WO2019012914A1 - 電子管 - Google Patents
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Definitions
- One aspect of the present invention relates to an electron tube.
- An electron tube for detecting light accelerates electrons (photoelectrons) emitted from a photoelectric surface by light incidence toward a semiconductor element, and captures electrons by the semiconductor element.
- the electron tube disclosed in Patent Document 1 receives light from an entrance window provided at one end of the chamber. When the received light is incident on the photoelectric conversion unit provided on the other end side facing the incident window, the photoelectric conversion unit generates electrons (photoelectrons). The electrons are incident on a sensor provided in the entrance window so as to face the photoelectric conversion unit.
- Patent Document 1 discloses a reflection-type electron-implanted multiplication-type optical sensor in which an entire surface of a stem provided with an electron detection element is an incident window.
- the light received from the entrance window may be directly incident on the photoelectric surface depending on the incident mode of the light.
- light may be incident on the inner wall of the chamber.
- the entire surface of the stem is an incident window.
- incident light can follow different paths.
- the component when the component is disposed between the stem and the photocathode, the component may block light. Therefore, it is difficult to provide a focusing electrode between the electron detecting element provided on the stem and the photoelectric surface. As a result, the signal output from the electron detection element fluctuates in time depending on the mode of incident light. Therefore, it has been difficult to ensure the desired temporal characteristics.
- An aspect of the present invention aims to provide an electron tube capable of reliably obtaining a desired temporal characteristic.
- a photoelectric conversion unit which emits electrons according to incident light
- an electron detection unit which is disposed to face the photoelectric conversion unit, which receives electrons, a photoelectric conversion unit, and an electron detection unit
- the electronic detection unit is provided with a housing that forms an internal space held in vacuum, and the stem unit is provided with a light incident window that allows light to pass, and shields the periphery of the light incident window A light shielding portion is provided, and the electrode plate transmits the light guided from the light incident window portion, thereby being emitted from the first region where the light passing portion for guiding the light to the photoelectric conversion portion is provided, and the photoelectric conversion portion Pass electrons to the electron detector And a second region in which the electron passing portion is provided, the first region being formed on a first axis connecting the light incident window portion and
- the light is received in the housing from the light incident window provided in the stem portion and the periphery thereof is shielded.
- the light received in the housing passes through the light passing portion of the electrode plate.
- the light passing through the light passing portion reaches the photoelectric conversion portion. That is, the incidence of light from the stem portion is limited to the incidence through the light incidence window.
- the light passing through the light entrance window passes through the light passing part. Therefore, the light finally reaching the photoelectric conversion unit always passes through the light passing unit. If it does so, the aspect of light which injects from the stem part which has a light-incidence window part until it reaches a photoelectric conversion part will be restrict
- the distance from the light incident window to the photoelectric conversion surface falls within a predetermined range. Electrons emitted from the photoelectric conversion unit are focused by the focusing electrode unit. The focused electrons are guided to the electron detection unit. Therefore, the temporal fluctuation of the signal output from the electron detection unit is reduced. As a result, desired temporal characteristics can be reliably obtained.
- the light passing portion may be spaced apart from the electron passing portion. According to this configuration, the influence of the light passing portion on the electric field formed in the electron passing portion can be reduced. Therefore, a desired electron orbit is obtained. In addition, the incident path of light reaching the photoelectric conversion unit can be identified with certainty.
- the housing may further have a lid that faces the stem, and the lid may have a photoelectric conversion that faces the stem and is provided on a surface exposed to the internal space. According to this configuration, it is possible to provide the photoelectric conversion unit with high accuracy. Therefore, a desired electron orbit can be obtained.
- the light incident window may include a through hole provided in a stem having the first axis as a central axis, and a light transmitting member fixed to the stem so as to close the through hole. According to this configuration, it is possible to reliably specify the incident path of the light reaching the photoelectric conversion unit.
- the light transmitting member may have a light incident surface on which light is incident, and the light incident surface may be orthogonal to the first axis. According to this configuration, incident light can be efficiently guided to the photoelectric conversion unit.
- the stem portion may be formed of a metal material. According to this configuration, the stem portion itself can function as a light shielding portion. Therefore, the incident path of the light reaching the photoelectric conversion unit can be identified with certainty. Furthermore, the stem portion formed of a metal material has good thermal conductivity. Therefore, the heat generated by the electron detection unit is efficiently discharged to the outside. As a result, the operation of the electron detection unit can be stabilized.
- the lid may be formed of a metal material. According to this configuration, the lid has a light shielding property. Therefore, the incidence of noise light from the lid can be suppressed.
- an electron tube capable of reliably obtaining a desired temporal characteristic.
- FIG. 1 is a perspective view showing a cross section of an electron tube according to the embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing a cross section of the stem shown in FIG.
- FIG. 3 is an exploded view showing a cross section of the electron tube.
- FIG. 4 is a view showing a cross section of the electron tube according to the embodiment.
- FIG. 5 is a view showing a cross section of the electron tube according to the first modification.
- FIG. 6 is a view showing a cross section of the electron tube according to the second modification.
- FIG. 7 is a perspective view showing the cross section of the electron tube according to the third modification.
- FIG. 8 is a perspective view showing a cross section of an electron tube according to a fourth modification.
- FIG. 9 is a perspective view showing a cross section of an electron tube according to a fifth modification.
- FIG. 10 is a perspective view showing a cross section of an electron tube according to the sixth modification.
- the electron tube 1 shown in FIG. 1 is a so-called electron bombarded multiplication type photo sensor (HPD: Hybrid Photo-Detector).
- the electron tube 1 accelerates electrons (photoelectrons) emitted from the photoelectric surface according to the incidence of light.
- the electron tube 1 injects the accelerated electrons into an avalanche photodiode which is a semiconductor element. With this configuration, the electron tube 1 detects weak light.
- An avalanche photodiode is a semiconductor element which joins a high concentration P region and an N region and forms a sufficiently high electric field to cause avalanche amplification in the junction region.
- the avalanche photodiode When electrons are incident on the incident surface of the avalanche photodiode, the avalanche photodiode multiplies the incident electrons and outputs an electrical signal.
- the avalanche photodiode is an electron multiplier.
- the avalanche photodiode is also an electron detector.
- the electron tube 1 has a housing 2 that forms an internal space maintained at a vacuum.
- the housing 2 has a substantially cylindrical shape. Inside the housing 2, a photoelectric surface 3 (photoelectric conversion unit), a focusing electrode unit 4, and an avalanche photodiode 6 (electron detection unit) are disposed.
- the cylindrical case 2 has an outer diameter of about 30 mm and a height of about 25 mm.
- the housing 2 has a side pipe portion 7 disposed along the axis A2 (second axis), a lid 8 (lid portion), and a stem 9 (stem portion).
- the side tube portion 7 presents the main body portion of the cylindrical case 2.
- the upper end and the lower end of the side pipe portion 7 are opened.
- the open upper end is sealed by the lid 8.
- the open lower end is sealed by the stem 9.
- the connection between the lid 8 and the side tube 7 and the connection between the stem 9 and the side tube 7 are kept airtight.
- the inside of the housing 2 is kept vacuum.
- the side tube portion 7 has a lower electrode portion 11, a lower insulating cylindrical portion 12, an intermediate electrode portion 13, an upper insulating cylindrical portion 14, and an upper electrode portion 16.
- the lower electrode portion 11, the lower insulating cylindrical portion 12, the intermediate electrode portion 13, the upper insulating cylindrical portion 14 and the upper electrode portion 16 each have a substantially annular shape.
- the lower electrode portion 11, the lower insulating cylindrical portion 12, the intermediate electrode portion 13, the upper insulating cylindrical portion 14, and the upper electrode portion 16 are stacked in this order from the bottom along the axis A2. At least a part of the lower electrode part 11 which is the focusing electrode part 4, the intermediate electrode part 13 and the upper electrode part 16 constitutes a part of the housing 2.
- the upper electrode portion 16 forms an opening at the upper end of the side tube portion 7.
- the upper electrode portion 16 functions as a focusing electrode portion 4 closest to the photocathode 3.
- the lower electrode portion 11 forms an opening at the lower end of the side pipe portion 7.
- the lower electrode portion 11 functions as a focusing electrode portion 4 closest to the avalanche photodiode 6.
- the configuration of the side pipe portion 7 will be described in detail later.
- the lid 8 closes the opening of the upper electrode portion 16.
- the lid 8 is a disk-shaped member formed of a light-shielding conductive member (for example, a metal material such as Kovar).
- the lid 8 has a lid upper surface 8a and a lid lower surface 8b.
- the lid upper surface 8 a is exposed to the outside of the housing 2.
- the lid lower surface 8 b is exposed to the inside of the housing 2.
- the axis of the lid 8 overlaps with the axis A2 of the housing 2.
- a photoelectric surface 3 is formed in a region of the lid lower surface 8b of the lid 8 overlapping the axis A2.
- the photoelectric surface 3 is a film-like portion formed on a concave curved surface which is recessed toward the lid upper surface 8 a side.
- the photoelectric surface 3 is, for example, an alkaline photoelectric surface made of Sb-K-Cs or the like.
- a crystal photocathode material such as GaAsP may be employed.
- the lid upper surface 8 a is airtightly fixed to the upper electrode portion 16 by the sealing portion 31.
- Kovar is exemplified as the sealing portion 31.
- the sealing portion 31 is airtightly fixed by sandwiching a bonding member (not shown) (for example, a bonding member containing a low melting point metal such as indium) between the lid upper surface 8 a and the upper electrode portion 16.
- the lid 8 is disposed on the axis A2.
- the stem 9 is disposed on the axis A2.
- the lid lower surface 8 b of the lid 8 faces the stem 9.
- the lid 8 is formed of a conductive member having a light shielding property. Accordingly, the incidence of noise light from the lid 8 side to the photoelectric surface 3 is suppressed. In addition, an electric potential can be supplied to the photoelectric surface 3 through the lid 8 and the upper electrode portion 16.
- the stem 9 has a base 17, a feed pin 18, a signal pin 19 and a pin protection cylinder 21.
- the disk-shaped base 17 has a base main surface 22 and a base back surface 23.
- the base main surface 22 is exposed to the inside of the housing 2.
- the base back surface 23 is exposed to the outside of the housing 2.
- the base main surface 22 has a connection area 22a, a diode placement area 22b, and a through hole formation area 22c.
- Connection region 22 a is set at the peripheral portion of base main surface 22.
- the connection region 22 a is airtightly fixed to the lower electrode portion 11.
- the diode placement area 22 b is set at a central portion including the central axis of the base main surface 22.
- An avalanche photodiode 6 is attached to the diode placement area 22b. Specifically, substrate 24 is fixed on base main surface 22. Then, the avalanche photodiode 6 is mounted on the substrate 24. The avalanche photodiode 6 is attached to the stem 9 via the substrate 24. The avalanche photodiode 6 is disposed to intersect the axis A2. The photocathode 3 is also arranged to intersect the axis A2. Therefore, the avalanche photodiode 6 faces the photocathode 3. Heat generated during operation of the avalanche photodiode 6 may become a noise component. Therefore, the heat generated by the avalanche photodiode 6 may be dissipated through the stem 9.
- a material of the stem 9 for example, copper, which is a metal material having high heat dissipation, can be mentioned. Moreover, as a material of the stem 9, a metal material such as Kovar and / or a ceramic may be adopted.
- the through hole formation region 22c is set between the connection region 22a and the diode placement region 22b.
- One inner opening 26a of the light incident hole 26 (light incident window) is formed in the through hole formation region 22c.
- the light entrance hole 26 receives light inside the housing 2.
- the light entrance hole 26 penetrates the base 17.
- An axis A1 (first axis), which is a central axis of the light incident hole 26, is an optical axis of light incident on the housing 2.
- the axis A1 passes through the center of the photocathode 3.
- the axis A1 is inclined with respect to the axis A2 of the housing 2.
- the inner opening 26 a of the light incident hole 26 is formed in the through hole formation region 22 c of the base main surface 22.
- a counterbore 27 is provided on the back surface 23 of the light incident hole 26. In the counterbore 27, an outer opening 26b of the light incident hole 26 is formed.
- the entrance face plate 28 (light transmission member) is fitted into the light entrance hole 26 so as to hermetically seal the outer opening 26 b.
- the entrance face plate 28 is glass transparent to light.
- the entrance face plate 28 may be sapphire glass.
- the entrance face plate 28 may select the material according to the wavelength of the light to be detected.
- the entrance face plate 28 may be quartz.
- the stem 9 is made of a material having no light transparency such as copper.
- the light shielding portion 10 to the light irradiated from the stem 9 side includes the periphery of the light incident hole 26 and the side wall region connecting the base main surface 22 and the base back surface 23.
- the periphery of the light incident hole 26 is a region excluding the outer opening 26 b in the back surface 23 of the base.
- the inner wall surface of the light entrance hole 26 and the base main surface 22 are also shielded from light. Accordingly, the light incident from the entrance face plate 28 is transmitted through the base 17 of the stem 9 and does not enter the inside of the housing 2.
- the stem 9 may be made of a material that does not have light transparency, or may be made of a material that has light transparency.
- a light shielding member may be provided around the light incident hole 26 and in the side wall region connecting the base main surface 22 and the base back surface 23.
- light shielding may be applied to the periphery and the side wall region of the light incident hole 26.
- a light shielding member may be provided on the inner wall surface of the light incident hole 26 and the base main surface 22, or light shielding may be performed.
- the incident surface plate 28 has a light incident surface 28a and a light output surface 28b.
- the light incident surface 28 a is exposed to the outside of the housing 2.
- the light emitting surface 28 b includes a portion exposed to the inside of the housing 2.
- the peripheral portion of the light exit surface 28 b is fixed to the counterbore 27.
- the light incident surface 28a of the incident surface plate 28 is orthogonal to the axis A1.
- the feed pin 18 applies a voltage to the substrate 24 to which the avalanche photodiode 6 is attached.
- the feed pin 18 is disposed between the connection region 22a and the diode placement region 22b and in a region not overlapping the through hole formation region 22c.
- the feed pin 18 is a rod-like conductive member extending parallel to the axis A2.
- One end of the feed pin 18 is exposed to the outside of the housing 2.
- the other end of the feed pin 18 is exposed to the inside of the housing 2.
- One end of a wire 29 is connected to the other end of the feed pin 18.
- the other end of the wire 29 is connected to the substrate 24 to which the avalanche photodiode 6 is attached.
- the feed pin 18 is insulated from the stem 9 by an insulating structure (not shown).
- the signal pin 19 takes out the signal from the avalanche photodiode 6.
- the signal pin 19 is disposed in the diode disposition area 22b.
- the signal pin 19 is also a rod-like conductive member extending parallel to the axis A2.
- One end of the signal pin 19 is exposed to the outside of the housing 2.
- the other end of the signal pin 19 is exposed to the main base surface 22 of the base 17.
- the other end of the signal pin 19 is connected to the avalanche photodiode 6 through the substrate 24.
- the signal pin 19 is insulated from the stem 9 by an insulating structure (not shown).
- the pin protection cylinder 21 as an SMA connector protects the other end of the signal pin 19.
- the pin protection cylinder portion 21 is a cylindrical portion, and is provided substantially at the center of the back surface 23 of the base.
- the inner diameter D21 of the pin protection cylindrical portion 21 is larger than the outer diameter D19 of the signal pin 19.
- the height of the pin protection cylindrical portion 21 is longer than the length of the signal pin 19 protruding from the back surface 23 of the base.
- the height of the pin protection cylinder 21 is the length from the back surface 23 of the base to the tip 21 a of the pin protection cylinder 21.
- the side tube portion 7 has a lower electrode portion 11, a lower insulating cylindrical portion 12, an intermediate electrode portion 13, an upper insulating cylindrical portion 14, and an upper electrode portion 16.
- the lower electrode portion 11 has a lower electrode base portion 32 and an electrode cover 33.
- the lower electrode portion 11 functions as a focusing electrode portion 4 closest to the avalanche photodiode 6.
- the lower electrode base portion 32 is a conductive member exhibiting an annular shape.
- the lower electrode base portion 32 is supplied with a voltage of 8 kV as an example from a power source (not shown) electrically connected.
- the lower electrode base portion 32 has an upper surface 32a, a lower surface 32b, an inner circumferential surface 32c forming the through hole 32h, and an outer circumferential surface 32d.
- the electrode cover 33 is a conductive member having a substantially cap shape.
- the electrode cover 33 has a flat focusing electrode 34 (electrode plate) facing the photocathode 3 and the avalanche photodiode 6, and a cover wall 36 standing from the outer periphery of the focusing electrode 34. Focusing electrode portion 34 and cover wall portion 36 are integrally formed.
- the electrode cover 33 is disposed between the lower electrode base portion 32 and the lower insulating cylindrical portion 12.
- the focusing electrode portion 34 of the electrode cover 33 is sandwiched between the upper surface 32 a of the lower electrode base portion 32 and the lower surface 12 b of the lower insulating cylindrical portion 12.
- a cover wall portion 36 provided upright from the outer peripheral portion of the focusing electrode portion 34 covers the outer peripheral surface 32 d of the lower electrode base portion 32.
- the lower electrode portion 11 has a light passing hole 37 (light passing portion), an electron passing hole 38 (electron passing portion), and a wall portion 38W.
- the lower electrode portion 11 has a light passing hole 37 and an electron passing hole 38 which are through holes.
- the light passage holes 37 and the electron passage holes 38 are formed adjacent to and separated from each other in the flat plate portion of the focusing electrode portion 34 of the electrode cover 33.
- the wall 38 W is erected so as to surround the electron passage hole 38.
- the through holes provided in the focusing electrode portion 34 are only the light passing holes 37 and the electron passing holes 38.
- the light passage hole 37 guides the light received from the light incident hole 26 to the photoelectric surface 3.
- the size of the light passage hole 37 is equal to or less than the size of the light entrance hole 26 projected onto the focusing electrode unit 34 along the axis A1. In the embodiment, the size of the light passage hole 37 is substantially equal to the size of the light incident hole 26 projected onto the focusing electrode unit 34 along the axis A1.
- the light passage hole 37 is provided in the flat plate portion of the focusing electrode unit 34 so as to be separated from the electron passage hole 38 via the wall portion 38W. Therefore, it does not affect the electric field involved in electron focusing.
- the peripheral portion of the light passage hole 37 is shielded by the focusing electrode unit 34.
- the electron passage holes 38 guide the electrons emitted from the photocathode 3 to the avalanche photodiode 6 while focusing them.
- the light passage hole 37 is provided in the first region 34 a (see FIG. 1) of the focusing electrode unit 34.
- the electron passage holes 38 are provided in the second region 34 b (see FIG. 1) in the focusing electrode unit 34.
- the electron passage hole 38 is formed by a wall portion 38W which stands up toward the photoelectric surface 3 along the direction of the axis line A2.
- the height of the wall 38W does not disturb the path of light passing through the light passage hole 37 along the axis A1 to reach the photocathode 3.
- the wall 38W does not intersect at least the axis A1.
- the first region 34a includes a point intersecting the axis A1 (see FIG. 1). Therefore, the first region 34a is formed on the axis A1.
- the second region 34b includes a point that intersects the axis A2. Therefore, the second region 34b is formed on the axis A2.
- the light passing portion may be configured to transmit light. Therefore, the light passing portion is not limited to the through hole as in the light passing hole 37.
- the lower insulating cylindrical portion 12 is an insulating member exhibiting an annular shape.
- the lower insulating cylindrical portion 12 is made of, for example, a ceramic material.
- the lower insulating cylindrical portion 12 electrically insulates the lower electrode portion 11 and the intermediate electrode portion 13.
- the lower insulating cylindrical portion 12 is a spacer that maintains the physical distance between the lower electrode portion 11 and the intermediate electrode portion 13.
- the lower insulating cylindrical portion 12 has an upper surface 12a, a lower surface 12b, an inner peripheral surface 12c forming the through hole 12h, and an outer peripheral surface 12d.
- the intermediate electrode portion 13 is a conductive member having a disk shape.
- the intermediate electrode portion 13 functions as a focusing electrode portion 4 at the intermediate portion.
- the intermediate electrode portion 13 is disposed between the lower insulating cylindrical portion 12 and the upper insulating cylindrical portion 14.
- a voltage of 4 kV is applied to the intermediate electrode portion 13 from a power supply (not shown) electrically connected.
- the intermediate electrode portion 13 has an upper surface 13a, a lower surface 13b, a through hole 13h provided at the center, and an outer peripheral surface 13d.
- the inner diameter D13 of the through hole 13 h is smaller than the inner diameter of the housing 2.
- the inner diameter D13 of the through hole 13h is larger than the inner diameter D38 of the electron passage hole 38.
- the upper insulating cylindrical portion 14 is an insulating member exhibiting an annular shape.
- the upper insulating cylindrical portion 14 is made of, for example, a ceramic material. Therefore, the single-piece configuration of the upper insulating cylindrical portion 14 is the same as the lower insulating cylindrical portion 12.
- the upper insulating cylindrical portion 14 electrically insulates the intermediate electrode portion 13 and the upper electrode portion 16.
- the upper insulating cylindrical portion 14 is a spacer that maintains the physical distance between the intermediate electrode portion 13 and the upper electrode portion 16.
- the upper insulating cylindrical portion 14 has an upper surface 14a, a lower surface 14b, an inner peripheral surface 14c forming the through hole 14h, and an outer peripheral surface 14d.
- the upper electrode portion 16 is a conductive member having a shape in which the upper electrode main body 39 and the rising portion 41 are integrated.
- the upper electrode portion 16 functions as a focusing electrode portion 4 closest to the photocathode 3.
- a voltage (ground potential) of 0 V is applied to the upper electrode portion 16 which is a cathode electrode from a power supply (not shown) electrically connected.
- the upper electrode body 39 has an annular shape.
- the upper electrode main body 39 has an upper surface 39a, a lower surface 39b, an inner peripheral surface 39c forming the through hole 39h, and an outer peripheral surface 39d.
- the inner diameter D 39 of the through hole 39 h is smaller than the inner diameter of the housing 2.
- the inner diameter D39 of the through hole 39h is smaller than the inner diameter D14 of the upper insulating cylindrical portion 14. Further, the inner diameter D39 is smaller than the inner diameter D12 of the lower insulating cylindrical portion 12. Further, the inner diameter D39 is smaller than the inner diameter D32 of the lower electrode base portion 32 in the lower electrode portion 11. On the other hand, the inner diameter D39 of the through hole 39h is larger than the inner diameter D38 of the electron passage hole 38. Further, the inner diameter D39 is larger than the inner diameter D13 of the through hole 13h of the intermediate electrode portion 13. Furthermore, the inner diameter D39 is larger than the diameter D3 of the photocathode 3.
- Electrons pass through the through holes 39 h of the upper electrode portion 16, the through holes 13 h of the intermediate electrode portion 13, and the electron passage holes 38 of the lower electrode portion 11 in this order to form the avalanche photodiode 6 from the photoelectric surface 3.
- the central axes of the through holes 39 h and 13 h and the electron passage hole 38 overlap with the axis A2.
- the inner diameters D39, D13, D38 of the through holes 39h, 13h and the electron passing holes 38 become smaller stepwise along the traveling direction of the electrons.
- the inner diameter D39 is the largest.
- the inner diameter D13 is smaller than the inner diameter D39 but larger than the inner diameter D38.
- the inner diameter D38 is the smallest.
- the inner diameter D38 of the electron passage hole 38 closest to the avalanche photodiode 6 is the smallest.
- the magnitude relationship between the inner diameter D39 of the through hole 39h and the inner diameter D13 of the through hole 13h may be changed as appropriate.
- the inner diameter D39 of the through hole 39h may be larger than the inner diameter D13 of the through hole 13h.
- the inner diameter D39 of the through hole 39h may be smaller than the inner diameter D13 of the through hole 13h.
- the lower surface 39 b of the upper electrode main body 39 is fixed to the upper surface 14 a of the upper insulating cylindrical portion 14.
- An upright portion 41 is provided on the upper surface 39 a of the upper electrode main body 39.
- the standing portion 41 presents an annular shape.
- the inner diameter D41 of the rising portion 41 is larger than the inner diameter D39 of the upper electrode main body 39. Therefore, the upper electrode portion 16 has a region surrounded by the inner peripheral surface of the rising portion 41 and the upper surface of the upper electrode main body 39.
- the lid 8 is fitted in this area.
- the electron tube 1 has axes A1 and A2.
- the axis line A1 is a straight line connecting the light incident hole 26 and the photoelectric surface 3. More specifically, the axis A1 is a central axis of the light entrance hole 26. Furthermore, the axis A1 passes through the center of the photocathode 3.
- the axis A2 is a straight line connecting the photocathode 3 and the avalanche photodiode 6. More specifically, the axis A 2 is a straight line connecting the center of the photocathode 3 and the center of the avalanche photodiode 6.
- the axis A2 is a central axis of the housing 2.
- the axis A1 is inclined with respect to the axis A2. For example, the axis A1 intersects with the axis A2 at the photoelectric surface 3.
- the light L irradiated from the stem 9 side enters the inside of the housing 2 from the light entrance hole 26.
- the light L emitted to the stem 9 is blocked.
- the light L travels between the stem 9 and the focusing electrode portion 34 of the lower electrode portion 11.
- the light L passes through the light passage hole 37.
- the light L travels between the lower electrode unit 11 and the intermediate electrode unit 13.
- the light L passes through the through hole 13 h of the intermediate electrode portion 13.
- the light L travels between the intermediate electrode portion 13 and the upper electrode portion 16.
- the light L passes through the through hole 16 h of the upper electrode portion 16.
- the light L reaches the photoelectric surface 3.
- the light L reaching the photoelectric surface 3 is only the light passing through the light incident hole 26 and the light passing hole 37. Therefore, the path of the light L reaching the photocathode 3 is limited.
- the electrons E emitted from the photocathode 3 are accelerated toward the avalanche photodiode 6 by the electric field formed by the focusing electrode unit 34.
- the electrons E pass through the through holes 16 h of the upper electrode portion 16.
- the electrons E travel between the upper electrode portion 16 and the intermediate electrode portion 13.
- the electrons E pass through the through holes 13 h of the intermediate electrode portion 13.
- the electrons E travel between the intermediate electrode portion 13 and the lower electrode portion 11.
- the electrons E pass through the electron passage holes 38 of the lower electrode portion 11.
- the electrons E travel between the lower electrode portion 11 and the stem 9 and enter the avalanche photodiode 6.
- the electrons E reaching the avalanche photodiode 6 pass through the electron passage hole 38. Therefore, the electrons E arriving from the photosurface 3 to the avalanche photodiode 6 can easily form an electric field for focusing because the path is linear.
- the light L is provided to the stem 9 and is received in the housing 2 from the light incident hole 26 whose periphery is shielded from light, and after passing through the light passing hole 37 of the intermediate electrode portion 13 Reach face 3. That is, the incidence of light from the stem 9 is limited to the incidence through the light entrance hole 26. The light having passed through the light incident hole 26 passes through the light passage hole 37. Therefore, the light finally reaching the photocathode 3 always passes through the light passage hole 37. Then, the aspect of the light L which is incident from the stem 9 having the light incident hole 26 and reaches the photoelectric surface 3 is limited to the aspect of passing the light incident hole 26 and the light passing hole 37. As a result, variations in the incident path are suppressed.
- the distance from the light entrance hole 26 to reach the photoelectric surface 3 falls within a predetermined range. Then, the electrons E emitted from the photoelectric surface 3 are focused by the focusing electrode unit 4. The focused electrons are guided to the avalanche photodiode 6. Therefore, since the temporal fluctuation of the signal output from the avalanche photodiode 6 is reduced, a desired temporal characteristic can be reliably obtained.
- the lid 8 is made of metal.
- the lid is not limited to metal.
- the lid 8A of the electron tube 1A according to the modification 1 may be made of glass.
- a glass material sapphire glass is mentioned, for example.
- the light L2 can be received also from the lid 8A.
- the photoelectric surface 3A of the electron tube 1A is a reflective photoelectric surface that receives the light L1 from the light incident hole 26.
- the photoelectric surface 3A is a transmission type photoelectric surface that receives the light L2 from the lid upper surface 8a of the lid 8A.
- the photocathode 3 of the electron tube 1 had a curved surface such as a paraboloid.
- the photocathode is not limited to a curved surface.
- the photocathode 3B of the electron tube 1B according to the second modification may be a planar surface provided along the lower lid surface 8b.
- the photoelectric surface 3B is, for example, a crystalline photoelectric surface such as GaAsP. In this configuration, if the shape of the photoelectric surface 3B is planar, the crystal can be easily fixed as compared with the curved surface.
- the electrode cover 33 of the intermediate electrode portion 13 was substantially flat.
- the electrode cover is not limited to a substantially flat shape.
- the electrode cover 33C of the lower electrode unit 11C included in the electron tube 1C according to the third modification includes a cover frame 42, a focusing electrode unit 43, and a plurality of frames 44 supporting the focusing electrode unit 43. And. The light passes through the gap (light passing portion) formed between the separated frames 44 and reaches the photocathode 3.
- the focusing electrode unit 43 is a cylindrical member having the same inner diameter D 38 as the electron passing hole 38. The central axis of the focusing electrode unit 43 overlaps the axis A2.
- the focusing electrode unit 43 is held by a plurality of (for example, four) frames 44.
- One end of the frame 44 is connected to the focusing electrode unit 43.
- the other end of the frame 44 is connected to the cover frame 42. According to such a configuration, the degassing process performed at the time of manufacturing the electron tube 1C can be easily performed.
- the light incident surface 28a of the incident surface plate 28 of the electron tube 1 was orthogonal to the axis A1.
- the configuration of the entrance face plate is not limited to this configuration.
- the light incident surface 28a may be inclined with respect to the axis A1.
- the outer opening 26 c of the light entrance hole 26 D is provided on the back surface 23 of the base.
- the stem 9D constituting the housing 2D does not have the countersunk 27 (see FIG. 1).
- the entrance face plate 28D is attached to the back surface 23 of the base so as to hermetically seal the outer opening 26c.
- the entrance face plate 28D can be easily fixed to the stem 9D.
- stem 9D may replace with the through-hole as a light-incidence hole as a structure which receives light, and you may form stem 9D whole with a transparent material.
- a light shielding member is provided except for the region corresponding to the inner opening and the outer opening in the light incident hole 26D.
- the light shielding process may be performed on the area. Such a configuration forms a light incident path substantially corresponding to the light incident hole.
- a stem 9E of an electron tube 1E according to the fifth modification has a cylindrical portion 46 that constitutes a light incident hole 26E.
- the light entrance hole 26E has an inner opening 26a and an outer opening 26e.
- the outer opening 26 e is provided at the tip of a cylindrical portion 46 that protrudes from the base back surface 23 along the axis A ⁇ b> 1 toward the outside of the housing 2.
- the entrance face plate 28E is attached to a flange 47 provided at the tip of the cylindrical portion 46 so as to hermetically seal the outer opening 26e.
- the entrance face plate 28E is formed of quartz. According to the entrance plane plate 28E formed of quartz, light of a short wavelength such as ultraviolet light can be suitably transmitted. In order to join the quartz incident plate 28E to the flange 47, an aluminum seal is used. An aluminum ring 48 is sandwiched between the incident face plate 28E and the flange 47 to form a joint structure. In the case of aluminum sealing, in order to attach the incident surface plate 28E to the stem 9E, the incident surface plate 28E is pressed against the flange 47 with a predetermined pressure with the aluminum ring 48 interposed. In the electron tube 1E according to the fifth modification, the cylindrical portion 46 protrudes. As a result, the step of pressing the incident surface plate 28E against the flange 47 can be easily performed. The incident position of light to the electron tube 1E protrudes from the stem 9E. Therefore, coupling with an external optical system for transmitting light to the entrance face plate 28E can be easily performed.
- the lid 8F of the electron tube 1F according to the sixth modification may have an exhaust hole 8c.
- the exhaust hole 8c penetrates from the lid upper surface 8a of the lid 8F to the lid lower surface 8b.
- An exhaust pipe 49 is airtightly fitted in the exhaust hole 8c.
- the lower end of the exhaust pipe 49 matches the lower lid surface 8b of the lid 8F.
- the lower end of the exhaust pipe 49 may be disposed in the exhaust hole 8c and may not protrude at least from the lid lower surface 8b.
- the upper end of the exhaust pipe 49 protrudes above the lid upper surface 8a of the lid 8F and is sealed.
- the exhaust pipe 49 may be provided on the lid 8 instead of the stem 9.
- a light incident hole 26, an incident face plate 28, a feed pin 18, a signal pin 19 and the like are arranged. Therefore, the place where the exhaust pipe 49 can be installed is limited.
- the air present in the region above the intermediate electrode portion 13 moves toward the stem 9 through the electron passage holes 38 and the light passage holes 37 of the intermediate electrode portion 13 during the evacuation operation. After being exhausted. Therefore, there is a possibility that the focusing electrode unit 4 becomes an exhaust resistance.
- the exhaust pipe 49 is provided on the lid 8F, consideration to the incidence of light is unnecessary.
- components such as the feed pin 18 do not protrude, the degree of freedom in the installation location is also high.
- a normal exhaust process can be adopted. Therefore, it can be manufactured without using a transfer device. As a result, it is possible to reduce the manufacturing cost.
- the avalanche photodiode 6 is used for the electron detection unit.
- the semiconductor detector is not limited to the avalanche photodiode 6 and another semiconductor electron detector may be used in the electron detector.
- the electron detection unit is not limited to the semiconductor electron detection device, and may be an anode, a dynode, and an electron detection unit having an anode.
- base main surface 22a ... connection area, 22b ... diode arrangement area, 22c ... through hole formation area, 23 ... base back surface, 24 ... substrate, 26, 26D, 26E ... Light entrance hole (light entrance window, through hole) 28, 28D, 28E ...
Landscapes
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Abstract
電子管(1)は、光Lに応じた電子Eを放出する光電面(3)と、光電面(3)に対面するように配置されたアバランシェフォトダイオード(6)と、光電面(3)からアバランシェフォトダイオード(6)へ向けて電子Eを加速すると共に電子Eを集束させる集束電極部(4)と、アバランシェフォトダイオード(6)が設けられるステム(9)を有する筐体(2)と、を備える。ステム(9)には、光Lを通過させる光入射孔(26)が設けられ、光入射孔(26)の周囲はステム(9)により遮光されている。集束電極部(4)は、光通過孔(37)が設けられる第1領域(34a)と、電子Eをアバランシェフォトダイオード(6)へ導く電子通過孔(38)が設けられる第2領域(34b)とを有する。第1領域(34a)は、光入射孔(26)と光電面(3)とを結ぶ軸線A1上に形成される。第2領域(34b)は、光電面(3)とアバランシェフォトダイオード(6)とを結ぶ軸線A2上に形成される。
Description
本発明の一形態は、電子管に関する。
光を検出するための電子管は、光の入射によって光電面から放出された電子(光電子)を半導体素子へ向けて加速し、半導体素子により電子を捉える。例えば、特許文献1に開示された電子管は、チャンバの一端側に設けられた入射窓から光を受け入れる。受け入れられた光が、入射窓と対面する他端側に設けられた光電変換部に入射すると、光電変換部は電子(光電子)を生じる。電子は、光電変換部に対面するように入射窓に設けられたセンサに入射する。
特許文献1は、電子検出素子を設けたステム全面を入射窓とする反射型の電子打ち込み増倍型光センサを開示する。特許文献1に開示された電子管では、入射窓から受け入れられた光は、光の入射態様によって、光電面へ直接に入射することがある。また、光は、チャンバの内壁へ入射することもある。しかし、チャンバの内壁へ光が入射した場合であっても、チャンバの内壁に反射面を設けることにより、チャンバの内壁に入射した光を反射面によって反射させた後に、光電面に入射させている。従って、光の入射態様に起因して、入射窓から光電面に到達するまでの距離が変わってしまうことがある。特許文献1の光センサは、ステム全面が入射窓である。従って、入射した光は、種々の経路をたどり得る。その結果、ステムと光電面との間に構成物を配置した場合に、構成物によって光が遮られる可能性が生じる。従って、ステムに設けた電子検出素子と光電面との間に集束電極を設けることが困難である。その結果、入射する光の態様に応じて、電子検出素子から出力される信号が時間的に揺らぐ。従って、所望の時間的特性を確実に得ることが難しかった。
本発明の一形態は、所望の時間的特性を確実に得ることが可能な電子管を提供することを目的とする。
本発明の一形態は、入射した光に応じた電子を放出する光電変換部と、光電変換部に対面するように配置され、電子を受ける電子検出部と、光電変換部と電子検出部との間に配置された電極板を含み、光電変換部から電子検出部へ向けて電子を加速すると共に電子を集束させる集束電極部と、電子検出部が設けられるステム部を有し、光電変換部及び電子検出部が配置される真空に保持された内部空間を形成する筐体と、を備え、ステム部は、光を通過させる光入射窓部が設けられるとともに、光入射窓部の周囲を遮光する遮光部を有し、電極板は、光入射窓部から導かれた光を通過させることにより、光を光電変換部に導く光通過部が設けられる第1領域と、光電変換部から放出された電子を通過させることにより、電子を電子検出部へ導く電子通過部が設けられる第2領域とを有し、第1領域は、光入射窓部と光電変換部とを結ぶ第1軸線上に形成され、第2領域は、光電変換部と電子検出部とを結ぶ第2軸線上に形成される。
光は、ステム部に設けられ、その周囲が遮光された光入射窓から筐体内に受け入れられる。筐体内に受け入れられた光は、電極板の光通過部を通過する。光通過部を通過した光は、光電変換部に到達する。つまり、ステム部からの光の入射は、光入射窓部を介した入射に限定される。光入射窓部を通過した光は、光通過部を通過する。従って、最終的に光電変換部に到達する光は、光通過部を必ず通過する。そうすると、光入射窓部を有するステム部から入射し、光電変換部に到達するまでの光の態様は、入射窓部及び光通過部を通過する態様に制限される。その結果、入射経路のばらつきが抑制される。従って、光入射窓部から光電変換面に到達するまでの距離が所定の範囲に収まる。光電変換部から放出された電子は、集束電極部によって集束される。集束された電子は、電子検出部に導かれる。従って、電子検出部から出力される信号の時間的な揺らぎが低減する。その結果、所望の時間的特性を確実に得ることができる。
光通過部は、電子通過部に対して離間してもよい。この構成によれば、電子通過部に形成される電界に光通過部が及ぼす影響を低減できる。従って、所望の電子軌道が得られる。また、光電変換部へ到達する光の入射経路を確実に特定することができる。
筐体は、ステム部と対面する蓋部をさらに有し、蓋部は、ステム部と対面すると共に内部空間に露出した面に設けられた光電変換部を有してもよい。この構成によれば、光電変換部を精度よく設けることが可能になる。従って、所望の電子軌道を得ることができる。
光入射窓部は、第1軸線を中心軸線とするステム部に設けられた貫通孔と、貫通孔を閉鎖するようにステム部に固定された光透過部材と、を含んでもよい。この構成によれば、光電変換部へ到達する光の入射経路を確実に特定することができる。
光透過部材は、光が入射する光入射面を有し、光入射面は、第1軸線に対して直交してもよい。この構成によれば、入射光を光電変換部まで効率よく導くことができる。
ステム部は、金属材料により形成されてもよい。この構成によれば、ステム部自体が遮光部として機能することが可能になる。従って、光電変換部へ到達する光の入射経路を確実に特定することができる。さらに、金属材料により形成されたステム部は、良好な熱伝導性を有する。従って、電子検出部で発生する熱が効率よく外部へ排出される。その結果、電子検出部の動作を安定化できる。
蓋部は、金属材料により形成されてもよい。この構成によれば、蓋部は遮光性を有する。従って、蓋部からのノイズ光の入射を抑制できる。
本発明の一形態によれば、所望の時間的特性を確実に得ることが可能な電子管が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1に示される電子管1は、いわゆる電子打ち込み増倍型光センサ(HPD:Hybrid Photo-Detector)である。電子管1は、光の入射に応じて光電面より放出した電子(光電子)を加速する。電子管1は、加速した電子を半導体素子であるアバランシェフォトダイオードに入射する。この構成によって、電子管1は、微弱な光を検出する。アバランシェフォトダイオードは、濃度の高いP領域とN領域とを接合し、接合領域においてアバランシェ増幅を生じさせるために十分な高い電界を形成する半導体素子である。アバランシェフォトダイオードの入射面に電子が入射されると、アバランシェフォトダイオードは、入射電子を増倍して電気信号を出力する。従って、アバランシェフォトダイオードは電子増倍部である。さらに、アバランシェフォトダイオードは、電子検出部でもある。
電子管1は、真空に保たれた内部空間を形成する筐体2を有する。筐体2は、略円筒状を呈する。筐体2の内部には、光電面3(光電変換部)と、集束電極部4と、アバランシェフォトダイオード6(電子検出部)とが配置される。
円筒状の筐体2は、一例として、外径が30mm程度であり高さが25mm程度である。筐体2は、軸線A2(第2軸線)に沿って配置された側管部7と、蓋8(蓋部)と、ステム9(ステム部)と、を有する。側管部7は、円筒状である筐体2の本体部を呈する。側管部7の上端及び下端は、開放される。開放された上端は、蓋8によって封止される。開放された下端は、ステム9によって封止される。蓋8と側管部7との接続箇所及びステム9と側管部7との接続箇所は、気密が保たれる。筐体2の内部は、真空に保たれる。
側管部7は、下側電極部11と、下側絶縁筒部12と、中間電極部13と、上側絶縁筒部14と、上側電極部16と、を有する。下側電極部11と、下側絶縁筒部12と、中間電極部13と、上側絶縁筒部14と、上側電極部16と、は、それぞれ略環状を呈する。下側電極部11、下側絶縁筒部12、中間電極部13、上側絶縁筒部14、及び上側電極部16は、軸線A2に沿って下からこの順に積み重ねられる。集束電極部4である下側電極部11と、中間電極部13と、上側電極部16との少なくとも一部は、筐体2の一部を構成する。上側電極部16は、側管部7の上端の開口を形成する。上側電極部16は、光電面3に最も近い集束電極部4として機能する。下側電極部11は、側管部7の下端の開口を形成する。下側電極部11は、アバランシェフォトダイオード6に最も近い集束電極部4として機能する。側管部7の構成については後に詳述する。
蓋8は、上側電極部16の開口を閉鎖する。蓋8は、遮光性を持つ導電性部材(例えばコバールといった金属材料)により形成された円板状の部材である。蓋8は、蓋上面8aと、蓋下面8bとを有する。蓋上面8aは、筐体2の外部に露出する。蓋下面8bは、筐体2の内部に露出する。蓋8の軸線は、筐体2の軸線A2と重複する。蓋8の蓋下面8bにおいて軸線A2と重複する領域には、光電面3が形成される。光電面3は、蓋上面8a側に向かって窪んだ凹状の湾曲面上に形成された膜状の部分である。光電面3は、例えばSb-K-Cs等からなるアルカリ光電面である。光電面材料としては、GaAsP等の結晶光電面材料を採用してよい。蓋上面8aは、上側電極部16に対して封止部31によって気密に固定される。封止部31として、コバールが例示される。封止部31は、蓋上面8aおよび上側電極部16との間に図示しない接合部材(例えばインジウム等の低融点金属を含む接合部材)を挟むことによって気密に固定される。蓋8は、軸線A2上に配置される。ステム9は、軸線A2上に配置される。従って、蓋8の蓋下面8bは、ステム9と対面する。蓋8は、遮光性を持つ導電性部材により構成される。従って、蓋8側から光電面3へのノイズ光の入射が抑制される。また、蓋8及び上側電極部16を介して、光電面3へ電位を供給できる。
図2に示されるように、ステム9は、ベース17と給電ピン18と信号ピン19とピン保護筒部21とを有する。円板状のベース17は、ベース主面22とベース裏面23とを有する。ベース主面22は、筐体2の内側に露出する。ベース裏面23は、筐体2の外側に露出する。ベース主面22は、接続領域22aと、ダイオード配置領域22bと、貫通孔形成領域22cと、を有する。接続領域22aは、ベース主面22の周縁部に設定される。接続領域22aは、下側電極部11に気密に固定される。ダイオード配置領域22bは、ベース主面22の中心軸線を含む中央部分に設定される。ダイオード配置領域22bには、アバランシェフォトダイオード6が取り付けられる。具体的には、ベース主面22上に基板24が固定される。そして、基板24上にアバランシェフォトダイオード6が取り付けられる。アバランシェフォトダイオード6は、基板24を介してステム9に取り付けられる。アバランシェフォトダイオード6は、軸線A2と交差するように配置される。光電面3も軸線A2と交差するように配置される。従って、アバランシェフォトダイオード6は光電面3に対面する。アバランシェフォトダイオード6の動作中の発熱は、ノイズ成分になる可能性がある。従って、アバランシェフォトダイオード6が生じる熱は、ステム9を介して放熱してもよい。従って、ステム9の材料としては、例えば、放熱性の高い金属材料である銅が挙げられる。また、ステム9の材料としては、コバールといった金属材料及び/又はセラミックなども採用してよい。
貫通孔形成領域22cは、接続領域22aとダイオード配置領域22bとの間に設定される。貫通孔形成領域22cには、光入射孔26(光入射窓部)の一方の内側開口26aが形成される。光入射孔26は、筐体2の内部に光を受け入れる。光入射孔26は、ベース17を貫通する。光入射孔26の中心軸である軸線A1(第1軸線)は、筐体2に入射する光の光軸である。軸線A1は、光電面3の中心を通過する。軸線A1は、筐体2の軸線A2に対して傾いている。
光入射孔26の内側開口26aは、ベース主面22の貫通孔形成領域22cに形成される。光入射孔26のベース裏面23には、ざぐり27が設けられる。ざぐり27には、光入射孔26の外側開口26bが形成される。入射面板28(光透過部材)は、外側開口26bを気密に封止するように光入射孔26に嵌め込まれる。入射面板28は、光に対して透明なガラスである。具体的には、入射面板28は、サファイアガラスであってよい。入射面板28は、検出する光の波長に応じてその材料を選択してよい。例えば、入射面板28は、石英であってもよい。ステム9は、銅といった光透過性を有しない材料により構成される。従って、電子管1における光の入射部は、入射面板28を備えた光入射孔26だけである。ステム9側から照射された光に対する遮光部10は、光入射孔26の周囲と、ベース主面22及びベース裏面23を接続する側壁領域と、を含む。なお、光入射孔26の周囲とは、具体的にはベース裏面23における外側開口26bを除く領域である。光入射孔26の内壁面及びベース主面22も遮光されている。従って、入射面板28から入射した光は、ステム9のベース17を透過して筐体2の内部に入射しない。なお、ステム9は、光透過性を有しない材料によって構成されていてもよいし、光透過性を有する材料により構成されていてもよい。ステム9が光透過性を有する材料により構成されている場合には、光入射孔26の周囲と、ベース主面22及びベース裏面23を接続する側壁領域と、に遮光部材を設けてもよい。また、光入射孔26の周囲及び側壁領域に、遮光処理を施してもよい。さらに、光入射孔26の内壁面及びベース主面22に、遮光部材を設けてもよいし、遮光処理を施してもよい。
入射面板28は、光入射面28aと光出射面28bとを有する。光入射面28aは、筐体2の外部に露出する。光出射面28bは、筐体2の内部に露出する部分を含む。光出射面28bの周縁部分はざぐり27に対して固定される。入射面板28の光入射面28aは、軸線A1に対して直交する。
給電ピン18は、アバランシェフォトダイオード6が取り付けられた基板24に電圧を付与する。給電ピン18は、接続領域22aとダイオード配置領域22bとの間であって、貫通孔形成領域22cと重複しない領域に配置される。給電ピン18は、軸線A2に対して平行に延びる棒状の導電部材である。給電ピン18の一端は、筐体2の外部に露出する。給電ピン18の他端は、筐体2の内部に露出する。給電ピン18の他端には、ワイヤ29の一端が接続される。ワイヤ29の他端は、アバランシェフォトダイオード6が取り付けられた基板24に接続される。給電ピン18は、図示しない絶縁構造によってステム9とは絶縁されている。
信号ピン19は、アバランシェフォトダイオード6から信号を取り出す。信号ピン19は、ダイオード配置領域22bに配置される。信号ピン19も給電ピン18と同様に、軸線A2に対して平行に延びる棒状の導電部材である。信号ピン19の一端は、筐体2の外部に露出する。信号ピン19の他端は、ベース17のベース主面22に露出する。信号ピン19の他端は、基板24を介してアバランシェフォトダイオード6に接続される。信号ピン19は、図示しない絶縁構造によってステム9とは絶縁されている。
SMAコネクタとしてのピン保護筒部21は、信号ピン19の他端を保護する。ピン保護筒部21は、筒状の部分であり、ベース裏面23の略中央に設けられる。ピン保護筒部21の内径D21は、信号ピン19の外径D19よりも大きい。ピン保護筒部21の高さは、ベース裏面23から突出する信号ピン19の長さよりも長い。なお、ピン保護筒部21の高さとは、ベース裏面23からピン保護筒部21の先端21aまでの長さである。
図3を参照しつつ、側管部7の構造についてさらに詳細に説明する。側管部7は、下側電極部11と、下側絶縁筒部12と、中間電極部13と、上側絶縁筒部14と、上側電極部16と、を有する。
下側電極部11は、下側電極基体部32と、電極カバー33とを有する。下側電極部11は、アバランシェフォトダイオード6に最も近い集束電極部4として機能する。下側電極基体部32は、環状を呈する導電性部材である。下側電極基体部32には、電気的に接続された電源(不図示)から一例として8kVの電圧が与えられる。下側電極基体部32は、上面32aと、下面32bと、貫通孔32hを形成する内周面32cと、外周面32dと、を有する。電極カバー33は、略キャップ状を呈する導電性部材である。電極カバー33は、光電面3およびアバランシェフォトダイオード6と対向する平板状の集束電極部34(電極板)と、集束電極部34の外周辺部から立設するカバー壁部36と、を有する。集束電極部34及びカバー壁部36は、一体に成形される。電極カバー33は、下側電極基体部32と下側絶縁筒部12との間に配置される。電極カバー33の集束電極部34は、下側電極基体部32の上面32aと下側絶縁筒部12の下面12bとの間に挟まれる。集束電極部34の外周辺部から立設するカバー壁部36は、下側電極基体部32の外周面32dを覆う。
下側電極部11は、光通過孔37(光通過部)と電子通過孔38(電子通過部)と壁部38Wとを有する。下側電極部11は、貫通孔である光通過孔37と電子通過孔38と有する。光通過孔37及び電子通過孔38は、電極カバー33の集束電極部34の平板部において、互いに隣り合うと共に離間して形成されている。壁部38Wは、電子通過孔38を囲むように立設されている。集束電極部34が備える貫通孔は、光通過孔37及び電子通過孔38だけである。光通過孔37は、光入射孔26から受け入れた光を光電面3に導く。光通過孔37の大きさは、軸線A1に沿って光入射孔26を集束電極部34に投影した大きさ以下である。実施形態においては、光通過孔37の大きさは、軸線A1に沿って光入射孔26を集束電極部34に投影した大きさとほぼ等しい。光通過孔37は、壁部38Wを介して電子通過孔38と離間するように集束電極部34の平板部に設けられている。従って、電子の集束に関与する電界に影響は及ぼさない。光通過孔37の周辺部は、集束電極部34によって遮光されている。電子通過孔38は、光電面3から放出された電子を集束しながらアバランシェフォトダイオード6に導く。光通過孔37は、集束電極部34における第1領域34a(図1参照)に設けられる。電子通過孔38は、集束電極部34における第2領域34b(図1参照)に設けられる。電子通過孔38は、軸線A2の方向に沿って光電面3に向かって起立した壁部38Wにより形成される。壁部38Wの高さは、軸線A1に沿って光通過孔37を通過して光電面3へ到るような光の経路を妨げない高さである。壁部38Wは、少なくとも軸線A1とは交わらない。第1領域34aは、軸線A1と交差する点を含む(図1参照)。従って、第1領域34aは、軸線A1上に形成される。第2領域34bは、軸線A2と交差する点を含む。従って、第2領域34bは、軸線A2上に形成される。光通過部は、光を透過可能な構成であればよい。従って、光通過部は、光通過孔37のように貫通孔に限定されない。
下側絶縁筒部12は、環状を呈する絶縁性部材である。下側絶縁筒部12は、例えば、セラミック材料により構成される。下側絶縁筒部12は、下側電極部11と中間電極部13とを電気的に絶縁する。下側絶縁筒部12は、下側電極部11と中間電極部13との間の物理的な距離を維持するスペーサである。下側絶縁筒部12は、上面12aと、下面12bと、貫通孔12hを形成する内周面12cと、外周面12dと、を有する。
中間電極部13は、円板状を呈する導電性部材である。中間電極部13は、中間部での集束電極部4として機能する。中間電極部13は、下側絶縁筒部12と上側絶縁筒部14との間に配置される。中間電極部13には、電気的に接続された電源(不図示)から一例として4kVの電圧が与えられる。中間電極部13は、上面13aと、下面13bと、中央に設けられた貫通孔13hと、外周面13dと、を有する。貫通孔13hの内径D13は、筐体2の内径よりも小さい。貫通孔13hの内径D13は、電子通過孔38の内径D38よりも大きい。
上側絶縁筒部14は、環状を呈する絶縁性部材である。上側絶縁筒部14は、例えば、セラミック材料により構成される。従って、上側絶縁筒部14の単体構成は、下側絶縁筒部12と同じである。上側絶縁筒部14は、中間電極部13と上側電極部16とを電気的に絶縁する。上側絶縁筒部14は、中間電極部13と上側電極部16との間の物理的な距離を維持するスペーサである。上側絶縁筒部14は、上面14aと、下面14bと、貫通孔14hを形成する内周面14cと、外周面14dと、を有する。
上側電極部16は、上側電極本体39と起立部41とが一体化された形状を呈する導電性部材である。上側電極部16は、光電面3に最も近い集束電極部4として機能する。カソード電極である上側電極部16には、電気的に接続された電源(不図示)から一例として0Vの電圧(接地電位)が与えられる。上側電極本体39は、環状を呈する。上側電極本体39は、上面39aと、下面39bと、貫通孔39hを形成する内周面39cと、外周面39dと、を有する。貫通孔39hの内径D39は、筐体2の内径よりも小さい。貫通孔39hの内径D39は、上側絶縁筒部14の内径D14より小さい。また、内径D39は、下側絶縁筒部12の内径D12より小さい。さらに、内径D39は、下側電極部11における下側電極基体部32の内径D32より小さい。一方、貫通孔39hの内径D39は、電子通過孔38の内径D38よりも大きい。また、内径D39は、中間電極部13の貫通孔13hの内径D13よりも大きい。さらに、内径D39は、光電面3の直径D3よりも大きい。
電子は、上側電極部16の貫通孔39hと、中間電極部13の貫通孔13hと、下側電極部11の電子通過孔38とをこの順に通過することにより、光電面3からアバランシェフォトダイオード6に到達する。貫通孔39h,13h及び電子通過孔38の中心軸線は、軸線A2に重複している。貫通孔39h,13h及び電子通過孔38の内径D39,D13,D38は、電子の進行方向に沿って段階的に小さくなる。内径D39は、最も大きい。内径D13は、内径D39より小さいが内径D38より大きい。内径D38は、最も小さい。最も重要なのは、これら貫通孔39hの内径D39、貫通孔13hの内径D13及び電子通過孔38の内径D38のうち、アバランシェフォトダイオード6に最も近い電子通過孔38の内径D38が最も小さいことである。貫通孔39hの内径D39及び貫通孔13hの内径D13の大小関係は、適宜変更しても良い。例えば、貫通孔39hの内径D39は、貫通孔13hの内径D13より大きくてもよい。また、貫通孔39hの内径D39は、貫通孔13hの内径D13より小さくてもよい。
上側電極本体39の下面39bは、上側絶縁筒部14の上面14aに固定される。上側電極本体39の上面39aには、起立部41が設けられる。起立部41は、環状を呈する。起立部41の内径D41は、上側電極本体39の内径D39よりも大きい。従って、上側電極部16は、起立部41の内周面と上側電極本体39の上面とに囲まれた領域を有する。蓋8は、この領域に嵌め込まれる。
ここで、図4を参照しつつ、本実施形態に係る電子管1の詳細な構成について説明する。
電子管1は、軸線A1,A2を有する。軸線A1は、光入射孔26と光電面3とを結ぶ直線である。より詳細には、軸線A1は、光入射孔26の中心軸線である。さらに、軸線A1は、光電面3の中心を通過する。軸線A2は、光電面3とアバランシェフォトダイオード6とを結ぶ直線である。より詳細には、軸線A2は、光電面3の中心とアバランシェフォトダイオード6の中心とを結ぶ直線である。軸線A2は、筐体2の中心軸線である。軸線A1は、軸線A2に対して傾いている。例えば、軸線A1は、光電面3おいて軸線A2と交差する。
ステム9側から照射された光Lは、光入射孔26から筐体2の内部に入射する。
なお、ステム9に照射された光Lは、遮光される。次に、光Lは、ステム9と下側電極部11の集束電極部34との間を進行する。次に、光Lは、光通過孔37を通過する。次に、光Lは、下側電極部11と中間電極部13との間を進行する。次に、光Lは、中間電極部13の貫通孔13hを通過する。次に、光Lは、中間電極部13と上側電極部16との間を進行する。次に、光Lは、上側電極部16の貫通孔16hを通過する。そして、光Lは、光電面3に到達する。要するに、光電面3に到達する光Lは、光入射孔26と、光通過孔37とを通過したもののみとなる。従って、光電面3に到達する光Lの経路は、制限されている。
なお、ステム9に照射された光Lは、遮光される。次に、光Lは、ステム9と下側電極部11の集束電極部34との間を進行する。次に、光Lは、光通過孔37を通過する。次に、光Lは、下側電極部11と中間電極部13との間を進行する。次に、光Lは、中間電極部13の貫通孔13hを通過する。次に、光Lは、中間電極部13と上側電極部16との間を進行する。次に、光Lは、上側電極部16の貫通孔16hを通過する。そして、光Lは、光電面3に到達する。要するに、光電面3に到達する光Lは、光入射孔26と、光通過孔37とを通過したもののみとなる。従って、光電面3に到達する光Lの経路は、制限されている。
次に、光電面3から放出された電子Eは、集束電極部34により形成された電界によりアバランシェフォトダイオード6に向けて加速される。電子Eは、上側電極部16の貫通孔16hを通過する。次に、電子Eは、上側電極部16と中間電極部13との間を進行する。次に、電子Eは、中間電極部13の貫通孔13hを通過する。次に、電子Eは、中間電極部13と下側電極部11との間を進行する。次に、電子Eは、下側電極部11の電子通過孔38を通過する。そして、電子Eは、下側電極部11とステム9との間を進行し、アバランシェフォトダイオード6に入射する。要するに、アバランシェフォトダイオード6に到達する電子Eは、電子通過孔38を通過する。従って、光電面3からアバランシェフォトダイオード6に到達する電子Eは、その経路が直線的であるため、集束させるための電界形成が容易である。
電子管1によれば、光Lは、ステム9に設けられ、その周囲が遮光された光入射孔26から筐体2内に受け入れられ、中間電極部13の光通過孔37を通過した後に、光電面3に到達する。つまり、ステム9からの光の入射は、光入射孔26を介した入射に限定される。光入射孔26を通過した光は、光通過孔37を通過する。従って、最終的に光電面3に到達する光は、光通過孔37を必ず通過する。そうすると、光入射孔26を有するステム9から入射し、光電面3まで到達するまでの光Lの態様は、光入射孔26及び光通過孔37を通過する態様に制限される。その結果、入射経路のばらつきが抑制される。従って、光入射孔26から光電面3へ到達するまでの距離が所定の範囲に収まる。そして、光電面3から放出された電子Eは、集束電極部4によって集束される。集束された電子は、アバランシェフォトダイオード6に導かれる。従って、アバランシェフォトダイオード6から出力される信号の時間的な揺らぎが低減するので、所望の時間的特性を確実に得ることができる。
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
<変形例1>
上記実施形態に係る電子管1は、蓋8が金属製であった。しかし、蓋は、金属製に限定されない。図5に示されるように、例えば、変形例1に係る電子管1Aの蓋8Aは、ガラス製であってもよい。ガラス材料として、例えばサファイアガラスが挙げられる。このような構成によれば、蓋8Aからも光L2を受け入れることができる。電子管1Aの光電面3Aは、光入射孔26から光L1を受け入れる反射型光電面である。さらに、光電面3Aは、蓋8Aの蓋上面8aから光L2を受け入れる透過型光電面である。
上記実施形態に係る電子管1は、蓋8が金属製であった。しかし、蓋は、金属製に限定されない。図5に示されるように、例えば、変形例1に係る電子管1Aの蓋8Aは、ガラス製であってもよい。ガラス材料として、例えばサファイアガラスが挙げられる。このような構成によれば、蓋8Aからも光L2を受け入れることができる。電子管1Aの光電面3Aは、光入射孔26から光L1を受け入れる反射型光電面である。さらに、光電面3Aは、蓋8Aの蓋上面8aから光L2を受け入れる透過型光電面である。
<変形例2>
電子管1の光電面3は、放物面といった曲面を呈していた。光電面は、曲面に限定されない。図6に示されるように、変形例2に係る電子管1Bの光電面3Bは、蓋下面8bに沿って設けられた平面状であってもよい。光電面3Bは、例えばGaAsP等のような結晶光電面である。この構成において、光電面3Bの形状が平面状であれば、湾曲面と比べて結晶の固定を容易に行うことができる。
電子管1の光電面3は、放物面といった曲面を呈していた。光電面は、曲面に限定されない。図6に示されるように、変形例2に係る電子管1Bの光電面3Bは、蓋下面8bに沿って設けられた平面状であってもよい。光電面3Bは、例えばGaAsP等のような結晶光電面である。この構成において、光電面3Bの形状が平面状であれば、湾曲面と比べて結晶の固定を容易に行うことができる。
<変形例3>
電子管1は、中間電極部13の電極カバー33が略平板状であった。しかし、電極カバーは、略平板状に限定されない。図7に示されるように、変形例3に係る電子管1Cが備える下側電極部11Cの電極カバー33Cは、カバー枠42と、集束電極部43と、集束電極部43を支持する複数のフレーム44とを有する。光は、離間したフレーム44同士の間に形成される隙間(光通過部)を通って光電面3に至る。集束電極部43は、電子通過孔38と同じ内径D38を有する筒状の部材である。集束電極部43の中心軸線は、軸線A2に重複する。集束電極部43は、複数(例えば4本)のフレーム44によって保持される。フレーム44の一端は、集束電極部43に連結される。フレーム44の他端は、カバー枠42に連結される。このような構成によれば、電子管1Cの製造時に行われるガス抜き工程を容易に行うことができる。
電子管1は、中間電極部13の電極カバー33が略平板状であった。しかし、電極カバーは、略平板状に限定されない。図7に示されるように、変形例3に係る電子管1Cが備える下側電極部11Cの電極カバー33Cは、カバー枠42と、集束電極部43と、集束電極部43を支持する複数のフレーム44とを有する。光は、離間したフレーム44同士の間に形成される隙間(光通過部)を通って光電面3に至る。集束電極部43は、電子通過孔38と同じ内径D38を有する筒状の部材である。集束電極部43の中心軸線は、軸線A2に重複する。集束電極部43は、複数(例えば4本)のフレーム44によって保持される。フレーム44の一端は、集束電極部43に連結される。フレーム44の他端は、カバー枠42に連結される。このような構成によれば、電子管1Cの製造時に行われるガス抜き工程を容易に行うことができる。
<変形例4>
電子管1の入射面板28の光入射面28aは、軸線A1と直交していた。しかし、入射面板の構成は、この構成に限定されない。図8に示されるように、変形例4に係る電子管1Dの入射面板28Dは、光入射面28aが軸線A1に対して傾斜してもよい。具体的には、光入射孔26Dの外側開口26cは、ベース裏面23に設けられている。筐体2Dを構成するステム9Dは、ざぐり27(図1参照)を有しない。入射面板28Dは、外側開口26cを気密に封止するように、ベース裏面23に対して取り付けられる。入射面板28Dをステム9Dに対して容易に固定できる。なお、光を受け入れる構成として、光入射孔としての貫通孔に代えて、ステム9D全体を光透過性材料で形成してもよい。ステム9D全体を光透過性材料で形成した場合には、光入射孔26Dにおける内側開口および外側開口に相当する領域を除いて遮光部材を設ける。また、当該領域に遮光処理を施してもよい。このような構成によって、実質的に光入射孔に相当する光入射経路が形成される。
電子管1の入射面板28の光入射面28aは、軸線A1と直交していた。しかし、入射面板の構成は、この構成に限定されない。図8に示されるように、変形例4に係る電子管1Dの入射面板28Dは、光入射面28aが軸線A1に対して傾斜してもよい。具体的には、光入射孔26Dの外側開口26cは、ベース裏面23に設けられている。筐体2Dを構成するステム9Dは、ざぐり27(図1参照)を有しない。入射面板28Dは、外側開口26cを気密に封止するように、ベース裏面23に対して取り付けられる。入射面板28Dをステム9Dに対して容易に固定できる。なお、光を受け入れる構成として、光入射孔としての貫通孔に代えて、ステム9D全体を光透過性材料で形成してもよい。ステム9D全体を光透過性材料で形成した場合には、光入射孔26Dにおける内側開口および外側開口に相当する領域を除いて遮光部材を設ける。また、当該領域に遮光処理を施してもよい。このような構成によって、実質的に光入射孔に相当する光入射経路が形成される。
<変形例5>
電子管1は、ステム9がざぐり27を有し、ざぐり27に対して入射面板28が嵌め込まれていた。しかし、この構成に限定されない。図9に示されるように、変形例5に係る電子管1Eのステム9Eは、光入射孔26Eを構成する筒部46を有する。具体的には、光入射孔26Eは、内側開口26aと、外側開口26eとを有する。外側開口26eは、ベース裏面23から軸線A1に沿って筐体2の外部方向に向かって突出する筒部46の先端に設けられる。入射面板28Eは、外側開口26eを気密に封止するように、筒部46の先端に設けられたフランジ47に対して取り付けられる。入射面板28Eは、石英により形成される。石英により形成された入射面板28Eによれば、紫外光のような短い波長の光を好適に透過させることができる。石英製の入射面板28Eをフランジ47に接合するためには、アルミシールを用いる。入射面板28Eとフランジ47との間に、アルミリング48が挟み込まれた接合構造となる。アルミシールを行う場合、入射面板28Eをステム9Eに取り付けるために、アルミリング48を挟んだ状態で入射面板28Eをフランジ47に所定の圧力で押圧する。変形例5に係る電子管1Eによれば、筒部46が突出している。その結果、入射面板28Eをフランジ47に押圧する工程を容易に行うことができる。電子管1Eに対する光の入射位置がステム9Eから突出している。従って、入射面板28Eに対して光を送る外部光学系とのカップリングを容易に行うことができる。
電子管1は、ステム9がざぐり27を有し、ざぐり27に対して入射面板28が嵌め込まれていた。しかし、この構成に限定されない。図9に示されるように、変形例5に係る電子管1Eのステム9Eは、光入射孔26Eを構成する筒部46を有する。具体的には、光入射孔26Eは、内側開口26aと、外側開口26eとを有する。外側開口26eは、ベース裏面23から軸線A1に沿って筐体2の外部方向に向かって突出する筒部46の先端に設けられる。入射面板28Eは、外側開口26eを気密に封止するように、筒部46の先端に設けられたフランジ47に対して取り付けられる。入射面板28Eは、石英により形成される。石英により形成された入射面板28Eによれば、紫外光のような短い波長の光を好適に透過させることができる。石英製の入射面板28Eをフランジ47に接合するためには、アルミシールを用いる。入射面板28Eとフランジ47との間に、アルミリング48が挟み込まれた接合構造となる。アルミシールを行う場合、入射面板28Eをステム9Eに取り付けるために、アルミリング48を挟んだ状態で入射面板28Eをフランジ47に所定の圧力で押圧する。変形例5に係る電子管1Eによれば、筒部46が突出している。その結果、入射面板28Eをフランジ47に押圧する工程を容易に行うことができる。電子管1Eに対する光の入射位置がステム9Eから突出している。従って、入射面板28Eに対して光を送る外部光学系とのカップリングを容易に行うことができる。
<変形例6>
図10に示されるように、変形例6に係る電子管1Fの蓋8Fは、排気孔8cを有してもよい。排気孔8cは、蓋8Fの蓋上面8aから蓋下面8bまで貫通する。排気孔8cには、排気管49が気密に嵌め込まれる。排気管49の下端は、蓋8Fの蓋下面8bに一致する。または、排気管49の下端は、排気孔8c内に配置され、少なくとも蓋下面8bから突出させなくてもよい。排気管49の上端は、蓋8Fの蓋上面8aより上方に突出し、封止されている。
図10に示されるように、変形例6に係る電子管1Fの蓋8Fは、排気孔8cを有してもよい。排気孔8cは、蓋8Fの蓋上面8aから蓋下面8bまで貫通する。排気孔8cには、排気管49が気密に嵌め込まれる。排気管49の下端は、蓋8Fの蓋下面8bに一致する。または、排気管49の下端は、排気孔8c内に配置され、少なくとも蓋下面8bから突出させなくてもよい。排気管49の上端は、蓋8Fの蓋上面8aより上方に突出し、封止されている。
排気管49は、ステム9に代えて、蓋8に設けてもよい。ステム9には、光入射孔26、入射面板28、給電ピン18、及び信号ピン19などが配置されている。従って、排気管49を設置可能な場所が限定される。ステム9に設けた場合、排気作業の際に、中間電極部13より上側の領域に存在する空気は、中間電極部13の電子通過孔38及び光通過孔37を介してステム9の側に移動した後に、排気される。従って、集束電極部4が排気の抵抗となる可能性がある。一方、排気管49を蓋8Fに設ける構成によれば、光の入射への考慮が不要である。さらに、給電ピン18などの構成要素が突出していないので、設置場所の自由度も高い。そのうえ、排気作業が行いやすいといった有利な点を有する。さらに、通常の排気工程を採用できる。従って、トランスファー装置を用いることなく製造できる。その結果、製造コストを低減することが可能になる。
前述したいずれの例においても、電子検出部にはアバランシェフォトダイオード6を用いた。しかし、アバランシェフォトダイオード6に限定されることなく電子検出部には、他の半導体電子検出素子を用いてもよい。電子検出部には、半導体電子検出素子に限定されず、単なるアノード、ダイノード、及びアノードを備えた電子検出部を用いてもよい。
1,1A,1B,1C,1D,1E,1F…電子管、2,2D…筐体、3,3A,3B…光電面(光電変換部)、4…集束電極部、6…アバランシェフォトダイオード(電子検出部)、7…側管部、8,8A,8F…蓋(蓋部)、8a…蓋上面、8b…蓋下面、8c…排気孔、9,9D,9E…ステム(ステム部)、10…遮光部、11,11C…下側電極部、12…下側絶縁筒部、13…中間電極部、14…上側絶縁筒部、16…上側電極部、17…ベース、18…給電ピン、19…信号ピン、21…ピン保護筒部、22…ベース主面、22a…接続領域、22b…ダイオード配置領域、22c…貫通孔形成領域、23…ベース裏面、24…基板、26,26D,26E…光入射孔(光入射窓部、貫通孔)、28,28D,28E…入射面板(光透過部材)、28a…光入射面、29…ワイヤ、31…封止部、32…下側電極基体部、33,33C…電極カバー、34…集束電極部(電極板)、34a…第1領域、34b…第2領域、36…カバー壁部、37…光通過孔(光通過部)、38…電子通過孔(電子通過部)、38W…壁部、39…上側電極本体、41…起立部、46…筒部、47…フランジ、48…アルミリング、49…排気管、42…カバー枠、43…集束電極部、44…フレーム、A1…軸線(第1軸線)、A2…軸線(第2軸線)、E…電子、L,L1,L2…光。
Claims (7)
- 入射した光に応じた電子を放出する光電変換部と、
前記光電変換部に対面するように配置され、前記電子を受ける電子検出部と、
前記光電変換部と前記電子検出部との間に配置された電極板を含み、前記光電変換部から前記電子検出部へ向けて前記電子を加速すると共に前記電子を集束させる集束電極部と、
前記電子検出部が設けられるステム部を有し、前記光電変換部及び前記電子検出部が配置される真空に保持された内部空間を形成する筐体と、を備え、
前記ステム部は、前記光を通過させる光入射窓部が設けられるとともに、前記光入射窓部の周囲を遮光する遮光部を有し、
前記電極板は、前記光入射窓部から導かれた前記光を通過させることにより、前記光を前記光電変換部に導く光通過部が設けられる第1領域と、前記光電変換部から放出された前記電子を通過させることにより、前記電子を前記電子検出部へ導く電子通過部が設けられる第2領域とを有し、
前記第1領域は、前記光入射窓部と前記光電変換部とを結ぶ第1軸線上に形成され、
前記第2領域は、前記光電変換部と前記電子検出部とを結ぶ第2軸線上に形成される、電子管。 - 前記光通過部は、前記電子通過部に対して離間している、請求項1に記載の電子管。
- 前記筐体は、前記ステム部と対面する蓋部をさらに有し、
前記蓋部は、前記ステム部と対面すると共に前記内部空間に露出した面に設けられた前記光電変換部を有する、請求項1又は2に記載の電子管。 - 前記光入射窓部は、前記第1軸線を中心軸線とする前記ステム部に設けられた貫通孔と、前記貫通孔を閉鎖するように前記ステム部に固定された光透過部材と、を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記光透過部材は、前記光が入射する光入射面を有し、
前記光入射面は、前記第1軸線に対して直交する、請求項4に記載の電子管。 - 前記ステム部は、金属材料により形成される、請求項1~5のいずれか一項に記載の電子管。
- 前記蓋部は、金属材料により形成される、請求項3に記載の電子管。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06243795A (ja) * | 1993-02-12 | 1994-09-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子管 |
JPH10172503A (ja) * | 1996-12-17 | 1998-06-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電子増倍管 |
US6674063B2 (en) | 2000-06-27 | 2004-01-06 | The Regents Of The University Of California | Photosensor with a photocathode in reflective mode |
US20040051046A1 (en) * | 2002-06-06 | 2004-03-18 | The Regents Of The University Of California | Highly sensitive imaging camera for space applications including detection of ultrahigh energy cosmic rays |
WO2005078759A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光電子増倍管 |
JP2005339844A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極及び電子管 |
JP2007080799A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極及び電子管 |
WO2007129492A1 (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光電子増倍管 |
JP2010257962A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-11-11 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極、電子管及び光電子増倍管 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH07118294B2 (ja) * | 1987-02-13 | 1995-12-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光電子増倍管 |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06243795A (ja) * | 1993-02-12 | 1994-09-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子管 |
JPH10172503A (ja) * | 1996-12-17 | 1998-06-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電子増倍管 |
US6674063B2 (en) | 2000-06-27 | 2004-01-06 | The Regents Of The University Of California | Photosensor with a photocathode in reflective mode |
US20040051046A1 (en) * | 2002-06-06 | 2004-03-18 | The Regents Of The University Of California | Highly sensitive imaging camera for space applications including detection of ultrahigh energy cosmic rays |
WO2005078759A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光電子増倍管 |
JP2005339844A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極及び電子管 |
JP2007080799A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極及び電子管 |
WO2007129492A1 (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光電子増倍管 |
JP2010257962A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-11-11 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極、電子管及び光電子増倍管 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7436761B1 (ja) | 2023-02-14 | 2024-02-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子管 |
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