[发明专利]电子管

说明书

技术领域

本发明涉及具备对入射光进行光电变换并发射电子的光电面(photocathode)及利用二次电子发射对入射电子流进行倍增的电子倍增部的电子管。

背景技术

作为电子管之一种的光电倍增管，广泛用于原子核和高能物理以及核医学领域中的各种测量。

图1(a)及图1(b)示出现有光电倍增管之一例，图1(a)为俯视图，图1(b)为剖面图。在此示出的光电倍增管由下述部件构成：接受入射光的圆形的受光面板11；在受光面板11的内侧形成，其电位保持为0伏的光电面20以及由多级倍增器电极(dynode)24a～24n构成的电子倍增部24。以层叠状态排列了从第1级倍增器电极24a到第m级倍增器电极24m这多个倍增器电极，在配置在第m极倍增器电极24m下方的阳极电极26的正下侧配置了末级倍增器电极24n。第1级倍增器电极24a对光电面20为正电位，由光电面20发射的电子入射到该第1级倍增器电极24a。从第1级倍增器电极24a到第m级倍增器电极24m以矩阵状形成多个电子倍增孔。把具有电子聚束部21a的聚束电极21配置在光电面20与电子倍增部24之间，使其保持与光电面20为同电位。由此，由光电面20发射的光电子在被电子聚束部21a进行了聚束之后，入射到第1级倍增器电极24a的规定区域内。

但是，在现有的光电倍增管中，随着长时间使用，光电面的灵敏度变坏，其结果是产生了对于入射光的光电倍增管的输出降低这样的问题。这样的问题特别是在使用了砷化镓(GaAs)等的半导体光电面的光电倍增管中，显著地表现出来。

发明的公开

本发明之目的在于，提供在具有光电面及电子倍增部的电子管中防止光电面的变坏且在长时间使用中可产生稳定的输出的电子管。

为了达到这样的目的，发明人对上述光电面变坏的原因进行研究的结果，发现了，其它电子与在电子倍增部中最靠近光电面的电子入射部附近形成的铯(Cs)云碰撞而发生正离子，该正离子被发生部位的电场向光电面加速，引起了与光电面进行碰撞的离子反馈，其结果使光电面变坏。

在该项目中，不管电位的绝对值如何，利用电极间电位差的正负来定义电极间电位的高低，例如当电极A对电极B处于正电位时，定为电极A的电位比电极B的电位高。

在本发明的电子管中，具备对入射光进行光电变换并发射电子的光电面及对由光电面发射的电子进行倍增的电子倍增部，电子倍增部包含位于最靠近光电面处由光电面发射的电子进行入射的电子入射部，将电子入射部的电位设定得比光电面的电位高，其特征在于，将用于约束在电子倍增部中发生的正离子的离子约束电极配置在光电面与电子倍增部之间，并且将用于捕获由离子约束电极约束了的正离子的离子捕获电极配置在离子约束电极与电子入射部之间，将离子约束电极的电位设定得比电子入射部的电位高，将离子捕获电极的电位设定得比光电面的电位高或相等，并且将离子捕获电极的电位设定得比电子入射部的电位低。

在这样的电子管中，由光电面使从外部入射的光变换成光电子，对其朝向对于光电面为正电位的离子约束电极进行加速，在其通过了离子约束电极及离子捕获电极的开口部之后到达电子倍增部的电子入射部。此时，在电子入射部附近发生正离子。

在本发明的电极结构中，对发生了的正离子朝向光电面进行加速，但是由于离子约束电极对于电子入射部为正电位，故正离子不能通过离子约束电极的开口部而到达光电面。正离子最终被设定成比离子约束电极及电子入射部的任一者都低的电位的离子捕获电极捕获，另外一部分被电子入射部本身捕获，由此，可防止光电面的变坏。

此时，通过在不损害从光电面朝向电子倍增部的光电子聚束的范围内将离子约束电极的电位设定成为比作为正离子发生部位的电子入射部高的电位，不使光电子的收集效率降低而能有效地抑制离子反馈及其所引起的光电面的变坏。

本发明中的电子倍增部也可由捕获由光电面发射了的电子并依次进行倍增的多级倍增器电极构成，在此情况下，第1级倍增器电极起到作为电子入射部的功能。电子倍增部也可以是将多根玻璃管捆起来做成了板状结构的微通道板。在此情况下，以与光电面相对的方式来配置微通道板的一个面，以使该面起到作为电子入射部的功能。由电子倍增部倍增了的电子由阳极电极作为电流输出。