マイクロ PMT アッセンブリ マイクロ PMT モジュール 進化し続ける光センサ 小型光電子増倍管マイクロ PMT 量産可能 独自のMEMS技術、半導体製造 技術、電子軌道設計技術、真空機 密パッケージ技術、真空プロセッシ ング技術を総合的に利用したことで、 高い性能を保ったまま、量産を可 能にしました。 耐衝撃 小 型 MEMS技術の陽極接合を用いて マイクロ PMTは、 シリコン基盤を2 シリコン基板とガラス基板を貼りあ 枚のガラス基板で挟み込んだ3層 わせているため、衝撃に強いデバ 構造です。わずか3つの部品で構 イスが実現しました。高い耐衝撃 成されているため、今までにない小 性により、高性能な携帯型分析機 型化に成功しました。 器などの開発に最適です。 カスタマイズ 対応 高感度 高速応答 お客様の使用状況や使用環境に 通常の光電子増倍管の電極配置 合わせたカスタマイズのご相談も と同様の構造を高い精度で形成し 承っております。 ているため、光電子増倍管の高感 度と高速応答性を実現しています。 原寸大 ! マイクロ PMT ■ マイクロ PMT の構造図 接続端子 真空容器 ガラス 2 次電子 集束電極 シリコン 真空 （∼10-4 パスカル） 光電面 陽極 陽極 マイクロ PMTは、従来の光電子増倍管と 同じ真空管で同じ動作原理のため、通常の PMTの機能を保ったまま小型・軽量化に成 功しました。 入射光 光電面、入射窓 電子増倍部 （ダイノード） 【上面図】 最終ダイノード 光電子 電子増倍部（ダイノード） 【断面図】 ガラス 光電子増倍管は光センサの中でも極めて高感度、高速応答な光検出器です。二次 PMT（光電子増倍管） とは 電子放出効果による増倍のため、紫外線、可視光、近赤外線の測定に使われる受光 素子の中では際立った感度と低ノイズ性を有しています。この特性を活かし、高性能 な医療機器や環境モニタなど幅広い用途に使用されています。 医療 計測 ベッドサイド・家庭での健康診断 個人・地域単位での環境汚染計測 医療機器の小型化・ポータブル化によって 高度な医療をもっと身近に。 さまざまな環境下に対応し、 どんな場所でも 環境計測が可能に。 検査室や研究室でしか行えなかった検査を、 マイクロ PMTを マイクロ PMTは環境モニタリング用の光センサとしても有 用いることによって救急室の中や、小さな診療所でも行える 用です。昨今は世界中で異常気象や、広範囲災害など ようになります。さらに、高度な検査を家庭で行えるようになれ の環境問題が起こっています。小型計測装置が実現す ば、重大な疾病であっても早期に発見できるようになります。 れば、 さまざまな現場で環境の変化をいち早く察知し、被 また、疾病の早期診断のみならず、 日々の健康管理にも有 害を最小限に抑えることが可能になります。 用です。 製品構成 ●マイクロPMT アッセンブリ 型名 マイクロ PMT + 電圧分割回路 感度波長範囲 H12400-00-01 300 nm∼650 nm H12400-01-01 300 nm∼850 nm 小型化 ※マイクロPMT アッセンブリ用高圧電源を最終ページに掲載しています。 ●マイクロPMT モジュール 型名 マイクロ PMT + 電圧分割回路 + 高圧電源回路 感度波長範囲 H12402 300 nm∼650 nm H12402-01 300 nm∼850 nm 薄型形状 型名 細型形状 感度波長範囲 H12403 300 nm∼650 nm H12403-01 300 nm∼850 nm マイクロ PMT アッセンブリ マイクロ PMTに電圧分割回路を組み合わせた H12400 シリーズ 高感度光センサです。ヘッド部の小型化により狭 いスペースでも使用することができます。 ■ 仕様 (at +25 °C) 項目 H12400-01-01 H12400-00-01 300 ∼ 650 感度波長範囲 単位 300 ∼ 850 nm 420 最高感度波長 バイアルカリ 種類 光電面 mm 硼硅酸ガラス ― 12 ― ダイノード段数 供給電圧 最大定格 陽極 - 陰極間 デバイダ電流 V 126 µA µA 最小値 50 100 標準値 80 青感度指数 標準値 赤感度比 標準値 8.0 ― 200 ― 0.2 ― 放射感度（最高感度波長） 標準値 80 62 mA/W 最小値 30 15 標準値 160 70 標準値 1.6 × 105 2.1 × 104 ルーメン感度 ルーメン感度 放射感度（最高感度波長） 標準値 0.3 最大値 3 上昇時間 標準値 1.2 走行時間 標準値 8.0 T.T.S.③ 標準値 暗電流② 陽極特性 ① -1150 5 平均出力信号電流 陰極特性 ― 3(X) × 1(Y) 最小有効エリア 入射窓材質 nm マルチアルカリ 時間特性 標準値 ゲイン ① µA/lm ― A/lm A/W nA ns 1.3 2 × 106 3.5 × 105 ― 動作周囲温度 +5 ∼ +50 ℃ 保存温度 -20 ∼ +50 ℃ g 質量 11 ①: 供給電圧 -900 V ②: 暗中にて30分間放置後測定。 ③: T.T.S.は電子走行時間拡がり(FWHM)です。 ■ 分光感度特性 100 ■ ゲイン特性 TPMHB0884JA 107 TPMHB0885JA A マルチアルカリ光電面 バイアルカリ光電面 106 105 ゲイン 陰極放射感度 (mA/W) 量子効率 (%) 10 1 バイアルカリ光電面 104 マルチアルカリ光電面 0.1 103 陰極放射感度 量子効率 0 200 300 400 500 600 700 波長 (nm) 800 900 1000 102 0.5 -500 0.6 -600 0.7 -700 0.8 -800 0.9 1.0 1.1 -900 -1000 -1100 コントロール電圧 (V)※ 供給電圧 (V) ※マイクロ PMT モジュールのコントロール電圧になります。 マイクロ PMT モジュール マイクロ PMTに電圧分割回路と高圧 H12402/H12403 電源回路を内蔵した高感度光センサモ ジュールです。 低電圧入力で簡単に動 作させることができます。 シリーズ ■ 製品バリエーション 型名 感度波長範囲 光電面種類 特長 H12402 / H12403 300 nm ∼ 650 nm バイアルカリ 可視域用 H12402-01 / H12403-01 300 nm ∼ 850 nm マルチアルカリ 可視∼近赤外域用 ■ 仕様 (at +25 °C) 項目 単位 H12402 / H12403シリーズ サフィックス ― -01 入力電圧 — V +4.5 ∼ +5.5 最大入力電圧 +5.5 V 20 mA 最大出力信号電流 ② 5 µA 最大コントロール電圧 +1.15 最大入力電流 ① 推奨コントロール電圧調整範囲 有効光電面サイズ 1 MΩ 3(X) x 1(Y) mm 最高感度波長 nm 420 最小値 50 100 標準値 80 200 青感度指数 標準値 8.0 ― 赤感度比 標準値 ― 0.2 — 放射感度 ③ 標準値 80 62 mA/W 最小値 30 15 標準値 160 70 標準値 1.6 × 105 ルーメン感度 ルーメン感度 陽極特性② V +0.5 ∼ +1.1 コントロール電圧入力インピーダンス 陰極特性 V +0.5 ∼ +1.0 放射感度 ③ 暗電流 ④ µA/lm — A/lm 2.1 × 104 標準値 0.3 最大値 3 A/W nA 標準値 1.2 ns リップルノイズ ②⑤ (peak to peak) 最大値 0.3 mV セトリングタイム ⑥ 最大値 時間特性 上昇時間 10 s 動作周囲温度 ⑦ +5 ∼ +50 ℃ 保存温度 ⑦ -20 ∼ +50 ℃ 標準値 質量 ①: 入力電圧 +5 V、 コントロール電圧 +0.9 V、暗電流出力 ②: コントロール電圧 +0.9 V ③: 最高感度波長時 ④: 暗中にて30分間放置後測定 g 42（H12402シリーズ）、52（H12403シリーズ） ⑤: ケーブルRG-174/U、 ケーブル長450 mm、負荷抵抗1 MΩ、負荷容量13 pF ⑥: コントロール電圧を+1.0 Vから+0.5 Vへ変化させたときの安定時間 ⑦: 結露なきこと ■ 感度調整方法 電圧可変動作 信号出力 低電圧入力(赤) GND (黒) 基準電圧出力 (青) コントロール電圧入力 (白) ・コントロール電圧を調整して 感度調整を行ってください。 ・基準電圧は電気的に絶縁した 状態で使用してください。 電源 +5 V GND +0.5 V ∼ +1.0 V *1 電源 マイクロPMTモジュール 信号出力 低電圧入力(赤) GND (黒) 基準電圧出力 (青) コントロール電圧入力 (白) +5 V GND CW マイクロPMTモジュール 抵抗可変動作 モニタ 可変抵抗器 (10 kΩ) (サフィックスなし) GND *1 サフィックス -01: +1.1 V ・可変抵抗器を使って感度調整を行う場合は、コントロール電圧が +1.15 Vを超えないようにモニタしながら使用してください。 TPMOC0256JA 特性データ ■ 暗電流 ■ 出力波形 ■ T.T.S. 光電子増倍管は完全な暗中にあるときで も微弱な電流を出力しています。この電 流のことを陽極暗電流といい、 これに起 因するノイズが光電増倍管の検出能力 を決める重要な要素となります。下図は 供給電源に対するマイクロ PMTの標準 的な暗電流を示したグラフです。 光電子増倍管は非常に高速の時間特 性を持った光検出器です。下図は光電 子増倍管の時間特性に比べて十分に 短い光パルス （パルス幅:70 ps）に対する、 マイクロPMTの出力波形例です。陽極・ 陰極間電圧が-900 Vの時の陽極出力 パルスの上昇時間は1.2 ns、下降時間 は1.7 nsです。 入射光が光電面に達してから陽極電流 がピークに達するまでの時間を電子走行 時間といいます。 T.T.S.（Transit Time Spread） は光電 面を単一光子により全面照射した時の 陽極パルスの走行時間のゆらぎを、 その ヒストグラムの半値幅で表したものです。 マイクロ PMTの標準的なT.T.S.は1.3 ns です。 10-8 TPMHB0901JA TPMHB0902JA 10000 TPMHB0903JA 供給電圧: -900 V 半値幅: 1.3 ns 10-9 10-10 10-11 相対カウント数 出力電圧 (2 mV/div) 陽極暗電流 (A) 1000 10 負荷抵抗: 50 Ω 供給電圧: -900 V 上昇時間: 1.2 ns 下降時間: 1.7 ns 10-12 10-13 -400 -500 -600 -800 100 1 -1000 -1200 供給電圧 (V) 時間 (2 ns/div) 時間 (2 ns/div) ■ ユニフォミティ ■ 磁気特性 ■ パルスリニアリティ 光電面上の入射光の位置による感度の 均一性をユニフォミティと言います。下図 は波長400 nm、直径1 mmのスポット光 をマイクロPMTの光電面上でX軸並びに Y軸方向に0.1 mmピッチで操作した時の 陽極出力を示した例で、おおむね均一な 出力が得られていることが分かります。 光電子増倍管内部を走行する光電子は、 外部磁場によって通常の軌道から外れ、 ゲインの減少を引き起こします。減少の 度合いは磁場の向きにより異なります。 下図はマイクロPMTの磁場による影響を 示したグラフで、Z方向の磁場に最も影響 を受けることが 分かります。地 磁 気は 0.1 mT未満ですので、 ほとんど影響はあり ません。 光電面に強い光パルスが入るとダイノード 後段で大電流が流れ、空間電荷密度が 高くなるために飽和現象が現れますので、 陽極出力には理想的な直線性（リニアリ ティ）からのずれが生じます。下図は光パ ルスに対するマイクロPMTの標準的なリ ニアリティ特性を示したもので、1 mAの陽 極ピーク電流において約5 %のずれが生 じています。 下 右 （X軸） 1.2 TPMHB0905JA 10 80 相対出力 (%) 上（Y軸） 左 Y軸 100 60 -10 -0.5 0.5 1.5 上 位置 (mm) X軸 100 80 相対出力 (%) 0.8 0 -1.5 下 相対出力 (%) 0 1 陽極 40 20 （上面図） X 0.6 0.4 -20 -30 陽極 Y 60 40 0.2 -40 20 0 -2.5 左 TPMHB0906JA 供給電圧: -900 V 変化率（%） 波長 : 400 nm 供給電圧 : -900 V スポット径 : 1 mm 供給電圧: -900 (V) パルス幅: 50 (ns) 繰り返し周波数: 1 (kHz) Z -1.5 -0.5 0.5 位置 (mm) 1.5 2.5 右 TPMHB0904JA 0 -20 -15 -10 -5 0 5 磁束密度 (mT) 10 15 20 -50 0.01 0.1 1 陽極ピーク電流 (mA) 10 ■ 外形寸法図 (単位：mm) ■ H12400シリーズ 19 ± 0.25 17 ± 0.25 2.2 ± 0.2 4 ± 0.25 C1 4.3 ± 0.2 GND C2 C3 C4 GND GND C1 : 1 nF フレキシブル プリント基板 C2, C3, C4 : 22 nF R1, R12 : 1 MΩ R2, R11 : 680 kΩ R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R3 to R10 : 470 kΩ -HV GND R13 : 2 MΩ 18.6 ± 0.1 21 ± 0.25 5.5 ± 0.2 P 信号出力 : SMAコネクタ A 13 ± 0.1 同軸ケーブル 180 ±10 8 ± 0.5 Dy1 Dy2 Dy3 Dy4 Dy5 Dy6 Dy7 Dy8 Dy9 Dy10 Dy11 Dy12 K 7.2 ± 0.25 オプティカルブロック接続用アダプタ接続時* オプション取り付け用ネジ穴 （4-M2 深さ4） 10.2 36 ± 2 入射窓部 ABSケース フレキシブル プリント基板 12 22 ± 0.5 14 ± 0.1 8.0 34 ± 0.5 4-M1.4 深さ 1.5 固定用ネジ穴 電圧分割回路 15 ± 0.5 SMAコネクタ 6 ± 0.5 14 ± 0.1 3 ± 0.2 22 ± 0.5 4.8 ± 0.2 -HV AWG26 紫 500 ±10 マイクロPMTアッセンブリ * オプティカルブロック接続用アダプタは付属品です。 GND 0.2SQ 黒 500 ±10 TPMHA0590JB ■A断面図 ■入射窓部 1.4 4 0.5 0.5 450 ± 20 34 ± 0.1 ■ H12403シリーズ 12.5 ± 0.25 2-M1.4 L1.5 15 ± 0.25 11 ± 0.1 2 34 ± 0.35 450 ± 20 4-M2 L4 光電面 1 x 3 光電面1 x 3 ケーブル 入射窓部 12 ± 0.25 ●ケーブル 低電圧入力 : AWG26 (赤, +5 V) GND : AWG26 (黒) 基準電圧出力 : AWG26 (青, +1.2 V) コントロール電圧入力 : AWG26 (白) 信号出力 : RG-174/U 34 ± 0.1 ケーブル 13 ± 0.1 入射窓部 38 ± 0.35 . 26 ± 0.1 13 ± 0.1 入射窓 パッケージ TPMHA0590JB 38 ± 0.35 2 30 ± 0.25 光電面 C0.3 光電面有効エリア 3×1 ■ H12402シリーズ マイクロPMT 4-M2 L4 ●ケーブル 低電圧入力 : AWG26 (赤, +5 V) GND : AWG26 (黒) 基準電圧出力 : AWG26 (青, +1.2 V) コントロール電圧入力 : AWG26 (白) 信号出力 : RG-174/U TPMOA0083JB TPMOA0084JB 関連製品 ■ 高圧電源 C10940シリーズ 0.7 W 出力 1200 V / 0.6 ｍA 小型・高性能を主眼として開発されたオンボード実装型の高圧電源モジュールでマイクロPMTアッセンブリ H12400シリーズに最適な電源です。高性能・低消費電力を実現し、各種保護機能も搭載しています。 保護機能：入力電圧逆入力、外部コントロール電圧逆入力、外部コントロール電圧過大入力、出力連続過負荷、 出力連続短絡およびアークに対して保護 項目 入力電圧 入力電流 ① 出力電圧 出力電流 リップル / ノイズ (p-p) ①② 動作周囲温度 ①② / 動作周囲湿度 ③ 保存温度 / 保存湿度 ③ 質量 外形寸法（W×H×D） ①: 最大電圧出力時 ②: 最大電流出力時 * -R2タイプ: RS-485コントロール C10940-03 標準値 最大値 標準値 標準値 C10940-03-R2* C10940-53 C10940-53-R2* +5 ± 0.5 60（無負荷）, 230（全負荷） -10 ∼ -1200 +10 ∼ +1200 0.6 50 0 ℃ ∼ +50 ℃ / 80 %以下 -20 ℃ ∼ +60 ℃ / 80 %以下 8.5 15 × 18 × 15 単位 V mA V mA mV ― ― g mm ③: 結露なきこと ■ 光電子増倍管モジュール用電源C10709 光電子増倍管モジュール駆動用の電源ユニットです。駆動電圧、コントロール電圧共にこの一 台で供給することができます。マイクロPMTモジュールH12402、H12403シリーズの駆動電源 として最適です。 ▲C10709 ■ アンプユニット 光電子増倍管からの信号電流を入力し、電圧に変換して出力するアンプユニットです。用途に 応じて、周波数帯域・電流電圧変換係数が最適なものをお選びください。 ▲（後）C7319、C9663、C6438 （前）C1184、C5594-44 ■ フォトンカウンティング計測構築例 ▲マイクロPMTアッセンブリ H12400シリーズ USB ▲フォトンカウンティング ユニット C9744 ▲カウンティングユニット C8855-01 PC ▲マイクロPMTモジュール H12402、H12403シリーズ ※ は、浜松ホトニクス （株）の登録商標です。 ●本資料の記載内容は平成26年5月現在のものです。製品の仕様は、改良等のため予告なく変更することがあります。 ●関連製品の個別カタログは別途お問い合わせください。 □仙台営業所 〒980-0011 □筑波営業所 〒305-0817 □東京営業所 〒105-0001 □中部営業所 〒430-8587 □大阪営業所 〒541-0052 □西日本営業所 〒812-0013 WEB SITE www.hamamatsu.com 仙台市青葉区上杉1-6-11（日本生命仙台勾当台ビル2階） TEL (022)267-0121 つくば市研究学園D6街区8画地（研究学園スクウェアビル7階） TEL (029)848-5080 東京都港区虎ノ門3-8-21（虎ノ門33森ビル5階） TEL (03)3436-0491 浜松市中区砂山町325-6（日本生命浜松駅前ビル4階） TEL (053)459-1112 大阪市中央区安土町2-3-13（大阪国際ビル10階） TEL (06)6271-0441 福岡市博多区博多駅東1-13-6（竹山博多ビル5階） TEL (092)482-0390 □電子管営業推進部 〒438-0193 静岡県磐田市下神増314-5 TEL (0539)62-5245 FAX (0539)62-2205 FAX (022)267-0135 FAX (029)855-1135 FAX (03)3433-6997 FAX (053)459-1114 FAX (06)6271-0450 FAX (092)482-0550 TPMZ1019J01 MAY 2014 IP