光電倍增管和包含其的傳感器模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管具備內(nèi)部被維持為真空狀態(tài)的密閉容器、以及容納在該密閉容器的電子倍增單元，密閉容器以高溫、高壓環(huán)境下的使用為前提，其一部分由陶瓷側(cè)管構(gòu)成。該光電倍增管為了使耐振性提高，還具備用于固定于電子倍增單元相對于密閉容器的設(shè)置位置的構(gòu)造。
【專利說明】光電倍增管和包含其的傳感器模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電倍增管和包含其的傳感器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本專利4640881號(hào)說明書(日本特開2002-42719號(hào)公報(bào))中，公開了具備內(nèi)部維持為真空狀態(tài)的玻璃容器、以及容納在玻璃容器內(nèi)的電子倍增單元的光電倍增管。該光電倍增管中，電子倍增單元在被支撐于從玻璃容器的底部(芯柱(stem))延伸的弓I銷的狀態(tài)下被保持在玻璃容器內(nèi)的規(guī)定位置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]發(fā)明人們就現(xiàn)有的光電倍增管進(jìn)行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以下的技術(shù)問題。S卩，現(xiàn)有的光電倍增管中，玻璃容器與電子倍增單元的相對位置僅被從芯柱銷(stem pin)延伸的引銷(lead pin)維持。因此，在假想地下資源勘探等的嚴(yán)酷環(huán)境下的使用的情況下，在現(xiàn)有的光電倍增管中存在不能夠維持足夠的耐久性和高的可靠性的可能性。
[0004]例如在假想高溫、高壓環(huán)境下的該光電倍增管的使用的情況下，在玻璃容器中存在得不到足夠的耐久性的可能性。另外，在電子倍增單元被保持在玻璃容器內(nèi)的規(guī)定位置的構(gòu)造中，由于強(qiáng)烈的振動(dòng)而使電子倍增單元相對于玻璃容器的位置發(fā)生變動(dòng)，因此也存在可靠性下降的可能性。特別地，玻璃容器與電子倍增單元的一部分通常由彈簧而在玻璃容器內(nèi)壁上被保持，若因振動(dòng)發(fā)生摩擦而在玻璃容器內(nèi)產(chǎn)生不需要的氣體，則避免不了該光電倍增管的可靠性下降(測量靈敏度的下降或誤動(dòng)作等)。
[0005]本實(shí)用新型是為了解決上述那樣的技術(shù)問題而作出的，其目的在于，提供即使在高溫、高壓環(huán)境下的使用中也能夠維持優(yōu)異的耐久性和可靠性，特別是具備用于與現(xiàn)有技術(shù)相比較提高了耐振性的構(gòu)造的光電倍增管以及包含其的傳感器模塊。
[0006]為了解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管，作為第I方式，具備:密閉容器，內(nèi)部被維持為規(guī)定的真空狀態(tài)；光電陰極，被容納在密閉容器內(nèi)，響應(yīng)于規(guī)定波長的光而在密閉容器內(nèi)放出光電子；電子倍增單元，被容納在密閉容器內(nèi)；以及用于固定密閉容器內(nèi)的電子倍增單元的設(shè)置位置的構(gòu)造。再有，在本說明書中，真空狀態(tài)是指使用真空泵等排除了密閉容器內(nèi)的氣體并且以該密閉容器內(nèi)的殘留氣體的壓力表示的真空度被維持為IO4Pa以下(目前，人工上可以直到KTuiPa左右)的狀態(tài)。
[0007]在上述第I方式中，密閉容器，以高溫、高壓環(huán)境下的使用為前提，包含沿著該密閉容器的第I管軸依次配置的第I陶瓷側(cè)管和第2陶瓷側(cè)管。電子倍增單元由倍增極單元、陽極、一體地把持這些倍增極單元和陽極的一對絕緣性支撐部件、以及固定于一對絕緣性支撐部件的聚焦電極所構(gòu)成。倍增極單元響應(yīng)于從光電陰極到達(dá)的光電子而放出二次電子，包含將所放出的二次電子依次級(jí)聯(lián)倍增的多級(jí)倍增極。陽極將被倍增極單元級(jí)聯(lián)倍增了的二次電子作為信號(hào)取出。聚焦電極在固定于一對絕緣性支撐部件的狀態(tài)下配置在光電陰極與倍增極單元之間。另外，聚焦電極具有用于通過來自光電陰極的光電子的貫通孔。[0008]用于固定密閉容器內(nèi)的電子倍增單元的設(shè)置位置的構(gòu)造由構(gòu)成密閉容器的一部分的固定部件來實(shí)現(xiàn)。即，該固定部件具有用于規(guī)定聚焦電極的設(shè)置位置的開口、規(guī)定開口的內(nèi)側(cè)端部、以及圍繞內(nèi)側(cè)端部的外側(cè)端部。另外，固定部件，通過第I陶瓷側(cè)管和所述第2陶瓷側(cè)管把持外側(cè)端部而固定于密閉容器。另一方面，固定部件的、位于密閉容器內(nèi)的內(nèi)側(cè)端部固定于聚焦電極。通過該結(jié)構(gòu)，電子倍增單元相對于密閉容器的設(shè)置位置被固定，該光電倍增管的耐振性顯著地提高。
[0009]作為能夠應(yīng)用于上述第I方式的第2方式，密閉容器也可以還具備芯柱部、以及用于規(guī)定該芯柱部的設(shè)置位置的金屬側(cè)管。即，芯柱部由在多個(gè)芯柱銷(stem pin)貫通的狀態(tài)下保持多個(gè)芯柱銷的陶瓷臺(tái)座、以及覆蓋陶瓷臺(tái)座的至少側(cè)面的金屬加強(qiáng)部件所構(gòu)成。另外，金屬側(cè)管夾著第2陶瓷側(cè)管而位于第I陶瓷側(cè)管的相反側(cè)，并且其一端固定在第2陶瓷側(cè)管。在該結(jié)構(gòu)中，芯柱部的金屬加強(qiáng)部件固定在金屬側(cè)管。
[0010]作為能夠應(yīng)用于上述第I和第2方式中的至少任意一個(gè)方式的第3方式，固定部件也可以具有設(shè)置在內(nèi)側(cè)端部與外側(cè)端部之間的多個(gè)貫通孔。這些多個(gè)貫通孔分別連接存在倍增極單元的空間與存在光電陰極的空間。若在陽極中電子密度提高則會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，但是，若來自陽極的光到達(dá)光電陰極，則在從陽極取出的信號(hào)中會(huì)作為噪聲成分反映。另一方面，光電陰極通過從芯柱部側(cè)向光電陰極側(cè)提供堿金屬蒸氣而形成，因而在真空狀態(tài)的密閉容器內(nèi)側(cè)管與電子倍增單元之間需要某種程度的寬度的間隙。因此，在第3方式中，通過內(nèi)側(cè)端部位于密閉容器內(nèi)的固定部件和聚焦電極的外周部來實(shí)現(xiàn)遮光功能，而通過設(shè)置在固定部件的多個(gè)貫通孔來確保堿金屬蒸氣的流路。再有，作為能夠應(yīng)用于上述第3方式的第4方式，優(yōu)選，固定部件的多個(gè)貫通孔以圍繞密閉容器的第I管軸的方式配置。[0011 ] 上述第I?第4方式中的至少任意一個(gè)方式所涉及的光電倍增管可以應(yīng)用于地下資源勘探等的高溫、高壓環(huán)境下所使用的傳感器模塊。
[0012]S卩，作為第5方式，本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊具備:具備上述那樣的構(gòu)造的光電倍增管(本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管)、以及容納光電倍增管的外殼(case)。該傳感器模塊的外殼在兩端具有開口并且具有沿著第2管軸延伸的形狀。
[0013]作為能夠應(yīng)用于上述第5方式的第6方式，該傳感器模塊也可以還具備設(shè)置在外殼內(nèi)并用于規(guī)定外殼內(nèi)的光電倍增管的設(shè)置位置的定位間隔物。另外，作為能夠應(yīng)用于上述第5方式的第7方式，優(yōu)選，定位間隔物具有抵接有光電倍增管的一部分的錐面。在這種情況下，在使光電倍增管的芯柱部抵接于定位間隔物的狀態(tài)(外殼內(nèi)的光電倍增管的姿勢穩(wěn)定性被確保了的狀態(tài))下，可以相對于外殼的第2管軸調(diào)整光電倍增管的姿勢。即，作為能夠應(yīng)用于上述第6和第7方式中的至少任意一個(gè)方式的第8方式，即使是在密閉容器的第I管軸與外殼的第2管軸偏離的狀態(tài)下，光電倍增管也能夠穩(wěn)定地容納并固定于外殼內(nèi)。
[0014]再有，本實(shí)用新型所涉及的各實(shí)施例通過以下的詳細(xì)的說明和附圖而可以進(jìn)一步充分地理解。這些實(shí)施例單單是為了例示而表示的例子，不應(yīng)該認(rèn)為是限定本實(shí)用新型。
[0015]另外，本實(shí)用新型的進(jìn)一步的應(yīng)用范圍從以下的詳細(xì)說明而變得清楚。然而，詳細(xì)的說明和特定的事例表示本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施例，僅是為了例示而表示，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然可知，本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的各種各樣的變形和改良根據(jù)該詳細(xì)的說明而是顯而易見的。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的內(nèi)部構(gòu)造的一部分破斷圖。
[0017]圖2是從圖1中的箭頭A所表示的方向看的本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的截面構(gòu)造的圖。
[0018]圖3是本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的密閉容器內(nèi)所設(shè)置的電子倍增單元的組裝工序圖。
[0019]圖4是經(jīng)圖3所示的組裝工序得到的電子倍增單元的立體圖。
[0020]圖5是構(gòu)成本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管中的密閉容器的一部分的頭部的組裝工序圖。
[0021]圖6是構(gòu)成本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管中的密閉容器的一部分的軀體部的組裝工序圖。
[0022]圖7是表示構(gòu)成電子倍增單元的一部分的聚焦電極圓盤的構(gòu)造的展開圖。
[0023]圖8是表示用于固定電子倍增單元的固定部件(固定用金屬凸緣)的構(gòu)造的展開圖。
[0024]圖9是用于說明本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的最終組裝工序的圖(其一)，并且是與沿著圖4中的1-1線的電子倍增單元的截面、沿著圖5中的I1-1I線的電子倍增單元的截面、沿著圖6中的II1-1II線的軀體部的截面相一致的截面圖。
[0025]圖10是用于說明本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的最終組裝工序的圖(其二)，并且是與沿著圖4中的1-1線的電子倍增單元的截面、沿著圖5中的I1-1I線的電子倍增單元的截面、沿著圖6中的II1-1II線的軀體部的截面相一致的截面圖。
[0026]圖11是用于說明本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管中的芯柱部的技術(shù)效果的圖。
[0027]圖12是用于說明本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管中的芯柱部的組裝工序的圖。
[0028]圖13是用于說明本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊的組裝工序的圖。
[0029]圖14是表示本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊的、沿著圖13中的IV-1V線的截面構(gòu)造的圖。
[0030]圖15是用于說明本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的第I管軸與構(gòu)成該光電倍增管中的頭部的一部分的玻璃面板的光入射面的關(guān)系的圖。
[0031]圖16是用于說明本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊的技術(shù)效果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地說明本實(shí)用新型所涉及的光電倍增管和傳感器模塊的各種實(shí)施方式。再有，附圖的說明中，對于同一部位、同一要素使用同一符號(hào)，省略重復(fù)的說明。
[0033]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的內(nèi)部構(gòu)造的一部分破斷圖，圖2是從圖1中的箭頭A所表示的方向看的本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管的截面構(gòu)造的圖。
[0034]如圖1所示，光電倍增管100具備用于將內(nèi)部抽真空的排氣管600(抽真空后玻璃部分被密封)設(shè)置在底部的密閉容器100A，并且具備設(shè)置在該密閉容器100A內(nèi)的光電陰極230和電子倍增單元500。
[0035]密閉容器100A沿著其管軸AXl (第I管軸)由頭部200、軀體部300、芯柱(stem)部400構(gòu)成。頭部200由具有光入射面210a和與光入射面210a相對的背面210b的玻璃面板210、以及可伐合金(Kovar)凸緣220所構(gòu)成。玻璃面板210的背面210b是規(guī)定密閉容器的100A的內(nèi)部空間的曲面，在該背面210b上設(shè)置有光電陰極230。軀體部300由從頭部200向芯柱部400依次沿著第I管軸AXl配置的、可伐合金凸緣310、第I陶瓷側(cè)管330a、固定用金屬凸緣320、第2陶瓷側(cè)管330b、金屬側(cè)管340所構(gòu)成。芯柱部400在至少一部分被容納在金屬側(cè)管340的狀態(tài)下固定于金屬側(cè)管340。另外，芯柱部400由在貫通多個(gè)芯柱銷(stem pin) 430的狀態(tài)下保持的陶瓷臺(tái)座410、以及用于保護(hù)陶瓷臺(tái)座410的側(cè)面的金屬加強(qiáng)部件420所構(gòu)成。構(gòu)成電子倍增單元500的多個(gè)電極(包含倍增極單元、陽極)經(jīng)由分別對應(yīng)的多個(gè)連接銷(引銷(lead pin))而電連接于固定于陶瓷臺(tái)座410的多個(gè)芯柱銷430。通過該結(jié)構(gòu)，電子倍增單元500在被支撐于從多個(gè)芯柱銷430分別延伸的連接銷的狀態(tài)下被保持在該密閉容器100A內(nèi)的規(guī)定位置。
[0036]再有，在陶瓷基座410的中央，固定有沿著第I管軸AXl延伸的排氣管600。排氣管600由一端通過Ag-Cu合金而釬焊在陶瓷臺(tái)座410的金屬管610、以及固定在金屬管610的另一端的玻璃管620所構(gòu)成。密閉容器100A內(nèi)被抽真空后玻璃管620被實(shí)心化，密閉容器內(nèi)被維持為一定的真空度。另外，圖1和圖2所示的密閉容器100A具有中空的圓筒形狀，但是，其截面形狀(由與第I管軸AXl正交的平面上的形狀規(guī)定的形狀)不限定于圓形。
[0037]電子倍增單元500由聚焦電極圓盤510、倍增極單元550和配置在倍增極單元550的內(nèi)部的陽極520所構(gòu)成。聚焦電極圓盤510是用于以從光電陰極230放出的光電子聚焦于倍增極單元550的方式修正該光電子的軌道的電極，配置在光電陰極230與倍增極單元550之間并且具有用于使來自光電陰極230的光電子通過的貫通孔510a。倍增極單元550由用于將響應(yīng)于從光電陰極230經(jīng)由聚焦電極圓盤510到達(dá)的光電子而放出的二次電子依次級(jí)聯(lián)倍增的多級(jí)倍增極Dyl?DylO所構(gòu)成。另外，電子倍增單元500還具備一體地把持聚焦電極圓盤510、由多級(jí)倍增極Dyl?DylO構(gòu)成的倍增極單元550、用于將被多級(jí)倍增極Dyl?Dy9級(jí)聯(lián)倍增了的二次電子和來自反轉(zhuǎn)倍增極DylO的二次電子作為信號(hào)取出的陽極520的一對絕緣性支撐部件530a，530b。再有，陽極520配置在從第9級(jí)倍增極Dy9向反轉(zhuǎn)倍增極DylO的二次電子的軌道上。另外，在倍增極單元550中，反轉(zhuǎn)倍增極DylO是用于接受從第9級(jí)倍增極Dy9放出的二次電子中通過了陽極520的二次電子，并再次向陰極5放出二次電極的倍增極。
[0038]如圖1和圖2所示，容納于密閉容器100A內(nèi)的電子倍增單元550中，倍增極單元550和陽極520通過一對絕緣性支撐部件530a，530b使倍增極單元550與聚焦電極圓盤510一起被一對絕緣性支撐部件一體地保持。再有，在一對絕緣性支撐部件，也安裝有圍繞陽極520的遮光部件540。
[0039]另外，光電倍增管100具備:在倍增極單元550所包含的至少第I級(jí)倍增極Dyl和第2級(jí)倍增極Dy2不經(jīng)由導(dǎo)電性部件而與聚焦電極圓盤510直接相對的狀態(tài)下，一體地保持至少聚焦電極圓盤510和倍增極單元550、陽極520、和遮光部件540的構(gòu)造(一對絕緣性支撐部件)。其結(jié)果，設(shè)定為與現(xiàn)有的光電倍增管那樣的第I級(jí)倍增極Dyl相同的電位的、直接支撐該第I級(jí)倍增極Dyl的金屬圓盤不介于聚焦電極圓盤510與倍增極單元550之間，因而顯著地減小了從光電陰極230經(jīng)第I級(jí)倍增極Dyl而到達(dá)第2級(jí)倍增極Dy2之間的電子掃描時(shí)間的偏差。[0040]接著，使用圖3?圖10詳細(xì)地說明本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管100中的各部分的制造工序。圖3是本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管100的密閉容器100A內(nèi)所設(shè)置的電子倍增單元500的組裝工序圖。圖4是經(jīng)圖3所示的組裝工序得到的電子倍增單元的立體圖。
[0041]如圖3所示，電子倍增單元500包含聚焦電極圓盤510、倍增極單元550、陽極520作為電極。聚焦電極圓盤510設(shè)置有用于使來自光電陰極230的光電子通過的貫通孔510a。倍增極單元550由分別被該第I和第2絕緣性支撐部件530a，530b把持的、第I?第9級(jí)倍增極Dyl?Dy9、以及反轉(zhuǎn)倍增極DylO所構(gòu)成,在第9級(jí)倍增極Dy9與反轉(zhuǎn)倍增極DylO之間的二次電子的軌道上，配置有陽極520。再有，在第I?第9級(jí)倍增極Dyl?Dy9和反轉(zhuǎn)倍增極DylO，形成有接受光電子或者二次電子并向該電子的入射方向放出新的二次電子的反射型的二次電子放出面。另外，在第I級(jí)倍增極Dyl的兩端，以被第I和第2絕緣性支撐部件530a，530b把持的方式，設(shè)置有固定片Dyla，Dylb。同樣地，在第2級(jí)倍增極Dy2?第9級(jí)倍增極Dy9和反轉(zhuǎn)倍增極DylO的各個(gè)，在兩端也設(shè)置有固定片。如果作為代表就第I級(jí)倍增極Dyl的組裝工序進(jìn)行說明，則設(shè)置在第I級(jí)倍增極Dyl的一個(gè)端部的固定片Dyla插入到第I絕緣性支撐部件530a的設(shè)置孔532a，從設(shè)置孔532a突出的部分熔接固定于連接銷550a。另外，設(shè)置在第I級(jí)倍增極Dyl的另一個(gè)端部的固定片Dylb插入到第2絕緣性支撐部件530b的設(shè)置孔532b，從設(shè)置孔532b突出的部分熔接固定于連接銷550b。再有，在本實(shí)施方式中，熔接固定通過激光熔接來進(jìn)行。關(guān)于第2?第9級(jí)倍增極Dy2?Dy9的各個(gè)，設(shè)置在一個(gè)端部的固定片在插入到第I絕緣性支撐部件530a的相對應(yīng)的設(shè)置孔的狀態(tài)下熔接固定于連接銷550a，設(shè)置在另一個(gè)端部的固定片在插入到第2絕緣性支撐部件530b的相對應(yīng)的設(shè)置孔的狀態(tài)下熔接固定于連接銷550b。
[0042]此外，在陽極520的兩端也設(shè)置有固定片520a，520b，固定片520a插入到第I絕緣性支撐部件530a的相對應(yīng)的設(shè)置孔534a，從設(shè)置孔534a突出的部分熔接固定于連接銷550a。設(shè)置在另一個(gè)端部的固定片520b也同樣地插入到第2絕緣性支撐部件530b的相對應(yīng)的設(shè)置孔534b，從設(shè)置孔534b突出的部分熔接固定于連接銷550b。在反轉(zhuǎn)倍增極DylO，在其兩端也設(shè)置有固定片Dyl0a，Dyl0b。固定片DylOa分別插入到第I絕緣性支撐部件530a的相對應(yīng)的設(shè)置孔533a，從設(shè)置孔533a突出的部分熔接固定于連接銷550a。固定片DylOb分別插入到第2絕緣性支撐部件530b的相對應(yīng)的設(shè)置孔533b，從設(shè)置孔533b突出的部分熔接固定于連接銷550b。此外，在第I和第2絕緣性支撐部件530a，530b,以圍繞陽極520的方式，安裝有遮光部件540。陽極520，如果電子密度提高，則有時(shí)會(huì)發(fā)光。若來自這樣的陽極520的光到達(dá)光電陰極230，則在從陽極520取出的信號(hào)中會(huì)作為噪聲成分反映。因此，通過將遮光部件540以圍繞陽極520的方式設(shè)置，從而起到抑制不要的光從陽極520到達(dá)光電陰極230的功能。
[0043]在第I和第2絕緣性支撐部件530a，530b各個(gè)中，在上部(光電陰極側(cè))分別設(shè)置有突起部531a，531b。第I絕緣性支撐部件530a的突起部531a分別插入到聚焦電極圓盤510的設(shè)置孔511a，而第2絕緣性支撐部件530b的突起部531b分別插入到聚焦電極圓盤510的設(shè)置孔511b。通過該結(jié)構(gòu)，聚焦電極圓盤510被固定于把持包含陽極520的倍增極單元550的第I和第2絕緣性支撐部件530a，530b。再有，設(shè)置在聚焦電極圓盤510的孔512是用于使支撐在密閉容器100A內(nèi)被維持為真空狀態(tài)后形成的光電陰極230的金屬材料的引銷513貫通的孔。引銷513在光電陰極230被形成后不使用。
[0044]經(jīng)以上的組裝工序，聚焦電極圓盤510、第I?第9級(jí)倍增極Dyl?Dy9、陽極520、反轉(zhuǎn)倍增極DylO、遮光部件540等的構(gòu)成電子倍增單元500的部件分別被第I和第2絕緣性支撐部件530a，530b 一體并且穩(wěn)定地保持。
[0045]另一方面，經(jīng)由電子倍增單元500而位于與光電陰極230相反的一側(cè)的芯柱部400具備在中央安裝有排氣管600并且保持以圍繞排氣管600的開口的方式配置的多個(gè)芯柱銷430的陶瓷臺(tái)座410、以及覆蓋陶瓷臺(tái)座410的至少側(cè)面的金屬加強(qiáng)部件420。再有，排氣管600由金屬管610、以及熔接連接于金屬管610的一端的玻璃管620構(gòu)成,密閉容器100A的排氣結(jié)束后(密閉容器100A內(nèi)被維持為真空狀態(tài)的狀態(tài))，玻璃管620被密封。
[0046]在芯柱部400中，排氣管600的金屬管610通過Ag-Cu合金而釬焊固定在陶瓷臺(tái)座410。另外，多個(gè)芯柱銷430也通過Ag-Cu合金而釬焊固定在陶瓷臺(tái)座410的貫通孔。此夕卜，金屬加強(qiáng)部件420也通過Ag-Cu合金而釬焊固定在陶瓷臺(tái)座410的側(cè)面。另外，連接銷550a, 550b的相對應(yīng)的任意的另一端被熔接固定于在分別貫通的狀態(tài)下保持在陶瓷臺(tái)座410的多個(gè)芯柱銷430的各個(gè)。
[0047]經(jīng)以上的組裝工序，如圖4所示，得到經(jīng)由連接銷550a，550b而被芯柱部400支撐的電子倍增單元500。從該圖4也可知，密閉容器100A內(nèi)的電子倍增單元500的設(shè)置位置和姿勢依賴于直接連接電子倍增單元500與芯柱部400的連接銷550a，500b的長度、熔接位置。
[0048]接著，使用圖5和圖6來詳細(xì)地說明構(gòu)成密閉容器100A的一部分的頭部200、軀體部300的組裝工序。再有，圖5是構(gòu)成光電倍增管100中的密閉容器100A的一部分的頭部200的組裝工序圖。圖6是構(gòu)成光電倍增管100中的密閉容器100A的一部分的軀體部300
的組裝工序圖。
[0049]如圖5所示，頭部200由玻璃面板210、以及可伐合金凸緣220構(gòu)成。玻璃面板210例如如圖2所示，具備光入射面210a、以及作為與光入射面210a相對應(yīng)的曲面且在其上形成有光電陰極230的背面210b。伐合金凸緣220具有用于使來自光電陰極230的光電子通過的貫通孔，并且具有朝向光電陰極230的開口端面220a、朝向芯柱部400側(cè)的開口端面220b。然后，通過將玻璃面板210熔接固定于可伐合金凸緣220的開口端面220a，從而得到頭部200。
[0050]如圖6所示，軀體部300由從光電陰極230向芯柱部400依次配置的、可伐合金凸緣310、第I陶瓷側(cè)管330a、用于固定聚焦電極圓盤510的固定用金屬凸緣(固定部件)320、第2陶瓷側(cè)管330b、在容納芯柱部400的狀態(tài)下將該芯柱部400作為密閉容器100A的一部分進(jìn)行固定的金屬側(cè)管340所構(gòu)成?？煞ズ辖鹜咕?10具有用于規(guī)定密閉容器100A的內(nèi)部空間的開口，并且具有朝向光電陰極230側(cè)的開口端面31Oa和朝向芯柱部400側(cè)的開口端面310b。第I陶瓷側(cè)管330a也具有用于規(guī)定密閉容器100A的內(nèi)部空間的開口，并且具有朝向光電陰極230側(cè)的開口端面330a-l和朝向芯柱部400側(cè)的開口端面330a_2。固定用金屬凸緣320具備位于密閉容器100A的內(nèi)部且用于規(guī)定容納聚焦電極圓盤510的空間的內(nèi)側(cè)端部320a、以及圍繞內(nèi)側(cè)端部320a的外側(cè)端部320b，外側(cè)端部320b具有朝向光電陰極230側(cè)的凸緣面320b-l和朝向芯柱部400側(cè)的凸緣面320b_2。第2陶瓷側(cè)管330b具有用于規(guī)定密閉容器100A的內(nèi)部空間的開口，并且具有朝向光電陰極230側(cè)的開口端面330b-l和朝向芯柱部400側(cè)的開口端面330b-2。金屬側(cè)管340具有用于使芯柱部400露出于密閉容器100A的內(nèi)部空間的開口，并具有朝向光電陰極230側(cè)的開口端面340a。
[0051]在圖6的軀體部300中，可伐合金凸緣310的開口端面310b和第2陶瓷側(cè)管330a的開口端面330a-l通過Ag-Cu而被釬焊固定。另外，第2陶瓷側(cè)管330a的開口端面330a_2和凸緣面320b-l (固定用金屬凸緣320的外側(cè)端部320b中的凸緣面)也通過Ag-Cu而被釬焊固定。凸緣面320b-2 (固定用金屬凸緣320的外側(cè)端部320b中的凸緣面)和第2陶瓷側(cè)管330b的開口端面330b-l也通過Ag-Cu而被釬焊固定。此外，第2陶瓷側(cè)管330b的開口端面330b-2和金屬側(cè)管340的開口端面340a也通過Ag-Cu而被釬焊固定。通過該結(jié)構(gòu)，固定用金屬凸緣320的外側(cè)端部320b被第I和第2陶瓷側(cè)管330a，330b把持，固定用金屬凸緣320被固定于密閉容器100A (固定用金屬凸緣320自身構(gòu)成密閉容器100A的一部分)。
[0052]固定于圖6所示的固定用金屬凸緣320的聚焦電極圓盤510具有圖7所示那樣的構(gòu)造。再有，在圖7中，表示構(gòu)成電子倍增單元500的一部分的聚焦電極圓盤510的展開圖。另外，在圖8中，表示用于通過固定電子倍增單元500的聚焦電極圓盤510而將電子倍增單兀500相對于密閉容器100A的位置固定的固定用金屬凸緣320的展開圖。
[0053]如圖7的展開圖(上部平面圖和側(cè)面圖)所示，聚焦電極圓盤510設(shè)置有用于使來自光電陰極230的光電子通過的開口 510a、插入有設(shè)置在第I絕緣性支撐部件530a的突起部531a的設(shè)置孔511a、插入有設(shè)置在第2絕緣性支撐部件530b的突起部531b的設(shè)置孔511b、以及用于使支撐用于形成光電陰極230的金屬材料的引銷513貫通的孔512。開口 510a被網(wǎng)狀(mesh)電極覆蓋。另外，聚焦電極圓盤510的外周部中、由Al指示的部位被熔接固定于固定用金屬凸緣320的內(nèi)側(cè)端部320a。
[0054]另外，如圖8的展開圖(側(cè)面圖、上部平面圖和下部平面圖)所示，固定用金屬凸緣320具備位于密閉容器100A內(nèi)且朝向光電陰極230側(cè)延伸的內(nèi)側(cè)端部320a、以及圍繞內(nèi)側(cè)端部320a的外側(cè)端部320b。內(nèi)側(cè)端部320a規(guī)定容納聚焦電極圓盤510的開口 321，由BI指示的部位與聚焦電極圓盤510熔接固定。外側(cè)端部320b通過凸緣面320b-l被釬焊固定于第I陶瓷側(cè)管330a的開口端面330a-2，而凸緣面320b_2被釬焊固定于第2陶瓷側(cè)管330b的開口端面330b-l，從而被第I和第2陶瓷側(cè)管330a，330b把持。再有，在固定用金屬凸緣320，在位于內(nèi)側(cè)端部320a與外側(cè)端部320b之間且位于密閉容器100A的內(nèi)部空間的部分，以圍繞密閉容器100A的第I管軸AXl的方式設(shè)置有多個(gè)貫通孔322。
[0055]多個(gè)貫通孔322分別連接被聚焦電極圓盤510和該固定用金屬凸緣320所劃分的2個(gè)空間、即存在倍增級(jí)單元550的空間和存在光電陰極230的空間。在陽極520中，如果電子密度提高則有時(shí)會(huì)發(fā)光。在陽極520所產(chǎn)生的光被遮光部件540某種程度遮光，但很難說充分。若從電子倍增單元500漏出的來自陽極520的光到達(dá)光電陰極230，則在從陽極520取出的信號(hào)中會(huì)作為噪聲成分被反映。另一方面，光電陰極230通過從芯柱部400側(cè)向光電陰極230側(cè)提供堿金屬蒸氣而形成，因而在真空狀態(tài)的密閉容器100A內(nèi)在軀體部300與電子倍增單元500之間需要某種程度的寬度的間隙。因此，在本實(shí)施方式中的固定用金屬凸緣320，設(shè)置有多個(gè)貫通孔322。
[0056]使用圖9和圖10說明通過將如以上那樣組裝的各部分(圖4?圖6)緊貼固定來制造最終具有圖1和圖2所示的截面構(gòu)造的本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管100的固定。再有，圖9是用于說明光電倍增管100的最終組裝工序的圖(其1)，并且是與沿著圖4中的1-1線的電子倍增單元的截面、沿著圖5中的I1-1I線的頭部的截面、沿著圖6中的II1-1II線的軀體部的截面相一致的截面圖。另外，圖10是用于說明光電倍增管100的最終組裝工序的圖(其2)，并且是與沿著圖4中的1-1線的電子倍增單元的截面、沿著圖5中的I1-1I線的頭部的截面、沿著圖6中的II1-1II線的軀體部的截面相一致的截面圖。
[0057]首先，在將經(jīng)圖3的組裝工序得到的電子倍增單元500和芯柱部400 (內(nèi)部單元)固定于經(jīng)圖6的組裝工序得到的軀體部300之后，將經(jīng)圖5的組裝工序得到的頭部200固定于軀體部300。
[0058]如圖9所示，電子倍增單元500和芯柱部400與軀體部300的固定在經(jīng)由連接銷550a, 550b而被芯柱部400支撐的電子倍增單元500被插入到軀體部300內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行。首先，在由圖10中的箭頭C所示的部位，電子倍增單元500的聚焦電極圓盤510熔接固定于軀體部300的工序用金屬凸緣320的內(nèi)側(cè)端部320a。接著，芯柱部400被容納在軀體部300的金屬側(cè)管340內(nèi)，在由圖10中的箭頭D所示的部位，芯柱部400的金屬加強(qiáng)部件420熔接固定于金屬側(cè)管340。
[0059]此外，如圖10所示，分別熔接固定有電子倍增單元500和芯柱部400的軀體部300(可伐合金凸緣310的開口端面310a)熔接固定于頭部200 (可伐合金凸緣220的開口端面220b),由此得到圖2所示的本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管100。
[0060]再有，將電子倍增單元500和芯柱部400相對于軀體部300熔接固定時(shí)的順序無法變更。這是起因于經(jīng)由連接銷550a，550b而將電子倍增單元500固定于芯柱部400的工序(圖3)。即，一般而言，如圖11所示，聚焦電極圓盤510與芯柱部400 (陶瓷臺(tái)座410)的距離除了連接銷550a，550b的長度以外，根據(jù)電子倍增單元500所包含的電極與連接銷550a, 550b的各熔接位置、芯柱銷430與連接銷550a，550b的熔接位置而發(fā)生變動(dòng)。在圖11的情況下，左側(cè)的內(nèi)部單元中聚焦電極圓盤510與芯柱部400的距離為LI，相對于此，右側(cè)的內(nèi)部單元中聚焦電極圓盤510與芯柱部400的距離為L2，在所制造的內(nèi)部單元間產(chǎn)生僅Λ L的偏差。在所制造的內(nèi)部單元間產(chǎn)生這樣尺寸的偏差的狀況下，若將聚焦電極圓盤510熔接固定于軀體部300的固定用金屬凸緣320，則芯柱部400與軀體部300的第2陶瓷側(cè)管330b的相對位置會(huì)發(fā)生變動(dòng)。
[0061]在本實(shí)施方式中，為了解決伴隨著聚焦電極圓盤510的設(shè)置位置固定的制造上的技術(shù)問題，在第2陶瓷側(cè)管330b的開口端面330b-2側(cè)設(shè)置有金屬側(cè)管340。如圖12所示，該金屬側(cè)管340具有容納芯柱部400的空間，因而能夠吸收所制造的內(nèi)部單元間的尺寸的偏差。
[0062]具備上述那樣的構(gòu)造的光電倍增管100可以應(yīng)用于例如地下資源勘探等、高溫、高壓環(huán)境下的使用的各種傳感器模塊。作為一個(gè)例子，圖13是用于說明本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊的組裝工序的圖。另外，圖14是表示本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊的、沿著圖13中的IV-1V線的截面構(gòu)造的圖。
[0063]在圖13中，傳感器模塊700具備光電倍增管100、金屬外殼(case)(SUS外殼)710、絕緣外殼720、定位間隔物(姿勢調(diào)節(jié)部件)730、插座740、背面蓋750。金屬外殼710是沿著管軸AX2 (第2管軸)延伸的中空部件，在其兩端設(shè)置有開口 710a，710b。絕緣外殼720具有用于保護(hù)光電倍增管100的軀體部300的貫通孔720a。定位間隔物730具有抵接有光電倍增管100的錐面730a、以及用于使從光電倍增管100延伸的芯柱銷430貫通的貫通孔730b。插座740具有多個(gè)孔，通過將芯柱銷430分別容納在這些孔而安裝在光電倍增管100。另外，插座740具有與這些芯柱銷430電連接的電纜740a。背面蓋750具有用于將從插座740延伸的電纜740a引出到金屬外殼710的外部的貫通孔750a，安裝在金屬外殼710的開口 710b的開口端。
[0064]經(jīng)以上的組裝工序而得到圖14所示的傳感器模塊700。再有，在圖14的傳感器模塊700中，在金屬外殼710的內(nèi)壁與光電倍增管100的頭部200之間的間隙填充有雙組份硅灌封膠760。
[0065]以下，使用圖15和圖16，就本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊700中的光電倍增管100的姿勢控制(金屬外殼710內(nèi)的光電倍增管100的設(shè)置方法)進(jìn)行說明。再有，圖15是用于說明光電倍增管100的第I管軸AXl與構(gòu)成頭部200的一部分的玻璃面板210的光入射面210a的關(guān)系的圖。另外，圖16是用于說明作為傳感器模塊700的技術(shù)效果的相對于光電倍增管100的姿勢控制的圖。
[0066]容納在金屬外殼710的光電倍增管100的頭部200由玻璃面板210和可伐合金凸緣220構(gòu)成，但是，通常如圖15所示，玻璃面板210的光入射面210a有時(shí)相對于密閉容器100A的第I管軸AXl僅以角度Θ傾斜。在將這樣的光電倍增管100在使第I管軸AXl(密閉容器的管軸)與第2管軸AX2 (金屬外殼的管軸)一致的狀態(tài)下容納在金屬外殼710內(nèi)的情況下，光入射面210a也相對于金屬外殼710的開口端面(開口 710a側(cè))傾斜，存在不能夠確保足夠的耐久性的可能性。
[0067]因此，在本實(shí)施方式中，在金屬外殼710內(nèi)，即在所容納的光電倍增管100與插座740之間，配置有定位間隔物730。該定位間隔物730具有抵接有光電倍增管100的芯柱部400的錐面730a，能夠起到維持金屬外殼710內(nèi)的光電倍增管100的姿勢的功能。即，通過在定位間隔物730的錐面730a抵接有光電倍增管100，從而在以玻璃面板210的光入射面210a與金屬外殼710的開口面(開口 710a)平行的方式使第I管軸AXl與第2管軸AX2錯(cuò)開的狀態(tài)下，可以使光電倍增管100的姿勢穩(wěn)定。其結(jié)果，確保了足夠的耐久性，并且得到了具有優(yōu)異的耐振性的傳感器模塊700。
[0068]根據(jù)以上所述的本實(shí)施方式所涉及的光電倍增管，實(shí)現(xiàn)了能夠耐高溫、高壓環(huán)境下的使用的構(gòu)造，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比較耐振性顯著地提高。另外，通過本實(shí)施方式所涉及的傳感器模塊，也可以使外殼內(nèi)的光電倍增管的姿勢穩(wěn)定，與現(xiàn)有技術(shù)相比較耐振性顯著地提聞。
[0069]從以上的本實(shí)用新型的說明，對本實(shí)用新型進(jìn)行各種各樣的變形是顯而易見的。這樣的變形不能夠視為偏離本實(shí)用新型的思想和范圍，對于所有本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的改良均包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光電倍增管，其特征在于， 具備: 密閉容器，內(nèi)部被維持為規(guī)定的真空狀態(tài)，包含沿著該密閉容器的第I管軸依次配置的第I陶瓷側(cè)管和第2陶瓷側(cè)管； 光電陰極，被容納在所述密閉容器內(nèi)，響應(yīng)于規(guī)定波長的光而在所述密閉容器內(nèi)放出光電子; 電子倍增單元，被容納在所述密閉容器內(nèi)，具備:倍增極單元，響應(yīng)于從所述光電陰極到達(dá)的光電子而放出二次電子并包括將所述二次電子依次級(jí)聯(lián)倍增的多級(jí)倍增極；陽極，將被所述倍增極單元級(jí)聯(lián)倍增了的二次電子作為信號(hào)取出；一對絕緣性支撐部件，在把持所述倍增極單元和所述陽極的狀態(tài)下，一體地保持所述倍增極單元和所述陽極；以及聚焦電極，在固定于所述一對絕緣性支撐部件的狀態(tài)下配置在所述光電陰極與所述倍增極單元之間，具有用于通過來自所述光電陰極的光電子的貫通孔；以及 固定部件，具有用于規(guī)定所述聚焦電極的設(shè)置位置的開口、規(guī)定所述開口的內(nèi)側(cè)端部、以及圍繞所述內(nèi)側(cè)端部的外側(cè)端部，通過所述第I陶瓷側(cè)管和所述第2陶瓷側(cè)管把持所述外側(cè)端部而固定在所述密閉容器，而位于所述密閉容器內(nèi)的所述內(nèi)側(cè)端部固定在所述聚焦電極。
2.如權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于: 所述密閉容器還具備: 芯柱部，由在多個(gè)芯柱銷貫通的狀態(tài)下保持所述多個(gè)芯柱銷的陶瓷臺(tái)座、以及覆蓋所述陶瓷臺(tái)座的至少側(cè)面的金屬加強(qiáng)部件所構(gòu)成；以及 金屬側(cè)管，具有用于規(guī)定所述芯柱部的設(shè)置位置的開口，夾著所述第2陶瓷側(cè)管而位于所述第I陶瓷側(cè)管的相反側(cè)，并且其一端固定在所述第2陶瓷側(cè)管， 所述芯柱部的所述金屬加強(qiáng)部件固定在所述金屬側(cè)管。
3.如權(quán)利要求1所述的光電倍增管，其特征在于: 所述固定部件具有:多個(gè)貫通孔，設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)端部與所述外側(cè)端部之間，分別連接存在所述倍增極單元的空間與存在所述光電陰極的空間。
4.如權(quán)利要求3所述的光電倍增管，其特征在于: 所述固定部件的多個(gè)貫通孔以圍繞所述密閉容器的第I管軸的方式配置。
5.—種傳感器模塊,其特征在于: 具備: 權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的光電倍增管；以及 外殼，容納所述光電倍增管，在兩端具有開口并且具有沿著第2管軸延伸的形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的傳感器模塊，其特征在于: 還具備設(shè)置在所述外殼內(nèi)并用于規(guī)定所述外殼內(nèi)的所述光電倍增管的設(shè)置位置的定位間隔物。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器模塊，其特征在于: 所述定位間隔物具有抵接有所述光電倍增管的一部分的錐面。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器模塊，其特征在于: 所述光電倍增管在所述密閉容器的第I管軸與所述外殼的第2管軸偏離的狀態(tài)下容納在所述外殼內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H01J43/28GK203812851SQ201420060950
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】石津智洋, 藤田哲也, 鈴木貴博 申請人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社