形成されている。枠板部２７には、開口２７ａが形成されている。開口２７ａは、保持部材２２の貫通口２２ａを形成している。枠板部２７は、平板部２７ｂと複数の付勢部２７ｃ（電子放出板付勢部）とを有している。平板部２７ｂと複数の付勢部２７ｃとは、一体に形成されている。平板部２７ｂはスペーサ２６に接しており、各付勢部２７ｃは電子放出板２１に接している。平板部２７ｂは、ベース部２５との間にスペーサ２６を挟んでいる。開口２７ａは、平板部２７ｂ及び複数の付勢部２７ｃによって画成されている。図５に示されているように、電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、開口２７ａを画成する縁の内側に、電子放出板２１の放出面２１ｄが配置されている。

各付勢部２７ｃは、電子放出板２１の主面２１ｂの縁に接している。各付勢部２７ｃは、主面２１ｂの縁に付勢力Ｆ３を加えることで、ベース部２５の平板部２５ｂに対して電子放出板２１を弾性的に付勢している。各付勢部２７ｃは、主面２１ｂと電気的に接続されている。すなわち、保持部材２２は、複数の付勢部２７ｃを通して主面２１ｂと電気的に接続されている。電子放出板２１は、複数の付勢部２７ｃを通して、保持部材２２に接続された配線１３と電気的に接続されている。

複数の付勢部２７ｃは、開口２７ａの縁の周方向において互いに異なる位置に配置されており、互いに対向する方向に突出している。各付勢部２７ｃは、平板部２７ｂから保持部材２２の軸ＨＡに向かって当該軸に直交する方向に突出している。換言すれば、各付勢部２７ｃは、平板部２７ｂから開口２７ａの中心側（保持部材２２の軸ＨＡ側）に延在している。本実施形態では、複数の付勢部２７ｃは、保持部材２２の軸ＨＡ方向から見て回転対称となるように配置されている。

本実施形態では、各付勢部２７ｃは、板状であり、電子放出板２１をベース部２５に付勢する板バネとして機能する。各付勢部２７ｃは、電子放出板２１に接する前の状態において、平板部２７ｂと一体に面一で形成されている。各付勢部２７ｃは、図６に示されているように、電子放出板２１の主面２１ｂの縁と接することで、弾性変形し、電子放出板２１の主面２１ｂに付勢力Ｆ３を加える。各付勢部２７ｃの厚さＴ３は、電子放出板２１の厚さＴ２よりも小さい。各付勢部２７ｃの厚さＴ３は、スペーサ２６の厚さＴ１よりも小さい。平板部２５ｂと各付勢部２７ｃとの厚さＴ３は、同一である。なお、「同一」には、製造公差の範囲を含んでいる。

本実施形態では、複数の付勢部２７ｃは、枠板部２７の中央に位置する矩形状の開口の縁に保持部材２２の径方向（保持部材２２の軸ＨＡに直交する方向）に複数の切欠き状の隙間２７ｄを設けた形状を有している。本実施形態では、複数の付勢部２７ｃは、上記矩形状の開口の縁の四隅に切欠き状の隙間２７ｄを設けた形状を有している。本実施形態では、複数の付勢部２７ｃは、それぞれ、上記矩形状の開口の縁の一辺に設けられている。

本実施形態では、各付勢部２７ｃは、上記一辺に複数の切欠き状の隙間２７ｅを設けた形状を有している。すなわち、各付勢部２７ｃは、上記隙間２７ｅによって複数の部分２７ｆに分かれている。複数の部分２７ｆの各々が、ベース部２５に電子放出板２１を弾性的に付勢する金属片である。本実施形態では、各付勢部２７ｃは、平面視で矩形状の３つの部分２７ｆに分かれている。各付勢部２７ｃは、２つの部分に分かれていてよいし、４つ以上の部分に分かれていてもよい。

次に、本実施形態における電子管１に電磁波が入射した場合の動作について説明する。保持部材２２、ダイノード３２ａ〜３２ｊ、及びアノード４１には、それぞれ、配線１３を通して電圧が印加される。この際、電子放出板２１にも、保持部材２２の枠板部２７を通して電圧が印加される。保持部材２２、ダイノード３２ａ〜３２ｊ、及びアノード４１の各々に印加される電圧は、保持部材２２からアノード４１に近づくにつれて順次高くなるように設定されている。

電磁波は、ハウジング１０の窓１１ａを透過すると、保持部材２２のベース部２５の開口２５ａに入射する。開口２５ａを通過した電磁波は、電子放出板２１の入射面２１ｃに入射する。電子放出板２１は、電磁波の入射に応じて、電子を放出面２１ｄから放出する。電子放出板２１から放出された電子は、枠板部２７の開口２７ａ、第２位置決め部２４の開口２４ａ、第１位置決め部２３の開口２３ａの順で通過した後に、電子増倍部３０の入射面３５に導かれる。

電子放出板２１から放出された電子は、集束電極３１で収束されて第１段目のダイノード３２ａ（入射面３５）に送られる。第１段目のダイノード３２ａ（入射面３５）に電子が入射すると、ダイノード３２ａから二次電子が第２段目のダイノード３２ｂに向けて放出される。第２段目のダイノード３２ｂに電子が入射すると、ダイノード３２ｂから二次電子が第３段目のダイノード３２ｃに向けて放出される。このように、第１段目のダイノード３２ａから第１０段目のダイノード３２ｊへと電子が増倍されながら順次送られる。すなわち、電子放出板２１から放出された電子に対して、電子増倍部３０でカスケード増倍が行われる。電子増倍部３０で増倍された電子は、電子収集部４０であるアノード４１で収集されて、アノード４１から配線１３を通して出力信号として出力される。

次に、図７を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図７は、それぞれ変形例に係る電子管１において、枠板部２７が電子放出板２１を付勢している状態を示す拡大平面図である。図７に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、電子放出板２１の代わりに電子放出板２１Ａが保持部材２２で保持されている構成である点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

本変形例では、電子放出部２０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板２１Ａと、電子放出板２１Ａを保持する保持部材２２とを有している。電子放出板２１Ａは、電子放出板２１と同様に、互いに対向する主面２１ａ及び主面２１ｂを有している。主面２１ａは、窓１１ａに対向している。主面２１ａは、窓１１ａを通過した電磁波が入射する入射面２１ｃを含んでいる。主面２１ｂは、電子を放出する放出面２１ｄを含んでいる。

電子放出板２１Ａは、メタサーフェス５０と、メタサーフェス５０が設けられた基板５１とを有している。基板５１は、窓１１ａを透過する電磁波に対して電磁波透過性を有している。すなわち、基板５１は、窓１１ａを透過した電磁波の少なくとも一部の周波数帯域を透過する。基板５１は、たとえば、シリコンを材料として構成されている。基板５１は、平面視で矩形状である。本実施形態では、基板５１は、窓１１ａ及び電子増倍部３０から離間している。

基板５１は、電子放出板２１と同様に、互いに対向している主面２１ａ及び主面２１ｂを有している。たとえば、主面２１ａが第１主面を構成する場合、主面２１ｂが第２主面を構成する。主面２１ａ及び主面２１ｂは、窓１１ａに対して平行に配置されている。主面２１ａは、窓１１ａに対向している。主面２１ａは、窓１１ａを通過した電磁波が入射する入射面２１ｃを含んでいる。

メタサーフェス５０は、主面２１ｂに設けられている。メタサーフェス５０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。すなわち、メタサーフェス５０は、電子を放出する放出面２１ｄを含む。図７に示されているように、電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、メタサーフェス５０は、枠板部２７の開口２７ａを画成する縁の内側に配置されている。これにより、電子放出板２１の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、保持部材２２の貫通口２２ａを画成する縁の内側に、電子放出板２１の入射面２１ｃ及び放出面２１ｄが配置される。

メタサーフェス５０は、基板５１の主面２１ｂ上でパターン化された酸化物層又はパターン化された金属層に含まれている。酸化物層は、たとえば酸化チタンである。金属層は、たとえば金である。メタサーフェス５０は、平面視で矩形状である。本実施形態では、メタサーフェス５０を構成する金属層が、主面２１ｂ上で複数のアンテナを形成している。

メタサーフェス５０のアンテナのサイズが小さいほど、波長が短い電磁波、すなわち、周波数が大きい電磁波に感度を有している。メタサーフェス５０は、アンテナの構造を変更することで、０．０１〜５０ＴＨｚ程度の周波数帯域、いわゆるミリ波から中赤外光の周波数帯域に対応できる。すなわち、メタサーフェス５０は、いわゆるテラヘルツ波を含む周波数帯域に対応できる。

次に、本変形例における電子管１に電磁波が入射した場合の動作について説明する。電磁波は、ハウジング１０の窓１１ａを透過すると、保持部材２２のベース部２５の開口２５ａに入射する。開口２５ａを通過した電磁波は、基板５１の入射面２１ｃに入射する。入射面２１ｃに入射した電磁波は、基板５１を透過し、基板５１の主面２１ｂに設けられたメタサーフェス５０に入射する。メタサーフェス５０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。メタサーフェス５０から放出された電子は、枠板部２７の開口２７ａ、第２位置決め部２４の開口２４ａ、第１位置決め部２３の開口２３ａの順で通過した後に、電子増倍部３０の入射面３５に導かれる。

以上説明したように、電子管１では、保持部材２２の複数の付勢部２７ｃがベース部２５に電子放出板２１を弾性的に付勢している。このため、電子管１における各部材の多少の製造誤差及び温度変化による変形があったとしても、複数の付勢部２７ｃが電子放出板２１に安定して接する。保持部材２２は、当該複数の付勢部２７ｃを通して電子放出板２１の主面２１ｂと電気的に接続されている。したがって、保持部材２２の複数の付勢部２７ｃを通して電子放出板２１の主面２１ｂに印加される電圧の安定性が向上されている。

複数の付勢部２７ｃは、主面２１ｂの法線方向から見て回転対称となる位置に配置されている。この場合、複数の付勢部２７ｃによって電子放出板２１に付勢力Ｆ３が均等に加えられる。このため、電子放出板２１が複数の付勢部２７ｃに安定して接する。

各付勢部２７ｃの厚さＴ３は、電子放出板２１の厚さＴ２よりも小さい。このため、各付勢部２７ｃから電子放出板２１に加わる付勢力Ｆ３が低減されている。したがって、電子放出板２１の破損が抑制される。

各付勢部２７ｃは、複数の部分２７ｆに分かれており、当該複数の部分２７ｆの各々がベース部２５に電子放出板２１を弾性的に付勢する。このため、各付勢部２７ｃから付勢力が電子放出板２１により安定して加えられる。このため、電子放出板２１がより安定して複数の付勢部２７ｃに接する。

平板部２７ｂは、複数の付勢部２７ｃと一体に形成されている。スペーサ２６は、ベース部２５と平板部２７ｂとに挟まれていると共に電子放出板２１の縁を囲っている。複数の付勢部２７ｃは、平板部２７ｂから突出して電子放出板２１をベース部２５に対して弾性的に付勢している。スペーサ２６の厚さＴ１は、電子放出板２１の厚さＴ２以下である。

この場合、電子放出板２１の縁を囲うスペーサ２６によって、電子放出板２１の厚み方向に直交する方向において、電子放出板２１がより確実に保持される。スペーサ２６の厚さＴ１が電子放出板２１の厚さＴ２以下であるため、図６に示されている状態において、複数の付勢部２７ｃが電子放出板２１の厚み方向に電子放出板２１に加える付勢力Ｆ３が安定して確保される。このため、電子放出板２１の厚み方向において、電子放出板２１がより確実に保持される。

ベース部２５は、開口２５ａを画成する縁で主面２１ａに接している。この場合、電子放出板２１をさらに安定して保持し、電子放出板２１に電磁波を入射させることができる。

電子放出板２１は、フィールドアシスト型の光電陰極である。この場合、電界が電子放出板２１に電界が形成され、当該電界によって電子放出板２１の主面２１ｂから電子が放出される。このため、電子放出板２１は、たとえば赤外光から紫外光の周波数帯域を有する電磁波の入射に応じて、電子を主面２１ｂから放出する。

電子放出板２１は、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェス５０を有している。この場合、電子放出板２１は、たとえばミリ波から赤外光の周波数帯域の電磁波の入射に応じて、電子をメタサーフェス５０から放出する。

保持部材２２の複数のバネ部２３ｃ，２４ｃは、ハウジング１０の内側の側面１０ａに付勢力Ｆ１，Ｆ２を加えることでハウジング１０に対して当該保持部材２２を位置決めする。この場合、電子管１の各部材において多少の製造誤差又は温度変化による変形があったとしても、保持部材２２がハウジング１０に対して安定して保持される。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

たとえば、本実施形態及び変形例では、電子管１が光電子増倍管である場合について説明したが、これに限定されない。電子管１は、いわゆるイメージインテンシファイア、ストリーク管、撮像装置などであってもよい。この場合も、保持部材２２は、電子放出板２１の主面２１ａがハウジング１０の窓１１ａに面するように、ハウジング１０に対して電子放出板２１を位置決めする。

本実施形態及び変形例では、各付勢部２７ｃが上記隙間２７ｅによって複数の部分２７ｆに分かれている構成について説明したが、各付勢部２７ｃは１つの金属片として形成されていてもよい。たとえば、各付勢部２７ｃは、平面視で矩形状の１つの金属片であってもよい。

ハウジング１０は、円筒形状に限定されない。たとえば、ハウジング１０は、断面が多角形である筒形状を呈していてもよい。

本実施形態では、保持部材２２が枠板部２７を有している構成について説明したが、ベース部２５の平板部２５ｂの縁から複数の付勢部２７ｃが延在する構成であってもよい。この場合、複数の付勢部２７ｃは、ベース部２５の平板部２５ｂの縁から電子放出板２１の主面２１ｂ側に延在した後に、主面２１ｂと平行な方向に折れ曲がって形成されてもよい。この場合も、複数の付勢部２７ｃは、主面２１ｂの縁に接し、ベース部２５の平板部２５ｂに電子放出板２１を弾性的に付勢する。

１…電子管、１０…ハウジング、１０ａ…側面、１１ａ…窓、２１…電子放出板、２１ａ，２１ｂ…主面、２２…保持部材、２３ｃ，２４ｃ…バネ部、２５…ベース部、２５ａ，２７ａ…開口、２６…スペーサ、２７ｂ…平板部、２７ｃ…付勢部、２７ｆ…部分、５０…メタサーフェス、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…厚さ。

Claims (10)

1. 電磁波透過性を有する窓を有しているハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配置されており、前記電磁波の入射に応じて電子を放出する電子放出板と、
   前記ハウジングの内部に配置されており、前記電子放出板を保持すると共に前記電子放出板に電圧を印加する保持部材と、を備え、
   前記電子放出板は、互いに対向する第１主面及び第２主面を有し、
   前記保持部材は、前記第１主面に接しているベース部と、前記第２主面の縁に接していると共に前記ベース部に前記電子放出板を弾性的に付勢する複数の電子放出板付勢部とを有し、当該複数の電子放出板付勢部を通して前記第２主面と電気的に接続されている、電子管。
2. 前記複数の電子放出板付勢部は、前記第２主面の法線方向から見て、回転対称となる位置に配置されている、請求項１に記載の電子管。
3. 前記複数の電子放出板付勢部は、板状であり、
   前記各電子放出板付勢部の厚さは、前記電子放出板の厚さよりも小さい、請求項１又は２に記載の電子管。
4. 前記各電子放出板付勢部は、複数の部分に分かれており、
   前記複数の部分の各々が前記ベース部に前記電子放出板を弾性的に付勢する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子管。
5. 前記保持部材は、前記複数の電子放出板付勢部と当該複数の電子放出板付勢部に一体に形成されている平板部とを含む枠板部と、前記ベース部と前記平板部とに挟まれていると共に前記電子放出板の縁を囲うスペーサと、を有し、
   前記複数の電子放出板付勢部は、前記平板部から突出して前記電子放出板を前記ベース部に対して弾性的に付勢しており、
   前記スペーサの厚さは、前記電子放出板の厚さ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子管。
6. 前記枠板部には、前記複数の電子放出板付勢部と前記平板部とによって画成された開口が形成されており、
   前記複数の電子放出板付勢部は、互いに対向する方向に前記平板部から前記開口の中心側に延在している、請求項５に記載の電子管。
7. 前記ベース部には、前記窓を通過した電磁波が入射する開口が形成されており、
   前記開口は、矩形状又は円形状であり、
   前記ベース部は、前記開口を画成する縁で前記第１主面に接している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子管。
8. 前記電子放出板は、フィールドアシスト型の光電陰極である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子管。
9. 前記電子放出板は、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子管。
10. 前記ハウジングは、筒形状を有しており、
    前記保持部材は、前記ハウジングの内側の側面に付勢力を加えることで前記ハウジングに対して当該保持部材を位置決めする複数のバネ部を有している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子管。

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