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公開番号2025139784
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024038814
出願日2024-03-13
発明の名称光検出器
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01J 40/18 20060101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】真空筐体の内部で発生した反射電子から半導体光検出素子を保護できる光検出器を提供する。
【解決手段】光検出器1は、窓部12を有する真空筐体2と、光L1の入射に応じて電子Eを放出する光電面(第1の光電変換層)3と、光電面3から放出された電子Eの入射に応じて光L2を発生させる蛍光体層(第2の光電変換層)4と、蛍光体層4を挟んで光電面3の反対側に配置され、蛍光体層4で発生した光L2を検出する半導体光検出素子5と、を備えている。半導体光検出素子5は、蛍光体層4から離間して配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
検出対象となる光を入射させる窓部を有する真空筐体と、
前記真空筐体の内部に配置され、前記光の入射に応じて電子を放出する第１の光電変換層と、
前記真空筐体の内部に配置され、前記第１の光電変換層から放出された前記電子の入射に応じて光を発生させる第２の光電変換層と、
前記真空筐体の内部において前記第２の光電変換層を挟んで前記第１の光電変換層の反対側に配置され、前記第２の光電変換層で発生した光を検出する半導体光検出素子と、を備え、
前記半導体光検出素子は、前記第２の光電変換層から離間して配置されている、光検出器。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記真空筐体の内部には、前記半導体光検出素子を囲む内部筐体が配置されている、請求項１記載の光検出器。
【請求項３】
前記内部筐体によって前記第２の光電変換層からの前記半導体光検出素子の離間長が規定されている、請求項２記載の光検出器。
【請求項４】
前記内部筐体は、前記真空筐体の内部空間と内部筐体の内部空間とを連通させる孔部を有している、請求項２記載の光検出器。
【請求項５】
前記半導体光検出素子は、前記内部筐体の底部に配置されており、
前記孔部は、前記底部において前記半導体光検出素子の周囲に配置されている、請求項４記載の光検出器。
【請求項６】
前記真空筐体の底部には、前記真空筐体の排気口及び前記第１の光電変換層のアルカリ化に用いるアルカリの導入口となるチップ管が設けられており、
前記チップ管は、前記窓部の正面視において、前記内部筐体と重ならない位置に配置されている、請求項４記載の光検出器。
【請求項７】
前記内部筐体は、導電性材料によって構成されている、請求項２記載の光検出器。
【請求項８】
前記第２の光電変換層において、前記第１の光電変換層を向く面には、金属層が配置されている、請求項２記載の光検出器。
【請求項９】
前記金属層は、前記内部筐体と電気的に接続されている、請求項８記載の光検出器。
【請求項１０】
前記第１の光電変換層の面積は、前記第２の光電変換層の面積よりも大きくなっており、
前記第２の光電変換層の面積は、前記半導体光検出素子の面積よりも大きくなっている、請求項１～９のいずれか一項記載の光検出器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光検出器に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
宇宙線の検出実験や加速器実験といった高エネルギー物理実験には、シングルフォトンを検出可能な光検出器が用いられている。従来の光検出器としては、光電面と、アバランシェフォトダイオードなどの半導体素子とが真空筐体の内部に配置された、いわゆるハイブリッド光検出器（ＨＰＤ：Hybrid Photo Detector）が挙げられる。ハイブリッド光検出器では、光電面から放出された電子が半導体素子で直接検出されるが、シングルフォトンを検出するために必要なゲインが高く、そのために半導体素子を高電圧で駆動する必要があった。
【０００３】
半導体光検出素子をより低電圧で駆動するため、光電面から放出された電子を一旦光に変換し、変換された光を半導体光検出素子で検出する光検出器が検討されている。このような光検出器としては、例えば特許文献1に記載の画素センサが挙げられる。この従来の光検出器では、光電面と、表面に蛍光体層が設けられた半導体光検出素子とが真空筐体の内部に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２００３－５０７８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１のような光検出器では、光電面から放出された電子の一部が真空筐体の内部で反射して反射電子となり得る。真空筐体内には、光電面から放出された電子が蛍光体層に集束するような電界が形成されている。このため、蛍光体層に向かう軌道から外れた反射電子が再び蛍光体層に向かって進行することが考えられる。反射電子が蛍光体層から反れて半導体光検出素子及び周辺の配線部などに衝突すると、半導体光検出素子にダメージが生じてしまうおそれがある。
【０００６】
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、真空筐体の内部で発生した反射電子から半導体光検出素子を保護できる光検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の要旨は、以下に示すとおりである。
【０００８】
［１］検出対象となる光を入射させる窓部を有する真空筐体と、前記真空筐体の内部に配置され、前記光の入射に応じて電子を放出する第１の光電変換層と、前記真空筐体の内部に配置され、前記第１の光電変換層から放出された前記電子の入射に応じて光を発生させる第２の光電変換層と、前記真空筐体の内部において前記第２の光電変換層を挟んで前記第１の光電変換層の反対側に配置され、前記第２の光電変換層で発生した光を検出する半導体光検出素子と、を備え、前記半導体光検出素子は、前記第２の光電変換層から離間して配置されている、光検出器。
【０００９】
この光検出器では、半導体光検出素子が第２の光電変換層から離間して配置されている。これにより、第１の光電変換層から放出された電子の一部が真空筐体の内部で反射して反射電子となった場合に、第２の光電変換層に向かう軌道から外れた反射電子が真空筐体内の電界によって再び蛍光体層に向かって進行したとしても、当該反射電子が半導体光検出素子に衝突する可能性を低減できる。したがって、この光検出器では、真空筐体の内部で発生した反射電子から半導体光検出素子を保護できる。
【００１０】
［２］前記真空筐体の内部には、前記半導体光検出素子を囲む内部筐体が配置されている、［１］記載の光検出器。この場合、半導体光検出素子に向かう反射電子を内部筐体によって物理的にブロックできる。したがって、反射電子が半導体光検出素子に衝突することをより確実に防止できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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