光电倍增管的利记博彩app

专利名称：光电倍增管的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种光电倍增管，该光电倍增管能够响应于光电子的 入射，通过二次电子的多级连续发射而进行二次电子的级联倍增。
背景技术：
近几年，作为下一代PET(正电子发射断层照相，Positron Emission Tomography)装置，TOF-PET(飞行时间FET， Time-of-Flight PET)的发 展在核医学领域中一直受到积极地推动。在TOF-PET装置中，因为要 同时测量给予身体的放射性同位素发出的两条伽马射线，所以，要用 到大量具有灵敏度高、响应速度快等特点的光电倍增管作为检测装置 布置在待测目标的周围。特别是为了实现更高稳定性的高速响应特性，使用多个电子倍增 通道并使电子的倍增在该倍增通道中并行地产生的多通道光电倍增管 将被应用于下一代PET装置中，比如，上述提到的数量正在不断增加 的装置。例如，国际专利公开No. WO2005/091332中提及的一种多通 道光电倍增管，其结构如下 一个面板被封装在单根玻璃管内，分为 多个光入射区域(每个区域是分配有一条电子倍增通道的光电阴极) 和作为电子倍增通道而设置在多个光入射区域的多个电子倍增部(每 个电子倍增部具有一个由多个倍增电极和一个阳极构成的倍增电极单 元)。具有如此结构的光电倍增管，即将多个光电倍增管封装在单根玻 璃管内的光电倍增管，通常称为多通道光电倍增管。如上所述，多通道光电倍增管因此具有这样一种结构，即单通道 光电倍增管的功能，也就是说，设置于面板上的光电阴极发射出的光 电子被单个电子倍增部倍增，然后输出至阳极的功能，被多个电子倍增通道分担。例如，在一根多通道光电倍增管中，二维分布着四个光 入射区(对应于电子倍增通道的光电阴极〉，由于对一个电子倍增通道 来说， 一个光电子发射区域(相应的光电阴极的有效区域)只占面板 的l/4或更少，因而，各个电子倍增通道之间的电子的渡越时间的差异 就很容易改善。因此，与整个单通道光电倍增管的电子渡越时间的差 异相比，整个多通道光电倍增管的电子渡越时间的差异的显著改善是 能够预见的。发明内容发明人对上述常规的多通道光电倍增管进行了研究，结果发现以 下问题。即，在常规的多通道光电倍增管中，由于进行电子倍增的电 子倍增通道根据光电阴极释放光电子的位置而设置，因而根据每个电 子倍增通道设计出最佳的每个电极的位置，以减少电子渡越时间的差 异。按照这种方法，通过改善每个电子倍增通道的电子渡越时间的差 异，就可以改善整个多通道光电倍增管的电子渡越时间的差异，从而 改善整个多通道光电倍增管的高速响应特性。但是，在这种多通道光电倍增管中，电子倍增通道中平均电子渡 越时间的差异的离散仍未得到过改善。并且，关于形成有光电阴极的 面板的光发射表面(位于密封容器内部的表面)，在包围中心区域(包 括密封容器的管轴在内)的外围区，尤其是在光发射表面和管体内壁 相交的边界部分(光发射表面的边缘)，光发射表面的形状会发生变形。 因此，位于光电阴极和倍增电极或者光电阴极和聚焦电极之间的等势 线发生扭曲，甚至在单个通道中，有时因光电子发射的位置而可能产 生杂散的光电子。要进一步改善高响应特性就不能忽视这种杂散光电 子的出现。此外，由于生产TOF-PET装置需要大量的光电倍增管，因此人们 希望应用于TOF-PET等装置的光电倍增管具有一种更适合大批量生产 的构造。本发明为了解决上述问题而被提出，其目的在于，通过一种更适 合大批量生产的构造来减少电子倍增通道之间的串扰，从而提供一种 诸如TTS (渡越时间离散，Transit Time Spread)和CTTD (阴极渡越 时间差，Cathode Transit Time Difference)的整个响应时间特性得到显 著改进的光电倍增管。最近，PET装置增加了 TOF (飞行时间，Time-of-Flight)功能。 对于应用于这种TOF-PET装置的光电倍增管中，CRT (符合分辨时间， Coincidence Resolving Time)响应时间也很重要。常规的光电倍增管不 能满足TOF-PET装置对CRT响应特性的要求。因此，在本发明中，鉴 于用一套常规的PET装置作基础，所以保留了目前使用的真空管外围 直径，并进行轨道的设计使CRT测试满足TOF-PET装置的要求。具体 地说，为了改善与CRT响应特性相关的TTS，进行轨道的设计使整个 面板的TTS和各入射区的TTS得到改善。本发明涉及的光电倍增管，包括密封容器、光电阴极、以及电子 倍增部，前者在其底部配备一根管子以降低容器内部压强至预定的真 空度，后两者均置于密闭容器内。密封容器由面板、管体(真空管)、 以及管座组成，其中，面板熔接到管体的一端，并沿预定的管轴方向 延伸，管座熔焊到管体的另一端作为密封容器的底部。面板具有光入 射面和与之相对的光发射面，光电阴极就在位于密封容器内侧的光发 射面上形成。密封容器可以有外壳，使面板和管体形成为一个整体， 这种情况下，将管座熔接在外壳的开口上就得到了密封容器。在密封容器内的管轴方向上的电子倍增部的安装位置由从管座延 伸到密封容器内的引脚确定。电子倍增部包括聚焦电极单元和倍增电 极单元，前者用于修正从光电阴极发射到密封容器内的光电子的运动 轨道，后者用于实^L光电子的级联倍增。在本发明所涉及的光电倍增管中，倍增电极单元有一对绝缘支撑 构件，它们支撑聚焦电极单元并夹持至少一个对来自光电阴极的光电 子进行级联倍增的电极组。尤其是在两个或者两个以上的电极装置被 这两个绝缘支撑构件夹持的情况下，这些电极组与管轴呈交叉分布。 每个电极组可以形成一个或更多的电子倍增通道，每个形成的电子倍 增通道对应着一个阳极。特别是，作为结构特征，本发明涉及的光电倍增管有一个分隔板， 该分隔板沿着第二倍增电极的纵向将第二倍增电极分成两部分。第二 倍增电极被设定为电势髙于第一倍增电极，并被设置在来自第一倍增 电极的二次电子所到达的位置，第一倍增电极响应于来自光电阴极的 光电子的入射，发射出二次电子。利用配置在第二倍增电极内的分隔 板，能够有效地降低由一个倍增电极组形成的相互邻近的电子倍增通 道之间的串扰。换言之，沿着多个倍增电极连续地运动的电子的轨道 大大减小了在该过程中横穿到邻近的电子倍增通道的可能性(邻近的 电子倍增通道之间的串扰显著减少)。优选，分隔板是聚焦电极单元的一块金属凸起，而聚焦电极单元 配置于光电阴极和倍增电极单元之间，并且被设定为电势和第二倍增 电极相同。在这种情况下，聚焦电极单元的金属凸起在从光电阴极到 倍增电极的方向上延伸。由于聚焦电极单元的金属凸起至少有一部分被置于第二倍增电极 中，所以优选第二倍增电极具有细缝，将形成有二次电子发射表面的 前表面和与之相对的后表面联系起来。由于聚焦电极单元的金属凸起 的先端通过第二倍增电极的细缝插入到第一倍增电极和第二倍增电极 之间的空间内，因而在一个倍增电极组就形成了两个电子倍增通道。从下面的详细说明和相关的附图能够更加充分地理解本发明，这 些说明和附图仅作为示例而被给出，不能被理解为限制本发明。从后述的详细说明中，本发明的更广泛的适用范围变得清楚。然 而，必须明确的是，在描述针对本发明的优选实施方式时，详细的说 明和具体的例子仅作为示例而被给出，这是因为，源自该详细说明的 不脱离本发明要旨的各种变化和修改，对本领域的技术人员来说是显 而易见的。

图1是本发明涉及的光电倍增管的实施方式的大致构造的局部剖 视图。图2A和2B分别是用于说明本发明涉及的光电倍增管的密封容器 的结构的组装过程图和截面图。图3是用于说明本发明涉及的光电倍增管的电子倍增部的结构的 组装过程图。图4是用于说明构成图3所示电子倍增器部的一部分的一对绝缘 支撑构件的结构的图。图5A是用于说明连接聚焦电极单元和一对绝缘支撑构件的结构 的示意图，图5B是用于说明连接增益控制单元和一对绝缘支撑构件的
结构的示意图。图6是用于说明电子倍增部沿着图1中的I一I线被剖开后的截面 结构的透视图。图7A和7B是用于说明本发明涉及的光电倍增管的结构特征的截 面图。图8A到8C是用于说明本发明涉及的光电倍增管的结构特征的效 果的截面图。图9A到9C是用于说明比较例涉及的光电倍增管(没有结构特征) 中的电子轨道的透视图，该比较例被用于说明本发明涉及的光电倍增 管的结构特性的效果。
具体实施方式
以下，将参考附图1、 2A—2B、 3—4、 5A—5B、 6以及7A—9C 详细解释本发明涉及的光电倍增管的实施方式。在附图的解释中，用相同的数字表示彼此相同的组成部分，并省略重复的说明。图1是本发明涉及的光电倍增管的实施方式的大致构造的局部剖视图。图2A和2B分别是用于说明本发明涉及的光电倍增管的密封容器结构的组装示意图和局部示意图。如图1所示，本发明涉及的光电倍增管有一个密封容器100，在密封容器底部有一根用于使内部压强降低到预定真空度的管子600(抽真空后管子内部被堵塞)，在密封容器100内还有光电阴极200和电子倍增部500。如图2A所示，密封容器100由面板110，管体(真空管)120， 和管座130组成，其中，面板110熔接在管体120的一端，并沿预定 的管轴AX方向延伸，管座130熔接在电子管管体120的另一端，并 组成具有管子600的密封容器100的底端部分。图2B是密封容器100 沿着图2A中的I一I线被剖开后的截面图，专门显示了面板110熔焊在 管体120的一端的那部分。面板110有光入射表面110a和与光入射表 面110a相对的光发射表面110b，光电阴极200在位于密封容器100内 侧的光发射表面110b上形成。管体120是一个腔体构件，以管轴AX 为中心并沿管轴AX扩展。面板110熔接在该腔体构件的一端，管座
130熔接在另一端。管座130配备有沿管轴AX方向延伸的贯通孔，并 使密封容器100的内部和外部相通。引脚700围绕该贯通孔分布。为 了抽取密封容器100内的空气，管子600在贯通孔处与管座130相连。位于密封容器100内的管轴AX方向的电子倍增部500的安装位 置，由从管座130向密封容器100内部延伸的引脚700来确定。电子 倍增部500同样包括聚焦电极单元300和倍增电极单元400，前者用于 修正从光电阴极200发射到密封容器100的光电子的轨道，后者用于 光电子的级联倍增。以下的解说中，以多通道光电倍增管作为本发明涉及的光电倍增 管的实施方式进行诠释，所述多通道光电倍增管具有由两组夹着管轴 AX的电极(倍增电极)组成的四个电子倍增通道CH1到CH4。图3是用于说明本发明涉及的光电倍增管的电子倍增部500的结 构的组装过程图。在图3中，电子倍增部500具有聚焦电极单元300 和倍增电极单元400。聚焦电极单元300由网状电极310、屏蔽构件320和弹性电极330 层叠配置而成。网状电极310具有开口的金属框架，该开口允许来自 光电阴极200的光电子通过。由网状电极310的框架部分确定的幵口， 被具有许多开口的金属网覆盖。屏蔽构件320有一个带有开口的金属 框架，该开口允许来自光电阴极200的光电子通过。确定屏蔽构件320 的开口的该框架部分，配备了向着光电阴极200延伸的屏蔽板323a、 323b以及向着管座130延伸的屏蔽板322a、 322b。屏蔽板323a、 323b 能够分别控制光电子入射到第一对倍增电极DY1上的位置，调整在光 电阴极200和聚焦电极单元300之间形成的电场透镜，以改进CTTD (即TTS)的响应特性。屏蔽板322a、 322b被分别定位，以包围一个 在第一倍增电极DY1的相对的两端开放的空间。屏蔽板322a、 322b 被设定在比第一倍增电极DY1的电势(等于第二倍增电极DY2的电 势)高的电势，作用在于增强第一倍增电极DY1和第二倍增电极DY2 之间的电场。因此，提高了从第一倍增电极DY1向第二倍增电极DY2 运动的二次电子入射到第二倍增电极DY2上的效果，减少了二次电子 在第一倍增电极DY1和第二倍增电极DY2之间的渡越时间的离散a 弹性电极330有一个配备了开口的金属框架，该开口允许来自光电阴
极200的光电子通过。弹性电极330的框架部分配备有金属弹簧331 (电极部分〉，该金属弹簧331通过压向密封容器100的内壁，将整个 安装有聚焦电极单元300的电子倍增部500固定在密封容器100内部 的预先设定的位置上。弹性电极330的框架部分也配备分隔板332,其 沿着第二倍增电极DY2的纵向方向将位于正下方的第二倍增电极DY2 分成两部分。分隔板332被设定在与第二倍增电极DY2相同的电势， 作用在于有效地降低相互邻近的由同一系列的一个电极组形成的电子 倍增通道之间的串扰。另一方面，倍增电极单元400具有一对绝缘支撑构件(第一绝缘 支撑构件410a和第二绝缘支撑构件410b)，该绝缘支撑构件支撑具有 上述结构的聚焦电极单元300，并夹持着至少两个对来自光电阴极200 的光电子进行级联倍增的电极组。具体地说，第一和第二绝缘支撑构 件410a、 410b共同夹持着一对第一倍增电极DY1，一对第二倍增电极 DY2， 一对第三倍增电极DY3， 一对第四倍增电极DY4， 一对第五倍 增电极DY5， -'对第七倍增电极DY7，以及一对增益控制单元430a， 430b，每对倍增电极或单元管轴AX配置并在管轴AX两侧相对。金 属引脚441、 442被固定在第一和第二绝缘支撑构件410a、 410b上， 用于将各自的电极设定在预定的电势。除了各自的电极之外，第一和 第二绝缘支撑构件410a、 410b还夹持着一块底部金属板440，该金属 板电势被设定为地电势(0V)。一对第一倍增电极DY1被安装在第一和第二绝缘支撑构件410a、 410b的上部，并使金属固定构件420a， 420b焊接在其两端的。两个增 益控制单元430a， 430b中的任何一个都有一块绝缘基座板431，并且 在该绝缘基座板431上固定着相关的第六倍增电极DY6，阳极432和 第八倍增电极DY8。这里，每个第六倍增电极DY6均由两个安装在绝 缘基座板431上并处于电分离状态的电极组成。每个阳极432由两个 安装在绝缘基座板431上并处于电分离状态的电极组成。每个第八倍 增电极DY8均为组成第六倍增电极DY6的两个电极以及组成阳极432 的两个电极所共有。如上所述，每一个增益控制单元430a， 430b均属于夹着管轴AX 设置的两个电极组中的一组。因此，通过将增益控制单元430a, 430b 和分隔板332配置在一起，从而形成四通道光电倍增管，由一个电极 组构成两个电子倍增通道。每个增益控制单元430a、 430b中的第六个 倍增电极DY6也由两个电极组成，因此，光电倍增管作为一个整体， 将四个电极分别配置给电子倍增通道作为第六倍增电极DY6。通过分 别调整作为第六倍增电极DY6配置给各个电子倍增通道的电极的电 势，能够在增益独立于其它的情况下调整每个电子倍增通道。图4是用于说明构成图3所示电子倍增部的一部分的一对绝缘支 撑构件410a、 410b的结构的图。因为第一绝缘支撑构件410a和第二 绝缘支撑构件410b具有相同的形状，以下仅对第一绝缘支撑构件410a 进行说明，而第二绝缘支撑构件410b的说明将被省略。第一绝缘支撑构件410a由主体部分和凸出部分构成。前者支撑第 一电极组和第二电极组，其中，第一电极组包括第一倍增电极DY1至 第五倍增电极DY5、第七倍增电极DY7、以及增益控制单元430a,第 二电极组包括第一倍增电极DY1至第五倍增电极DY5、第七倍增电极 DY7、以及增益控制单元430b;后者从主体部分向着光电阴极200延 伸。第一绝缘支撑构件410a的主体部分配备有固定狭缝412a、 413a 以及固定狭缝412b、 413b。前者用来固定第一电极组，后者用来固定 第二电极组(相同的固定狭缝也被设置在第二绝缘支撑构件410b的主 体部分)。就第一电极组而言，将配置在第二倍增电极DY2两端的两个固定 凸起中的一个，配置第三倍增电极DY3两端的两个固定凸起中的一个， 配置第四个倍增电极DY4两端的两个固定凸起中的一个，配置第五个 倍增电极DY5两端的两个固定凸起中的一个，配置第七个倍增电极 DY7两端的两个固定凸起中的一个，均插入固定狭缝412a中，从而使 这些电极构件被第一和第二绝缘支撑构件410a、 410b整体夹持。另外, 如图5B所示，设置在属于第一系列的电极组的增益控制单元430a的 两端上的固定凸起中的一端的固定凸起，被插到固定狭缝413a中。就 第二电极组而言，将配置在第二倍增电极DY2两端的两个固定凸起中 的一个，配置在第三倍增电极DY3两端的两个固定凸起中的一个，、配 置在第四倍增电极DY4两端的两个固定凸起中的一个，配置在第五倍
增电极DY5两端的两个固定凸起中的一个，配置在第七倍增电极DY7 两端的两个固定凸起中的一个，均插入固定狭缝412b中，从而使这些 电极构件被第一和第二绝缘支撑构件410a、 410b整体夹持。另外，设 置在属于第一系列的电极组的增益控制单元430b的两端上的固定凸起 中的一端的固定凸起，被插到固定狭缝413b中。
此外，切口415配置在第一绝缘支撑构件410a的底部，用来夹持 底部金属板440(第二绝缘支撑构件410b具有相同的固定装置)。并且， 安装有第一电极DY1的支座部分411形成于被第一 绝缘支撑构件410a 的凸出部分夹着的部分，固定聚焦电极单元300的切口 414在每个凸 出部分上形成(第二绝缘支撑构件410b具有相同的固定装置)。具体 地说，如图5A所示，在聚焦电极单元300上形成的切口分别插入第一 绝缘支撑构件410a上的切口 414，因此聚焦电极单元300就被第一和 第二绝缘支撑构件410a、 410b整体夹持。图5A是连接聚焦电极单元 300和一对绝缘支撑构件410a、 410b的结构的示意图，图5B是连接增 益控制单元430a、 430b和一对绝缘支撑构件410a、 410b的结构的示 意图。
图6是用于说明电子倍增部沿着图1中的I一I线被剖幵后的截面 结构的透视图。如图6所示，电子倍增部500有两套夹着管轴AX设 置的电极组。在这两个电极组的每一个中，能够在增益独立于其他的 情况下进行调整的相互邻近的电子倍增通道，由构成聚焦电极单元300 的一部分的弹性电极330提供的分隔板332以及相关的增益控制单元 430a或430b的配置而决定。因此，在如图6所示的电子倍增部500中， 根据光电阴极200的光电子发射位置形成四个电子倍增通道。
夹着管轴AX设置的两个电极组中的包括增益控制单元430a的电 极组(第一电极组)中，从第一倍增电极DY1到第八倍增电极DY8 的每一个倍增电极上均形成有二次电子发射面。从第一倍增电极DY1 到第八倍增电极DY8的每一个倍增电极的设定电势按照从第一倍增电 极DY1到第八倍增电极DY8的顺序增加，以引导二次电子连续地到 达下一级倍增电极。阳极432的电势髙于第八倍增电极DY8的电势。 例如，设定光电阴极200为-1000V，设定第一倍增电极DY1为-800y， 设定第二倍增电极DY2为-700V,设定第三倍增电极DY3为-600V:
设定第四倍增电极DY4为-500V，设定第五倍增电极DY5为400V, 设定第六倍增电极DY6为-300V (为了能进行增益调整而被设定为可 调)，设定第七倍增电极DY7为-200V，设定第八倍增电极DY8为 -IOOV，设定阳极432为地电势(0V)。配备有分隔板332的聚焦电极 单元300被设定为，电势与第二倍增电极DY2相同。
从光电阴极200发射出的光电子，通过聚焦电极单元300的网状 窗口后，到达第一倍增电极DYl,聚焦电极单元300被设定为电势与 第二个倍增电极DY2相同。电势与第二倍增电极DY2相同的屏蔽板 322b,配置在沿第一倍增电极DY1纵向敞开的空间里，这样，第一倍 增电极DY1和第二倍增电极DY2之间的电场得到加强，从第一倍增 电极DY1运动到第二倍增电极DY2的二次电子入射到第二倍增电极 DY2上的效率能得到改善，第一倍增电极DY1和第二倍增电极DY2 之间的二次电子渡越时间的离散减少。二次电子发射表面在第一倍增 电极DY1的电子到达表面上形成，并且，响应于光电子的入射，从第 —倍增电极DY1发射出二次电子。从第一倍增电极DY1发射出的二 次电子向着电势高于第一倍增电极DY1的第二倍增电极DY2运动。 第二倍增电极DY2被从聚焦电极单元300延伸出的分隔板332分成两 个电子倍增通道，并形成了一种结构，其通过调整来自第一倍增电极 DY1的二次电子的轨道，以抑制邻近的电子倍增通道之间的串扰。第 二倍增电极DY2的电子到达表面上也形成有二次电子发射表面，从第 二个倍增电极DY2的二次电子发射表面发射出的二次电子向着电势髙 于第二倍增电极DY2的第三倍增电极DY3运动。随着电子按照第四 倍增电极DY4，第五倍增电极DY5,第六倍增电极DY6的顺序前进， 从第三倍增电极DY3的二次电子发射表面发射出的二次电子同样地被 级联倍增。第六倍增电极DY6由构成增益控制单元430a的一部分的 两个电极组成，并且通过对这两个电极的设定电压做适当的调整，能 单独调整邻近的电子倍增通道的增益。从各自构成第六倍增电极DY6 的电极的二次电子发射表面发射出的二次电子到达第七倍增电极 DY7，从第七倍增电极DY7的二次电子发射表面发射出的二次电子向 着配备网格开口的阳极432运动。第八倍增电极DY8被设定为％^低 于阳极432，并作为一个发射二次电子的转换倍增电极而起作用，这些
二次电子穿过阳极432，然后回到阳极432。包括增益控制单元430b 的另一电极组，也以相同的方式工作。
接下来，使用图7A到9C,对本发明涉及的光电倍增管的结构特 征进行说明。根据结构特征，光电倍增管配备了分隔板332，该分隔板 沿着相应的第二倍增电极DY2的纵向将相应的第二倍增电极DY2分 成两个部分。图7A和7B是说明本发明涉及的光电倍增管的结构特征 的透视图，在本实施方式中，分隔板332配置在位于第二倍增电极DY2 之上的聚焦电极单元300处。通过这种安排，分隔板332被设定为电 势与相应的第二倍增电极DY2相同。此外，在本实施方式中，每个电 极组都配备了分隔板332,并且由夹着管轴AX设置的两个电极组和为 各个电极组准备的分隔板332组成了四个电子倍增通道。
具体地说，分隔板332配置在构成聚焦电极单元300的一部分的 弹性电极330上。如图7A所示，弹性电极330具有金属框架，该金属 框架配备有允许来自光电阴极200的光电子通过的幵口。弹性电极330 的框架部分配备有金属弹簧331 (电极部分)，该金属弹簧331通过压 向密封容器100的内壁，将整个电子倍增部500固定在密封容器100 内的预定位置，并使光电阴极200和聚焦电极单元300的电势相等。 弹性电极330的框架部分也配备有分隔板332，每个分隔板332沿图 7A中的箭头S3所示的方向弯曲后，沿着相应的第二倍增电极的纵向 将位于正下方的第二倍增电极DY2分隔成两部分。每个第二倍增电极 DY2，均有焊接在其两端的固定凸起DY2a、 DY2b,并配备一条用于 插入分隔板332的狭缝333，当聚焦电极单元300被固定在这对绝缘支 撑构件410a、 410b上时，每个分隔板322同时也通过狭缝333被插入 到相应的第二倍增电极DY2中。通过这种配置，由一个系列的电极组 形成的相互邻近的电子倍增通道之间的串扰被有效地降低。
图8A到8C是用于说明本发明涉及的光电倍增管的结构特征(分 隔板332)的效果的截面图。图9A到9C是用于说明比较例涉及的光 电倍增管(没有分隔板的结构)中的电子轨道的截面图，该比较例被 用于说明本发明涉及的光电倍增管的结构特性的效果。在从图8A到 9C的每个图中，Al表示光电子的轨道，El表示等势线。此外，在-从 图8A到9C的每个图中，CH1到CH4分别表示第一到第四电子倍增
通道。
图8A是配备有分隔板332作为结构特征的光电倍增管的截面结构 沿着图8C中的VIII—VIII线被剖开后的截面图。与此相反的是，图8C 是光电倍增管(具有结构特征)沿着图8A中的X—X线被剖开后的截 面图。图犯是光电倍增管沿着图8C中的IX—IX线被剖开后的截面 图。从图8A到8C可以明白，由于第二倍增电极DY2被电势高于第二 倍增电极DY2分隔板332分隔，因而从光电阴极200到达第一倍增电 极DY1并按照第二倍增电极DY2、第三倍增电极DY3的顺序进一步 运动的光电子横穿到邻近的电子倍增通道的可能性显著改善(邻近的 电子倍增通道之间的串扰被显著地降低)。
另一方面，如图9A到9C所示，在没有结构特征(分隔板)的比 较例涉及的光电倍增管中，串扰发生在邻近的电子倍增通道之间。从 光电阴极200到达第一倍增电极DY1并按照第二倍增电极DY2、第三 倍增电极DY3的顺序进一步运动的光电子，在从第二倍增电极DY2 运动到第三倍增电极DY3的渡越中横穿到邻近的电子倍增通道。因此， 根据没有配置分隔板的比较例涉及的光电倍增管，邻近的电子倍增通 道之间的串扰不能被有效地降低。图9A是比较例(没有分隔板)涉及 的光电倍增管的截面结构沿着图9C中的XI—XI线被剖开的截面图。 与此相反的是，图9C是比较例涉及的光电倍增管沿着图9A中的XIII 一XIII线被剖开后的截面图。图犯是比较例涉及的光电倍增管沿着图 9C中的XII—XII线被剖幵后的截面图。
如图2B所示，本发明涉及的光电倍增管中，面板110的光发射表 面110b由平面区域和曲面加工区域组成，该曲面加工区域位于平面区 域的周边并包括光发射表面110b的边缘。所以，面板110的光发射表 面110b的周边区域的表面形状被人为地改变，目的在于调整光电子从 位于周边区域的光电阴极200发射的角度。光电子从光电阴极200运 动到第一倍增电极DY1的渡越时间的离散因此被有效地减少，而且不 依赖于光电子的发射位置。
而且，如图6所示，分别属于两个电极组的第一倍增电极DY1被 设置为背靠背相对且夹着管轴AX。在这种情况下，到达第一倍增电极 DY1周边的光电子的收集效率显著地改善。例如，由于在光电阴极200 和第一倍增电极DY1之间不需要引导光电子从光电阴极200运动到第 一倍增电极DY1的电极，因而，与传统的技术相比，在光电阴极200 的周边区域能够得到更强的电场强度，等势线的间距也变得均匀。从 光电阴极200的周边区域发射出的光电子，在没有到达到第一倍增电 极DY1时，不会直接到达第二倍增电极DY2。此外，优选第一倍增电极DY1在纵向上的宽度大于该绝缘支持构 件430a， 430b之间的空隙。在这种情况下，从光电阴极200发射出的 光电子到达的有效表面随之扩展。而且，如图3和图6所示，位于第 一倍增电极DY1周边的屏蔽结构，即屏蔽板322a、 322b,被配置于将 在第一倍增电极DY1两端敞开的空间闭合的位置。屏蔽板322a、 322b 被设定为电势高于第一倍增电极DY1 (等于笫二倍增电极DY2的电 势)，作用在于加强第一和第二倍增电极DY1、 DY2之间的电场。所 以，从第一倍增电极DY1运动到第二倍增电极DY2的二次电子入射 到第二倍增电极DY2上的效率得以提高，并且第一和第二倍增电极 DY1、 DY2之间的二次电子的波越吋间的离散也得以减少。如上所述，根据本发明涉及的光电倍增管，能够有效地降低构成 一个电极组的电子倍增通道之间的串扰，并由此显著地改善TTS、 CTTD以及其它响应时间特性。并且，增益控制单元和倍增电极的一部 分以及阳极集成在一起，因此可以减少组装过程中的部件数量，并且 将多个电子倍增通道配置为简单的结构。上述发明中显而易见的是，该发明的实施方式能以多种方式发生 变化。这些变化不能被认为超出本发明的范围，所有类似的变形对于 本领域内的技术人员来说都是显而易见的，并且被包括在权利要求的 范围内。
权利要求
1.一种光电倍增管，包括密封容器(100)，包括沿着预定的管轴(AX)延伸的中空部(120)和与管轴(AX)交差的面板(110)，所述面板(110)传输预定波长的光；光电阴极(200)，设置在所述密封容器(100)内，响应于具有预定波长的光的入射，向所述密封容器(100)内发射光电子；倍增电极单元(400)，设置在所述密封容器(100)内，对所述光电阴极(200)发射出的光电子进行级联倍增，所述倍增电极单元(400)至少包括一个倍增电极组，该倍增电极组由分别具有二次电子发射表面的多个倍增电极组成，其特征在于具有由导电材料构成的分隔板(332)，所述一个倍增电极单元(400)的所述分隔板(332)，被设定为电势高于响应于光电子的入射而发射出二次电子的第一倍增电极(DY1)，并沿着第二倍增电极(DY2)的纵向将所述第二倍增电极(DY2)分成两部分，所述第二倍增电极(DY2)位于来自所述第一倍增电极(DY1)的光电子到达的位置。
2. 根据权利要求1所述的光电倍增管，其特征在于 还包括聚焦电极单元(300)，被设置在所述光电阴极(200)和所述倍增极单元(400)之间，并被设定为电势与第二倍增极(DY2) 相同，其中，所述分隔板(332)包括，在从所述光电阴极(200)指 向所述倍增极单元(400)的方向上延伸的所述聚焦电极单元(300) 的一块金属凸起。
3. 根据权利要求2所述的光电倍增管，其特征在于 所述第二倍增电极(DY2)，具备将形成有二次电子发射表面的前表面和与之相对的后表面联系起来的狭缝(333)，所述聚焦电极单元(300)的所述金属凸起，在从所述光电阴极 (200)指向所述倍增极单元(400)的方向上延伸，使其先端通过 所述第二倍增电极(DY2)的所述狭缝(333)，而位于所述第一倍增 电极(DY1)和所述第二倍增电极(DY2)之间的空间内。
全文摘要
本发明涉及一种光电倍增管，其能够实现响应时间特性的显著改进，并具有适合批量生产的结构。在密封容器里，容纳有光电阴极，倍增电极单元和聚焦电极单元，其中，倍增电极单元至少包括一个倍增电极组，优选包括两个系列的倍增电极组，聚焦电极单元配置在光电阴极和倍增电极单元之间。聚焦电极单元被设定为电势与第二倍增电极相同，并配有分隔板，其中，第二倍增电极位于来自所述第一倍增电极的二次电子所到达的位置，所述第一倍增电极响应于光电子的入射，发射二次电子，分隔板沿着第二倍增电极的纵向将第二倍增电极分成两部分。
文档编号H01J43/00GK101165843SQ200710162499
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月16日 优先权日2006年10月16日
发明者大村孝幸, 山口晃彦 申请人:浜松光子学株式会社