JPS61250946A - Streak tube and its using method - Google Patents
Streak tube and its using methodInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は高速度で変化する先の時間的な明るさの変化を
ピコ秒のオーダで計測できるストリーク管およびその使
用方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a streak tube that can measure temporal changes in brightness that change at high speed on the order of picoseconds, and a method of using the same.
(従来の技術)
ストリーク装置は、被測定光の時間的な強度分布を出力
面上の空間的な強度分布に変換する装置である。(Prior Art) A streak device is a device that converts a temporal intensity distribution of light to be measured into a spatial intensity distribution on an output surface.
ピコ秒台の時間分解能が得られるので超高連光現像の解
析に用いられている。It is used for analysis of ultra-high continuous light development because it can provide time resolution on the order of picoseconds.
まず、従来のストリーク装置の構成および動作を簡単に
説明する。First, the configuration and operation of a conventional streak device will be briefly described.
第7図は従来のストリーク管の構成を示す管軸を含み、
偏向電極に平行な平面で切断して示した断面図、および
光電面と光学像の関係を示す略図である。FIG. 7 includes a tube axis showing the configuration of a conventional streak tube,
2 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to a deflection electrode, and a schematic diagram showing the relationship between a photocathode and an optical image.
第8図は前記ストリーク管の管軸を含み、偏向電極に垂
直な平面で切断して示した断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the streak tube taken along a plane that includes the tube axis and is perpendicular to the deflection electrode.
ストリーク管の真空気密容器103の一端面は解析しよ
うとする光学像が結像させられる入射窓101、他端面
は処理された光学像を出射する出射窓102を形成して
いる。One end surface of the vacuum-tight container 103 of the streak tube forms an entrance window 101 where an optical image to be analyzed is formed, and the other end surface forms an exit window 102 from which a processed optical image is output.
この真空気密容器103の管軸に沿って、入射窓101
と出射窓102との間に順次光電面104、メツシュ電
極105、集束電極106、アパーチャ電極107、偏
向電極108、螢光面109が配設されている。Along the tube axis of this vacuum-tight container 103, an entrance window 101
A photocathode 104 , a mesh electrode 105 , a focusing electrode 106 , an aperture electrode 107 , a deflection electrode 108 , and a fluorescent surface 109 are arranged in this order between and the exit window 102 .
そして光電面104に対して集束電極106、メツシュ
電極105、アパーチャ電極107にこの順序でより高
い電圧を加え、さらに螢光面109にアパーチャ電極1
07と同一の電位を与えておく。Then, a higher voltage is applied to the focusing electrode 106, the mesh electrode 105, and the aperture electrode 107 in this order to the photocathode 104, and then the aperture electrode 1 is applied to the fluorescent surface 109.
Apply the same potential as 07.
図示されていない装置で入射窓101を経て光電面10
4に前記光電面104の中心を通る線上に光学像104
aが投影されたとする。A device (not shown) passes the photocathode 10 through the entrance window 101.
4, an optical image 104 is formed on a line passing through the center of the photocathode 104.
Suppose that a is projected.
光電面104は前記光学像に対応した電子像を放出し、
放出された電子はメツシュ電極105により加速され、
集束電極106により集束され、アパーチャ電極107
を通過し、偏向電極108の間隙に入射させられる。The photocathode 104 emits an electronic image corresponding to the optical image,
The emitted electrons are accelerated by the mesh electrode 105,
Focused by focusing electrode 106 and aperture electrode 107
and is made incident on the gap between the deflection electrodes 108.
この線状の電子像が偏向電極108の間隙を通過する期
間、前記偏向電極108に傾斜状の偏向電圧を加える。While this linear electron image passes through the gap between the deflection electrodes 108, a gradient deflection voltage is applied to the deflection electrodes 108.
この電圧によって生ずる電界の方向は管軸および線状の
電子像に垂直(第7図の断面図において紙面に垂直、第
8図では紙面に平行)であり、その強さは偏向電圧に比
例する。The direction of the electric field generated by this voltage is perpendicular to the tube axis and the linear electron image (perpendicular to the plane of the paper in the cross-sectional view of Fig. 7, parallel to the plane of the paper in Fig. 8), and its strength is proportional to the deflection voltage. .
そして偏向電極108の偏向電界により偏向され、螢光
面109に入射させられる。The light is then deflected by the deflection electric field of the deflection electrode 108 and made incident on the fluorescent surface 109.
第8図に偏向の方向を矢印120で示しである。The direction of deflection is indicated by arrow 120 in FIG.
螢光面109上には線状の電子ビームがその線状の方向
と垂直に走査されるこ、とにより、最終的に螢光面10
9上に、光電面104に投影された線状の光学像をその
線の方向と垂直に時間的に順次配列した光学像、いわゆ
るストリーク像が形成される。A linear electron beam is scanned on the fluorescent surface 109 perpendicular to the linear direction, so that the fluorescent surface 109 is finally scanned.
An optical image, a so-called streak image, is formed on the photocathode 9 by arranging the linear optical images projected onto the photocathode 104 sequentially in time perpendicular to the direction of the line.
したがって、ストリーク像の配列方向すなわち掃引方向
の輝度変化は光電面104に入射した光学像の強度の時
間的変化を表すことになる。Therefore, a change in brightness in the arrangement direction of the streak image, that is, in the sweep direction, represents a temporal change in the intensity of the optical image incident on the photocathode 104.
(発明が解決しようとする問題点)
前述した従来のストリーク管において、光電面から放出
された光電子は種々のエネルギーを持つために、同時に
光電面から放出された光電子群が掃引面である螢光面に
到達する時刻が、バラバラとなり時間的法がりを持つ。(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional streak tube described above, since the photoelectrons emitted from the photocathode have various energies, a group of photoelectrons emitted from the photocathode at the same time is fluorescent, which is a swept surface. The times at which the surface is reached are scattered and have a time modulus.
この時間的拡がりが、ストリーク管の時間分解を損ねる
もっとも大きな要因である。This temporal expansion is the most important factor that impairs the time resolution of streak tubes.
この時間的拡がりを少なくするために、光電面がら放出
された電子を一様に急加速する。In order to reduce this temporal spread, the electrons emitted from the photocathode are uniformly and rapidly accelerated.
一般にストリーク管では第7図および第8図に示されて
いるように、メツシュ電極105を光電面104に近接
して設け、光電子を急加速して、光電子が低速で走行し
ている間に生じる走行時間広がりを小さく抑えている。Generally, in a streak tube, as shown in FIGS. 7 and 8, a mesh electrode 105 is provided close to the photocathode 104, and the photoelectrons are rapidly accelerated so that the photoelectrons are generated while they are traveling at low speed. This keeps the travel time spread small.
一般にこの付近で生じる走行時間広がりΔtは、次式で
示される。The travel time spread Δt that generally occurs around this area is expressed by the following equation.
△t=2.34X10−6 X (Δε)’/2/
E (S)ここでEは光電面とメソシュ間の電界(V
/ m )で△εは光電面から放出された光電子のエ
ネルギー分布の半値幅(e V)である。△t=2.34X10-6 X (Δε)'/2/
E (S) Here, E is the electric field (V
/ m ) and Δε is the half-width (e V) of the energy distribution of photoelectrons emitted from the photocathode.
例えば光電面とメツシュ間に100OV印加し、その間
隔が1mmとすれば、EはlXIO3(V/m)となる
。For example, if 100 OV is applied between the photocathode and the mesh and the distance therebetween is 1 mm, E becomes lXIO3 (V/m).
一方△εは、一般に被計測光の波長と用いられる光電面
の種類で定まり、例えば波長が0.53μmで光電面を
マルチアルカリ光電面とすれば、△εは、約0.5 e
Vである。On the other hand, Δε is generally determined by the wavelength of the light to be measured and the type of photocathode used. For example, if the wavelength is 0.53 μm and the photocathode is a multi-alkali photocathode, Δε is approximately 0.5 e
It is V.
これらの値を上式に代入すれば、この時の光電面近傍で
の光電子の走行時間広がりは約1.7 p sであるこ
とがわかる。By substituting these values into the above equation, it can be seen that the travel time spread of photoelectrons near the photocathode at this time is about 1.7 ps.
より走行時間広がりを小さくするには、光電面とメツシ
ュ間の電界を大きくすればよい。In order to further reduce the travel time spread, the electric field between the photocathode and the mesh may be increased.
さらに、本件発明者等は、従来より知られていることで
はあるが、前記電界を大きくすると光電面の長波長領域
の感度を増すことができることにも着目した。Furthermore, the inventors of the present invention have also focused on the fact that increasing the electric field can increase the sensitivity of the photocathode in the long wavelength region, although this is conventionally known.
第9図は光電面とメツシュ電極間の電界と、光電面の波
長感度の関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the electric field between the photocathode and the mesh electrode and the wavelength sensitivity of the photocathode.
このグラフは光電面としてS−20(米国電子機械工業
会の規格)を用い、波長0.6μm、0.8μm、0.
85μmの入射光の電界依存性を測定したものである。This graph uses S-20 (standard of the American Electronics Industries Association) as a photocathode, and uses wavelengths of 0.6 μm, 0.8 μm, and 0.5 μm.
The electric field dependence of 85 μm incident light is measured.
このグラフは電界が大きくなるにつれて、感度が増し、
特に、長波長側の感度が増大することを示している。This graph shows that as the electric field increases, the sensitivity increases,
In particular, it shows that the sensitivity on the long wavelength side increases.
良く知られているように、光電面表面の電界を大きくす
るためには、光電面とメツシュ間の間隔を狭くし、かつ
その間に印加される電圧を大きくすれば良い。As is well known, in order to increase the electric field on the surface of the photocathode, it is sufficient to narrow the distance between the photocathode and the mesh and increase the voltage applied therebetween.
ところが、従来のストリーク管において、光電面とメツ
シュ電極間の電界を大きくすると暗電流が増加するとい
う問題がある。However, in conventional streak tubes, there is a problem in that dark current increases when the electric field between the photocathode and the mesh electrode is increased.
第10図は従来Qストリーク管における加速電界と暗電
流の関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between accelerating electric field and dark current in a conventional Q-streak tube.
第10図に示されているように、加速電界を大きくする
と光電面から放出される暗電流も次第に増加する。As shown in FIG. 10, as the accelerating electric field is increased, the dark current emitted from the photocathode gradually increases.
このような暗電流の発生は、ストリーク像のS/Nを小
さくする。The generation of such dark current reduces the S/N of the streak image.
ざらに光電面表面の微細なキズがあると、電界放出によ
り電子が放出される。この電子により出力面に現れる雑
音像を本件発明者等は白傷(または白スポット)といっ
ている。If there are minute scratches on the surface of the photocathode, electrons are emitted by field emission. The inventors of the present invention refer to the noise image that appears on the output surface due to these electrons as white flaws (or white spots).
また、ストリーク管で得られるストリーク像のS/Nを
改善するために、出力面を掃引する短時間だけ、光電面
から光電子を放出させ、その他の時はメツシュ電極の電
圧を低くして、光電面から光電子を発生させないように
する方法が考えられる。In addition, in order to improve the S/N of the streak image obtained with a streak tube, photoelectrons are emitted from the photocathode for a short period of time when the output surface is swept, and at other times, the voltage of the mesh electrode is lowered. One possible method is to prevent photoelectrons from being generated from the surface.
光電面とメツシュ電極間の電界を大きくするためには順
方向(加速方向)での動作時の印加パルス電圧の振幅を
大きくすれば良いのだが、大きい振幅の短い持続時間の
電圧パルスの発生は容易ではない。In order to increase the electric field between the photocathode and the mesh electrode, it is sufficient to increase the amplitude of the applied pulse voltage during operation in the forward direction (acceleration direction), but generation of short duration voltage pulses with large amplitudes is difficult. It's not easy.
前述したように、光電面と加速電極であるメツシュ電極
間の間隔を狭くすることにより、低い電圧で、大きい加
速電圧が得られる筈である。As described above, by narrowing the distance between the photocathode and the mesh electrode, which is the accelerating electrode, a large accelerating voltage can be obtained with a low voltage.
しかし、間隔を例えば1mm以下に狭くするのは、機械
的な精度が出し難いと言う問題がある。However, reducing the interval to, for example, 1 mm or less poses a problem in that it is difficult to achieve mechanical precision.
またメツシュ電極を介して光電面材料を入射窓に供給す
るという光電面製造方法を採用するときは、メツシュ電
極の影になる部分に光電面が形成されないという問題が
ある。Furthermore, when a photocathode manufacturing method is adopted in which photocathode material is supplied to an entrance window through a mesh electrode, there is a problem in that the photocathode is not formed in a portion that is in the shadow of the mesh electrode.
このような理由からストリーク管では光電面とメツシュ
電極間の間隔を極、端に狭くすることはできない。For this reason, in the streak tube, the distance between the photocathode and the mesh electrode cannot be made extremely narrow.
本発明の主たる目的は前述した問題を解決することがで
きるストリーク管およびその使用方法を提供することに
ある。The main object of the present invention is to provide a streak tube and method of using the same that can solve the above-mentioned problems.
(問題を解決するための手段)
前記目的を達成するために、本発明によるストリーク管
は、入射窓内面に形成された光電面と前記光電面の発生
した光電子を加速する電極をもつ電子管において、前記
入射窓の内面の一部に突出部を形成し、前記突出部の突
出端の表面に外部回路に接続される電極薄膜を介して光
電面を形成し、前記光電面が前記入射窓内面に対面して
配置されている加速電極に最も近接して配置され、光電
子を加速電極で加速し、偏向電極で偏向するように構成
されている。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the streak tube according to the present invention is an electron tube having a photocathode formed on the inner surface of an entrance window and an electrode for accelerating photoelectrons generated by the photocathode. A protrusion is formed on a part of the inner surface of the entrance window, a photocathode is formed on the surface of the protruding end of the protrusion through an electrode thin film connected to an external circuit, and the photocathode is formed on the inner surface of the entrance window. It is arranged closest to the accelerating electrodes arranged facing each other, and is configured to accelerate photoelectrons with the accelerating electrodes and deflect them with the deflecting electrodes.
また本発明によるストリーク管の使用方法は、入射窓を
有する気密容器と、前記入射窓の内面の一部に形成され
た突出部と、前記突出部の突出端の表面に外部回路に接
続される電極薄膜を介して形成された光電面と、この光
電面から放出された光電子ビームを、出力スクリーンの
方向に急加速するための加速電極と、前記光電面から放
出された光電子像を出力スクリーン上に再結像させるた
めの集束電極およびアパーチャを有するアノード電極と
、この光電子ビームを出力スクリーン上で掃引するため
の偏向電極、出力像を形成するための螢光面、前記螢光
面を内面に設けた出力窓からなるストリーク管の前記加
速電極に前記光電子ビームの掃引時のみスクリーンに光
電子が到達するように加速方向にパルス状の加速電圧を
印加するように構成されている。Further, the method of using the streak tube according to the present invention includes an airtight container having an entrance window, a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window, and a surface of the protruding end of the protrusion connected to an external circuit. A photocathode formed through an electrode thin film, an accelerating electrode for rapidly accelerating the photoelectron beam emitted from the photocathode in the direction of an output screen, and a photoelectron image emitted from the photocathode onto the output screen. an anode electrode having a focusing electrode and an aperture for re-imaging the photoelectron beam, a deflection electrode for sweeping this photoelectron beam onto an output screen, a fluorescent surface for forming an output image, and an inner surface of the fluorescent surface. It is configured to apply a pulse-like accelerating voltage to the accelerating electrode of the streak tube consisting of the provided output window in the acceleration direction so that the photoelectrons reach the screen only when the photoelectron beam is swept.
(実施例) 以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。(Example) The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and the like.
第1図および第2図は、本発明によるストリーク管の第
1の実施例を示す図であって、第1図は偏向電極に平行
な平面で切断して示した断面図、第2図は前記ストリー
ク管の管軸を含み、偏向電極に垂直な平面で切断して示
した断面図である。1 and 2 are diagrams showing a first embodiment of the streak tube according to the present invention, in which FIG. 1 is a sectional view taken along a plane parallel to the deflection electrode, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the deflection electrode. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane that includes the tube axis of the streak tube and is perpendicular to the deflection electrode.
第3図は、前記第1の実施例の入射窓の中心部と加速電
極の関係を拡大して示した断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the relationship between the central part of the entrance window and the accelerating electrode in the first embodiment.
この実施例は前記入射窓と加速電極の相対位置関係を除
き、先きに第7図および第8図を参照して説明したスト
リーク管の構成と異ならない。This embodiment does not differ from the structure of the streak tube described above with reference to FIGS. 7 and 8, except for the relative positional relationship between the entrance window and the accelerating electrode.
入射窓101の中心に直径40μmのガラスファイバ1
31を入射窓表面まで延出するように固定しである。A glass fiber 1 with a diameter of 40 μm is placed at the center of the entrance window 101.
31 is fixed so as to extend to the entrance window surface.
このガラスファイバ131は入射窓に小さい孔を開けて
ガラスファイバ131を挿入して加熱して固定するか、
後述するように入射窓を分割して対応する凹溝を設け、
ガラスファイバ131を挟み付けて加熱して固定するよ
うにしても良い。This glass fiber 131 can be fixed by making a small hole in the entrance window, inserting the glass fiber 131, and heating it.
As described later, the entrance window is divided and corresponding grooves are provided.
The glass fiber 131 may be sandwiched and heated to be fixed.
ガラスファイバ131は入射窓の内面から加速電極であ
るメツシュ電極方向に200μm延びており、表面の曲
率半径は20μmである。The glass fiber 131 extends 200 μm from the inner surface of the entrance window toward the mesh electrode, which is an accelerating electrode, and the radius of curvature of the surface is 20 μm.
前記ガラスファイバ131の突出端の側面および入射窓
の内面には外部回路に接続される電極薄膜132が形成
されている。An electrode thin film 132 connected to an external circuit is formed on the side surface of the protruding end of the glass fiber 131 and on the inner surface of the entrance window.
そして前記ガラスファイバ131の側面に被着された前
記電極薄膜132を介して、ガラスファインダ131の
表面に光電面134が形成されている。A photocathode 134 is formed on the surface of the glass finder 131 via the electrode thin film 132 attached to the side surface of the glass fiber 131.
光電面134とメツシュ電極105との間隔は、約2m
mである。The distance between the photocathode 134 and the mesh electrode 105 is approximately 2 m.
It is m.
なお光電面134は前記突出端に形成されていれば十分
である“が入射窓の内面に被着されても動作上支障はな
い。Although it is sufficient that the photocathode 134 is formed on the protruding end, there is no problem in operation even if the photocathode 134 is attached to the inner surface of the entrance window.
基板より突き出した構造から生じる電界増強効果は以前
より良く知らてれいる。The field enhancement effect resulting from structures protruding from the substrate has been well known for some time.
第4図は電界増強効果を説明するための略図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the electric field enhancement effect.
一般的に距離d(m)離れた平行平板の間にV〔■〕の
電圧を印加すると、この間に形成される平均電界EはE
= V / d (V / m )で与えられる。Generally, when a voltage of V [■] is applied between parallel plates separated by a distance d (m), the average electric field E formed between them is E
= V/d (V/m).
このとき第4図に示すように一方の板上に、距離dに比
較して十分その高さhが小さいと見なし得る突起があっ
たとする。At this time, as shown in FIG. 4, it is assumed that there is a protrusion on one of the plates whose height h can be considered to be sufficiently small compared to the distance d.
そして、その突起の頂きが半径rの半球で、その下の柱
の部分が例えば円柱状とすれば、この半径rの頂きの付
近の表面の電界はβEとβ倍に増強される。If the top of the protrusion is a hemisphere with radius r, and the column below is cylindrical, for example, the electric field on the surface near the top with radius r will be enhanced by a factor of βE and β.
βは次式で示される。β is expressed by the following formula.
β−h / r + 2・・・・・・・・・・・・・・
・(l)′例えばrが10μm、高さhが100μmと
すればβは10で約10倍に電界が増強されることにな
る。β−h/r+2・・・・・・・・・・・・・・・
-(l)' For example, if r is 10 μm and height h is 100 μm, β is 10, which means that the electric field will be enhanced about 10 times.
一般には、突起において、h<<dでなかったり、形状
が円柱でない時は(1)式にはあてはまらないが、電界
増強が発生し、突起の高さが大きいものほど、また、と
がっているほど増強される。In general, when the protrusion does not satisfy h<<d or the shape is not cylindrical, Equation (1) does not apply, but electric field enhancement occurs, and the greater the height of the protrusion, the more pointed it becomes. It will be strengthened as much as possible.
本発明はこの現象を利用し、ストリーク管では、時間分
解を行わせるために、入射光を光電面に点状または線状
に入射させ、この部分だけを光電面として利用するので
、ストリーク管の被計測光の入射する部分の形状を、点
状または線状に突き出させ、この部分に光電面を形成し
、加速電極との間に電圧を印加する。The present invention takes advantage of this phenomenon, and in order to perform time resolution in a streak tube, incident light is incident on the photocathode in a dotted or linear manner, and only this portion is used as a photocathode. The shape of the part into which the light to be measured is incident is made to protrude in the form of a point or line, a photocathode is formed in this part, and a voltage is applied between it and the accelerating electrode.
こうすれば、この部分だけの表面付近を他の所に比較し
て、強電界とすることが可能になり、時間分解能と光電
面の赤感度の点で有利になる。This makes it possible to create a stronger electric field near the surface of this area compared to other areas, which is advantageous in terms of time resolution and red sensitivity of the photocathode.
一方この強電界となる所は点状または線状光の入射する
部分だけに限定されるので、暗電流の増加によるバンク
グランド上昇や、白スポットの発生の確率は、従来のも
のに比較してその面積比だけ減少する。On the other hand, since this strong electric field is limited to only the area where point-like or linear light is incident, the probability of bank ground rising due to an increase in dark current and the occurrence of white spots is lower than that of conventional methods. It decreases by that area ratio.
一方光電面基板とメツシュ電極間の印加電圧は、電界増
強効果のため、この突出部の表面に形成される電界と同
じ強さのものを単なる平行平板で生じさせるのに比較し
て、l/βですみ、ゲート動作も容易となる。On the other hand, due to the electric field enhancement effect, the voltage applied between the photocathode substrate and the mesh electrode is l/ β is sufficient, and the gate operation becomes easy.
第3図に示した実施例の先端部表面(光電面134の表
面)の電界は、(1)式を適用すると、入射窓内面の電
極薄膜表面の電界の12倍となる。When formula (1) is applied, the electric field on the tip surface (the surface of the photocathode 134) of the embodiment shown in FIG. 3 becomes 12 times the electric field on the electrode thin film surface on the inner surface of the entrance window.
電極薄膜132とメツシュ電極105間に500■の電
圧を印加すると、光電面134の部分の電界は3 K
V / m mとなる。When a voltage of 500 μ is applied between the electrode thin film 132 and the mesh electrode 105, the electric field at the photocathode 134 is 3 K.
V/mm.
次に前記ストリーク管の動作を説明する。Next, the operation of the streak tube will be explained.
図示されていない装置で被測定光を入射窓101の前記
光電面の形成されている突出部に相当する所に入射する
。A device (not shown) makes the light to be measured enter the entrance window 101 at a location corresponding to the protrusion where the photocathode is formed.
入射窓101の表面の前記光電面に相当する部分以外の
所を遮蔽しても良い。A portion of the surface of the entrance window 101 other than the portion corresponding to the photocathode may be shielded.
被測定光はガラスファイバ131により光電面134に
導かれて、光電子を放出させる。The light to be measured is guided to the photocathode 134 by the glass fiber 131, and photoelectrons are emitted.
前述のように光電面134の近くの電界は極めて大きい
ので、放出された電子はメツシュ電極105により急加
速され、集束電極106により集束され、アパーチャ電
極107を通過し、偏向電極108の間隙に入射させら
れる。As mentioned above, the electric field near the photocathode 134 is extremely large, so the emitted electrons are rapidly accelerated by the mesh electrode 105, focused by the focusing electrode 106, pass through the aperture electrode 107, and enter the gap between the deflection electrodes 108. I am made to do so.
この線状の電子像が偏向電極108の間隙を通過する期
間、前記偏向電極108に傾斜状の偏向電圧を加える。While this linear electron image passes through the gap between the deflection electrodes 108, a gradient deflection voltage is applied to the deflection electrodes 108.
この電圧によって生ずる電界の方向は管軸および線状の
電子像に垂直(第1図の断面図におし)で紙面に垂直、
第2図では紙面に平行)であり、その強さは偏向電圧に
比例する。The direction of the electric field generated by this voltage is perpendicular to the tube axis and the linear electron image (as shown in the cross-sectional view of Figure 1), and perpendicular to the plane of the paper.
(in FIG. 2, it is parallel to the plane of the paper), and its strength is proportional to the deflection voltage.
そして偏向電極108の偏向電界により偏向され、螢光
面109に入射させられる。The light is then deflected by the deflection electric field of the deflection electrode 108 and made incident on the fluorescent surface 109.
第2図に偏向の方向を矢印120で示しである。The direction of deflection is indicated by arrow 120 in FIG.
螢光面109上には点状の電子ビームによるストリーク
像が形成される。A streak image is formed on the fluorescent surface 109 by the dotted electron beam.
第5図は、入射窓のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window.
この実施例も前述と同様に先に説明したストリーク管に
適用される。This embodiment is also applied to the streak tube described above in the same manner as described above.
第3図に示したガラスファイバ131と同じ形状のガラ
スファイバ151をストリーク管の掃引方向に直角方向
にQ、 5 m mの間隔を保って、10本配列したも
のである。Ten glass fibers 151 having the same shape as the glass fibers 131 shown in FIG. 3 are arranged at intervals of Q, 5 mm in a direction perpendicular to the sweeping direction of the streak tube.
ガラスファイバ151は入射窓104を分割して分割端
面にガラスファイバ151.に対応する溝を形成して挟
み付けて溶着する。The glass fiber 151 is formed by dividing the entrance window 104 and attaching the glass fiber 151. A corresponding groove is formed and the parts are sandwiched and welded.
第3図の場合と同様に電極薄膜と光電面を形成する。An electrode thin film and a photocathode are formed in the same manner as in the case of FIG.
光電面とメツシュ電極の間隔は同様に約2mmである。Similarly, the distance between the photocathode and the mesh electrode is about 2 mm.
前述した第1の実施例と同様に、光電面表面の電界を容
易に大きくすることができる。As in the first embodiment described above, the electric field on the surface of the photocathode can be easily increased.
螢光面109には10本の電子ビームにより10個のス
トリーク像が得られる。Ten streak images are obtained on the fluorescent surface 109 by the ten electron beams.
第6図は、入射窓のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。この実施例も前述と同様に先に説明したストリーク
管に適用される。FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window. This embodiment is also applied to the streak tube described above in the same manner as described above.
入射窓101の前面をピッチが5μmのファイバプレー
トから形成し、入射窓の内面の中心部の10mmX50
0μmの部分を、高さ200μmだけメツシュ電極方向
に突出させており、突端の表面は10mmX200μm
としたものである。The front surface of the entrance window 101 is formed from a fiber plate with a pitch of 5 μm, and the center of the inner surface of the entrance window 101 is
The 0 μm portion protrudes toward the mesh electrode by a height of 200 μm, and the surface of the tip is 10 mm x 200 μm.
That is.
第3図の場合と同様に電極薄膜と光電面を形成する。An electrode thin film and a photocathode are formed in the same manner as in the case of FIG.
光電面とメツシュ電極の間隔は同様に約2mmである。Similarly, the distance between the photocathode and the mesh electrode is about 2 mm.
前記光電面の長手方向はストリーク管の掃引方向に直角
方向である。前述した第1および第2の実施例と同様に
、光電面表面の電界を容易に大きくすることができる。The longitudinal direction of the photocathode is perpendicular to the sweeping direction of the streak tube. As in the first and second embodiments described above, the electric field on the surface of the photocathode can be easily increased.
螢光面109は線状の電子ビームが上から下に掃引され
てストリーク像が形成される。A linear electron beam is swept from top to bottom on the fluorescent surface 109 to form a streak image.
前記各実施例に示すように光電面の部分を突出させると
光電面の表面の電界を大きくすることができるので、ス
トリーク管の時間分解能や、赤感度を向上させることが
できる。As shown in each of the above embodiments, when the photocathode portion is made to protrude, the electric field on the surface of the photocathode can be increased, so that the temporal resolution and red sensitivity of the streak tube can be improved.
光電面の面積は従来の光電管に比較して、少なくてすむ
が暗電流が大きくなる可能性がある。Although the area of the photocathode is smaller than that of conventional phototubes, the dark current may become large.
この問題は次の使用法により解決できる。This problem can be solved by using:
光電面とメツシュの間に、螢光面上で掃引される期間、
例えば5nsの間だけ例えば500Vをメツシュ側が正
極性で印加し、その他の時はOvとする。between the photocathode and the mesh, a period of time swept on the fluorescent surface;
For example, 500V is applied with positive polarity on the mesh side only for 5 ns, and Ov is applied at other times.
こうすれば暗電流のバックグランドへの寄与は、掃引時
のみとなるので、暗電流の影響を極端に少なくすること
ができる。In this way, the dark current contributes to the background only during the sweep, so the influence of the dark current can be extremely reduced.
従来のストリーク管(光電面が突出していないもの)に
おいて、前記のような3 K V / m mという高
電界を発生させるには、光電面一メツシュ間に6KVの
電圧を印加する必要があるが、このような大振幅の電圧
を短時間(例えば5ns)印加することは困難である。In a conventional streak tube (one without a protruding photocathode), in order to generate a high electric field of 3 KV/mm as described above, it is necessary to apply a voltage of 6 KV between the photocathode and the mesh. , it is difficult to apply such a large amplitude voltage for a short period of time (for example, 5 ns).
(発明の効果)
以上詳しく述べたように、本発明によるストリーク管は
、入射窓の内面の一部に突出部を形成し、前記突出部の
突出端の表面に外部回路に接続される電極薄膜を介して
光電面を形成し、前記光電面が前記入射窓内面に対面し
て配置されている加速電極に最も近接して配置されるよ
うに構成しであるから、前述したように、光電面の部分
の電界を容易に大きくすることができる。(Effects of the Invention) As described above in detail, the streak tube according to the present invention has a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window, and an electrode thin film connected to an external circuit on the surface of the protruding end of the protrusion. , and the photocathode is arranged closest to the accelerating electrode, which is disposed facing the inner surface of the entrance window. The electric field can be easily increased.
また比較的低い電圧の印加により大きい電界を発生させ
ることができるので、必要な極短時間だけ鋭い電界の変
化を与えるように駆動して使用することができる。Furthermore, since a large electric field can be generated by applying a relatively low voltage, it can be driven and used so as to give a sharp change in the electric field for only a necessary extremely short period of time.
これにより、高い時間分解能と、高い赤感度を有し、か
つバックグランド上昇や、白スポットの発生のないスト
リーク管を得ることができる。As a result, it is possible to obtain a streak tube that has high temporal resolution and high red sensitivity, and does not increase background or generate white spots.
前述したように、ゲート動作を行う時のパルス電圧の振
幅を小さくすることができるから、ゲート電圧発生回路
を簡単にすることができる。As described above, since the amplitude of the pulse voltage when performing the gate operation can be reduced, the gate voltage generation circuit can be simplified.
第1図は本発明によるストリーク管の第1の実施例を管
軸を含み、偏向電極に平行な平面で切断して示した断面
図である。
第2図は前記ストリーク管を、偏向電極に垂直な平面で
切断して示した断面図である。
第3図は、前記第1の実施例の入射窓の中心部と加速電
極の関係を拡大して示した断面図である。
第4図は電界増強効果を説明するための略図である。
第5図は、入射窓のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。
第6図は、入射窓のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。
第7図は従来のストリーク管の構成を示す管軸を含み、
偏向電極に平行な平面で切断して示した断面図である。
第8図は前記従来のストリーク管の管軸を含み、偏向電
極に垂直な平面で切断して示した断面図である。
第9図は光電面とメツシュ電極間の電界と、光電面の波
長感度の関係を示すグラフである。
第10図は従来のストリーク管における加速電界と暗電
流の関係を示すグラフである。
101・・・入射窓 102・・・出射窓1
03・・・真空気密容器 104・・・光電面10
5・・・メツシュ電極 106・・・集束電極10
7・・・アパーチャ電極 108・・・偏向電極10
9・・・螢光面
131・・・ガラスファイバ
132・・・電極薄膜 134・・・光電面1
51・・・ガラスファイバの突出列
161・・・ガラスファイバの線状突出部特許出願人
浜松ホトニクス株式会社
代理人 弁理士 井 ノ ロ 壽
彬1
感20
馬 〕 父
カ4図
1)f7q (2)
尤を鋤乙メッンエA9z+fぴ
壺tO契FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a streak tube according to the present invention, taken along a plane that includes the tube axis and is parallel to the deflection electrode. FIG. 2 is a cross-sectional view of the streak tube taken along a plane perpendicular to the deflection electrode. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the relationship between the central part of the entrance window and the accelerating electrode in the first embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the electric field enhancement effect. FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window. FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the entrance window. FIG. 7 includes a tube axis showing the configuration of a conventional streak tube,
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the deflection electrodes. FIG. 8 is a cross-sectional view of the conventional streak tube taken along a plane that includes the tube axis and is perpendicular to the deflection electrode. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the electric field between the photocathode and the mesh electrode and the wavelength sensitivity of the photocathode. FIG. 10 is a graph showing the relationship between accelerating electric field and dark current in a conventional streak tube. 101... Entrance window 102... Output window 1
03... Vacuum-tight container 104... Photocathode 10
5...Mesh electrode 106...Focusing electrode 10
7...Aperture electrode 108...Deflection electrode 10
9... Fluorescent surface 131... Glass fiber 132... Electrode thin film 134... Photocathode 1
51...Glass fiber protrusion row 161...Linear protrusion of glass fiber Patent applicant
Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Agent Patent Attorney Inoro Hisaki 1 Kan 20 Horse] Father Ka 4 Figure 1) f7q (2) 尤wo wo Otsumen A9z + fpitsubo tO contract
Claims (5)
生した光電子を加速し偏向する電極をもつストリーク管
において、前記入射窓の内面の一部に突出部を形成し、
前記突出部の突出端の表面に外部回路に接続される電極
薄膜を介して光電面を形成し、前記光電面が前記入射窓
内面に対面して配置されている加速電極に最も近接して
配置されるように構成したことを特徴とする光電子を加
速電極で加速し、偏向電極で偏向するストリーク管。(1) In a streak tube having a photocathode formed on the inner surface of the entrance window and an electrode that accelerates and deflects photoelectrons generated by the photocathode, a protrusion is formed on a part of the inner surface of the entrance window,
A photocathode is formed on the surface of the protruding end of the protrusion through an electrode thin film connected to an external circuit, and the photocathode is disposed closest to the acceleration electrode disposed facing the inner surface of the entrance window. A streak tube that accelerates photoelectrons with an acceleration electrode and deflects them with a deflection electrode.
まで延出されているガラスファイバである特許請求の範
囲第1項記載の光電子を加速電極で加速し、偏向電極で
偏向するストリーク管。(2) A streak in which photoelectrons according to claim 1 are accelerated by an accelerating electrode and deflected by a deflection electrode, wherein the protrusion is a glass fiber provided at the center of the entrance window and extending to the surface of the entrance window. tube.
間隔を保って配置され、それぞれ入射窓表面まで延出さ
れているガラスファイバである特許請求の範囲第1項記
載の光電子を加速電極で加速し、偏向電極で偏向するス
トリーク管。(3) Accelerating photoelectrons according to claim 1, wherein the protrusions are glass fibers arranged on the entrance window at intervals in a direction perpendicular to the sweep direction and each extending to the surface of the entrance window. A streak tube that is accelerated by an electrode and deflected by a deflection electrode.
帯状に配置され、それぞれ入射窓表面まで延出されてい
るガラスファイバである特許請求の範囲第1項記載の光
電子を加速電極で加速し、偏向電極で偏向するストリー
ク管。(4) The protrusions are glass fibers arranged on the entrance window in a band shape perpendicular to the sweep direction, and each extending to the surface of the entrance window. A streak tube that is accelerated and deflected by a deflection electrode.
一部に形成された突出部と、前記突出部の突出端の表面
に外部回路に接続される電極薄膜を介して形成された光
電面と、この光電面から放出された光電子ビームを、出
力スクリーンの方向に急加速するための加速電極と、前
記光電面から放出された光電子像を出力スクリーン上に
再結像させるための集束電極およびアパーチャを有する
アノード電極と、この光電子ビームを出力スクリーン上
で掃引するための偏向電極、出力像を形成するための螢
光面、前記螢光面を内面に設けた出力窓からなるストリ
ーク管の前記加速電極に前記光電子ビームの掃引時のみ
スクリーンに光電子が到達するように加速方向にパルス
状の加速電圧を印加するように構成した光電子を加速電
極で加速し、偏向電極で偏向するストリーク管の使用方
法。(5) An airtight container having an entrance window, a protrusion formed on a part of the inner surface of the entrance window, and an electrode thin film connected to an external circuit formed on the surface of the protruding end of the protrusion. a photocathode; an acceleration electrode for rapidly accelerating a photoelectron beam emitted from the photocathode in the direction of an output screen; and a focusing electrode for refocusing a photoelectron image emitted from the photocathode onto the output screen. A streak tube consisting of an anode electrode having an electrode and an aperture, a deflection electrode for sweeping the photoelectron beam on an output screen, a fluorescent surface for forming an output image, and an output window with the fluorescent surface provided on the inner surface. A streak tube configured to apply a pulsed accelerating voltage in an accelerating direction to the accelerating electrode so that the photoelectrons reach the screen only when the photoelectron beam is swept; the photoelectrons are accelerated by the accelerating electrode and deflected by the deflection electrode. How to use.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9062285A JPS61250946A (en) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | Streak tube and its using method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9062285A JPS61250946A (en) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | Streak tube and its using method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61250946A true JPS61250946A (en) | 1986-11-08 |
JPH0479466B2 JPH0479466B2 (en) | 1992-12-16 |
Family
ID=14003584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9062285A Granted JPS61250946A (en) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | Streak tube and its using method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61250946A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013065376A1 (en) | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Streak tube |
WO2013065375A1 (en) | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Streak tube and streak device including same |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP9062285A patent/JPS61250946A/en active Granted
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013065376A1 (en) | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Streak tube |
WO2013065375A1 (en) | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Streak tube and streak device including same |
US8952604B2 (en) | 2011-10-31 | 2015-02-10 | Hamamatsu Photonics K.K. | Streak tube and streak device including same |
EP2775505A4 (en) * | 2011-10-31 | 2015-04-08 | Hamamatsu Photonics Kk | Streak tube |
US9368315B2 (en) | 2011-10-31 | 2016-06-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Streak tube with connection lead to reduce voltage propagation differences |
Also Published As
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JPH0479466B2 (en) | 1992-12-16 |
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