JPH10172503A - Photomultiplier - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photomultiplier which can simultaneously reduce a size and a thickness. SOLUTION: A photomultiplier 10 comprises: an incident window 12; a reflection type photocathode 40 in which an electron excited by an incident light to be measured is emitted from an incident face of the light to be measured; a multiplier including a transmission type secondary electron face 30 interposed between the incident window 12 and the reflection type photocathode 40, for allowing the light to be measured from the incident window 12 to be transmitted and multiplying a secondary electron of the electron from the reflection type photocathode 40 side so as to emit it from the incident window 12 side; an anode 20 for collecting the electron multiplied by the transmission type secondary electron face 30 with application of a positive voltage to the reflection type photocathode 40; and a vacuum container 60 for sealing the reflection type photocathode 40, the transmission type secondary electron face 30 and the anode 20 and having the incident window 12 fixed thereto. Consequently, it is possible to provide the photomultiplier at a low cost, which can remarkably reduce the size of an electron orbit inside the vacuum container 60 and a secondary electron multiplier so as to simultaneously reduce a size and a thickness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微弱光を検出する
光電子増倍管に係り、特に、反射型光電陰極と透過型２
次電子面を用いた光電子増倍管に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomultiplier tube for detecting weak light, and more particularly, to a reflective photocathode and a transmissive photocathode.
The present invention relates to a photomultiplier tube using a secondary electron surface.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、光の入射する面と電子の放出
される面が同一面であるいわゆる反射型光電陰極を具備
する光電子増倍管が市販されている。これは、図４にそ
の断面構造を示すように構成されており、真空容器６０
に取り付けられた入射窓１２を透過した被測定光（ｈ
ν）が反射型光電陰極４０に入射、吸収され、電子ｅが
被測定光（ｈν）の入射面から真空中に放出される。真
空中へ放出された電子ｅは反射型光電陰極４０に対して
正電圧を印加された反射型２次電子面である第１ダイノ
ード７１に向かって加速され、入射する。第１ダイノー
ド７１では、入射した電子は数倍の２次電子ｅ’を生成
し、２次電子ｅ’と共に再び真空中へ放出される。放出
された電子ｅ’は同様に第２ダイノード７２に入射し、
さらに２次電子ｅ’’を生成し、２次電子ｅ’’と共に
放出される。これをダイノード７３〜７９へ繰り返すこ
とにより、最終的に陽極２０では反射型光電陰極４０か
ら放出された電子ｅの１００万倍程度の電子が収集さ
れ、信号として検出される。したがって、このような光
電子増倍管１０では極微弱光を非常にＳ／Ｎ比良く検出
することが可能である。2. Description of the Related Art Conventionally, a photomultiplier tube having a so-called reflection type photocathode in which a surface on which light is incident and a surface on which electrons are emitted is the same is commercially available. This is configured as shown in FIG.
Light (h) transmitted through the entrance window 12 attached to the
ν) enters the reflective photocathode 40 and is absorbed, and the electrons e are emitted into the vacuum from the incident surface of the light to be measured (hν). The electrons e emitted into the vacuum are accelerated and incident toward the first dynode 71, which is a reflective secondary electron surface to which a positive voltage is applied to the reflective photocathode 40. In the first dynode 71, the incident electrons generate secondary electrons e 'several times as many as the secondary electrons e', and are emitted again into the vacuum together with the secondary electrons e '. The emitted electrons e ′ similarly enter the second dynode 72,
Further, secondary electrons e ″ are generated and emitted together with the secondary electrons e ″. By repeating this for the dynodes 73 to 79, finally, the anode 20 collects about 1 million times the electrons e emitted from the reflective photocathode 40 and detects them as signals. Therefore, such a photomultiplier tube 10 can detect extremely weak light with a very high S / N ratio.

【０００３】しかしながら、図４のように反射型光電陰
極４０と反射型２次電子面（ダイノード７１から７９）
を備えた光電子増倍管１０では、電子が反射して２次電
子増倍を繰り返した結果、反射型光電陰極４０から陽極
２０にかけての電子軌道が多くの空間を占有しているの
で、小型化、薄型化が困難である。However, as shown in FIG. 4, the reflection type photocathode 40 and the reflection type secondary electron surface (dynodes 71 to 79) are used.
In the photomultiplier tube 10 provided with the above, the electron orbit from the reflection type photocathode 40 to the anode 20 occupies a lot of space as a result of the reflection of electrons and the repetition of secondary electron multiplication. It is difficult to reduce the thickness.

【０００４】そこで、より小型化が可能な光電子増倍管
として、透過型光電陰極と反射型２次電子面とを用いた
ものが市販されている。これは、図５にその断面構造を
示すように構成されており、入射窓１２を透過した入射
光（ｈν）が透過型光電陰極８０に入射、吸収され、入
射光（ｈν）の入射面の反対面から、電子ｅが真空中に
放出される。真空中へ放出された電子ｅは、図４の光電
子増倍管の場合と同様にダイノード７１〜７９で２次電
子増倍され、増倍電子ｅ’、ｅ’’を励起し、陽極２０
にて信号として検出される。Therefore, a photomultiplier tube using a transmission type photocathode and a reflection type secondary electron surface is commercially available as a photomultiplier tube which can be further miniaturized. This is configured so that the cross-sectional structure is shown in FIG. 5, in which the incident light (hν) transmitted through the entrance window 12 enters the transmission type photocathode 80 and is absorbed, and the incident surface (hν) of the incident light (hν) From the opposite side, electrons e are emitted into the vacuum. The electrons e emitted into the vacuum are secondary electron multiplied by dynodes 71 to 79 in the same manner as in the case of the photomultiplier tube of FIG.
Is detected as a signal.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような透過型光電
陰極では、前述のように入射光の入射面と電子ｅの放出
される面が異なるので、入射光に対して効率よく電子を
放出するための最適な膜厚が存在する。したがって、こ
のような透過型光電陰極と反射型２次電子面とを備えた
図５の光電子増倍管は、反射型光電陰極と反射型２次電
子面とを用いた図４の光電子増倍管と比較すると小型化
の点で有利であるが、高効率に２次電子を放出する膜厚
を有する透過型光電陰極の作製が不可欠であり、この結
果コストが増加し、大量生産に不向きになるという課題
があった。In such a transmission type photocathode, since the incident surface of the incident light and the surface from which the electrons e are emitted are different as described above, electrons are efficiently emitted with respect to the incident light. There is an optimal film thickness for this. Therefore, the photomultiplier tube of FIG. 5 provided with such a transmissive photocathode and a reflective secondary electron surface is the photomultiplier of FIG. 4 using a reflective photocathode and a reflective secondary electron surface. Although it is advantageous in terms of miniaturization as compared with a tube, it is indispensable to manufacture a transmission type photocathode having a film thickness that emits secondary electrons with high efficiency, resulting in an increase in cost and unsuitability for mass production. There was a problem of becoming.

【０００６】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、小型化かつ薄型化を同時に達成
し、安価に製造できる光電子増倍管を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a photomultiplier tube which can achieve both miniaturization and thinning at the same time and can be manufactured at low cost.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光電子増倍
管は、被測定光が入射される入射窓と、被測定光の入射
によって励起された電子が被測定光の入射面から放出さ
れる反射型光電陰極と、入射窓と反射型光電陰極との間
に設置され、入射窓から入射された被測定光を透過させ
ると共に反射型光電陰極側から入射した電子を２次電子
増倍して入射窓側から放出する透過型２次電子面を有す
る増倍手段と、反射型光電陰極に対して正電圧が印加さ
れ、透過型２次電子面で増倍された電子を収集する陽極
と、反射型光電陰極と透過型２次電子面と陽極とを密封
すると共に入射窓が取り付けられる真空容器とを備える
ことを特徴とする。A photomultiplier according to the present invention has an incident window through which light to be measured is incident, and electrons excited by the incidence of the light to be measured are emitted from an incident surface of the light to be measured. A reflection type photocathode, which is installed between the entrance window and the reflection type photocathode, transmits the light to be measured entered from the entrance window, and multiplies the electrons incident from the reflection type photocathode side by secondary electrons. A multiplication means having a transmission type secondary electron surface emitting from the entrance window side, and an anode for applying a positive voltage to the reflection type photocathode and collecting electrons multiplied by the transmission type secondary electron surface, It is characterized by comprising a vacuum vessel for sealing the reflection type photocathode, the transmission type secondary electron surface and the anode and having an entrance window attached thereto.

【０００８】本発明によれば、透過型２次電子面は被測
定光を透過させることができるので、入射窓を透過した
被測定光は、透過型２次電子面を透過して反射型光電陰
極に到達し、これにより電子が励起されて光電子が生成
される。そして、反射型光電陰極から真空へ放出された
光電子は、陽極と反射型光電陰極との間に形成されてい
る電界によって被測定光の入射方向に対して反対方向
（以下逆方向）へ進み、透過型２次電子面において２次
電子を放出した後、２次電子と共に陽極で収集される。
すなわち、入射窓と反射型光電陰極との間に透過型２次
電子面を設置したことによって、反射型光電陰極から真
空に放出された光電子が逆方向を進みながら２次電子増
倍され、陽極で収集されることになるので、電子軌道が
占有する空間を大幅に縮小することができる。According to the present invention, the light to be measured can be transmitted through the transmission type secondary electron surface, so that the light to be measured transmitted through the entrance window is transmitted through the transmission type secondary electron surface and is reflected by the reflection type photoelectric conversion surface. The electrons reach the cathode, which excites electrons and generates photoelectrons. The photoelectrons emitted from the reflective photocathode to the vacuum travel in the opposite direction (hereinafter, the opposite direction) to the incident direction of the light to be measured by the electric field formed between the anode and the reflective photocathode. After emitting secondary electrons at the transmission type secondary electron surface, the secondary electrons are collected at the anode together with the secondary electrons.
That is, by providing the transmission type secondary electron surface between the entrance window and the reflection type photocathode, the photoelectrons emitted to the vacuum from the reflection type photocathode are multiplied by the secondary electrons while traveling in the opposite direction, and Therefore, the space occupied by the electron orbit can be greatly reduced.

【０００９】本発明に係る光電子増倍管は、透過型２次
電子面がダイヤモンドまたはダイヤモンドを主とする材
料からなるようにすると好ましく、これにより、透過型
２次電子面は被測定光を好適に透過し、２次増倍された
電子を出力面より効率的に放出する。In the photomultiplier according to the present invention, it is preferable that the transmission type secondary electron surface is made of diamond or a material mainly composed of diamond, whereby the transmission type secondary electron surface is suitable for the light to be measured. And the secondary multiplied electrons are efficiently emitted from the output surface.

【００１０】また、陽極が入射窓の真空側に形成された
透明導電膜からなるようにすると好ましく、これによ
り、陽極と入射窓とを一体構成にできる。Preferably, the anode is made of a transparent conductive film formed on the vacuum side of the entrance window, so that the anode and the entrance window can be integrated.

【００１１】また、増倍手段は透過型２次電子面を複数
カスケードに接続して構成されると好ましく、このよう
な構成を採用することにより、より高い２次電子増倍率
を有する光電子増倍管を得ることができる。It is preferable that the multiplication means is constituted by connecting a plurality of transmission type secondary electron surfaces in a cascade. By adopting such a configuration, a photomultiplier having a higher secondary electron multiplication factor can be obtained. You can get a tube.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の光電子
増倍管について詳細に説明する。なお、図において同一
要素には同一符号を付す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a photomultiplier according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals.

【００１３】図１は、第１実施形態に係る光電子増倍管
１０の端面図である。同図に示す光電子増倍管１０は真
空容器６０を有し、この真空容器６０は金属製の側管１
１と、基台部を構成するステム１４とで構成され、ステ
ム１４は側管１１の底部開口端を塞ぐようにＩｎシール
１３によって固定されている。この側管１１の頂部に固
定された入射窓１２は、波長が３００ｎｍ以上の入射光
を透過させるホウ珪酸ガラスからなり、側管１１の上側
開放端を塞いでいる。FIG. 1 is an end view of a photomultiplier tube 10 according to the first embodiment. The photomultiplier tube 10 shown in FIG. 1 has a vacuum vessel 60, and this vacuum vessel 60 is a metal side tube 1
1 and a stem 14 constituting a base. The stem 14 is fixed by an In seal 13 so as to cover the bottom opening end of the side tube 11. The entrance window 12 fixed to the top of the side tube 11 is made of borosilicate glass that transmits incident light having a wavelength of 300 nm or more, and closes the upper open end of the side tube 11.

【００１４】入射窓１２を臨むステム１４の真空側に
は、プレート状の反射型光電陰極４０が設置され、ステ
ム１４と（接地電位）にされている。反射型光電陰極４
０は紫外領域から９３０ｎｍの波長を有する被測定光に
感度をもつＧａＡｓを基板とし、このＧａＡｓの表面は
酸素終端されている。さらに、反射型光電陰極４０の電
子親和力を低下させて零または負とするために、酸素終
端された領域の表面にはセシウム（Ｃｓ）が被着されて
いる。On the vacuum side of the stem 14 facing the entrance window 12, a plate-shaped reflection type photocathode 40 is provided, and is set to the same potential as the stem 14 (ground potential). Reflective photocathode 4
Reference numeral 0 denotes a substrate made of GaAs having sensitivity to light to be measured having a wavelength of 930 nm from the ultraviolet region, and the surface of the GaAs is terminated with oxygen. Further, in order to reduce the electron affinity of the reflection type photocathode 40 to be zero or negative, cesium (Cs) is deposited on the surface of the oxygen-terminated region.

【００１５】入射窓１２と反射型光電陰極４０との間に
は、プレート状の透過型２次電子面３０が、電極ピン５
２、５３によって保持されている。透過型２次電子面３
０は、入射光（ｈν）の波長に対して十分な透過性を有
する材料（本実施形態においては、多結晶ダイヤモン
ド）からなり、電子を放出する出力面は水素終端されて
いる。したがって、出力面はその仕事関数が低下させら
れ、負の電子親和力を有する光電面（以下ＮＥＡ光電
面）となっている。Between the entrance window 12 and the reflection type photocathode 40, a plate-shaped transmission type secondary electron surface 30 is provided.
2,53. Transmission type secondary electron surface 3
Numeral 0 is made of a material (polycrystalline diamond in this embodiment) having a sufficient transmittance for the wavelength of the incident light (hν), and the output surface for emitting electrons is terminated with hydrogen. Therefore, the output surface has a reduced work function and is a photoelectric surface having negative electron affinity (hereinafter referred to as a NEA photoelectric surface).

【００１６】この透過型２次電子面３０と入射窓１２と
の間には、増倍された２次電子を収集するためのリング
状の陽極２０が棒状の電極ピン５１、５４によって保持
されている。A ring-shaped anode 20 for collecting the multiplied secondary electrons is held between rod-shaped electrode pins 51 and 54 between the transmission type secondary electron surface 30 and the incident window 12. I have.

【００１７】電極ピン５１、５２、５３、５４はステム
１４に設けられた絶縁物質１４１を貫通して真空容器６
０の外部まで達し、電極ピン５１、５４は、電極ピン５
２、５３に対して正電圧が印加されている。また、電極
ピン５２、５３は、ステム１４に対して正電圧が印加さ
れている。The electrode pins 51, 52, 53, 54 penetrate an insulating material 141 provided on the stem 14 and
0, and the electrode pins 51 and 54 are
A positive voltage is applied to 2, 53. Further, a positive voltage is applied to the electrode pins 52 and 53 with respect to the stem 14.

【００１８】次に本実施形態に係る光電子増倍管１０の
動作を説明する。Next, the operation of the photomultiplier tube 10 according to this embodiment will be described.

【００１９】入射窓１２を透過した被測定光である入射
光（ｈν）は、入射窓１２と反射型光電陰極４０との間
に設置された透過型２次電子面３０を透過し、反射型光
電陰極４０に到達し吸収される。入射光（ｈν）の吸収
により反射型光電陰極４０で生成された光電子ｅは、Ｃ
ｓ原子が被着された表面から真空中へ逆方向に放出され
る。そして、この光電子ｅは、反射型光電陰極４０に対
して正電圧を印加された透過型２次電子面３０の方向に
加速されてその入力面に入射し、透過型２次電子面３０
内でエネルギーを失い多数の２次電子ｅ’を励起する。
励起された２次電子ｅ’は透過型２次電子面３０内を移
動して、入射光（ｈν）の入射した出力面から再び真空
中へ放出される。真空中へ放出された２次電子ｅ’は、
透過型２次電子面３０に対して正電圧を印加された陽極
２０に収集され、信号電流として検出される。The incident light (hν), which is the light to be measured, transmitted through the incident window 12 passes through the transmissive secondary electron surface 30 provided between the incident window 12 and the reflective photocathode 40, The light reaches the photocathode 40 and is absorbed. The photoelectrons e generated at the reflection type photocathode 40 by absorbing the incident light (hν) are C
s atoms are emitted in the opposite direction from the deposited surface into the vacuum. Then, the photoelectrons e are accelerated in the direction of the transmission type secondary electron surface 30 to which a positive voltage is applied to the reflection type photocathode 40 and are incident on the input surface thereof.
And loses energy within it to excite a large number of secondary electrons e '.
The excited secondary electrons e ′ move in the transmission type secondary electron surface 30 and are emitted again into the vacuum from the output surface where the incident light (hν) is incident. The secondary electrons e ′ emitted into the vacuum are
The light is collected by the anode 20 to which a positive voltage is applied to the transmission type secondary electron surface 30 and detected as a signal current.

【００２０】このように、入射光（ｈν）経路と光電子
及び電子増倍部を通過する二次電子の電子軌道とを追跡
すると、入射光（ｈν）の入射方向と二次電子の電子軌
道とが反対方向であることがわかる。このことは、本実
施形態に係る光電子増倍管１０が入射窓と反射型光電陰
極の間に透過型２次電子面を有するからこそ実現され、
ここに本実施形態の特徴がある。As described above, when the path of the incident light (hv) and the electron trajectory of the secondary electron passing through the photoelectron and the electron multiplier are traced, the incident direction of the incident light (hv) and the electron trajectory of the secondary electron are obtained. Is in the opposite direction. This is realized because the photomultiplier tube 10 according to the present embodiment has a transmission type secondary electron surface between the entrance window and the reflection type photocathode,
This is the feature of the present embodiment.

【００２１】次に、本発明による光電子増倍管１０の第
２実施形態と第３実施形態を説明する。Next, a second embodiment and a third embodiment of the photomultiplier tube 10 according to the present invention will be described.

【００２２】図２は第２実施形態に係る光電子増倍管１
０の端面図である。同図に示す光電子増倍管１０は第１
実施形態と同様の真空容器６０を有する。そして、この
真空容器６０の内部には、ステム１４の中央部に形成さ
れた絶縁物質１４２の真空側に、棒状の電極ピン５５に
接続された反射型光電陰極４０が設置されている。電極
ピン５５は絶縁物質１４２を貫通し、反射型光電陰極４
０が透過型２次電子面３０に対して低電位になるよう
に、電極ピン５５に電圧が印加される。FIG. 2 shows a photomultiplier tube 1 according to a second embodiment.
0 is an end view. The photomultiplier tube 10 shown in FIG.
It has the same vacuum vessel 60 as the embodiment. In addition, inside the vacuum vessel 60, the reflective photocathode 40 connected to the rod-shaped electrode pin 55 is provided on the vacuum side of the insulating material 142 formed at the center of the stem 14. The electrode pin 55 penetrates through the insulating material 142, and the reflection type photocathode 4
A voltage is applied to the electrode pin 55 so that 0 becomes a low potential with respect to the transmission type secondary electron surface 30.

【００２３】そして、第１実施形態と同様に入射窓１２
と反射型光電陰極４０との間には、透過型２次電子面３
０が電極ピン５２、５３によって保持されているが、第
１実施形態と異なる点は、透明導電膜からなる陽極２１
が入射窓１２の真空側に、側管１１と接して設けらてい
る点である。したがって、陽極２１と真空容器６０とは
同電位になり、その電位が電極ピン５５によって外部に
取り出される。なお、本実施形態では透明導電膜として
ＩＴＯ膜が用いられている。Then, similarly to the first embodiment, the entrance window 12
Between the transmission type secondary electron surface 3 and the reflection type photocathode 40.
0 is held by the electrode pins 52 and 53, but differs from the first embodiment in that the anode 21 made of a transparent conductive film is used.
Is provided in contact with the side tube 11 on the vacuum side of the entrance window 12. Therefore, the anode 21 and the vacuum container 60 have the same potential, and the potential is taken out to the outside by the electrode pin 55. In this embodiment, an ITO film is used as the transparent conductive film.

【００２４】さらに、上述のように陽極２１が形成され
ているため、第１実施形態と比較して、２次電子を収集
するための表面積が大きくなり、放出された２次電子の
収集効率が高くなる。またさらに、陽極２１と入射窓１
２とが一体構成されているので光電子増倍管１０の薄型
化が可能となる。Further, since the anode 21 is formed as described above, the surface area for collecting secondary electrons is increased as compared with the first embodiment, and the efficiency of collecting emitted secondary electrons is increased. Get higher. Furthermore, the anode 21 and the entrance window 1
Since the photomultiplier tube 2 is integrally formed, the photomultiplier tube 10 can be made thinner.

【００２５】図３は、第３実施形態に係る光電子増倍管
１０の端面図である。同図に示す光電子増倍管１０は、
第２実施形態と同様の真空容器６０を有している。真空
容器６０の内部には、ステム１４の中央部に設けられた
絶縁物質１４２の真空側に反射型光電陰極４０が設置さ
れ、反射型光電陰極４０と入射窓１２の間に透過型２次
電子面が設けられている。第２実施形態と異なる点は、
より高い増倍率を得るために２枚の透過型２次電子面３
０１、３０２がカスケードに組み合わされている点であ
る。FIG. 3 is an end view of the photomultiplier tube 10 according to the third embodiment. The photomultiplier tube 10 shown in FIG.
It has the same vacuum vessel 60 as the second embodiment. Inside the vacuum vessel 60, a reflective photocathode 40 is installed on the vacuum side of an insulating material 142 provided at the center of the stem 14, and a transmission type secondary electron is placed between the reflective photocathode 40 and the incident window 12. A surface is provided. The difference from the second embodiment is that
Two transmission-type secondary electron surfaces 3 to obtain a higher multiplication factor
01 and 302 are combined in a cascade.

【００２６】第１実施形態と同様に、入射光（ｈν）の
吸収により反射型光電陰極４０で生成された光電子ｅ
は、反射型光電陰極４０のＣｓ原子からなる表面から真
空中に放出される。そして、この光電子ｅは、反射型光
電陰極４０に対して正電圧を印加された反射型光電陰極
側から１枚目の透過型２次電子面３０１の入力面に入射
し、透過型２次電子面内でエネルギーを失い多数の２次
電子ｅ’を励起する。励起された２次電子ｅ’は透過型
２次電子面内を移動して、出力面から再び真空中へ放出
される。真空中へ放出された２次電子ｅ’は、反射型光
電陰極側から１枚目の透過型２次電子面３０１に対し
て、正電圧を印加された反射型光電陰極側から２枚目の
透過型２次電子面３０２の入力面に入射する。そして、
この２次電子ｅ’は、同様に増倍された２次電子ｅ’’
を２枚目の透過型２次電子面３０２の出力面から再び真
空中へ放出する。真空中へ放出された２次電子ｅ’’
は、透過型２次電子面３０２に対して正電圧を印加され
た陽極２１に収集され、信号電流として検出される。As in the first embodiment, the photoelectrons e generated by the reflective photocathode 40 by absorbing the incident light (hν)
Are emitted from the surface of the reflective photocathode 40 made of Cs atoms into a vacuum. Then, the photoelectrons e are incident on the input surface of the first transmission type secondary electron surface 301 from the reflection type photocathode side where a positive voltage is applied to the reflection type photocathode 40, and the transmission type secondary electrons Loss of energy in the plane excites many secondary electrons e '. The excited secondary electrons e ′ move in the transmission type secondary electron plane and are emitted again from the output plane into the vacuum. The secondary electrons e ′ released into the vacuum are applied to the first transmission type secondary electron surface 301 from the reflection type photocathode side to the second type from the reflection type photocathode side where a positive voltage is applied. The light enters the input surface of the transmission type secondary electron surface 302. And
This secondary electron e ′ is similarly multiplied by the secondary electron e ″.
From the output surface of the second transmission type secondary electron surface 302 into the vacuum again. Secondary electron e '' emitted into vacuum
Are collected by the anode 21 to which a positive voltage is applied to the transmission type secondary electron surface 302 and detected as a signal current.

【００２７】このように、本実施形態に係る光電子増倍
管１０では、透過型２次電子面が非常に薄型であるの
で、カスケードに複数個接続するのに適しており、薄型
化と同時に高い増倍率を有する光電子増倍管が可能であ
る。As described above, in the photomultiplier tube 10 according to the present embodiment, the transmission type secondary electron surface is very thin, so that it is suitable for connecting a plurality of cascades, and is high at the same time as thinning. Photomultiplier tubes with multiplication factors are possible.

【００２８】本発明は、上記実施形態に限定されること
なく様々な変形が可能である。例えば、第１実形態にお
いて、入射窓１２はホウ珪酸ガラスからなると好ましい
が、被測定光に対して十分な透過率を有するものであれ
ば、例えば石英ガラス、サファイア、フッ化マグネシウ
ムなどでもよい。また、透過型２次電子面３０は被測定
光に対して十分な透過率を有し、実用的な２次電子放出
効率を有する材料であればよく、機械的強度、コスト、
２次電子放出効率などの点からはダイヤモンドまたはダ
イヤモンドを主成分とする材料、特に多結晶ダイヤモン
ドが最も適した材料である。反射型光電陰極４０につい
ては、ＧａＡｓの表面を酸素終端し、更にその表面にＣ
ｓを被着したＮＥＡ光電面を例に説明したが、被測定光
の波長において最も分光感度特性のよい材料を選択すれ
ばよい。The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the first embodiment, the incident window 12 is preferably made of borosilicate glass, but may be made of, for example, quartz glass, sapphire, magnesium fluoride, or the like as long as it has a sufficient transmittance for the light to be measured. In addition, the transmission type secondary electron surface 30 may be a material having a sufficient transmittance for the light to be measured and having a practical secondary electron emission efficiency.
From the viewpoint of secondary electron emission efficiency and the like, diamond or a material containing diamond as a main component, particularly, polycrystalline diamond is the most suitable material. Regarding the reflection type photocathode 40, the surface of GaAs is oxygen-terminated and the surface is
Although the NEA photocathode coated with s has been described as an example, a material having the best spectral sensitivity characteristic at the wavelength of the light to be measured may be selected.

【００２９】また、透過型２次電子面３０の出力面は、
出力面を水素終端した後、さらにアルカリ金属またはそ
の化合物を被着したもの、または酸素終端した後、さら
にアルカリ金属またはその化合物を被着したもの、また
はフッ素で終端した後、更にアルカリ金属またはその化
合物を被着したもの等とすることができ、これにより多
結晶ダイヤモンド表面の仕事関数を低下させることがで
きる。さらに透過型２次電子面３０の両端、すなわち入
力面と出力面との間にバイアス電圧を印加して、透過型
２次電子面内に生成された２次電子を出力面側に加速す
る方向に電界を形成し、より高い２次電子放出効率を得
ることが可能である。The output surface of the transmission type secondary electron surface 30 is:
After terminating the output surface with hydrogen, further apply an alkali metal or a compound thereof, or oxygen-terminated, further apply an alkali metal or a compound thereof, or terminate with fluorine, and further add an alkali metal or a compound thereof. Compounds can be applied, and the like, whereby the work function of the surface of the polycrystalline diamond can be reduced. Further, a bias voltage is applied between both ends of the transmission type secondary electron surface 30, that is, between the input surface and the output surface, to accelerate the secondary electrons generated in the transmission type secondary electron surface to the output surface side. It is possible to obtain a higher secondary electron emission efficiency by forming an electric field at the center.

【００３０】また、陽極２１としては光透過性の優れた
透明導電膜にＩＴＯ膜を用いることが好ましいが、入射
光に対して高い透過率を有する導電性の膜、例えば非常
に薄い金属の蒸着膜でも、入射光に対して高い透過率で
かつ十分な電気伝導を有していれば用いることができ
る。As the anode 21, it is preferable to use an ITO film as a transparent conductive film having excellent light transmittance. However, a conductive film having a high transmittance to incident light, for example, a very thin metal deposited A film can also be used as long as it has high transmittance to incident light and sufficient electric conductivity.

【００３１】また、第３実施形態において、透過型２次
電子面３０１、３０２が２枚カスケード接続されたもの
を例に説明したが、十分な入射光の透過率を確保できれ
ば３枚以上の透過型２次電子面を接続し、より高い増倍
率を得ることも可能である。Further, in the third embodiment, an example in which two transmission-type secondary electron surfaces 301 and 302 are cascaded has been described. However, if a sufficient transmittance of incident light can be ensured, three or more transmission-type secondary electron surfaces are required. It is also possible to obtain a higher multiplication factor by connecting the mold secondary electron surface.

【００３２】さらに第２、第３実施形態では、透明導電
膜による陽極２１が入射窓１２の内側、すなわち真空側
に形成されているものを例に説明したが、第１実施形態
と同様に陽極２０が別途設けられているものでもよい。Further, in the second and third embodiments, an example is described in which the anode 21 made of a transparent conductive film is formed inside the entrance window 12, that is, on the vacuum side. 20 may be separately provided.

【００３３】[0033]

【発明の効果】本発明による光電子増倍管によれば、入
射窓と反射型光電陰極との間に薄型の透過型２次電子面
が設置されているので、反射型光電陰極から放出された
光電子が被測定光の入射方向に対して反対方向を進みな
がら２次電子増倍され、陽極で収集されることになる。
したがって、電子軌道を確保するために必要な空間を大
幅に縮小することができ、しかも、２次電子増倍部を電
子の直線軌道上に設けることができる。このような新機
軸をうち出すことによって、光電子増倍管のさらなる小
型化、薄型化を達成することができる。According to the photomultiplier according to the present invention, since the thin transmission type secondary electron surface is provided between the entrance window and the reflection type photocathode, the light emitted from the reflection type photocathode is provided. Photoelectrons are multiplied by secondary electrons while traveling in the direction opposite to the incident direction of the light to be measured, and are collected at the anode.
Therefore, the space required for securing the electron orbit can be significantly reduced, and the secondary electron multiplier can be provided on the linear electron orbit. By taking out such a novel feature, the photomultiplier tube can be further reduced in size and thickness.

【００３４】特に、陽極が入射窓の真空側に形成された
透明導電膜からなるようにした場合、陽極と入射窓とを
一体構成にできるので、光電子増倍管のさらなる小型
化、薄型化を達成可能とする。In particular, when the anode is made of a transparent conductive film formed on the vacuum side of the entrance window, the anode and the entrance window can be integrated, so that the photomultiplier can be further reduced in size and thickness. Achievable.

【００３５】さらに、低コストかつ大量生産に適した反
射型光電陰極を光電子増倍管に用いることによって、小
型化、薄型化を同時に達成した光電子増倍管を安価に提
供することができる。Furthermore, by using a low-cost, reflective photocathode suitable for mass production for a photomultiplier, a photomultiplier that is simultaneously small and thin can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】第１実施形態に係る光電子増倍管の端面図であ
る。FIG. 1 is an end view of a photomultiplier tube according to a first embodiment.

【図２】第２実施形態に係る光電子象倍管の端面図であ
る。FIG. 2 is an end view of a photomultiplier tube according to a second embodiment.

【図３】第３実施形態に係る光電子象倍管の端面図であ
る。FIG. 3 is an end view of a photomultiplier tube according to a third embodiment.

【図４】従来の反射型光電陰極と反射型２次増倍面を用
いた光電子増倍管の端面図である。FIG. 4 is an end view of a conventional photomultiplier tube using a reflection type photocathode and a reflection type secondary multiplication surface.

【図５】従来の透過型光電陰極と反射型２次増倍面を用
いた光電子増倍管の端面図である。FIG. 5 is an end view of a conventional photomultiplier tube using a transmission type photocathode and a reflection type secondary multiplication surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…光電子増倍管、１２…入射窓、２０…陽極、２１
…透明導電膜からなる陽極、３０…透過型２次電子面、
４０…反射型光電陰極、６０…真空容器。10 photomultiplier tube, 12 entrance window, 20 anode, 21
... Anode made of transparent conductive film, 30 ... Transmissive secondary electron surface,
40: reflection type photocathode, 60: vacuum vessel.

フロントページの続き (72)発明者 山田 正美 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内Continuation of front page (72) Inventor Masami Yamada 1126 Nomachi 1-chome, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Hamamatsu Photonics Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 被測定光が入射される入射窓と、 前記被測定光の入射によって励起された電子が前記被測
定光の入射面から放出される反射型光電陰極と、 前記入射窓と前記反射型光電陰極との間に設置され、前
記入射窓から入射された被測定光を透過させると共に前
記反射型光電陰極側から入射した電子を２次電子増倍し
て前記入射窓側から放出する透過型２次電子面を有する
増倍手段と、 前記反射型光電陰極に対して正電圧が印加され、前記透
過型２次電子面で増倍された電子を収集する陽極と、 前記反射型光電陰極と前記透過型２次電子面と前記陽極
とを密封すると共に前記入射窓が取り付けられる真空容
器と、を備えることを特徴とする光電子増倍管。An incident window into which the light to be measured is incident; a reflective photocathode in which electrons excited by the incidence of the light to be measured are emitted from an incident surface of the light to be measured; A transmission device installed between the reflection-type photocathode and transmitting the light to be measured incident from the entrance window and multiplying electrons incident from the reflection-type photocathode side by secondary electrons and emitting from the entrance window side. Multiplying means having a secondary electron surface of a type, an anode for applying a positive voltage to the reflective photocathode and collecting electrons multiplied by the transmission type secondary electron surface, and a reflective photocathode And a vacuum vessel that seals the transmission type secondary electron surface and the anode and to which the entrance window is attached. 【請求項２】 前記透過型２次電子面がダイヤモンドま
たはダイヤモンドを主とする材料からなることを特徴と
する請求項１記載の光電子増倍管。2. The photomultiplier tube according to claim 1, wherein said transmission type secondary electron surface is made of diamond or a material mainly containing diamond. 【請求項３】 前記陽極が前記入射窓の真空側に形成さ
れた透明導電膜からなることを特徴とする請求項１記載
の光電子増倍管。3. The photomultiplier tube according to claim 1, wherein said anode is made of a transparent conductive film formed on a vacuum side of said entrance window. 【請求項４】 前記増倍手段は、前記透過型２次電子面
を複数カスケードに接続して構成されることを特徴とす
る請求項１記載の光電子増倍管。4. The photomultiplier according to claim 1, wherein said multiplier comprises a plurality of transmission type secondary electron surfaces connected in cascade.