專利名稱：光電倍增管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電子倍增部檢測入射到受光面板上的微弱的光的光電倍增管。
背景技術(shù)：
特開平5-290793號公報(bào)描述的光電倍增管具有把電子倍增部容納到密封容器內(nèi)的結(jié)構(gòu)，在該密封容器中，金屬制的側(cè)管的上端形成凸緣狀。這種凸緣部熔合固定到受光面板的上表面上，以期利用凸緣部有效地確保氣密性。
但是，在前述現(xiàn)有技術(shù)的光電倍增管中，如

圖10所示，由于通過側(cè)管100的上端在其整個(gè)外周上設(shè)置向內(nèi)側(cè)彎曲的凸緣部101，使受光面板102的有效利用面積變窄。例如，當(dāng)在50mm的方形的受光面板102上把具有1.5mm左右的寬度W的凸緣部101固定到受光面板102的邊緣部分上時(shí)，受光面板102的有效利用面積變?yōu)榘俜种耸俗笥摇＿@種光電倍增管大約可以成功地確保八成以上的有效利用面積。然而，近年來，將多個(gè)光電倍增管并列設(shè)置使用的機(jī)會(huì)增多，在這種情況下，要求使受光面板102的有效利用面積接近100％，需要使受光面板102的空閑區(qū)域盡可能接近于零的光電倍增管。但是，在壓接凸緣部101使側(cè)管100與受光面板102接合的技術(shù)中，存在著具有10％以上的空閑區(qū)域的問題。并且，不難想象，在將現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)光電倍增管緊密并列排列時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的空閑區(qū)域。此外，在前述特開平5-290793號公報(bào)中，公開了一種中間不經(jīng)過凸緣部而使側(cè)管100與受光面板102接合的技術(shù)，但是，在這種情況下，只不過使受光面板102與側(cè)管100的前端接觸，并沒有公開用什么方法將側(cè)管100與受光面板102接合。這樣，通過只把受光面板102載置于側(cè)管100上，存在著確保密封容器內(nèi)的氣密性方面的障礙。
發(fā)明的概述本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，其目的是提供一種特別是大幅度提高受光面板的有效利用面積，而且提高側(cè)管與受光面板的整體性、提高密封容器的氣密性的光電倍增管。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種在具有利用入射到受光面板上的光線發(fā)射出電子的光電面，在密封容器內(nèi)具有使從該光電面發(fā)射出來的電子倍增的電子倍增部，具有根據(jù)由該電子倍增部倍增的電子發(fā)出輸出信號的陽極的光電倍增管，所述密封容器由以下部分構(gòu)成經(jīng)由芯柱銷將該電子倍增部及該陽極固定的芯柱板，備有一側(cè)的開口端及另一側(cè)的開口端、包圍該電子倍增部及該陽極并且把所述芯柱板固定到所述一側(cè)的開口端的金屬制側(cè)管，以及固定在所述另一側(cè)的開口端上的玻璃制的所述受光面板，所述側(cè)管的所述另一側(cè)的所述開口端上設(shè)置有埋設(shè)到所述受光面板的所述光電面?zhèn)鹊脑氩俊?br> 在根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管中，在側(cè)管上設(shè)置扎入部，將該扎入部以扎入的方式埋設(shè)到玻璃制的受光面板內(nèi)。從而，確保在側(cè)管與受光面板的接合部分極高的氣密性。而且，設(shè)在側(cè)管上的扎入部不像凸緣部那樣從側(cè)管向側(cè)方延伸，而是從側(cè)管陡峭地延伸，所以在以把扎入部盡可能接近受光面板的側(cè)面，即受光面板的外徑輪廓的方式埋設(shè)的情況下，能夠把受光面板的有效利用面積提高到近于100％，可以使受光面板的空閑區(qū)域盡可能地接近于零。這樣，本發(fā)明的光電倍增管利用與現(xiàn)有技術(shù)中的固定方法不同的方案，無限地提高受光面板的有效利用面積，并確保受光面板與側(cè)管的氣密性。
此外，在本發(fā)明的光電倍增管中，扎入部的前端部分優(yōu)選地筆直地延伸。在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，易于把側(cè)管的端部扎入受光面板內(nèi)，而且由于扎入部設(shè)置在側(cè)管的延長線上，促進(jìn)確保受光面板的有效利用面積。
此外，在本發(fā)明的光電倍增管中，優(yōu)選地，扎入部的前端部分向側(cè)管的內(nèi)側(cè)或外側(cè)彎曲。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，可以擴(kuò)大埋設(shè)到受光面板內(nèi)的扎入部與受光面板接觸的表面面積，提高側(cè)管與受光面板的接合部分處的氣密性。
此外，在本發(fā)明的光電倍增管中，優(yōu)選地，將扎入部的尖端削尖成刀刃狀。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，容易把側(cè)管的端部扎入到受光面板內(nèi)，在熔合固定玻璃制受光面板和側(cè)管時(shí)，提高其組裝作業(yè)性能及可靠性。
此外，優(yōu)選地將扎入部的前端部分削尖成單刃的截面為圓弧狀的刀刃狀。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，在擴(kuò)大與受光面板連接的扎入部的表面積的同時(shí)，提高與玻璃的適配性。
此外，也可以把扎入部的前端部分削尖成雙刃的刀刃面。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，可以極其容易地把側(cè)管的端部扎入受光面板。
此外，芯柱板是金屬制的，優(yōu)選地，所述芯柱板的邊緣面與所述側(cè)管的一側(cè)的開口端附近的內(nèi)壁面接觸配置，將所述內(nèi)壁面與所述芯柱板的邊緣面焊接起來。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，由于在使側(cè)管的內(nèi)壁面與芯柱板的邊緣面相接觸的狀態(tài)下，將側(cè)管與芯柱板相互焊接固定，所以，在光電倍增管的下端沒有凸緣那樣的伸出部。從而，雖然難以進(jìn)行電阻焊接，但可以縮小光電倍增管的外形尺寸，即使在多個(gè)光電倍增管并列設(shè)置的情況下，以將側(cè)管彼此之間緊密地并列。從而，通過將金屬制芯柱板與金屬制側(cè)管焊接組裝的電子倍增管，可以高密度的排列。
附圖的簡單說明圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的一種實(shí)施方式的透視圖。
圖2是沿圖1的II-II線的剖面圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光電倍增管的側(cè)管與芯柱板的接合狀態(tài)的主要部分的放大剖面圖。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光電倍增管的側(cè)管與受光面板的接合狀態(tài)的放大剖面圖。
圖5是表示用于根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的側(cè)管第一個(gè)變形例的主要部分的放大剖面圖。
圖6是表示用于根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的側(cè)管第二個(gè)變形例的主要部分的放大剖面圖。
圖7是表示用于根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的側(cè)管第三個(gè)變形例的主要部分的放大剖面圖。
圖8是表示用于根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的側(cè)管第四個(gè)變形例的主要部分的放大剖面圖。
圖9是表示用于根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的側(cè)管第五個(gè)變形例的主要部分的放大剖面圖。
圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的光電倍增管的側(cè)管的局部放大剖面圖。
實(shí)施發(fā)明的優(yōu)選方式下面和附圖一起說明根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1和圖2所示的光電倍增管1具有大致為正四邊筒狀的金屬制(例如科瓦鐵鎳鈷合金金屬制或不銹鋼制)的側(cè)管2，在該側(cè)管2的一側(cè)的開口端A上熔合固定有玻璃制受光面板3。在該受光面板3的內(nèi)表面上，形成把光變換成電子的光電面3a，該光電面3a通過使堿金屬蒸氣與預(yù)先蒸發(fā)在受光面板2上的銻反應(yīng)形成。此外，在側(cè)管2的另一端側(cè)的開口端B上，焊接固定有金屬制(例如科瓦鐵鎳鈷合金金屬制或不銹鋼制)的芯柱板4。這樣，利用側(cè)管2與受光面板3及芯柱板4構(gòu)成高度為10mm左右的極薄的密封容器5。
此外，在芯柱板4的中央豎立設(shè)置金屬制排氣管6。該排氣管6在光電倍增管組裝完畢時(shí)利用真空泵(圖中未示出)將密封容器5的內(nèi)部排氣抽成真空狀態(tài)，并且在形成光電面3a時(shí)，用作將堿金屬蒸氣導(dǎo)入到密封容器內(nèi)的管。
科瓦鐵鎳鈷合金金屬制的多個(gè)芯柱銷10貫穿芯柱板4設(shè)置。在芯柱板4上設(shè)置貫穿各芯柱銷10用的銷孔4a，在各銷孔4a內(nèi)填充用作氣密性封接用的科瓦鐵鎳鈷合金玻璃制的料片11。各芯柱銷10經(jīng)由料片11固定到芯柱板4上。
在密封容器5內(nèi)配置電子倍增器7。這種電子倍增器7用芯柱銷10支承在密封容器5內(nèi)。電子倍增器7構(gòu)成塊狀疊層結(jié)構(gòu)，疊層成10個(gè)(10級)板狀倍增管電極8構(gòu)成電子倍增部9，各倍增管電極8與芯柱銷10的前端電連接。此外，在芯柱銷10上連接有倍增管8，以及連接后面所述的陽極12。
在電子倍增器7上，并列地設(shè)置位于電子倍增部9的下方、固定到芯柱銷10的上端的陽極12。此外，在電子倍增器7的最上級，在光電面3a與電子倍增部9之間配置平板狀聚束極板13。在該聚束極板13上形成多個(gè)狹縫狀開口部13a，各開口部13a沿一個(gè)方向排列成直線狀。同樣地，在電子倍增部9的各個(gè)倍增管電極8上，形成多個(gè)與開口部13a相同數(shù)目的狹縫狀電子倍增孔8a，各電子倍增孔8a沿一個(gè)方向成直線地沿垂直于紙面的方向配置多個(gè)。
通過將各倍增管電極8的各電子倍增部8a分別沿級的方向排列構(gòu)成的各電子倍增路徑L與聚束極板13的各開口部13a一一對應(yīng)，在電子倍增器7上形成多個(gè)通道。此外，設(shè)置在電子倍增器7上的各個(gè)陽極12為了與規(guī)定數(shù)目的通道每一個(gè)相對應(yīng)，設(shè)置8×8個(gè)，通過將各陽極12分別連接到各芯柱銷10上，經(jīng)由各芯柱銷10，對每個(gè)通道將各自的輸出提取到外部。
這樣，電子倍增器7具有多個(gè)線性通道。并且，利用連接到圖中未示出的分壓電路的規(guī)定芯柱銷10，向電子倍增部9及陽極12供應(yīng)規(guī)定的電壓，將光電面3a與聚束電極板13設(shè)定為等電位。各倍增管電極8與陽極12從上級開始依次設(shè)定為高電位。從而，入射到受光面板2上的光由光電面3a變換成電子，所述電子利用由疊層在聚束電極板13與電子倍增器7的最上級的第一級倍增管電極8形成的電子透鏡效應(yīng)入射到規(guī)定的通道內(nèi)。在電子入射的通道內(nèi)，電子一面通過倍增管電極8的電子倍增路徑L，一面由各倍增管電極8倍增，入射到陽極12上，對于每個(gè)規(guī)定的通道，從各陽極12提出各自的輸出。
此外，如圖3所示，在金屬制芯柱板4與金屬制側(cè)管2的氣密性焊接的過程中，使芯柱板4的外周緣4b的形狀與側(cè)管2的開口端B的內(nèi)壁面2c的形狀一致，將芯柱板4從側(cè)管2的開口端B插入，使側(cè)管2的下端2a的內(nèi)壁面2c與芯柱板4的外周面4b接觸，并且，使芯柱板4的下表面4c和側(cè)管2的下端面2d基本上處于同一個(gè)平面內(nèi)，不使側(cè)管2的下端面2d從芯柱板4突出。從而，在使側(cè)管2的下端2a的外壁面2b大致沿管軸方向延伸的同時(shí)，在光電倍增管1的下端沒有像凸緣那樣的向側(cè)方的伸出部。在這種狀態(tài)下，從瞄準(zhǔn)外側(cè)的正下方或接合部分對接合部分F照射激光束，對接合部分進(jìn)行激光焊接。
這樣，在光電倍增管1的下端，由于沒有像凸緣那樣的伸出部，雖然難以進(jìn)行電阻焊，但可以縮小光電倍增管1的外形尺寸。從而，在將光電倍增管相互鄰接地并列使用時(shí)，也可以盡可能地減少空閑區(qū)域，可以將側(cè)管2彼此緊密排列。從而，通過以圖3所示的金屬制芯柱板4與金屬制側(cè)管2的形狀位置關(guān)系進(jìn)行激光焊接，可以將光電倍增管1薄型化，并進(jìn)行高密度配置。
這種激光焊接是溶接法的一個(gè)例子，在利用這種溶接法把側(cè)管2焊接固定到芯柱板4上時(shí)，與電阻焊不同，由于不必向側(cè)管2與芯柱板4的接合部分F上施加壓力，所以在接合部分F上不產(chǎn)生殘留應(yīng)力。此外，在使用過程中，在接合部位也不易發(fā)生龜裂，顯著提高耐久性及氣密密封性。此外，在溶接法中，激光焊接或電子束焊接與電阻焊相比，可以將在接合部分F處產(chǎn)生的熱量抑制得很小。從而，在光電倍增管1的組裝過程中，熱量對配置在密封容器5內(nèi)的各結(jié)構(gòu)部件的影響極小。
這里，側(cè)管2是將科瓦鐵鎳鈷合金金屬或不銹鋼等構(gòu)成的平板通過壓力加工制成壁厚為0.25m，高度為7mm左右的大致正四邊形筒狀獲得的，在該側(cè)管2的一側(cè)的開口端A上，熔合固定玻璃制受光面板3。如圖4所示，在側(cè)管2的受光面板3側(cè)的前端部分(上端)上，設(shè)置利用高頻加熱熔融了受光面板3的一部分時(shí)埋設(shè)到受光面板3的光電面3a側(cè)的扎入部20。該扎入部20設(shè)置在側(cè)管2的上端的整個(gè)外周上，并且中間經(jīng)由位于其外壁面2b側(cè)的圓弧狀部20a以向側(cè)管2的內(nèi)周側(cè)平緩彎曲地形成。并且，扎入部20的前端20b被削尖成沿側(cè)管2的軸向方向延伸的刀刃狀。從而，易于把側(cè)管2的上端扎入到受光面板3內(nèi)，在玻璃制受光面板3熔合固定到側(cè)管2上時(shí)，提高其組裝作業(yè)性能及可靠性。
在把具有這種形狀的扎入部20的側(cè)管2固定到受光面板3上的過程中，首先，在使側(cè)管2的扎入部20的前端20b與受光面板3的背面接觸的狀態(tài)下，將金屬制的側(cè)管2配置到旋轉(zhuǎn)臺上，然后，利用高頻加熱裝置加熱金屬制的側(cè)管2，但這時(shí)，處于利用加壓夾具壓緊受光面板3的狀態(tài)。這樣，被加熱的側(cè)管2的扎入部20一面緩緩地熔化玻璃制受光面板3一面扎入。從而，一面在受光面板3的下端緣形成隆起部3b，側(cè)管2的扎入部20一面埋設(shè)到受光面板3內(nèi)，確保受光面板3與側(cè)管的接合部分處的高氣密性。
這種隆起部3b僅發(fā)生在扎入部20附近、受光面板3的側(cè)面3c的一部分上，不在整個(gè)受光面板3的側(cè)面3c上引起表面塌邊。從而，不會(huì)對受光面3d的邊緣形狀造成惡劣影響，能夠可靠地保持平滑的受光面板3的形狀。
此外，扎入部20不像凸緣部那樣從側(cè)管2向側(cè)方伸出，而是從側(cè)管2大致沿側(cè)管2的軸向方向陡峭的延伸，所以，可以把扎入部20盡可能靠近地埋設(shè)到受光面板3的側(cè)面3c內(nèi)。借此，可以將受光面板3的有效利用面積提高到接近100％，盡可能地使受光面板3的空閑區(qū)域接近于零。進(jìn)而，由于扎入部20以平緩地向側(cè)管2的內(nèi)周側(cè)方向彎曲地形成，所以可擴(kuò)大扎入部20埋設(shè)到受光面板3內(nèi)的部分的表面面積，加大側(cè)管2與受光面板3的接合面積。提高密封容器5的氣密性。此外，扎入部20具有僅為0.1mm左右的突出量H，向側(cè)管2的內(nèi)周側(cè)伸出，可以用壓力加工制成這種扎入部。
用于根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管1的側(cè)管并不局限于前述實(shí)施方式。例如，在圖5所示的第一種變形例中，在側(cè)管2A的位于受光面板3側(cè)的前端部分(上端)上，利用高頻加熱熔融埋設(shè)到受光面板3的光電面3a側(cè)的扎入部30，大致沿側(cè)管2的軸向方向延伸，在整個(gè)側(cè)管2A的上端的整個(gè)外周上設(shè)置，并且其前端部中間經(jīng)由位于內(nèi)壁面2c側(cè)的圓弧狀部30a平緩地向側(cè)管2的外周側(cè)彎曲地形成。并且，扎入部30的前端30b被削尖成沿側(cè)管2的軸向方向延伸的刀刃狀。從而，易于把側(cè)管2A的上端扎入到受光面板30內(nèi)，在熔合固定玻璃制受光面板3與金屬制的側(cè)管2A時(shí)，提高其組裝作業(yè)性能及可靠性。在這種情況下，一面在受光面板3的下端緣形成隆起部3b，側(cè)管2A的扎入部30一面埋設(shè)到受光面板3內(nèi)，確保受光面板3與側(cè)管2A的接合部分的高氣密性。進(jìn)而，由于扎入部30向側(cè)管2的外周側(cè)平緩彎曲形成，所以，可擴(kuò)大埋設(shè)到受光面板3內(nèi)的扎入部30的表面面積，加大側(cè)管2A與受光面板3的接合面積，提高密封容器5的氣密性。此外，扎入部30通過壓力加工以0.1mm左右的微小的突出量H向外側(cè)伸出。
此外，在圖6所示的第二種變形例中，使扎入部40沿側(cè)管2B的軸向方向筆直地豎起。這時(shí)，扎入部40位于側(cè)管2B的延長線上，成為進(jìn)行切頭加工側(cè)管2B的最簡單的形狀。此外，為了擴(kuò)大扎入部40的表面面積及與玻璃的適配性，也可以把扎入部40的前端制成圓形。
進(jìn)而，在圖7所示的第三種變形例中，扎入部50沿側(cè)管2C的軸向方向筆直地延伸，其前端削尖成雙刃的刀刃面50a，50a。從而在熔合固定側(cè)管2C的過程中，可以極容易地把側(cè)管2C插入到受光面板3內(nèi)。
進(jìn)而，在圖8所示的第四種變形例中，扎入部60沿側(cè)管2D的軸向方向筆直地延伸，在其前端的側(cè)管2D的內(nèi)壁面2C側(cè)銳利地削尖形成刀刃面60a。進(jìn)而，為擴(kuò)大扎入部60的表面面積并提高與玻璃的適配性，刀刃面60a的截面呈圓弧狀。
同樣地，在圖9所示的第五種變形例中，扎入部70沿側(cè)管2E的軸向方向筆直地延伸，其前端位于側(cè)管2E的外壁面2b側(cè)銳利地削尖成單刃的刀刃面70a。進(jìn)而，為擴(kuò)大扎入部70的表面面積及其與玻璃的適配性，刀刃面70a的截面為圓弧狀。
此外，作為扎入部的形狀，既可以是球形，也可以是截面為箭頭狀。
工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的光電倍增管，廣泛用于低照度領(lǐng)域的攝像裝置，例如監(jiān)視攝像機(jī)，暗視攝像機(jī)等。
權(quán)利要求
1.一種光電倍增管，在具有利用入射到受光面板(3)上的光發(fā)射出電子的光電面(3a)，在密封容器(5)內(nèi)具有使從所述光電面(3a)發(fā)射出的電子倍增的電子倍增部(9)，具有根據(jù)用所述電子倍增部(9)倍增的電子發(fā)出輸出信號的陽極(12)的光電倍增管(1)中，其特征為，該密封容器由以下述部分構(gòu)成經(jīng)由芯柱銷(10)固定所述電子倍增部(9)及所述陽極(12)的芯柱板(4)，備有一側(cè)的開口端(B)和另一側(cè)的開口端(A)、包圍所述電子倍增部(9)及所述陽極(12)，并且把所述芯柱板(4)固定到所述一側(cè)的開口端(B)上的金屬制側(cè)管(2)，固定在所述另一側(cè)開口端(A)上的玻璃制的所述受光面板(3)；其中，在所述側(cè)管(2)的所述另一側(cè)的所述開口端(A)上，設(shè)置埋設(shè)到所述受光面板(3)的所述光電面(3a)側(cè)的扎入部(20，30，40，50，60，70)。
2.如權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征為，所述扎入部的前端部分(40，50，60，70)筆直地延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征為，所述扎入部(20，30)的前端部分向所述側(cè)管(2)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)彎曲。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一個(gè)所述的光電倍增管，其特征為，所述扎入部(20，30，50，60，70)，其前端部分被削尖成刀刃面(20a，30a，50a，60a，70a)。
5.如權(quán)利要求4所述的光電倍增管，其特征為，將所述扎入部(20，30，60，70)的前端部分削尖成單刃的截面為圓弧狀的刀刃面(20a，30a，60a，70a)。
6.如權(quán)利要求4所述的光電倍增管，其特征為，將所述扎入部(50)的前端部分削尖成雙刃的刀刃面(50a)。
7.如權(quán)利要求1～3中任何一個(gè)所述的光電倍增管，其特征為，所述芯柱板(4)為金屬制，所述芯柱板(4)的邊緣面(4b)與所述側(cè)管(2)的一側(cè)的開口端(B)附近的內(nèi)壁面(2c)接觸配置，將所述內(nèi)壁面(2c)與所述芯柱板(4)的邊緣面(4b)焊接在一起。
全文摘要
光電倍增管的密封容器(5)由金屬制側(cè)管(2)及玻璃制的受光面板(3)和芯柱板(4)構(gòu)成。在側(cè)管(2)的一端開口部(A)上設(shè)置扎入部(20)，所述扎入部(20)以扎入的方式埋入到玻璃制的受光面板(3)內(nèi)，確保側(cè)管(2)與受光面板(2)的接合部分處極高的氣密性。設(shè)在側(cè)管(2)上的扎入部(20)沿側(cè)管(2)的軸向方向陡峭地延伸，可以盡可能靠近地將扎入部(20)埋設(shè)到受光面板的側(cè)面(3c)內(nèi)。借此，可以把受光面板(3)的有效利用面積提高到接近100％，使受光面板(3)的空閑區(qū)域盡可能地接近于零。這樣，本發(fā)明的光電倍增管(1)既可提高受光面板(3)的有效利用面積又可確保受光面板(3)與側(cè)管(2)的氣密性。
文檔編號H01J40/14GK1452780SQ00819509
公開日2003年10月29日 申請日期2000年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者下井英樹, 久嶋浩之, 渥美明 申請人:濱松光子學(xué)株式會(huì)社