專利名稱：光電倍增管和輻射探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光電效應(yīng)的光電倍增管和使用這種光電倍增管的輻射探測器。
背景技術(shù)：
作為光電倍增管的一種類型，所謂的端窗型光電倍增管是公知的。對于這種端窗型光電倍增管，密閉的真空容器如下配置在圓柱形側(cè)管的一側(cè)端部裝備光接收板而在該側(cè)管的另一側(cè)端部裝備芯柱，并且在光接收板的內(nèi)表面上配置光電表面。提供這樣的配置，其中，帶有多級倍增電極的電子倍增器單元，和陽極被分層堆積并位于光電表面的對面，而多個(gè)分別與各自的倍增電極和陽極相連的芯柱管腳被嵌入式地安裝在芯柱中，以便能從密封容器的內(nèi)部通向外部。通過光接收板造成入射的入射光在光電表面處被轉(zhuǎn)換成電子，而從光電表面射出的電子在電子倍增器單元處被相繼倍增，其中經(jīng)由各自的芯柱管腳將預(yù)定電壓施加到各自的二極管上，而經(jīng)由陽極管腳取出由于倍增到達(dá)陽極的電子，作為電信號，其中該陽極管腳是其中一個(gè)芯柱管腳。
在這樣的光電倍增管中，具有這樣的配置，其中芯柱管腳經(jīng)由錐形密封玻璃被分別嵌入式地安裝到金屬芯柱中，而陽極和電子倍增器單元被分層堆積在多個(gè)芯柱管腳上。還有這樣的配置，其中，芯柱管腳被直接嵌入式地安裝在由較大的錐形密封玻璃形成的芯柱中，并且陽極和電子倍增器單元被分層堆積在這樣的芯柱上(例如，見圖1和圖7，日本已公開待審的專利申請第平5-290793)。

發(fā)明內(nèi)容
前者的配置(圖1中所示日本已公開未審的專利申請第平5-290793號中的配置)需要數(shù)目與芯柱管腳數(shù)目相對應(yīng)的密封玻璃，并需要將這些部分當(dāng)中的每一個(gè)與各個(gè)芯柱管腳一起設(shè)置在芯柱管腳插入位置處的步驟。因此，部件的數(shù)目和制造步驟的數(shù)目就很大，并且，由于陽極和電子倍增器單元分層堆積在多個(gè)芯柱管腳上，對震動(dòng)的抵抗力就很弱，因此例如，密封玻璃會(huì)由于施加給芯柱管腳的機(jī)械應(yīng)力而變成碎片。
同時(shí)，對于后者的配置(圖7中所示的日本公開待審專利申請第平5-290793號的配置)，各個(gè)芯柱管腳嵌入式地安裝在用作芯柱的單個(gè)錐形密封玻璃中，而陽極和電子倍增器單元分層堆積在該錐形密封玻璃上。盡管因此對前者配置中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了改進(jìn)，但由于錐形密封玻璃和各個(gè)芯柱管腳通常是通過密封玻璃的熔化造成的融合來接合在一起的，密封玻璃形成的芯柱的各個(gè)表面(圖中的上下表面)在位置精確度、平直度和水平度方面是很差的，因此產(chǎn)生了以下問題。
即，由于芯柱內(nèi)表面(上表面)的位置精確度、平直度和水平度變差，安裝在芯柱的內(nèi)表面上的電子倍增器單元和光電表面之間的間隔的位置精確度降低，造成了性能退化和電子倍增器單元著座性(seating property)變差。同時(shí)，由于芯柱外表面(下表面)的位置精確度、平直度和水平度的降低，光電倍增管總長度的尺寸精確度退化，而與光電倍增管安裝至，例如，電路板等的表面安裝有關(guān)的安裝性能也退化。
為了解決這些問題而完成本發(fā)明，并且其目標(biāo)在于提供具有以下這樣的光電倍增管和配置有該光電倍增管的輻射探測器，對于本發(fā)明的光電倍增管，光電表面和電子倍增器單元之間的間隔的位置精確度得到改善以便能獲得預(yù)定性能，并且對于這種光電倍增管，電子倍增器單元的著座性、光電倍增管總長度的尺寸精確度和關(guān)于光電倍增管的表面安裝的安裝性得到了改善。
根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管包括光電表面、電子倍增器單元、陽極、芯柱和多個(gè)芯柱管腳。其中，光電表面設(shè)置在處于真空狀態(tài)的密封容器之內(nèi)，并將通過光接收板入射的入射光轉(zhuǎn)換成電子，該光電接收表面在密封容器的一側(cè)形成端部；電子倍增器單元設(shè)置在密封容器之內(nèi)并對從光電表面射出的電子進(jìn)行倍增；陽極設(shè)置在密封容器之內(nèi)并用于將由電子倍增器單元倍增的電子提取出來作為輸出信號；芯柱在密封容器的其它側(cè)形成端部，并具有帶有絕緣性的基底構(gòu)件和熔點(diǎn)比上述基底構(gòu)件高且分別接合到上述基底構(gòu)件的內(nèi)表面和外表面上的保持構(gòu)件；多個(gè)芯柱管腳嵌入式地安裝在芯柱中，并從密封容器內(nèi)部通向外部，且電連接到陽極和電子倍增器單元上。芯柱管腳通過基底構(gòu)件且接合到基底構(gòu)件上，分層堆積在芯柱內(nèi)表面上的電子倍增器單元和陽極、基底構(gòu)件和保持構(gòu)件、基底構(gòu)件和芯柱管腳是通過基底構(gòu)件的熔化造成的融合來分別接合在一起的。
對于這種光電倍增管，由于芯柱管腳通過且固定于其上的基底構(gòu)件通過基底構(gòu)件的熔化造成的融合而與芯柱管腳、保持構(gòu)件接合起來，因此芯柱具有由保持構(gòu)件夾住基底構(gòu)件形成的至少三層或更多層的配置，芯柱兩個(gè)表面的位置精確度、平直度和水平度與傳統(tǒng)的配置相比有所改進(jìn)，在傳統(tǒng)配置中芯柱配置為被熔化來與芯柱管腳融合的單層玻璃材料。結(jié)果是，安裝在芯柱內(nèi)表面上的電子倍增器單元和光電表面之間的間隔的位置精確度得到改善而能夠獲得預(yù)定的特性，而電子倍增器單元的著座性、光電倍增管的總長度的位置精確度、以及有關(guān)光電倍增管表面安裝的安裝性能也被改善。
這里，每個(gè)保持構(gòu)件具有多個(gè)開口，其中連接在基底構(gòu)件上的芯柱管腳被插入通過這些開口，并且這些開口中的至少兩個(gè)被制成直徑比其它開口大。由于這種配置，使定位夾具能夠進(jìn)入這兩個(gè)開口，這樣就方便了對基底構(gòu)件和保持構(gòu)件的安置，并能降低制造成本。而且，由于將芯柱管腳插入通過的開口制成大直徑，并且將定位夾具制成能進(jìn)入這些開口以安置基底構(gòu)件和保持構(gòu)件，所以就確保了芯柱管腳與保持構(gòu)件開口的同心性。在通過將其它構(gòu)件接合到保持構(gòu)件上而配置四層或更多層的芯柱的情況下，這些其它構(gòu)件可以象保持構(gòu)件那樣配備有能使接合到基底構(gòu)件上的芯柱管腳插入通過的開口，并且至少兩個(gè)開口可被制成直徑比其它開口大。
至少一個(gè)保持構(gòu)件可配備有基底構(gòu)件滲漏開口，在熔化時(shí)基底構(gòu)件會(huì)滲漏到該基底構(gòu)件滲漏開口中。對于這種配置，由于在熔化時(shí)，基底構(gòu)件的體積會(huì)合乎要求地漏到基底構(gòu)件滲漏開口中，所以芯柱的兩個(gè)表面在位置精確度、平直度和水平度方面就能得到進(jìn)一步的改善。
這里，對于芯柱管腳被嵌入式地安裝到錐形密封玻璃中的傳統(tǒng)配置，由于錐形密封玻璃連接芯柱管腳處部分的外圍變成銳角的膨脹部分，所以當(dāng)彎曲力作用在芯柱管腳上時(shí)會(huì)在錐形密封玻璃中形成裂縫，這樣就造成了密封容器的功能缺陷以及外觀缺陷。而且，當(dāng)三接合點(diǎn)(triple junction)被設(shè)置在接合點(diǎn)裸露的位置處時(shí)，耐壓性也會(huì)退化。
可以將芯柱配置成，使得在內(nèi)表面和外表面的芯柱管腳通過部分的整個(gè)周圍具有凹進(jìn)處，該凹進(jìn)處以基底構(gòu)件為底面。
當(dāng)利用這樣的配置時(shí)，基底構(gòu)件連接芯柱管腳處部分的外圍變成在芯柱中形成的凹進(jìn)處的底面，使得基底構(gòu)件以平緩的角(與上述銳角相比是平緩的角)與芯柱管腳相接合，并且由于即使當(dāng)對芯柱管腳施加彎曲力時(shí)，芯柱管腳將接觸到凹進(jìn)處開口側(cè)處的外圍部分，這就會(huì)避免芯柱管腳的進(jìn)一步彎曲，并避免在基底構(gòu)件的芯柱管腳接合部分兩側(cè)形成裂縫，因此確保了密封容器的密封性和良好的外觀。而且，由于在三接合點(diǎn)處導(dǎo)電的芯柱管腳、與芯柱管腳相連的絕緣基底構(gòu)件、和真空交叉被設(shè)置在凹進(jìn)處內(nèi)，因此三接合點(diǎn)被置于隱蔽狀的狀態(tài)，從而確保預(yù)定的耐壓性。
還可以配置如下該配置具有導(dǎo)電的、形成密封容器并從側(cè)面圍繞住芯柱的側(cè)管，并且在該配置中，在相對基底構(gòu)件的內(nèi)側(cè)上的芯柱構(gòu)件具有絕緣性。當(dāng)利用這樣的配置時(shí)，由于三接合點(diǎn)被設(shè)置在如上所述的凹進(jìn)處內(nèi)，與三接合點(diǎn)處于接合點(diǎn)裸露的位置處的情況相比，從側(cè)管到三接合點(diǎn)的潛流放電路徑被加長，因此進(jìn)一步確保了預(yù)定的耐壓性。
這里，通過將輻射轉(zhuǎn)換成光并放射光的閃爍器安裝在上述光電倍增管的光接收板的外側(cè)處，就能提供具有上述特征的良好的輻射探測器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖；圖2是圖1中所示的光電倍增管的仰視圖；圖3是沿圖1中所示光電倍增管的III-III線得到的剖視圖；圖4是基底構(gòu)件的俯視圖；圖5是上部保持構(gòu)件的俯視圖；圖6是下部保持構(gòu)件的俯視圖；
圖7顯示了制造芯柱的實(shí)施例，其中(a)是燒結(jié)前芯柱的主要部分的剖面?zhèn)纫晥D，而(b)是燒結(jié)前芯柱的主要部分的放大圖；圖8顯示了制造芯柱的實(shí)施例，其中(a)是燒結(jié)后芯柱的主要部分的剖面?zhèn)纫晥D，而(b)是燒結(jié)后芯柱的主要部分的放大圖；圖9是圖3中所示的光電倍增管的陽極管腳附近的主要部分的放大圖，并顯示了該光電倍增管的三接合點(diǎn)和潛流放電路徑；圖10是比較例的光電倍增管的陽極管腳附近的主要部分的放大圖，并顯示了該光電倍增管的三接合點(diǎn)和潛流放電路徑；圖11是變形例的光電倍增管的剖面?zhèn)纫晥D；圖12是另一個(gè)變形例的光電倍增管的剖面?zhèn)纫晥D；圖13是輻射探測器的實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D；圖14是圖13中所示的輻射探測器的主要部分的剖視圖；圖15是輻射探測器的另一個(gè)實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D；圖16是圖15所示的輻射探測器的主要部分的剖面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖描述本發(fā)明的光電倍增管和輻射探測器的優(yōu)選實(shí)施方式。以下描述中的術(shù)語“上”、“下”等是基于附圖中說明的狀態(tài)的描述性術(shù)語。在附圖中，相同的或彼此對應(yīng)的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且將省略重復(fù)的說明。
圖1和圖2分別是本發(fā)明的光電倍增管的一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖和仰視圖，而圖3是沿圖1中的III-III線得到的剖視圖。在圖1至圖3中，光電倍增管1被配置成這樣的裝置，在光從外部入射時(shí)就放射電子，并將這些電子倍增并輸出作為信號。
如圖1至圖3中所示，光電倍增管1具有大致為圓柱形的金屬側(cè)管2。如圖3中所示，玻璃的光接收板3以氣密的方式固定到側(cè)管2上側(cè)(一側(cè))的開口端上，用于將通過光接收板3入射的光轉(zhuǎn)換成電子的光電表面4被形成在光接收板3的內(nèi)表面上。并且，盤狀的芯柱5被安置在側(cè)管2的下側(cè)(另一側(cè))的開口端處，如圖2和圖3中所示。按照圓周方向彼此分開地安置在大致沿圓形分布的位置處的多個(gè)(15個(gè))導(dǎo)電的芯柱管腳6，被以氣密的方式嵌入地安裝在芯柱5中；環(huán)狀的金屬側(cè)管7被以氣密的方式固定住以便能從側(cè)面圍住芯柱5。如圖3中所示，在上側(cè)管2的低端部處形成的凸緣部分2a，和在下環(huán)狀側(cè)管7處形成的同直徑的凸緣部分7a，被焊接到一起，由于側(cè)管2和環(huán)狀側(cè)管7被以氣密的方式固定住，形成了內(nèi)部保持真空狀態(tài)的密封容器8。
在這樣形成的密封容器8的內(nèi)部，罩住了用于對從光電表面4射出的電子進(jìn)行倍增的電子倍增器單元9。對于這種電子倍增部分9，多級(本實(shí)施方式中為10級)很薄的盤狀倍增電極10被層壓且形成為一整塊，并被安裝到芯柱5的上表面上，其中每級倍增電極10具有多個(gè)電子倍增孔。如圖1和圖3所示，在每個(gè)倍增電極10的預(yù)定外圍部分形成有向外突出的倍增電極連接凸起10c，并且被嵌入安裝到芯柱5中的預(yù)定芯柱管腳6尖端部分，通過焊接固定到每個(gè)連接凸起10c的倍增電極的下表面?zhèn)壬?。這樣，各個(gè)倍增電極10被分別電連接到芯柱管腳6上。
而且，在密封容器8的內(nèi)部，用于將從光電表面4射出的電子進(jìn)行匯聚并引導(dǎo)至電子倍增器單元9處的盤狀聚焦電極11，形成在電子倍增器單元9和光電表面4之間。而用于將通過電子倍增器單元9倍增過的且從最終級倍增電極10b射出的電子提取出的盤狀的陽極12，被分層堆積到最終級倍增電極10b的上面一級的級上，如圖3中所示。如圖1中所示，向外突出的突出凸起11a分別形成在聚焦電極11的四個(gè)角處，并且通過將預(yù)定芯柱管腳6焊接固定到各自的突出凸起11a上，芯柱管腳6被電連接到聚焦電極11上。同樣的，在陽極12的預(yù)定外圍部分處形成有向外突出的陽極連接凸起12a，并且通過將陽極管腳13(是芯柱管腳6中的一個(gè))焊接固定到陽極連接凸起12a上，陽極管腳13被電連接到陽極12上。當(dāng)通過將芯柱管腳6連接到未示出的電源電路上的方式將預(yù)定電壓施加到電子倍增器單元9和陽極12上時(shí)，光電表面4和聚焦電極11被設(shè)置到相同的電勢，并且各個(gè)倍增電極10的電勢被設(shè)置成按照從較高級到較低級的分層堆積順序增加。陽極12被設(shè)置成電勢比最終級倍增電極10b高。盡管在本實(shí)施方式中，最終的倍增電極10b是被直接設(shè)置且固定在芯柱5的上表面上的，但例如通過安裝在芯柱5上表面上的支撐構(gòu)件來支撐最終的倍增電極10b并在最終的倍增電極10b和芯柱5上表面之間插入間隔的配置也是可以的。
對于如上所述配置的光電倍增管1，當(dāng)光(hv)從光接收板3側(cè)在光電表面4上形成入射時(shí)，光電表面4處的光被進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，而電子(e-)被放射到密封容器8中。射出的電子被聚焦電極11聚焦到電子倍增器單元9的第一倍增電極10a上。然后電子在電子倍增器單元9的內(nèi)部連續(xù)地進(jìn)行倍增，并從最終的倍增電極10b處放射一組二次電子。這組二次電子被引導(dǎo)至陽極12上，并且經(jīng)由連接到陽極12上的陽極管腳13輸出到外部。
以下將更詳細(xì)地描述上述芯柱5的配置。這里，對于芯柱5，在光電倍增管的密封容器8形成時(shí)，被置于真空狀態(tài)中的那側(cè)被稱為“內(nèi)側(cè)”(上側(cè))。
如圖3所示，芯柱5具有三層結(jié)構(gòu)，其由基底構(gòu)件14、結(jié)合到基底構(gòu)件14的上側(cè)(內(nèi)側(cè))上的上部保持構(gòu)件15、和結(jié)合到基底構(gòu)件14的下側(cè)(外側(cè))上的下部保持構(gòu)件16構(gòu)成。并且上述的環(huán)狀側(cè)管7被固定到這種結(jié)構(gòu)的側(cè)表面上。在本實(shí)施方式中，通過將組成芯柱5的基底構(gòu)件14的側(cè)表面結(jié)合到環(huán)狀側(cè)管7的內(nèi)壁表面上，而將芯柱5固定到環(huán)狀側(cè)管7上。這里，盡管下部保持構(gòu)件16的下(外)表面突出到環(huán)狀側(cè)管7的下端以下，但芯柱5相對于環(huán)狀側(cè)管7的固定位置并不限于上述那樣。
基底構(gòu)件14是由絕緣玻璃形成的盤狀構(gòu)件，這種絕緣玻璃以例如，柯伐合金為主要成份并且其熔點(diǎn)大致為780度，基底構(gòu)件14被制成能使光不會(huì)從下表面透射到密封容器8中那樣程度的黑色。還如圖4所示，多個(gè)(15個(gè))直徑大致與芯柱管腳6的外直徑相同的開口14a形成在基底構(gòu)件14中，從而能沿基底構(gòu)件14的外圓周部分排列。
上部保持構(gòu)件15是由絕緣玻璃形成的盤狀構(gòu)件，這種絕緣玻璃制成具有比基底構(gòu)件14高的熔點(diǎn)，例如大約為1100度的熔點(diǎn)，這是通過例如在柯伐合金中添加氧化鋁類粉末而實(shí)現(xiàn)的，并且這種上部保持構(gòu)件15被制成黑色以便能有效地吸收從密封容器8內(nèi)部射出的光。也如圖5所示，上部保持構(gòu)件15具有多個(gè)(15個(gè))開口15a，按照與基底構(gòu)件14的相同方式來安置。每個(gè)開口15a被制成直徑比在基底構(gòu)件14中形成的開口14a更大，而且，在各開口15a當(dāng)中，至少兩個(gè)預(yù)定位置處的開口被配置為大直徑開口15b，其被制成直徑甚至比其他開口15a更大，以便使定位夾具18(將在后文描述)能進(jìn)入到基底構(gòu)件14中。在上部保持構(gòu)件15中，大直徑的開口15b被安置在不同于插入陽極管腳13的開口15a的位置的三個(gè)位置處，這三個(gè)位置分別相差90度相角。還是關(guān)于上部保持構(gòu)件15，在陽極管腳13所插入通過的開口15a附近的外圍部分，被制成斜切的形狀15c。
如對于上部保持構(gòu)件15那樣，下部保持構(gòu)件16是由絕緣玻璃形成的盤狀構(gòu)件，這種絕緣玻璃被制成具有比基底構(gòu)件14高的熔點(diǎn)，即例如通過向柯伐合金中添加氧化鋁類粉末而實(shí)現(xiàn)的大致為1100度的熔點(diǎn)，這是，并且由于添加的氧化鋁類粉末的組成不同，使得這種絕緣玻璃呈現(xiàn)出白色并且具有比基底構(gòu)件14和上部保持構(gòu)件15更高的物理強(qiáng)度。還如圖6中所示的那樣，下部保持構(gòu)件16具有多個(gè)按照與上部保持構(gòu)件15相同的方式形成的開口16a，并且在開口16a當(dāng)中，至少兩個(gè)預(yù)定位置處的開口被配置成大直徑開口16b，以使定位夾具18能進(jìn)入。在下部保持構(gòu)件16中，大直徑開口16b被安置在四個(gè)分別相差90度的相角的位置處，這四個(gè)位置還包括插入陽極管腳13的開口16a的位置，并且除了插入通過陽極13的大直徑開口16b之外的三個(gè)位置處的大直徑開口16b，被安置成與上部保持構(gòu)件15的大直徑開口15b同軸。此外，在下部保持構(gòu)件16的中央部分處形成圓形的基底構(gòu)件滲漏開口16c。
如圖3中所示，在各個(gè)開口14a、15a和16a的軸向中央位置被匹配并且大直徑開口15b和16b的軸向中央位置也被匹配的狀態(tài)下，基底構(gòu)件14、上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16被交迭，并且在芯柱管腳6被插入通過各個(gè)開口14a、15a、16a、15b和16b的狀態(tài)下通過熔化基底構(gòu)件14的融合，來接合基底構(gòu)件14、上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16。更具體而言，上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16在與基底構(gòu)件14的各自表面緊密接觸時(shí)被接合，各個(gè)芯柱管腳6被插入通過上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16的各自的開口15a、16a、15b和16b，使得在沿芯柱5的上(內(nèi))表面和下(外)表面的整個(gè)圓周部分上形成凹進(jìn)處5a，該凹進(jìn)處5a以基底構(gòu)件14為底面，各個(gè)芯柱管腳6通過芯柱5，而各個(gè)芯柱管腳6在這些凹進(jìn)處5a的底面處與基底構(gòu)件14緊密接觸時(shí)被接合。
以下將參考圖7和圖8來描述制造按照上述方式配置的芯柱5的實(shí)施例。
在制造芯柱5時(shí)，如圖7(a)和圖7(b)所示的那樣使用一對定位夾具18，這對夾具18夾住并保持基底構(gòu)件14、上部保持構(gòu)件15、下部保持構(gòu)件16，以及各個(gè)芯柱管腳6處于定位狀態(tài)。
定位夾具18是由例如熔點(diǎn)不低于1100度的高度耐熱的炭形成的塊狀構(gòu)件，在每個(gè)夾具的一側(cè)，與各個(gè)芯柱管腳6的位置相對應(yīng)地形成插入孔18a，芯柱管腳6被插入到插入孔18a中并且被插入孔18a支持。在各插入孔18a當(dāng)中，與上部保持構(gòu)件15的大直徑開口15b和下部保持構(gòu)件16的大直徑開口16b相對應(yīng)的插入孔18a的開口的外圍處，形成有大致為圓柱形的突出部18b，其通過進(jìn)入大直徑開口15b和16b內(nèi)部而相對于基底構(gòu)件14來安置上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16，從而確保了各個(gè)通過基底構(gòu)件14的芯柱管腳6相對于各個(gè)開口15a和16a的同心性。
在使用定位夾具18來設(shè)置芯柱5時(shí)，首先，使突出部18b面向上地將一個(gè)定位夾具18(在圖中下側(cè)的夾具)安置在工作表面(未示出)上，并且將芯柱管腳6分別插入和固定到該插入夾具18的插入孔18a中。然后通過使定位夾具18的突出部18b進(jìn)入大直徑開口16b中，同時(shí)通過各個(gè)芯柱管腳6，其中所述芯柱管腳6固定于穿過開口16a的定位夾具18上，而將下部保持構(gòu)件16設(shè)置在定位夾具18上。此外，當(dāng)將各個(gè)開口14a和15a和各個(gè)大直徑開口15b的軸向中央位置與下部保持構(gòu)件16的各個(gè)開口16a和大直徑開口16b大致匹配上時(shí)，芯柱管腳6通過各自的開口14a和15a以及各自的大直徑開口15b，將基底構(gòu)件14和上部保持構(gòu)件15以此順序交迭到下部保持構(gòu)件16上，其后，將環(huán)狀側(cè)管7裝配到基底構(gòu)件14上。最后，通過使突出部18b進(jìn)入上部保持構(gòu)件15的大直徑開口15b中同時(shí)將從上部保持構(gòu)件15中突出的各個(gè)芯柱管腳6插入到插入孔18a中，而將另外的定位夾具18(在圖上側(cè)的夾具)設(shè)置到上部保持構(gòu)件15上。從而完成了芯柱5的設(shè)置。要設(shè)置的環(huán)狀側(cè)管7和各自的芯柱管腳6需預(yù)先經(jīng)過表面氧化處理，以便提高與基底構(gòu)件14的融合性。
然后將這樣設(shè)置的芯柱5與定位夾具18一起裝填到電子烤爐(未示出)內(nèi)，并在大約為850至900度的溫度(該溫度要高于基底構(gòu)件14的熔點(diǎn)但低于上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16的熔點(diǎn))下進(jìn)行燒結(jié)同時(shí)用定位夾具18夾住式地對芯柱5加壓。在此燒結(jié)處理中，僅僅是熔點(diǎn)大約為780度的基底構(gòu)件14被熔化，而基底構(gòu)件14和各自的保持構(gòu)件15和16、基底構(gòu)件14和各自的芯柱管腳6、和基底構(gòu)件14和環(huán)狀側(cè)管7變得融合成如圖8(a)和圖8(b)中所示的那樣。這里，盡管為了實(shí)現(xiàn)與其它部件的改良的緊密粘連，而將基底構(gòu)件14的體積調(diào)節(jié)成有些高，基底構(gòu)件14在大直徑開口15b和16b內(nèi)高度方向上的定位是通過定位夾具18的突出部18b的端面來實(shí)現(xiàn)的，并且熔化的基底構(gòu)件14的多余體積被漏出到下部保持構(gòu)件16的基底構(gòu)件滲漏開口16c中，如圖8(b)中所示的那樣。當(dāng)燒結(jié)處理結(jié)束時(shí)，將芯柱5從電子烤爐中取出，并移開上部和下部定位夾具18，從而完成了芯柱5的制造。
對于這種制造芯柱5的方法，由于通過使定位夾具18的突出部18b進(jìn)入上部保持部件15的大直徑開口15b中和下部保持構(gòu)件16的大直徑開口16b中，能很容易地相對上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16來安置基底構(gòu)件14，所以簡化了制造過程并且能夠降低制造成本。此外，各個(gè)芯柱管腳6與各自的開口15a和16a的同心性是通過定位夾具18來確保的。然后，通過對分層堆積在這樣獲得的芯柱組件的芯柱5內(nèi)(上)表面上的倍增電極10、聚焦電極11和陽極12進(jìn)行固定，將倍增電極連接凸起10a、陽極連接凸起12a和聚集電極11上裝備的突出凸起11a分別焊接到相應(yīng)的芯柱管腳6上，并將其上固定有光接收板3的側(cè)管2通過焊接固定并從而一起組裝到真空狀態(tài)下的環(huán)狀側(cè)管7上，獲得了圖1至圖3中所示的所謂端窗型的光電倍增管1。
對于光電倍增管1的這種配置，由于芯柱管腳6通過并且在其相應(yīng)表面結(jié)合有保持構(gòu)件15和16的基底構(gòu)件14是按以下這樣配置的，即芯柱管腳6和保持構(gòu)件15和16是通過基底構(gòu)件14的熔化來熔接結(jié)合的，所以芯柱5兩個(gè)表面的位置精確度、平直度、水平度都比傳統(tǒng)配置有所改良，在傳統(tǒng)配置中芯柱5是單層的玻璃材料并且是被熔化來嵌入地安裝芯柱管腳6的。因此，對于光電倍增管1，對光電表面4和安裝在芯柱5上表面(內(nèi)表面)上的電子倍增管單元9之間的間隔的位置精確度、和電子倍增器單元9的著座性被改進(jìn)，從而使能獲得的光電轉(zhuǎn)換效率和其它特性能夠令人滿意，并且光電倍增管1整個(gè)長度的尺寸精確度和關(guān)于光電倍增管1的表面安裝的安裝性能也被改進(jìn)。
同樣，由于在下部保持構(gòu)件16中形成了基底構(gòu)件滲漏開口16c(見圖6)，熔化的基底構(gòu)件14的多余體積能夠符合要求地漏出到基底構(gòu)件滲漏開口16c中。這樣，在熔化基底構(gòu)件14的過程中，基底構(gòu)件14不會(huì)經(jīng)由上部保持構(gòu)件15的開口15a和下部保持構(gòu)件16的開口16a溢出到芯柱5的表面上，這樣就保證了芯柱5兩個(gè)表面的位置精確度、平直度和水平度。
還是對于光電倍增管1，通過上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16的各自的開口15a、16a和大直徑開口15b、16b，通過這些開口上(內(nèi))表面和下(外)表面部分的芯柱管腳6的整個(gè)周圍被配置為凹進(jìn)處5a，該凹進(jìn)處5a以基底構(gòu)件14為底面。這樣，與芯柱管腳6相結(jié)合的基底構(gòu)件14的部分外圍變成了在芯柱5中形成的凹進(jìn)處5a的底面，使得基底構(gòu)件14以平緩的角度(大致為直角)與芯柱管腳6相結(jié)合；并且由于即使在彎曲力作用在芯柱管腳6上時(shí)，芯柱管腳6將接觸到凹進(jìn)處5a開口側(cè)處的外圍部分，這就會(huì)避免芯柱管腳6的進(jìn)一步的彎曲，避免在芯柱管腳6被結(jié)合到基底構(gòu)件14的部分兩側(cè)形成裂縫，并且這樣就確保了密封容器8的氣密性和良好的外觀。
此外，對于光電倍增管1，除了通過部分芯柱5的芯柱管腳6的整個(gè)周圍被配置為如上所述的以基底構(gòu)件14為底面的凹進(jìn)處5a之外，作為在基底構(gòu)件14上側(cè)的構(gòu)件的上部保持構(gòu)件15具有絕緣性。還是在上部保持構(gòu)件15中，陽極管腳13插入通過的開口15a附近的外圍部分，被配置為斜切形15c(見圖5)。以下將通過利用圖9和圖10來詳細(xì)描述這種配置的行為(actions)。
圖9是本實(shí)施方式的陽極管腳13附近的主要部分的放大剖視圖，圖10是比較例的陽極管腳13附近的主要部分的放大剖視圖。在比較例中，在包括陽極管腳13的芯柱管腳6通過的芯柱5的部分處不形成凹進(jìn)處5a，并且使用在陽極管腳13的附近沒有形成斜切形15c的上部保持構(gòu)件17。為了便于說明，各個(gè)構(gòu)件用虛線來表示。
如圖9中所示，對于本實(shí)施方式，由于包括陽極管腳13的芯柱管腳6通過的芯柱5的部分的整個(gè)周圍被形成為以基底構(gòu)件14為底面的凹進(jìn)處5a，作為三接合點(diǎn)X1，在該三接合點(diǎn)X1處，包括陽極管腳13的導(dǎo)電芯柱管腳6、與包括陽極管腳13的導(dǎo)電芯柱管腳6相接合的絕緣的基底構(gòu)件14，和真空交叉中的任意一種被安置在具有包括陽極管腳13的芯柱管腳6的芯柱5的凹進(jìn)處5a的底面的接合點(diǎn)的外圍部分處，并且在凹進(jìn)處5a內(nèi)被置于隱蔽狀的狀態(tài)。由于這樣將三接合點(diǎn)X1隱蔽在凹進(jìn)處5a內(nèi)，限制了潛流放電的發(fā)生，并且與三接合點(diǎn)在上部保持構(gòu)件17的上表面上處于裸露狀態(tài)的情況，即圖10中所示比較例中的三接合點(diǎn)X2的情況相比，光電倍增管1的耐壓性也被改善了。關(guān)于用凹進(jìn)處5a對三接合點(diǎn)X1進(jìn)行隱蔽，作為安置在基底構(gòu)件14上的構(gòu)件的上部保持構(gòu)件15可以是導(dǎo)電的。
同樣，與圖10所示比較例中沿絕緣體從三接合點(diǎn)X2到側(cè)管2的的潛流放電路徑Y(jié)2相比，沿絕緣體從三接合點(diǎn)X1到環(huán)狀側(cè)管7的潛流放電路徑Y(jié)1被增長了與凹進(jìn)處5a的高度相對應(yīng)的量。通過這樣加長潛流放電路徑Y(jié)1，就進(jìn)一步抑止了潛流放電的發(fā)生，并且進(jìn)一步改善了光電倍增管1的耐壓性。通過形成凹進(jìn)處5a，各芯柱管腳6之間的沿絕緣體的潛流放電路徑被同時(shí)加長，并且從而進(jìn)一步改善了光電倍增管1的耐壓性。此外，關(guān)于陽極管腳13的附近，由于將潛流放電路徑Y(jié)1特別加長了沿上部保持構(gòu)件15的斜切形15c的距離那么長，由陽極管腳13附近的潛流放電造成的介質(zhì)擊穿和漏電就能被更確切地避免，并且能防止噪音被混合到從陽極管腳13處取出的電信號中。
由于各個(gè)芯柱管腳6與上部保持構(gòu)件15上的各自的開口15a和下部保持構(gòu)件16上各自的開口16a之間的同心性是通過定位夾具18來確保的，因此能避免芯柱管腳6接近開口15a和16a的內(nèi)壁表面。這樣三接合點(diǎn)X1就能被確切地隱蔽在凹進(jìn)處5a內(nèi)部，并且這樣就能更進(jìn)一步確保光電倍增管1的耐壓性。
本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施方式。例如，可以在上部保持構(gòu)件15的上表面上進(jìn)一步配備其它層，以使整個(gè)芯柱5具有四層或更多層，并且電子倍增器單元9可以安裝在這種其它層的上表面上。在這種情況下，優(yōu)選地采用以下這樣的配置，其中其它層的每一層以與上部保持構(gòu)件15中的相同方式配備有多個(gè)開口，這些開口用于插入接合在基底構(gòu)件14上的芯柱管腳6，并且這些開口中的至少兩個(gè)開口被制成直徑比其它開口更大，以便使定位夾具18能進(jìn)入該基底構(gòu)件14。
同樣，盡管對于上述實(shí)施方式，基底構(gòu)件滲漏開口16c僅僅配備在下部保持構(gòu)件16中，但在至少一個(gè)保持構(gòu)件中配備這樣的基底構(gòu)件滲漏開口就足夠了，例如，基底構(gòu)件滲漏開口可以僅僅配備在上部保持構(gòu)件15中，或者基底構(gòu)件滲漏開口可以配備在上部保持構(gòu)件15和下部保持構(gòu)件16中。
同樣，盡管對于上述的實(shí)施方式，將絕緣玻璃用作上部保持構(gòu)件15，只要上部保持構(gòu)件15和倍增電極10b能夠是電絕緣的，與基底構(gòu)件14各個(gè)表面相接合的層的材料可以是金屬的或者是含有金屬的材料，即使在芯柱5被配置為四層或更多層的情況下也是如此。盡管在這種情況下，會(huì)稍微縮短潛流放電路徑，但還是能充分地確保芯柱5兩個(gè)表面的位置精確度、平直度和水平度。此外，從確保芯柱5兩個(gè)表面的位置精確度、平直度和水平度的角度來看，芯柱管腳6無需一定要通過各個(gè)保持構(gòu)件15和16或者一定要位于在四層或更多層的配置中使用的其它層中。
作為本發(fā)明的變形例，可以利用如圖11所示的，具有設(shè)置在芯柱5的中心部分的金屬排氣管19的光電倍增器管20。該排氣管19可以用來通過真空泵(未示出)等來排出空氣，并且在完成光電倍增管20的組裝之后放在真空狀況下的密封容器8的內(nèi)部。作為又一個(gè)變形例，可利用以下這種配置的光電倍增管26，其中，長度比側(cè)管2更長的側(cè)管27被裝配到在其下端配備有邊緣部分的環(huán)狀側(cè)管7上，而側(cè)管的邊緣部分是通過焊接固定到一起的，如圖12中所示那樣。
現(xiàn)在將描述裝有圖1至圖3中所示的光電倍增管1的輻射探測器。對于圖13和圖14中所示的實(shí)施例的輻射探測器21，將輻射轉(zhuǎn)換成光并放射光的閃爍器22被安裝到光電倍增管1的光接收板3的外側(cè)上，并且光電倍增管1被安裝到在下表面?zhèn)染哂薪油娐?3的電路板24上。對于圖15和圖16中所示的另一個(gè)實(shí)施例的輻射探測器25，接通電路23被安裝到電路板24上，并且光電倍增管1被以使芯柱管腳6圍繞著接通電路23的方式安裝到電路板24上。通過這些配置，可以提供具有上述行為和效果并且特別適合表面安裝的輻射探測器21和25。即，由于對于光電倍增管1，芯柱5被配置成具有通過保持構(gòu)件15和16夾住基底構(gòu)件14來形成的至少三層或更多層，而芯柱5下表面(外表面)的平直度和水平度和光電倍增管1總長度的尺寸精確度被改進(jìn)，這樣就改善了關(guān)于表面安裝到接通電路23或電路板24上的安裝性能并且使安裝更容易而無需使用插座和其它構(gòu)件。這樣，在安裝過程中，就能夠完成對設(shè)置成接近接通電路23或電路板24的表面的芯柱5的下表面(外表面)的安裝，并能緩和對包括光電倍增管1的輻射探測器21或25的高度位置進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的問題。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用性如上所述，通過本發(fā)明的光電倍增管和輻射探測器，能夠獲得預(yù)定的性能，并且能夠改善電子倍增器單元的著座性、光電倍增管總長度的尺寸精確度、和關(guān)于光電倍增管的表面安裝的安裝性能。
權(quán)利要求
1.一種光電倍增管，其特征在于，包括光電表面，其設(shè)置在處于真空狀態(tài)下的密封容器的內(nèi)部，并將通過光接收板入射的入射光轉(zhuǎn)換成電子，該光電表面形成了位于所述密封容器一側(cè)處的端部；電子倍增器單元，其配置在所述密封容器之內(nèi)，并對從所述光電表面射出的電子進(jìn)行倍增；陽極，其配置在所述密封容器之內(nèi)，并用于將由所述電子倍增器單元倍增過的電子提取出作為輸出信號；芯柱，其在所述密封容器的另一側(cè)形成端部，并具有基底構(gòu)件和保持構(gòu)件，該基底構(gòu)件具有絕緣性，而該保持構(gòu)件具有比所述基底構(gòu)件更高的熔點(diǎn)，并分別被接合到所述基底構(gòu)件的內(nèi)表面和外表面上；和多個(gè)芯柱管腳，所述芯柱管腳被嵌入地安裝到所述芯柱中，并從所述密封容器內(nèi)部通向外部，并電連接到所述陽極和所述電子倍增器單元上，其中，所述芯柱管腳通過所述基底構(gòu)件并被接合到所述基底構(gòu)件上，并且所述電子倍增器單元和所述陽極分層堆積在所述芯柱內(nèi)表面上，并且所述基底構(gòu)件和所述保持構(gòu)件、所述基底構(gòu)件和所述芯柱管腳通過所述基底構(gòu)件的熔化造成的融合而分別接合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于，所述保持構(gòu)件具有多個(gè)開口，與所述基底構(gòu)件相接合的所述芯柱管腳被插入通過該開口，并且至少兩個(gè)所述開口被制成直徑比其它開口大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于，至少一個(gè)所述保持構(gòu)件配備有基底構(gòu)件滲漏開口，所述基底構(gòu)件在熔化時(shí)會(huì)滲漏到該基底構(gòu)件滲漏開口中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于，所述芯柱內(nèi)表面和外表面的芯柱管腳通過部分的整個(gè)周圍具有凹進(jìn)處，該凹進(jìn)處以所述基底構(gòu)件為底面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電倍增管，其特征在于，進(jìn)一步包括具有導(dǎo)電性的側(cè)管，該側(cè)管形成所述密封容器并從側(cè)面圍繞住所述芯柱，并且其中，相對所述基底構(gòu)件的內(nèi)側(cè)處的芯柱的構(gòu)件具有絕緣性。
6.一種輻射探測器，其特征在于，具有將輻射轉(zhuǎn)換成光并射出光的閃爍器，該閃爍器安裝在根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電倍增管的光接收板的外側(cè)。
全文摘要
在基底構(gòu)件上，芯柱管腳通過該基底構(gòu)件，并且保持構(gòu)件接合到該基底構(gòu)件的相應(yīng)表面上，芯柱管腳和保持構(gòu)件是通過基底構(gòu)件的熔化造成的融合而接合在一起，這樣就配置成具有至少三層或更多層的芯柱，這三層或更多層是由保持構(gòu)件夾住基底構(gòu)件形成的。與芯柱被配置為單層玻璃材料并且被熔化來融合芯柱管腳的傳統(tǒng)配置相比，芯柱兩個(gè)表面的位置精確度、平直度和水平度都被改善。
文檔編號H01J43/28GK101048844SQ20058003714
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者下井英樹, 久浩之 申請人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社