JP6059554B2 - 光検出ユニット - Google Patents

Description

本発明は、外部からの入射光を検出する平面型の光電子増倍管を含む光検出ユニットに関する。

従来から、微細加工技術を利用した小型の光電子増倍管の開発が進められている。例えば、透光性の絶縁基板上に光入射部（光電面に光を入射させる部分）、ダイノード、およびアノードが配置された光電子増倍管が知られている（特許文献１参照）。このような構造によって、微弱光の検出が実現されるとともに、装置の小型化も図られている。

米国特許第５，２６４，６９３号

上述した従来の光電子増倍管では、各種の電気素子を含む電気回路部との一体化（ワンチップ化）を想定している。しかしながら、そのような電気回路部と一体化することで、光電子増倍管を設置する環境が制限されてしまい、装置構成にも影響を及ぼしていた。

そこで、発明者らは、各種の電気素子を含む電気回路部と光電子増倍管とを分離した上で、これらを電気的に接続する光検出ユニットについて検討を重ねた。その結果、上記電気回路部と光電子増倍管との間をフレキシブル配線基板で接続する技術に至った。

発明者らは、このような光検出ユニットにおいて、光電子増倍管の光入射部に対応する領域に開口部を設けた遮光ケースで光電子増倍管を覆うことで、当該光入射部から入射させて光電面で検出したい光以外の光（いわゆるノイズ光）が光電子増倍管に入射することの抑制を試みた。しかしながら、このような遮光ケースで覆った場合でも、ノイズ光による影響が発生した。そこで、さらに当該ノイズ光に関して検討を進めたところ、当該ノイズ光はフレキシブル配線基板を介して遮光ケース内に侵入した光であることが分かった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、フレキシブル配線基板を介した光電子増倍管の光入射部へのノイズ光入射を十分に抑制することができる光検出ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る光検出ユニットは、第１の面板、第１の面板と対向する第２の面板、および、第１の面板と第２の面板との間に介在する枠状の側壁で構成され、光電面を収容するとともに光電面への光入射部を備えた筐体を有する光電子増倍管と、光電子増倍管が載置されるとともに、光電子増倍管と電気的に接続された通電部と、通電部と、一端部において接続されたフレキシブル配線基板と、光電子増倍管と、通電部と、フレキシブル配線基板の一端部とを収容し、且つ、光入射部に対応する開口部を有する遮光ケースと、遮光ケース内部であって、フレキシブル配線基板と光入射部との間に配置された遮光部材とを備える。

この光検出ユニットにおいては、遮光部材は、遮光ケース内部であって、フレキシブル配線基板と光電子増倍管の光入射部との間に配置されている。このような遮光部材により、フレキシブル配線基板から光入射部に至る光の経路が遮られるため、ノイズ光が光入射部に入射する事態が抑制される。

また、遮光部材は、遮光ケース内部におけるフレキシブル配線基板を覆っていることが好ましい。この場合、フレキシブル配線基板を介するノイズ光が、遮光ケース内部において出射される事態が抑制される。

また、遮光部材は、フレキシブル配線基板と遮光ケースとの間の空間を埋めるように配置されることが好ましい。この場合、フレキシブル配線基板内を介するノイズ光が、フレキシブル配線基板と遮光ケースとの間を通って光入射部に到る事態が抑制される。

また、遮光部材は、遮光性の樹脂で構成されていることが好ましい。この場合、遮光部材の形状の自由度が高くなり、より確実な遮蔽が可能となる。

また、光入射部は第１の面板に配置され、第1の面板は、光入射部が開口部と位置合わせされるようにして、遮光ケースと接していることが好ましい。この場合、開口部からの入射光が確実に光入射部に入射されるとともに、遮光ケース内のノイズ光が、光電子増倍管の第１の面板と遮光ケースとの間を通って光入射部に達する事態が抑制されるため、よりノイズ成分を抑制した信号を得ることができる。

また、遮光部材は、絶縁性を有しており、且つ、通電部と光電子増倍管との接続領域の周囲、および、通電部とフレキシブル配線基板との接続領域の周囲を覆っていることが好ましい。遮光部材が絶縁性を有し、各部材の接続領域の周囲を覆うことで、光検出ユニットの耐電圧性が向上し、電気的なノイズに起因する信号ノイズをも抑制する。

また、フレキシブル配線基板は、遮光機能を有していることが好ましい。フレキシブル配線基板自体が遮光機能を有することで、フレキシブル配線基板への光の入射およびフレキシブル配線基板からの光の出射が抑制されるため、遮光ケース内にノイズ光が入りにくくなっている。

本発明によれば、フレキシブル配線基板を介した光電子増倍管の光入射部へのノイズ光入射を十分に抑制することができる光検出ユニットを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る光検出ユニットを示す概略斜視図である。 図２は、図１の光検出ユニットの光検出部に含まれる光電子増倍管を示す分解斜視図である。 図３（ａ）は、第１実施形態に係る光検出ユニットの断面図、図３（ｂ）は、遮光ケースの上側ケースを取り外した状態での、光検出部の平面図である。である。 図４（ａ）は、第２実施形態に係る光検出ユニットの断面図、図４（ｂ）は、遮光ケースの上側ケースを取り外した状態での、光検出部の平面図である。である。 図５は、第３実施形態に係る光検出ユニットの断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

[第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係る光検出ユニット１００について、図１を参照しつつ説明する。

図１に示すように、光検出ユニット１００は、光検出部１１０Ａ、フレキシブル配線基板１２０および電気回路部１３０を備えている。フレキシブル配線基板１２０は、長尺平板状であり、その一端部１２０ｘにおいて光検出部１１０Ａに接続されており、その他端部において電気回路部１３０に接続されている。それにより、フレキシブル配線基板１２０を介して、光検出部１１０Ａの光電子増倍管１と、電気回路部１３０の回路基板１３２とが電気的に接続されている。また、回路基板１３２には、例えば光電子増倍管１の電子増倍部３３への供給電圧を分圧するための抵抗素子等を備えた分圧回路などが搭載されている。なお、分圧回路は発熱体であるため、その熱が光電子増倍管１へ影響を及ぼすのを避けるためには、分圧回路を光電子増倍管１から離間させることが好ましい。特に光電子増倍管１は、後述するように平面型の光電子増倍管であり、光電面等の、高温による影響を受けやすい構成が平面部に近接するために、より発熱の影響を受けやすくなってしまう。そのため、本実施形態のように、光電子増倍管１と回路基板１３２を離間させることで、より安定した光検出ユニット１００を得ることができる。

まず、光検出部１１０Ａの光電子増倍管１について、図２を参照しつつ説明する。

光電子増倍管１は、透過型の光電面を有する平面型の光電子増倍管であって、上側フレーム（第２の面板）２と、側壁フレーム（側壁）３と、上側フレーム２に対して側壁フレーム３を挟んで対向する下側フレーム（第１の面板）４により構成された真空外囲器である筐体５を有する。筐体５は、平面部分を構成する辺や径などの寸法（本実施形態においては上側フレーム２および下側フレーム３の長手側および短手側の長さ）よりも、その高さ（厚さ）が小さい、扁平形状を有しており、その内部空間（真空領域）も同様の形状を有している。この光電子増倍管１は、光電面への光の入射方向と、電子増倍部での電子の増倍方向が交差する電子管である。つまり、光電子増倍管１は、下側フレーム４が構成する平面と交わる方向から光が入射されると、光電面から放出された光電子が電子増倍部に入射し、下側フレーム４が構成する平面の面方向に二次電子をカスケード増幅し、陽極部から信号を取り出す電子管である。

なお、以下の説明においては、電子増倍方向に沿って、電子増倍路（電子増倍チャネル）の上流側（光電面側）を“一方側”とし、下流側（陽極部側）を“他方側”とする。引き続いて、光電子増倍管１の各構成要素について詳細に説明する。

図２に示されたように、上側フレーム２は、矩形平板状の絶縁性のセラミックスを主材料とする配線基板２０を基材として構成されている。このような配線基板としては、微細な配線設計が可能で、かつ表裏の配線パターンを自由に設計できるＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）等を用いた多層配線基板が用いられる。配線基板２０には、互いに対向する主面２０ａと主面２０ｂとの間を貫通して、側壁フレーム３、後述する光電面４１、集束電極３１、壁状電極３２、電子増倍部３３および陽極部３４と電気的に接続されて外部からの給電や信号の取り出しを行う複数の導電性端子２０１Ａ〜２０１Ｄが設けられている。導電性端子２０１Ａは側壁フレーム３の給電用として、導電性端子２０１Ｂは、光電面４１、集束電極３１および壁状電極３２の給電用として、導電性端子２０１Ｃは、電子増倍部３３の給電用として、導電性端子２０１Ｄは、陽極部３４の給電および信号取り出し用として、それぞれ設けられている。これらの導電性端子２０１Ａ〜２０１Ｄは、配線基板２０の内面（真空側面）であって、外面（筐体外側面）である主面２０ｂに対して対向する絶縁性の主面２０ａ上の導電膜や導電性端子と相互に接続され、これらの導電膜、導電性端子と側壁フレーム３、光電面４１、集束電極３１、壁状電極３２、電子増倍部３３および陽極部３４とが接続される。また、上側フレーム２は、導電性端子２０１を設けた多層配線基板に限らず、外部からの給電や信号の取り出しを行う導電性端子が貫通して設けられた、ガラス基板等の絶縁材料からなる板状部材でもよい。

側壁フレーム３は、矩形平板状のシリコン基板３０を基材として構成されている。シリコン基板３０の主面３０ａからそれに対向する主面３０ｂに向かって、枠状の側壁部３０２に囲まれた貫通部３０１が形成されている。この貫通部３０１はその開口が矩形であって、その外周はシリコン基板３０の外周に沿うように形成されている。

この貫通部３０１内には、一方側から他方側に向かって、壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３および陽極部３４が配置されている。これらの壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３および陽極部３４は、シリコン基板３０をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）加工等によって加工することにより形成され、シリコンを主要材料としている。

壁状電極３２は、後述するガラス基板４０の対向面４０ａと正対する方向（対向面４０ａに対する略垂直方向）から見て、後述する光電面４１を取り囲むように形成された枠状の電極である。また、集束電極３１は、光電面４１から放出された光電子を集束して電子増倍部３３へと導くための電極であり、光電面４１と電子増倍部３３との間に設けられている。

電子増倍部３３は、光電面４１から陽極部３４に向う電子増倍方向に沿って異なる電位に設定されるＮ段（Ｎは２以上の整数）のダイノード（電子増倍部）から構成されており、各段を跨って電子増倍方向に伸びる、複数の電子増倍路（電子増倍チャネル）を有している。また、陽極部３４は光電面４１とともに電子増倍部３３を挟む位置に配置される。

これら壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３および陽極部３４は、それぞれ、下側フレーム４に陽極接合、拡散接合、さらには低融点金属（例えばインジウム）等の封止材を用いた接合等によって固定されており、これにより該下側フレーム４上に二次元的に配置される。

下側フレーム４は、矩形平板状の透光性部材であってガラス基板４０を基材として構成されている。このガラス基板４０は、絶縁材料であるガラスによって配線基板２０の主面２０ａに対向し、筐体５の内面（真空側面）である主面４０ａを形成する。主面４０ａ上における、側壁フレーム３の貫通部３０１に対向する部位（側壁部３０２との接合領域以外の部位）であって、陽極部３４側と反対側の端部には、透過型光電面である光電面４１が形成されている。そして、主面４０ａと対向し、筐体５の外面（筐体外側面）となる主面４０ｂにおいて、光電面４１と対向する領域を、光入射窓４３（光入射部）とする。光入射窓４３は、主面４０ｂに垂直な方向、つまり、光電子増倍管１への光入射方向から見て、光電面４１を内包するような入射光透過性領域であり、光電面４１は、光入射窓４３を透過した光に対して光電変換を行う。また、対向面４０ａ上の電子増倍部３３および陽極部３４が搭載される部位には、増倍電子の対向面４０ａへの入射を防止するための、複数の矩形状の窪み部４２が形成されている。なお、電子増倍部３３を構成する複数段のダイノードおよび陽極３４は、複数の窪み部４２の間の平面部である中間部４２ａ上に配置される。

次に、光検出部１１０Ａの全体構成について、図３を参照しつつ詳細に説明する。

図３（ａ）に示すように、光検出部１１０Ａは、上述した光電子増倍管１の他に、遮光ケース１１１、通電部１１２およびフレキシブル配線基板１２０の一端側を構成する領域である一端部１２０ｘを含んでいる。

遮光ケース１１１は、高い電気絶縁性と高い遮光性を有する黒色樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂）で構成され、その外形は直方体状を呈している。遮光ケース１１１は、上側ケース１１１ｘと下側ケース１１１ｙとで構成されており、上側ケース１１１ｘと下側ケース１１１ｙとで画成される内部空間に、上述した光電子増倍管１、通電部１１２およびフレキシブル配線基板１２０の一端部１２０ｘを収容している。

なお、光検出部１１０Ａにおける光電子増倍管１の下側フレーム４の主面４０ｂは、遮光ケース１１１の上側ケース１１１ｘの内面と面状に接しており、遮光ケース１１１の上側ケース１１１ｘには、光電子増倍管１の光電面４１で検出されるべき光を透過させるために、光入射窓４３に対向する領域に位置合わせされたスリット１１１ａ（開口部）が設けられている。なお、スリット１１１ａは図３（ｂ）の方向、つまり光入射窓４３への光入射方向から見て、光入射窓４３を内包するように形成および配置されている。

通電部１１２は、上述した光電子増倍管１が搭載される平板状の搭載基板である。この通電部１１２は、いずれも平板状で遮光性を備えた絶縁性材料からなる基板である上側基板１１２ａおよび下側基板１１２ｂで構成されている。そして、上側基板１１２ａと下側基板１１２ｂとで、フレキシブル配線基板１２０の一端部１２０ｘを挟み込むことで、通電部１１２がフレキシブル配線基板１２０に固定されている。通電部１１２には、図示しない配線が設けられており、その配線を介して、フレキシブル配線基板１２０の端子と、上述した光電子増倍管１の各導電性端子２０１Ａ〜２０１Ｄ（図２参照）とを電気的に接続している。

フレキシブル配線基板１２０は、主に回路基板１３２から光電子増倍管１に対して給電するための配線を含んだ薄膜状の構造物であって、屈曲可能な可撓性を有している。当該配線は透光性の絶縁性樹脂で覆われており、フレキシブル配線基板１２０は、一端部１２０ｘにおいても配線のほとんどが透光性樹脂で覆われている。そして、その透光性樹脂により、上側基板１１２ａと対向する側の主面である主面１２１、下側基板１１２ｂと対向する側の主面である主面１２２、および端面１２３が構成されている。フレキシブル配線基板１２０の配線は、具体的には、高圧ケーブル１５０を介して回路基板１３２に供給された高電圧を、回路基板１３２に形成された分圧回路の複数の分圧用電気素子（抵抗素子）が分圧し、その分圧した電圧を、光電子増倍管１の電子増倍部３３の各段等へ供給されるための配線を含む。

フレキシブル配線基板１２０は、遮光ケース１１１の側面に設けられた貫通孔である配線口１１４を介して、その一端部１２０ｘが遮光ケース１１１の内部空間まで導かれている。また、通電部１１２は遮光ケース１１１内に収容されているので、配線口１１４からは通電部１１２は突出せず、フレキシブル配線基板１２０が突出する。このとき、遮光ケース１１１外部においてフレキシブル配線基板１２０に入射した光が、フレキシブル配線基板１２０のうち、配線を覆う透光性樹脂内を反射しながら伝播して、遮光ケース１１１内部においてノイズ光として出射される場合がある。このとき、遮光ケース１１１内部に位置するフレキシブル配線基板１２０の透光性樹脂に覆われた部分は全て、ノイズ光出射部１２０ａとしてみなすことができる。なお、フレキシブル配線基板１２０の一端部１２０ｘにおける主面１２１、主面１２２は通電部１１２の上側基板１１２ａおよび下側基板１１２ｂに挟まれて遮光されることから、ノイズ光は端面１２３から出射される可能性が高いため、ノイズ光出射部１２０ａとしては端面１２３であることが多い。

なお、光電子増倍管１の陽極信号の取り出しには、フレキシブル配線基板１２０とは別体で設けられた、図１に示す信号線１４０が用いられる。なお、光電子増倍管１の陽極信号の取り出し経路をフレキシブル配線基板１２０内に収めることで、信号線１４０を省略してもよい。

そして、光検出部１１０Ａは、さらに、遮光部材１１３Ａを備えている。遮光部材１１３Ａは、高い遮光性に加えて高い電気絶縁性を有する樹脂で構成されている。遮光部材１１３Ａの一例としては、黒色のシリコーン樹脂（例えば、シリコーン一液型ＲＴＶゴム）が挙げられる。遮光部材１１３Ａは、遮光ケース１１１の内部空間の下側に、部分的に充填されている。より具体的には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光部材１１３Ａは、遮光ケース１１１の下側ケース１１１ｙの内面と下側基板１１２ｂとで挟まれた空間を埋めて、遮光ケース１１１内に収容されたフレキシブル配線基板１２０の一端部１２０ｘのノイズ光出射部１２０ａ（端面１２３、主面１２１および主面１２２）のうち通電部１１２の上側基板１１２ａと下側基板１１２ｂとで挟まれていない領域、および、フレキシブル配線基板１２０の一端部１２０ｘとそれを挟む通電部１１２の上側基板１１２ａおよび下側基板１１２ｂとの接続部の端面を完全に覆っている。また、図３（ｂ）に示すように、その上側表面（遮光ケース１１１のスリット１１１ａ側から見た表面）は、全域にわたって遮光ケース１１１の内面に接触している。つまり、遮光ケース１１１の内部において、遮光部材１１３Ａが遮光ケース１１１の内面と接触することで、一端部１２０ｘと遮光ケース１１１の内面との間の空間が埋まっている。なお、光電子増倍管１は、遮光部材１１３Ａで覆われておらず、光電子増倍管１の光入射窓４３は遮光部材１１３Ａから露出している。遮光部材１１３Ａは、チューブやカートリッジなどの容器から樹脂を押し出して遮光ケース１１１内に充填し、その後、樹脂を縮合（脱アセトン）により硬化させることにより得ることができる。

遮光部材１１３Ａは、上述したように、フレキシブル配線基板１２０のうち、遮光ケース１１１内部においてノイズ光出射部１２０ａとしてみなされる部分である、一端部１２０ｘの遮光ケース１１１内部での露出部全体を覆っている。そのため、遮光部材１１３Ａが存在しない場合に、ノイズ光出射部１２０ａから出射されて光電子増倍管１の光入射窓４３を通って光電面４１まで達する光は、その経路上に配置された遮光部材１１３Ａによって遮られている。このように、遮光部材１１３Ａを、フレキシブル配線基板１２０のノイズ光出射部１２０ａと光電子増倍管１の光入射窓４３との間に配置することで、ノイズ光出射部１２０ａから光電面４１に至る光の経路を遮ることができる。また、遮光部材１１３Ａは、光電子増倍管１や通電部１１２、フレキシブル配線基板１２０を遮光ケース１１１内における所定の位置に固定する固定部材の役割も兼ねることができる。その際、光電子増倍管１や通電部１１２、フレキシブル配線基板１２０と遮光部材１１３Ａ、及び遮光部材１１３Ａと遮光ケース１１１の内面とは互いに面接触であるため、強固に固定することができる。

このように、上述した光検出部１１０Ａを有する光検出ユニット１００においては、フレキシブル配線基板１２０内を伝播する光が、ノイズ光出射部１２０ａにおいてノイズ光として出射される場合であっても、フレキシブル配線基板１２０のノイズ光出射部１２０ａと光電子増倍管１の光入射窓４３との間に配置された遮光部材１１３Ａにより、ノイズ光が光電面４１に入射する事態が抑制される。

また、遮光部材１１３Ａは、遮光ケース１１１内部におけるフレキシブル配線基板１２０、つまり一端部１２０ｘの遮光ケース１１１内部での露出部全体を覆っている。この場合、フレキシブル配線基板１２０内を伝播するノイズ光が、遮光ケース１１１内部において出射される事態そのものが抑制されるため、ノイズ光が光電面４１に入射する事態が抑制される。

また、遮光部材１１３Ａは、フレキシブル配線基板１２０と遮光ケース１１１との間の空間を埋めるように配置されている。そのため、フレキシブル配線基板１２０内を伝播するノイズ光が出射されてしまった場合であっても、フレキシブル配線基板１２０と遮光ケース１１１との間の空間が遮光されることで、光入射窓４３に到る光路を遮断することができる。よって、ノイズ光が光電面４１に入射する事態が抑制される。

また、上述した実施形態においては、遮光部材１１３Ａとして遮光性の樹脂を用いることで、遮光部材の形状や配置の自由度が高くなっている。たとえば、上述したように、遮光部材１１３Ａとなるべき樹脂を硬化させる前に遮光ケース１１１内に充填し、その後硬化させることで、通電部１１２、フレキシブル配線基板１２０の一端部１２０ｘの周囲を隙間なく確実に覆うことができる。その結果、フレキシブル配線基板１２０と光電子増倍管１の光入射窓４３との間を確実に遮光することができる。

また、筐体５の外面となる、下側フレーム４の主面４０ｂは、光入射窓４３と遮光ケース１１１のスリット１１１ａとが位置合わせされるようにして、遮光ケース１１１の内面と接している。この場合、スリット１１１ａからの入射光が確実に光入射窓４３に入射されるとともに、遮光ケース１１１内にノイズ光が出射された場合であっても、下側フレーム４と遮光ケース１１１との間を通って光入射窓４３に達する事態が抑制されるため、よりノイズ成分を抑制した信号を得ることができる。

また、遮光部材１１３は、遮光ケース１１１内部に充填されることで、通電部１１２とフレキシブル配線基板１２０との接続領域１５１の周囲を覆っている。上述したように、遮光部材１１３は高い電気絶縁性を有していることから、遮光部材１１３で接続領域１５１が覆われることによって、光検出ユニット１００の耐電圧性向上が図られる。

さらに、遮光部材１１３Ａは、フレキシブル配線基板１２０のノイズ光出射部１２０ａと光入射窓４３との間に配置されていることに加えて、図３（ａ）に示すように、フレキシブル配線基板１２０の挿入口である配線口１１４を、フレキシブル配線基板１２０を包囲するように塞いで配置されている。このように配線口１１４を遮光部材１１３Ａで塞ぐことで、配線口１１４における隙間から遮光ケース１１１内部に入射してくる光が、遮光ケース１１１内部に入射することを抑制できる。さらに、配線口１１４において、遮光部材１１３Ａがフレキシブル配線基板１２０を包囲するように配置されていることから、配線口１１４とフレキシブル配線基板１２０とが接触していない。よって、配線口１１４の角部による配線の断線を抑制することができる。

なお、フレキシブル配線基板１２０は、それ自体が遮光機能を有するものであってもよい。たとえば、フレキシブル配線基板１２０の配線やそれを覆う絶縁性の樹脂を遮光性の高い材料で構成することで、フレキシブル配線基板１２０自体の遮光性が高められる。このようにして遮光性が高められたフレキシブル配線基板１２０を用いることで、フレキシブル配線基板１２０に光が入射する際、フレキシブル配線基板１２０内を光が伝播する際、および、フレキシブル配線基板１２０から光が出射する際のいずれにおいても、その遮光機能が効果的に発現し、ノイズ光がフレキシブル配線基板１２０を伝播して遮光ケース１１１内部に入り込む事態が抑制される。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態に係る光検出部１１０Ｂについて、図４を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１の実施形態と異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る光検出部１１０Ｂは、遮光部材１１３Ｂの設置箇所が、上述した第１の実施形態に係る光検出部１１０Ａと異なる。なお、遮光部１１３Ｂの材料は、遮光部材１１３Ａと同様のものを用いる。

図４（ａ）に示すように、光検出部１１０Ｂにおいては、光電子増倍管１の筐体５の外面となる下側フレーム４の主面４０ｂが、遮光ケース１１１の上側ケース１１１ｘの内面と隙間なく接しており、かつ、光電子増倍管１の筐体５の外面となる上側フレーム２の主面２０ｂが、給電部１１２の上側基板１１２ａと接している。その結果、光電子増倍管１の上面（下側フレーム４の主面４０ｂ）および下面（上側フレーム２の主面２０ｂ）はともに、遮光ケース１１１内のノイズ光に対して露出していないが、光電子増倍管１の側面（側壁フレーム３の外側側面と、上側フレーム２及び下側フレーム４の端面）は、遮光ケース１１１内のノイズ光に対して露出している。そこで本実施形態においては、遮光部材１１３Ｂは、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、露出する光電子増倍管１の側面と、下側フレーム４の主面４０ｂと遮光ケース１１１の内面との接触境界部、および、上側フレーム２の主面２０ｂと遮光ケース１１１の内面との接触境界部とを覆うように形成されている。

本実施形態においては、フレキシブル配線基板１２０のノイズ光出射部１２０ａからノイズ光が出射されることを抑制はできないが、遮光ケース１１１内で光出射窓４３に到る光路が全て遮られているため、このような光検出部１１０Ｂにおいても、上述した第１実施形態の光検出部１１０Ａ同様、フレキシブル配線基板１２０のノイズ光出射部１２０ａと光電子増倍管１の光入射窓４３との間に配置された遮光部材１１３Ｂにより、ノイズ光が光電面４１に入射する事態が抑制される。また、遮光部材１１３Ｂにより、光電子増倍管１や通電部１１２、フレキシブル配線基板１２０を遮光ケース１１１内における所定の位置に固定することもできる。

[第３実施形態]
次に、第３実施形態に係る光検出部１１０Ｃについて、図５を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１〜第２実施形態と異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る光検出部１１０Ｃでは、上述した第１実施形態の光検出部１１０Ａと比較すると、上側ケース１１１ｘの内面と光電子増倍管１の下側フレーム４の主面４０ｂとを離間させており、上側ケース１１１ｘの内面と光電子増倍管１の下側フレーム４の主面４０ｂとの間に設けられた空間には、筒状の遮光部材１１３Ｃが追加されている。この遮光部材１１３Ｃは、図５に示すように、互いに離間する光電子増倍管１と遮光ケース１１１との間において、光電子増倍管１の光入射窓４３と遮光ケース１１１のスリット１１１ａとの間の空間を囲むように設けられている。このように、遮光部材１１３Ｃを、フレキシブル配線基板１２０の発光部１２０ａと光電子増倍管１の光入射窓４３との間に配置することで、ノイズ光が光入射窓４３に至る経路が遮られる。

また、遮光部材１１３Ｄは、遮光ケース１１１内部に充填されることで、通電部１１２とフレキシブル配線基板１２０との接続領域１５１の周囲、および、通電部１１２と光電子増倍管１との接続領域１５２の周囲を覆っている。なお、遮光部１１３Ｄの材料は、遮光部材１１３Ａと同様のものを用いるため、遮光部材１１３Ｄは高い電気絶縁性を有していることから、遮光部材１１３で接続領域１５１，１５２が覆われることによって、光電子増倍管１の耐電圧性向上が図られる。

このような光検出部１１０Ｃにおいても、第１実施形態の光検出部１１０Ａ同様、フレキシブル配線基板１２０のノイズ光出射部１２０ａと光電子増倍管１の光入射窓４３との間に配置された遮光部材１１３Ｃ、遮光部材１１３Ｄにより、もし仮に遮光ケース内のノイズ光出射部１２０ａにおいてノイズ光が出射された場合であっても、ノイズ光が光入射窓４３に入射する事態が抑制される。

なお、遮光部材１１３Ｃは、図５に示すように、光入射窓４３近傍に設けられているため、遮光ケース１１１内部のノイズ光が最終的に光入射窓４３に達する直前の箇所においてノイズ光を遮断でき、より効果的にノイズ光の光入射窓４３への入射を抑制できる。

本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。例えば、遮光部材としてシリコーン樹脂を用いるとして説明したが、遮光性の樹脂であればその他の樹脂であってもよい。なお、樹脂は、遮光性以外にも、電気絶縁性、耐紫外線性、耐オゾン性、耐水性、耐衝撃性、耐電圧性、高抵抗性を有するものであれば好ましい。また、遮光部材は樹脂に限定されるものではなく、遮光ケース内部で、フレキシブル配線基板の発光部と光電子増倍管の光電面との間に配置された場合に、光電面への光の入射を妨げることができるものであれば、その他の部材であってもよい。また、光透過面板である下側フレーム４上に光電面４１を形成する透過型光電面に限らず、筐体５内に光入射窓４３と対向するように反射型光電面を配置しても良い。この場合も、光入射窓４３は、主面４０ｂに垂直な方向、つまり、光電子増倍管１への光入射方向から見て、光電面４１を内包するような大きさ及び配置とする。

１…光電子増倍管、２…上側フレーム（第２の面板）、３…側壁フレーム（側壁）、４…下側フレーム（第１の面板）、５…筐体、４１…光電面、４３…光入射窓、１００…光検出ユニット、１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ…光検出部、１１１…遮光ケース、１１１ａ…スリット（開口部）、１１２…通電部、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ，１１３Ｄ…遮光部材、１２０…フレキシブル配線基板、１２０ａ…ノイズ光出射部、１２０ｘ…一端部。

Claims (7)

1. 第１の面板、前記第１の面板と対向する第２の面板、および、前記第１の面板と前記第２の面板との間に介在する枠状の側壁で構成され、光電面を収容するとともに光電面への光入射部を備えた筐体を有する光電子増倍管と、
   前記光電子増倍管が載置されるとともに、前記光電子増倍管と電気的に接続された通電部と、
   前記通電部と、一端部において接続されたフレキシブル配線基板と、
   前記光電子増倍管と、前記通電部と、前記フレキシブル配線基板の一端部とを収容し、且つ、前記光入射部に対応する開口部を有する遮光ケースと、
   前記遮光ケース内部であって、前記フレキシブル配線基板と前記光入射部との間に配置された遮光部材と
   を備える、光検出ユニット。
2. 前記遮光部材は、前記遮光ケース内部における前記フレキシブル配線基板を覆っている、請求項１に記載の光検出ユニット。
3. 前記遮光部材は、前記フレキシブル配線基板と前記遮光ケースとの間の空間を埋めるように配置される、請求項１又は２に記載の光検出ユニット。
4. 前記遮光部材は、遮光性の樹脂で構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光検出ユニット。
5. 前記光入射部は前記第１の面板に配置され、前記第１の面板は、前記光入射部が前記開口部と位置合わせされるようにして、前記遮光ケースと接している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光検出ユニット。
6. 前記遮光部材は、絶縁性を有しており、且つ、前記通電部と前記光電子増倍管との接続領域の周囲、および、前記通電部と前記フレキシブル配線基板との接続領域の周囲を覆っている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光検出ユニット。
7. 前記フレキシブル配線基板は、遮光機能を有している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出ユニット。
   

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