专利名称：光电倍增管和辐射探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用光电效应的光电倍增管和使用这种光电倍增管的辐射探测器。
背景技术：
作为光电倍增管的一种类型，所谓的端窗型光电倍增管是公知的。对于这种端窗型光电倍增管，密闭的真空容器如下配置在圆柱形侧管的一侧端部装备光接收板而在该侧管的另一侧端部装备芯柱，并且在光接收板的内表面上配置光电表面。提供这样的配置，其中，带有多级倍增电极的电子倍增器单元，和阳极被分层堆积并位于光电表面的对面，而多个分别与各自的倍增电极和阳极相连的芯柱管脚被嵌入式地安装在芯柱中，以便能从密封容器的内部通向外部。通过光接收板造成入射的入射光在光电表面处被转换成电子，而从光电表面射出的电子在电子倍增器单元处被相继倍增，其中经由各自的芯柱管脚将预定电压施加到各自的二极管上，而经由阳极管脚取出由于倍增到达阳极的电子，作为电信号，其中该阳极管脚是其中一个芯柱管脚。
在这样的光电倍增管中，具有这样的配置，其中芯柱管脚经由锥形密封玻璃被分别嵌入式地安装到金属芯柱中，而阳极和电子倍增器单元被分层堆积在多个芯柱管脚上。还有这样的配置，其中，芯柱管脚被直接嵌入式地安装在由较大的锥形密封玻璃形成的芯柱中，并且阳极和电子倍增器单元被分层堆积在这样的芯柱上(例如，见图1和图7，日本已公开待审的专利申请第平5-290793)。
发明内容
前者的配置(图1中所示日本已公开未审的专利申请第平5-290793号中的配置)需要数目与芯柱管脚数目相对应的密封玻璃，并需要将这些部分当中的每一个与各个芯柱管脚一起设置在芯柱管脚插入位置处的步骤。因此，部件的数目和制造步骤的数目就很大，并且，由于阳极和电子倍增器单元分层堆积在多个芯柱管脚上，对震动的抵抗力就很弱，因此例如，密封玻璃会由于施加给芯柱管脚的机械应力而变成碎片。
同时，对于后者的配置(图7中所示的日本公开待审专利申请第平5-290793号的配置)，各个芯柱管脚嵌入式地安装在用作芯柱的单个锥形密封玻璃中，而阳极和电子倍增器单元分层堆积在该锥形密封玻璃上。尽管因此对前者配置中出现的问题进行了改进，但由于锥形密封玻璃和各个芯柱管脚通常是通过密封玻璃的熔化造成的融合来接合在一起的，密封玻璃形成的芯柱的各个表面(图中的上下表面)在位置精确度、平直度和水平度方面是很差的，因此产生了以下问题。
即，由于芯柱内表面(上表面)的位置精确度、平直度和水平度变差，安装在芯柱的内表面上的电子倍增器单元和光电表面之间的间隔的位置精确度降低，造成了性能退化和电子倍增器单元着座性(seating property)变差。同时，由于芯柱外表面(下表面)的位置精确度、平直度和水平度的降低，光电倍增管总长度的尺寸精确度退化，而与光电倍增管安装至，例如，电路板等的表面安装有关的安装性能也退化。
为了解决这些问题而完成本发明，并且其目标在于提供具有以下这样的光电倍增管和配置有该光电倍增管的辐射探测器，对于本发明的光电倍增管，光电表面和电子倍增器单元之间的间隔的位置精确度得到改善以便能获得预定性能，并且对于这种光电倍增管，电子倍增器单元的着座性、光电倍增管总长度的尺寸精确度和关于光电倍增管的表面安装的安装性得到了改善。
根据本发明的光电倍增管包括光电表面、电子倍增器单元、阳极、芯柱和多个芯柱管脚。其中，光电表面设置在处于真空状态的密封容器之内，并将通过光接收板入射的入射光转换成电子，该光电接收表面在密封容器的一侧形成端部；电子倍增器单元设置在密封容器之内并对从光电表面射出的电子进行倍增；阳极设置在密封容器之内并用于将由电子倍增器单元倍增的电子提取出来作为输出信号；芯柱在密封容器的其它侧形成端部，并具有带有绝缘性的基底构件和熔点比上述基底构件高且分别接合到上述基底构件的内表面和外表面上的保持构件；多个芯柱管脚嵌入式地安装在芯柱中，并从密封容器内部通向外部，且电连接到阳极和电子倍增器单元上。芯柱管脚通过基底构件且接合到基底构件上，分层堆积在芯柱内表面上的电子倍增器单元和阳极、基底构件和保持构件、基底构件和芯柱管脚是通过基底构件的熔化造成的融合来分别接合在一起的。
对于这种光电倍增管，由于芯柱管脚通过且固定于其上的基底构件通过基底构件的熔化造成的融合而与芯柱管脚、保持构件接合起来，因此芯柱具有由保持构件夹住基底构件形成的至少三层或更多层的配置，芯柱两个表面的位置精确度、平直度和水平度与传统的配置相比有所改进，在传统配置中芯柱配置为被熔化来与芯柱管脚融合的单层玻璃材料。结果是，安装在芯柱内表面上的电子倍增器单元和光电表面之间的间隔的位置精确度得到改善而能够获得预定的特性，而电子倍增器单元的着座性、光电倍增管的总长度的位置精确度、以及有关光电倍增管表面安装的安装性能也被改善。
这里，每个保持构件具有多个开口，其中连接在基底构件上的芯柱管脚被插入通过这些开口，并且这些开口中的至少两个被制成直径比其它开口大。由于这种配置，使定位夹具能够进入这两个开口，这样就方便了对基底构件和保持构件的安置，并能降低制造成本。而且，由于将芯柱管脚插入通过的开口制成大直径，并且将定位夹具制成能进入这些开口以安置基底构件和保持构件，所以就确保了芯柱管脚与保持构件开口的同心性。在通过将其它构件接合到保持构件上而配置四层或更多层的芯柱的情况下，这些其它构件可以象保持构件那样配备有能使接合到基底构件上的芯柱管脚插入通过的开口，并且至少两个开口可被制成直径比其它开口大。
至少一个保持构件可配备有基底构件渗漏开口，在熔化时基底构件会渗漏到该基底构件渗漏开口中。对于这种配置，由于在熔化时，基底构件的体积会合乎要求地漏到基底构件渗漏开口中，所以芯柱的两个表面在位置精确度、平直度和水平度方面就能得到进一步的改善。
这里，对于芯柱管脚被嵌入式地安装到锥形密封玻璃中的传统配置，由于锥形密封玻璃连接芯柱管脚处部分的外围变成锐角的膨胀部分，所以当弯曲力作用在芯柱管脚上时会在锥形密封玻璃中形成裂缝，这样就造成了密封容器的功能缺陷以及外观缺陷。而且，当三接合点(triple junction)被设置在接合点裸露的位置处时，耐压性也会退化。
可以将芯柱配置成，使得在内表面和外表面的芯柱管脚通过部分的整个周围具有凹进处，该凹进处以基底构件为底面。
当利用这样的配置时，基底构件连接芯柱管脚处部分的外围变成在芯柱中形成的凹进处的底面，使得基底构件以平缓的角(与上述锐角相比是平缓的角)与芯柱管脚相接合，并且由于即使当对芯柱管脚施加弯曲力时，芯柱管脚将接触到凹进处开口侧处的外围部分，这就会避免芯柱管脚的进一步弯曲，并避免在基底构件的芯柱管脚接合部分两侧形成裂缝，因此确保了密封容器的密封性和良好的外观。而且，由于在三接合点处导电的芯柱管脚、与芯柱管脚相连的绝缘基底构件、和真空交叉被设置在凹进处内，因此三接合点被置于隐蔽状的状态，从而确保预定的耐压性。
还可以配置如下该配置具有导电的、形成密封容器并从侧面围绕住芯柱的侧管，并且在该配置中，在相对基底构件的内侧上的芯柱构件具有绝缘性。当利用这样的配置时，由于三接合点被设置在如上所述的凹进处内，与三接合点处于接合点裸露的位置处的情况相比，从侧管到三接合点的潜流放电路径被加长，因此进一步确保了预定的耐压性。
这里，通过将辐射转换成光并放射光的闪烁器安装在上述光电倍增管的光接收板的外侧处，就能提供具有上述特征的良好的辐射探测器。
图1是根据本发明的光电倍增管的一个实施方式的俯视图；图2是图1中所示的光电倍增管的仰视图；图3是沿图1中所示光电倍增管的III-III线得到的剖视图；图4是基底构件的俯视图；图5是上部保持构件的俯视图；图6是下部保持构件的俯视图；
图7显示了制造芯柱的实施例，其中(a)是烧结前芯柱的主要部分的剖面侧视图，而(b)是烧结前芯柱的主要部分的放大图；图8显示了制造芯柱的实施例，其中(a)是烧结后芯柱的主要部分的剖面侧视图，而(b)是烧结后芯柱的主要部分的放大图；图9是图3中所示的光电倍增管的阳极管脚附近的主要部分的放大图，并显示了该光电倍增管的三接合点和潜流放电路径；图10是比较例的光电倍增管的阳极管脚附近的主要部分的放大图，并显示了该光电倍增管的三接合点和潜流放电路径；图11是变形例的光电倍增管的剖面侧视图；图12是另一个变形例的光电倍增管的剖面侧视图；图13是辐射探测器的实施例的剖面侧视图；图14是图13中所示的辐射探测器的主要部分的剖视图；图15是辐射探测器的另一个实施例的剖面侧视图；图16是图15所示的辐射探测器的主要部分的剖面侧视图。
具体实施例方式
以下将参考附图描述本发明的光电倍增管和辐射探测器的优选实施方式。以下描述中的术语“上”、“下”等是基于附图中说明的状态的描述性术语。在附图中，相同的或彼此对应的部分具有相同的附图标记，并且将省略重复的说明。
图1和图2分别是本发明的光电倍增管的一个实施方式的俯视图和仰视图，而图3是沿图1中的III-III线得到的剖视图。在图1至图3中，光电倍增管1被配置成这样的装置，在光从外部入射时就放射电子，并将这些电子倍增并输出作为信号。
如图1至图3中所示，光电倍增管1具有大致为圆柱形的金属侧管2。如图3中所示，玻璃的光接收板3以气密的方式固定到侧管2上侧(一侧)的开口端上，用于将通过光接收板3入射的光转换成电子的光电表面4被形成在光接收板3的内表面上。并且，盘状的芯柱5被安置在侧管2的下侧(另一侧)的开口端处，如图2和图3中所示。按照圆周方向彼此分开地安置在大致沿圆形分布的位置处的多个(15个)导电的芯柱管脚6，被以气密的方式嵌入地安装在芯柱5中；环状的金属侧管7被以气密的方式固定住以便能从侧面围住芯柱5。如图3中所示，在上侧管2的低端部处形成的凸缘部分2a，和在下环状侧管7处形成的同直径的凸缘部分7a，被焊接到一起，由于侧管2和环状侧管7被以气密的方式固定住，形成了内部保持真空状态的密封容器8。
在这样形成的密封容器8的内部，罩住了用于对从光电表面4射出的电子进行倍增的电子倍增器单元9。对于这种电子倍增部分9，多级(本实施方式中为10级)很薄的盘状倍增电极10被层压且形成为一整块，并被安装到芯柱5的上表面上，其中每级倍增电极10具有多个电子倍增孔。如图1和图3所示，在每个倍增电极10的预定外围部分形成有向外突出的倍增电极连接凸起10c，并且被嵌入安装到芯柱5中的预定芯柱管脚6尖端部分，通过焊接固定到每个连接凸起10c的倍增电极的下表面侧上。这样，各个倍增电极10被分别电连接到芯柱管脚6上。
而且，在密封容器8的内部，用于将从光电表面4射出的电子进行汇聚并引导至电子倍增器单元9处的盘状聚焦电极11，形成在电子倍增器单元9和光电表面4之间。而用于将通过电子倍增器单元9倍增过的且从最终级倍增电极10b射出的电子提取出的盘状的阳极12，被分层堆积到最终级倍增电极10b的上面一级的级上，如图3中所示。如图1中所示，向外突出的突出凸起11a分别形成在聚焦电极11的四个角处，并且通过将预定芯柱管脚6焊接固定到各自的突出凸起11a上，芯柱管脚6被电连接到聚焦电极11上。同样的，在阳极12的预定外围部分处形成有向外突出的阳极连接凸起12a，并且通过将阳极管脚13(是芯柱管脚6中的一个)焊接固定到阳极连接凸起12a上，阳极管脚13被电连接到阳极12上。当通过将芯柱管脚6连接到未示出的电源电路上的方式将预定电压施加到电子倍增器单元9和阳极12上时，光电表面4和聚焦电极11被设置到相同的电势，并且各个倍增电极10的电势被设置成按照从较高级到较低级的分层堆积顺序增加。阳极12被设置成电势比最终级倍增电极10b高。尽管在本实施方式中，最终的倍增电极10b是被直接设置且固定在芯柱5的上表面上的，但例如通过安装在芯柱5上表面上的支撑构件来支撑最终的倍增电极10b并在最终的倍增电极10b和芯柱5上表面之间插入间隔的配置也是可以的。
对于如上所述配置的光电倍增管1，当光(hv)从光接收板3侧在光电表面4上形成入射时，光电表面4处的光被进行光电转换，而电子(e-)被放射到密封容器8中。射出的电子被聚焦电极11聚焦到电子倍增器单元9的第一倍增电极10a上。然后电子在电子倍增器单元9的内部连续地进行倍增，并从最终的倍增电极10b处放射一组二次电子。这组二次电子被引导至阳极12上，并且经由连接到阳极12上的阳极管脚13输出到外部。
以下将更详细地描述上述芯柱5的配置。这里，对于芯柱5，在光电倍增管的密封容器8形成时，被置于真空状态中的那侧被称为“内侧”(上侧)。
如图3所示，芯柱5具有三层结构，其由基底构件14、结合到基底构件14的上侧(内侧)上的上部保持构件15、和结合到基底构件14的下侧(外侧)上的下部保持构件16构成。并且上述的环状侧管7被固定到这种结构的侧表面上。在本实施方式中，通过将组成芯柱5的基底构件14的侧表面结合到环状侧管7的内壁表面上，而将芯柱5固定到环状侧管7上。这里，尽管下部保持构件16的下(外)表面突出到环状侧管7的下端以下，但芯柱5相对于环状侧管7的固定位置并不限于上述那样。
基底构件14是由绝缘玻璃形成的盘状构件，这种绝缘玻璃以例如，柯伐合金为主要成份并且其熔点大致为780度，基底构件14被制成能使光不会从下表面透射到密封容器8中那样程度的黑色。还如图4所示，多个(15个)直径大致与芯柱管脚6的外直径相同的开口14a形成在基底构件14中，从而能沿基底构件14的外圆周部分排列。
上部保持构件15是由绝缘玻璃形成的盘状构件，这种绝缘玻璃制成具有比基底构件14高的熔点，例如大约为1100度的熔点，这是通过例如在柯伐合金中添加氧化铝类粉末而实现的，并且这种上部保持构件15被制成黑色以便能有效地吸收从密封容器8内部射出的光。也如图5所示，上部保持构件15具有多个(15个)开口15a，按照与基底构件14的相同方式来安置。每个开口15a被制成直径比在基底构件14中形成的开口14a更大，而且，在各开口15a当中，至少两个预定位置处的开口被配置为大直径开口15b，其被制成直径甚至比其他开口15a更大，以便使定位夹具18(将在后文描述)能进入到基底构件14中。在上部保持构件15中，大直径的开口15b被安置在不同于插入阳极管脚13的开口15a的位置的三个位置处，这三个位置分别相差90度相角。还是关于上部保持构件15，在阳极管脚13所插入通过的开口15a附近的外围部分，被制成斜切的形状15c。
如对于上部保持构件15那样，下部保持构件16是由绝缘玻璃形成的盘状构件，这种绝缘玻璃被制成具有比基底构件14高的熔点，即例如通过向柯伐合金中添加氧化铝类粉末而实现的大致为1100度的熔点，这是，并且由于添加的氧化铝类粉末的组成不同，使得这种绝缘玻璃呈现出白色并且具有比基底构件14和上部保持构件15更高的物理强度。还如图6中所示的那样，下部保持构件16具有多个按照与上部保持构件15相同的方式形成的开口16a，并且在开口16a当中，至少两个预定位置处的开口被配置成大直径开口16b，以使定位夹具18能进入。在下部保持构件16中，大直径开口16b被安置在四个分别相差90度的相角的位置处，这四个位置还包括插入阳极管脚13的开口16a的位置，并且除了插入通过阳极13的大直径开口16b之外的三个位置处的大直径开口16b，被安置成与上部保持构件15的大直径开口15b同轴。此外，在下部保持构件16的中央部分处形成圆形的基底构件渗漏开口16c。
如图3中所示，在各个开口14a、15a和16a的轴向中央位置被匹配并且大直径开口15b和16b的轴向中央位置也被匹配的状态下，基底构件14、上部保持构件15和下部保持构件16被交迭，并且在芯柱管脚6被插入通过各个开口14a、15a、16a、15b和16b的状态下通过熔化基底构件14的融合，来接合基底构件14、上部保持构件15和下部保持构件16。更具体而言，上部保持构件15和下部保持构件16在与基底构件14的各自表面紧密接触时被接合，各个芯柱管脚6被插入通过上部保持构件15和下部保持构件16的各自的开口15a、16a、15b和16b，使得在沿芯柱5的上(内)表面和下(外)表面的整个圆周部分上形成凹进处5a，该凹进处5a以基底构件14为底面，各个芯柱管脚6通过芯柱5，而各个芯柱管脚6在这些凹进处5a的底面处与基底构件14紧密接触时被接合。
以下将参考图7和图8来描述制造按照上述方式配置的芯柱5的实施例。
在制造芯柱5时，如图7(a)和图7(b)所示的那样使用一对定位夹具18，这对夹具18夹住并保持基底构件14、上部保持构件15、下部保持构件16，以及各个芯柱管脚6处于定位状态。
定位夹具18是由例如熔点不低于1100度的高度耐热的炭形成的块状构件，在每个夹具的一侧，与各个芯柱管脚6的位置相对应地形成插入孔18a，芯柱管脚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当中，与上部保持构件15的大直径开口15b和下部保持构件16的大直径开口16b相对应的插入孔18a的开口的外围处，形成有大致为圆柱形的突出部18b，其通过进入大直径开口15b和16b内部而相对于基底构件14来安置上部保持构件15和下部保持构件16，从而确保了各个通过基底构件14的芯柱管脚6相对于各个开口15a和16a的同心性。
在使用定位夹具18来设置芯柱5时，首先，使突出部18b面向上地将一个定位夹具18(在图中下侧的夹具)安置在工作表面(未示出)上，并且将芯柱管脚6分别插入和固定到该插入夹具18的插入孔18a中。然后通过使定位夹具18的突出部18b进入大直径开口16b中，同时通过各个芯柱管脚6，其中所述芯柱管脚6固定于穿过开口16a的定位夹具18上，而将下部保持构件16设置在定位夹具18上。此外，当将各个开口14a和15a和各个大直径开口15b的轴向中央位置与下部保持构件16的各个开口16a和大直径开口16b大致匹配上时，芯柱管脚6通过各自的开口14a和15a以及各自的大直径开口15b，将基底构件14和上部保持构件15以此顺序交迭到下部保持构件16上，其后，将环状侧管7装配到基底构件14上。最后，通过使突出部18b进入上部保持构件15的大直径开口15b中同时将从上部保持构件15中突出的各个芯柱管脚6插入到插入孔18a中，而将另外的定位夹具18(在图上侧的夹具)设置到上部保持构件15上。从而完成了芯柱5的设置。要设置的环状侧管7和各自的芯柱管脚6需预先经过表面氧化处理，以便提高与基底构件14的融合性。
然后将这样设置的芯柱5与定位夹具18一起装填到电子烤炉(未示出)内，并在大约为850至900度的温度(该温度要高于基底构件14的熔点但低于上部保持构件15和下部保持构件16的熔点)下进行烧结同时用定位夹具18夹住式地对芯柱5加压。在此烧结处理中，仅仅是熔点大约为780度的基底构件14被熔化，而基底构件14和各自的保持构件15和16、基底构件14和各自的芯柱管脚6、和基底构件14和环状侧管7变得融合成如图8(a)和图8(b)中所示的那样。这里，尽管为了实现与其它部件的改良的紧密粘连，而将基底构件14的体积调节成有些高，基底构件14在大直径开口15b和16b内高度方向上的定位是通过定位夹具18的突出部18b的端面来实现的，并且熔化的基底构件14的多余体积被漏出到下部保持构件16的基底构件渗漏开口16c中，如图8(b)中所示的那样。当烧结处理结束时，将芯柱5从电子烤炉中取出，并移开上部和下部定位夹具18，从而完成了芯柱5的制造。
对于这种制造芯柱5的方法，由于通过使定位夹具18的突出部18b进入上部保持部件15的大直径开口15b中和下部保持构件16的大直径开口16b中，能很容易地相对上部保持构件15和下部保持构件16来安置基底构件14，所以简化了制造过程并且能够降低制造成本。此外，各个芯柱管脚6与各自的开口15a和16a的同心性是通过定位夹具18来确保的。然后，通过对分层堆积在这样获得的芯柱组件的芯柱5内(上)表面上的倍增电极10、聚焦电极11和阳极12进行固定，将倍增电极连接凸起10a、阳极连接凸起12a和聚集电极11上装备的突出凸起11a分别焊接到相应的芯柱管脚6上，并将其上固定有光接收板3的侧管2通过焊接固定并从而一起组装到真空状态下的环状侧管7上，获得了图1至图3中所示的所谓端窗型的光电倍增管1。
对于光电倍增管1的这种配置，由于芯柱管脚6通过并且在其相应表面结合有保持构件15和16的基底构件14是按以下这样配置的，即芯柱管脚6和保持构件15和16是通过基底构件14的熔化来熔接结合的，所以芯柱5两个表面的位置精确度、平直度、水平度都比传统配置有所改良，在传统配置中芯柱5是单层的玻璃材料并且是被熔化来嵌入地安装芯柱管脚6的。因此，对于光电倍增管1，对光电表面4和安装在芯柱5上表面(内表面)上的电子倍增管单元9之间的间隔的位置精确度、和电子倍增器单元9的着座性被改进，从而使能获得的光电转换效率和其它特性能够令人满意，并且光电倍增管1整个长度的尺寸精确度和关于光电倍增管1的表面安装的安装性能也被改进。
同样，由于在下部保持构件16中形成了基底构件渗漏开口16c(见图6)，熔化的基底构件14的多余体积能够符合要求地漏出到基底构件渗漏开口16c中。这样，在熔化基底构件14的过程中，基底构件14不会经由上部保持构件15的开口15a和下部保持构件16的开口16a溢出到芯柱5的表面上，这样就保证了芯柱5两个表面的位置精确度、平直度和水平度。
还是对于光电倍增管1，通过上部保持构件15和下部保持构件16的各自的开口15a、16a和大直径开口15b、16b，通过这些开口上(内)表面和下(外)表面部分的芯柱管脚6的整个周围被配置为凹进处5a，该凹进处5a以基底构件14为底面。这样，与芯柱管脚6相结合的基底构件14的部分外围变成了在芯柱5中形成的凹进处5a的底面，使得基底构件14以平缓的角度(大致为直角)与芯柱管脚6相结合；并且由于即使在弯曲力作用在芯柱管脚6上时，芯柱管脚6将接触到凹进处5a开口侧处的外围部分，这就会避免芯柱管脚6的进一步的弯曲，避免在芯柱管脚6被结合到基底构件14的部分两侧形成裂缝，并且这样就确保了密封容器8的气密性和良好的外观。
此外，对于光电倍增管1，除了通过部分芯柱5的芯柱管脚6的整个周围被配置为如上所述的以基底构件14为底面的凹进处5a之外，作为在基底构件14上侧的构件的上部保持构件15具有绝缘性。还是在上部保持构件15中，阳极管脚13插入通过的开口15a附近的外围部分，被配置为斜切形15c(见图5)。以下将通过利用图9和图10来详细描述这种配置的行为(actions)。
图9是本实施方式的阳极管脚13附近的主要部分的放大剖视图，图10是比较例的阳极管脚13附近的主要部分的放大剖视图。在比较例中，在包括阳极管脚13的芯柱管脚6通过的芯柱5的部分处不形成凹进处5a，并且使用在阳极管脚13的附近没有形成斜切形15c的上部保持构件17。为了便于说明，各个构件用虚线来表示。
如图9中所示，对于本实施方式，由于包括阳极管脚13的芯柱管脚6通过的芯柱5的部分的整个周围被形成为以基底构件14为底面的凹进处5a，作为三接合点X1，在该三接合点X1处，包括阳极管脚13的导电芯柱管脚6、与包括阳极管脚13的导电芯柱管脚6相接合的绝缘的基底构件14，和真空交叉中的任意一种被安置在具有包括阳极管脚13的芯柱管脚6的芯柱5的凹进处5a的底面的接合点的外围部分处，并且在凹进处5a内被置于隐蔽状的状态。由于这样将三接合点X1隐蔽在凹进处5a内，限制了潜流放电的发生，并且与三接合点在上部保持构件17的上表面上处于裸露状态的情况，即图10中所示比较例中的三接合点X2的情况相比，光电倍增管1的耐压性也被改善了。关于用凹进处5a对三接合点X1进行隐蔽，作为安置在基底构件14上的构件的上部保持构件15可以是导电的。
同样，与图10所示比较例中沿绝缘体从三接合点X2到侧管2的的潜流放电路径Y2相比，沿绝缘体从三接合点X1到环状侧管7的潜流放电路径Y1被增长了与凹进处5a的高度相对应的量。通过这样加长潜流放电路径Y1，就进一步抑止了潜流放电的发生，并且进一步改善了光电倍增管1的耐压性。通过形成凹进处5a，各芯柱管脚6之间的沿绝缘体的潜流放电路径被同时加长，并且从而进一步改善了光电倍增管1的耐压性。此外，关于阳极管脚13的附近，由于将潜流放电路径Y1特别加长了沿上部保持构件15的斜切形15c的距离那么长，由阳极管脚13附近的潜流放电造成的介质击穿和漏电就能被更确切地避免，并且能防止噪音被混合到从阳极管脚13处取出的电信号中。
由于各个芯柱管脚6与上部保持构件15上的各自的开口15a和下部保持构件16上各自的开口16a之间的同心性是通过定位夹具18来确保的，因此能避免芯柱管脚6接近开口15a和16a的内壁表面。这样三接合点X1就能被确切地隐蔽在凹进处5a内部，并且这样就能更进一步确保光电倍增管1的耐压性。
本发明并不局限于上述的实施方式。例如，可以在上部保持构件15的上表面上进一步配备其它层，以使整个芯柱5具有四层或更多层，并且电子倍增器单元9可以安装在这种其它层的上表面上。在这种情况下，优选地采用以下这样的配置，其中其它层的每一层以与上部保持构件15中的相同方式配备有多个开口，这些开口用于插入接合在基底构件14上的芯柱管脚6，并且这些开口中的至少两个开口被制成直径比其它开口更大，以便使定位夹具18能进入该基底构件14。
同样，尽管对于上述实施方式，基底构件渗漏开口16c仅仅配备在下部保持构件16中，但在至少一个保持构件中配备这样的基底构件渗漏开口就足够了，例如，基底构件渗漏开口可以仅仅配备在上部保持构件15中，或者基底构件渗漏开口可以配备在上部保持构件15和下部保持构件16中。
同样，尽管对于上述的实施方式，将绝缘玻璃用作上部保持构件15，只要上部保持构件15和倍增电极10b能够是电绝缘的，与基底构件14各个表面相接合的层的材料可以是金属的或者是含有金属的材料，即使在芯柱5被配置为四层或更多层的情况下也是如此。尽管在这种情况下，会稍微缩短潜流放电路径，但还是能充分地确保芯柱5两个表面的位置精确度、平直度和水平度。此外，从确保芯柱5两个表面的位置精确度、平直度和水平度的角度来看，芯柱管脚6无需一定要通过各个保持构件15和16或者一定要位于在四层或更多层的配置中使用的其它层中。
作为本发明的变形例，可以利用如图11所示的，具有设置在芯柱5的中心部分的金属排气管19的光电倍增器管20。该排气管19可以用来通过真空泵(未示出)等来排出空气，并且在完成光电倍增管20的组装之后放在真空状况下的密封容器8的内部。作为又一个变形例，可利用以下这种配置的光电倍增管26，其中，长度比侧管2更长的侧管27被装配到在其下端配备有边缘部分的环状侧管7上，而侧管的边缘部分是通过焊接固定到一起的，如图12中所示那样。
现在将描述装有图1至图3中所示的光电倍增管1的辐射探测器。对于图13和图14中所示的实施例的辐射探测器21，将辐射转换成光并放射光的闪烁器22被安装到光电倍增管1的光接收板3的外侧上，并且光电倍增管1被安装到在下表面侧具有接通电路23的电路板24上。对于图15和图16中所示的另一个实施例的辐射探测器25，接通电路23被安装到电路板24上，并且光电倍增管1被以使芯柱管脚6围绕着接通电路23的方式安装到电路板24上。通过这些配置，可以提供具有上述行为和效果并且特别适合表面安装的辐射探测器21和25。即，由于对于光电倍增管1，芯柱5被配置成具有通过保持构件15和16夹住基底构件14来形成的至少三层或更多层，而芯柱5下表面(外表面)的平直度和水平度和光电倍增管1总长度的尺寸精确度被改进，这样就改善了关于表面安装到接通电路23或电路板24上的安装性能并且使安装更容易而无需使用插座和其它构件。这样，在安装过程中，就能够完成对设置成接近接通电路23或电路板24的表面的芯柱5的下表面(外表面)的安装，并能缓和对包括光电倍增管1的辐射探测器21或25的高度位置进行调节时的问题。
产业上的应用性如上所述，通过本发明的光电倍增管和辐射探测器，能够获得预定的性能，并且能够改善电子倍增器单元的着座性、光电倍增管总长度的尺寸精确度、和关于光电倍增管的表面安装的安装性能。
权利要求
1.一种光电倍增管，其特征在于，包括光电表面，其设置在处于真空状态下的密封容器的内部，并将通过光接收板入射的入射光转换成电子，该光电表面形成了位于所述密封容器一侧处的端部；电子倍增器单元，其配置在所述密封容器之内，并对从所述光电表面射出的电子进行倍增；阳极，其配置在所述密封容器之内，并用于将由所述电子倍增器单元倍增过的电子提取出作为输出信号；芯柱，其在所述密封容器的另一侧形成端部，并具有基底构件和保持构件，该基底构件具有绝缘性，而该保持构件具有比所述基底构件更高的熔点，并分别被接合到所述基底构件的内表面和外表面上；和多个芯柱管脚，所述芯柱管脚被嵌入地安装到所述芯柱中，并从所述密封容器内部通向外部，并电连接到所述阳极和所述电子倍增器单元上，其中，所述芯柱管脚通过所述基底构件并被接合到所述基底构件上，并且所述电子倍增器单元和所述阳极分层堆积在所述芯柱内表面上，并且所述基底构件和所述保持构件、所述基底构件和所述芯柱管脚通过所述基底构件的熔化造成的融合而分别接合在一起。
2.根据权利要求1所述的光电倍增管，其特征在于，所述保持构件具有多个开口，与所述基底构件相接合的所述芯柱管脚被插入通过该开口，并且至少两个所述开口被制成直径比其它开口大。
3.根据权利要求1所述的光电倍增管，其特征在于，至少一个所述保持构件配备有基底构件渗漏开口，所述基底构件在熔化时会渗漏到该基底构件渗漏开口中。
4.根据权利要求1所述的光电倍增管，其特征在于，所述芯柱内表面和外表面的芯柱管脚通过部分的整个周围具有凹进处，该凹进处以所述基底构件为底面。
5.根据权利要求4所述的光电倍增管，其特征在于，进一步包括具有导电性的侧管，该侧管形成所述密封容器并从侧面围绕住所述芯柱，并且其中，相对所述基底构件的内侧处的芯柱的构件具有绝缘性。
6.一种辐射探测器，其特征在于，具有将辐射转换成光并射出光的闪烁器，该闪烁器安装在根据权利要求1所述的光电倍增管的光接收板的外侧。
全文摘要
在基底构件上，芯柱管脚通过该基底构件，并且保持构件接合到该基底构件的相应表面上，芯柱管脚和保持构件是通过基底构件的熔化造成的融合而接合在一起，这样就配置成具有至少三层或更多层的芯柱，这三层或更多层是由保持构件夹住基底构件形成的。与芯柱被配置为单层玻璃材料并且被熔化来融合芯柱管脚的传统配置相比，芯柱两个表面的位置精确度、平直度和水平度都被改善。
文档编号H01J43/28GK101048844SQ20058003714
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月27日 优先权日2004年10月29日
发明者下井英树, 久浩之 申请人:浜松光子学株式会社