特許 5948324 真空容器及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5948324

(24)【登録日】2016年6月10日

(45)【発行日】2016年7月6日

(54)【発明の名称】真空容器及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 29/86 20060101AFI20160623BHJP

   H01J 9/26 20060101ALI20160623BHJP

【ＦＩ】

   H01J29/86 Z

   H01J9/26 A

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-518066(P2013-518066)

(86)(22)【出願日】2012年5月25日

(86)【国際出願番号】JP2012063563

(87)【国際公開番号】WO2012165357

(87)【国際公開日】20121206

【審査請求日】2015年5月22日

(31)【優先権主張番号】特願2011-119565(P2011-119565)

(32)【優先日】2011年5月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】505335348

【氏名又は名称】佐々木 真人

(74)【代理人】

【識別番号】100109221

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 充広

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 真人

(72)【発明者】

【氏名】野田 浩司

(72)【発明者】

【氏名】浅岡 陽一

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２１７４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１１５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１４９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０４４３０６２３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−１８０６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２５２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１９６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ２９／８６

Ｈ０１Ｊ ２９／８７

Ｈ０１Ｊ ３１／５０

Ｈ０１Ｊ ９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスでドーム状に形成された透光窓と、
金属製で筒状に形成され、一端の開口の縁部に沿って軸方向に垂直に延びるとともに前記透光窓の外縁を支持するフランジ部を有する支持枠と、
を備え、
前記フランジ部は、前記透光窓の反対側において軸方向に弾性変形する応力緩和部を介して前記支持枠に支持されている真空容器。

【請求項2】

前記応力緩和部は、前記支持枠の前記一端側において前記開口の径を狭めるように設けられるとともに、前記フランジ部に接続されて前記フランジ部を支持する傾斜部である、請求項１に記載の真空容器。

【請求項3】

前記フランジ部と前記傾斜部との間に挟まれた凹部に充填される補強材部分をさらに有する、請求項２に記載の真空容器。

【請求項4】

前記フランジ部は、前記支持枠の前記一端側に設けた前記開口において外側に突出するとともに、外縁から内側に折り返されて前記透光窓の外縁を覆う保護部を有する、請求項１に記載の真空容器。

【請求項5】

前記支持枠は、軸方向に垂直な平面に沿って突出又は陥没する環状の強化部を有する、請求項１に記載の真空容器。

【請求項6】

前記透光窓の外縁は、前記フランジ部の支持面に当接する当接面を有し、
前記支持面と前記当接面とは、前記透光窓よりも軟化点が低い半田ガラス層を介してシールされている、請求項１に記載の真空容器。

【請求項7】

ガラスでドーム状に形成された透光窓を準備する工程と、
金属製で筒状に形成され一端の開口の縁部に沿って軸方向に垂直に延びるフランジ部を有するとともに、当該フランジ部を軸方向に弾性変形する応力緩和部を介して支持する支持枠を準備する工程と、
前記透光窓の外縁を前記透光窓よりも軟化点が低い半田ガラスを介して前記フランジ部に接着することにより、前記透光窓の外縁を前記フランジ部に支持させる工程と、
を備える真空容器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光電撮像装置等で用いられ、ガラス製の光学窓と金属製の容器本体とを有する真空容器及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光電撮像装置や光電子増倍管などの光電管は、光電変換用の入力部と、光電変換後の電子を収束させる静電収束系と、収束状態で入射した電子を光に変換して像を形成する出力部とを有する（特許文献１参照）。この光電撮像装置の入力部は、例えばドーム状の外形を有するガラス製の光学窓で形成されており、光学窓の内面には、光電変換物質が塗布されている。

【0003】

光電撮像装置を望遠鏡その他の観察光学系に組み込む用途があり、例えば直径１ｍ弱の比較的大口径の光学窓において０．２ｍｍ以下のスポットを形成することができれば、高感度かつ高性能の観察光学系を提供することができる。この場合、０．２ｍｍ以下のスポットを形成するためには、光学窓の光学面の形状誤差を０．１ｍｍ以下に抑える必要がある。

【0004】

ところで、光電撮像装置は、原理的に電子軌道を用いた静電レンズ系のため、形状精度の高い光学窓と高真空容器とを有し、真空の容器内に静電レンズを配置しなければならない。側面や背面を担う金属容器の加工精度は十分精度よく保てるが、高精度の入力用の光学窓すなわち窓ガラスの製作は困難であった。まず、容器内が真空のため１気圧分の差圧が窓ガラスにかかり、高い光透過率と軽量性を確保するため窓ガラスの厚みをできるだけ薄くしたいという要求と相反することになる。本願発明者がこれまで行ってきた窓ガラスの製作法では、ガラス部材の周縁を熱により垂直近く立てるように変形させることで筒状の部分とし、この筒状部分を熱膨張係数の似た側面を有する金属筒に融着させていた。その際、ガラス部材に対する熱加工による熱ひずみの発生、真空時の応力集中による破砕等の問題があり、大口径になるほど加工精度だけでなく歩留まりも低下していた。

【0005】

なお、光電管に利用される公知の真空容器として、金属製の円筒状バルブと、ガラス製の受光面板とを備えるものが存在する（特許文献２、３等参照）。この真空容器では、円筒状バルブの一端に設けた内向きのフランジと平坦な受光面板の外周とが融着されて、受光面板によって円筒状バルブの一端の開口が塞がれる構造となっているので、高精度の光学性能を確保しつつ受光面板の直径を大きくすることは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−１１５６８号公報

【特許文献2】特開平１０−２７５５８７号公報

【特許文献3】特開２００６−１２７９７１号公報

【発明の概要】

【0007】

本発明は、光学窓の高い精度を確保しつつ開口径を大きくすることができる真空容器及びその製造方法を提供することを目的とする。

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る真空容器は、（ａ）ガラスでドーム状に形成された透光窓と、（ｂ）金属製で筒状に形成され、一端の開口の縁部に沿って軸方向に垂直に延びるとともに透光窓の外縁を支持するフランジ部を有する支持枠とを備える。さらに、フランジ部が、透光窓の反対側において軸方向に弾性変形する応力緩和部を介して支持枠に支持されている。

【0009】

本発明の真空容器では、ガラスでドーム状に形成された透光窓を支持枠延いては容器本体で支持するので、透光窓自体の耐圧性を高めフランジ部による透光窓の支持強度を高めることができる。これにより、受光用の透光窓の厚みやフランジ部の厚みの増大等を抑えつつ開口径を大きくすることができ、透光窓を高精度化することができる。また、応力緩和部の弾性変形によって、フランジ部が軸方向に変位し、その分応力緩和部が例えば直径が増大するように周方向に膨れて、透光窓の外縁を柔軟に支持することができるので、透光窓の歪みや破砕を回避することができる。

【0011】

本発明の別の側面では、応力緩和部が、支持枠の一端側において開口の径を狭めるように設けられるとともに、フランジ部に接続されてフランジ部を支持する傾斜部である。この場合、傾斜部の弾性的変形によって応力を分散させることができ、透光窓の破損を確実に防止できる。なお、傾斜部は、単一の斜面部分に限らず複数の斜面部分で構成することができ、これを構成する板状部材の厚みの調整によってその弾性を調整することができる。

【0012】

本発明のさらに別の側面では、フランジ部と傾斜部との間に挟まれて例えば楔状の断面を有する凹部に充填される補強材部分をさらに有する。補強部材の材質の選定によってその弾性を調整することができる。この場合、補強材部分が傾斜部やフランジ部と一体となって力を吸収するように変形し、透光窓の破損をより確実に防止できる。

【0013】

フランジ部が、支持枠の一端側に設けた開口において外側に突出するとともに、外縁から内側に折り返されて透光窓の外縁を覆う保護部を有する。この場合、フランジ部の強度を高めることができ、フランジ部による透光窓の封止を確実なものとできる。

【0014】

本発明のさらに別の側面では、支持枠が、軸方向に垂直な平面に沿って突出又は陥没する環状の強化部を有する。この場合、支持枠の外圧に対する強度を相対的に高めることができる。

【0015】

本発明のさらに別の側面では、透光窓の外縁が、フランジ部の支持面に当接する当接面を有し、支持面と当接面とが、透光窓よりも軟化点が低い半田ガラス層を介してシールされている。この場合、透光窓の加熱による変形を抑制しつつ、ガラスで形成された透光窓を金属製で形成された支持枠に固定することができ、接着用の熱加工に伴う変形や強度の低下を防止することができる。

【0016】

本発明に係る真空容器の製造方法は、（ａ）ガラスでドーム状に形成された透光窓を準備する工程と、（ｂ）金属製で筒状に形成され一端の開口の縁部に沿って軸方向に垂直に延びるフランジ部を有するとともに、当該フランジ部を軸方向に弾性変形する応力緩和部を介して支持する支持枠を準備する工程と、（ｃ）透光窓の外縁を透光窓よりも軟化点が低い半田ガラスを介してフランジ部に接着することにより、透光窓の外縁をフランジ部に支持させる工程とを備える。

【0017】

本発明の製造方法では、ガラスでドーム状に形成された透光窓を支持枠延いては容器本体で支持するので、透光窓自体の耐圧性を高めフランジ部による透光窓の支持強度を高めることができ、受光面板の厚みの増大等を抑えつつ開口径を大きくすることができる。さらに、透光窓の支持のため透光窓の外縁を透光窓よりも軟化点が低い半田ガラスを介してフランジ部に接着するので、熱加工に伴う透光窓の変形や強度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る真空容器を用いた観察光学系を説明する側方断面図である。

【図2】図２Ａは、本発明の一実施形態に係る真空容器の要部を説明する平面図であり、図２Ｂは、真空容器の要部の側方断面図である。

【図3】真空容器の要部の部分的な拡大図である。

【図4】真空容器に加わる応力変形シミュレーションを説明するチャートである。

【図5】変形例の真空容器に加わる応力変形シミュレーションを説明するチャートである。

【図6】比較例の真空容器に加わる応力変形シミュレーションを説明するチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一実施形態に係る真空容器を説明するため、かかる真空容器を利用した観察光学系の構造等について説明する。

【0020】

図１に示す観察光学系４０は、シュミット型の望遠鏡であり、補正板４１と、結像ミラー４２と、光電撮像装置４３とを備える。補正板４１の光入射面４１ａ及び光射出面４１ｂの少なくとも一方は、球面又は非球面となっており、光束ＬＬの光路を補正する。補正板４１は、図示のように１枚構成のものに限らず、複数枚の構成とできる。結像ミラー４２は、球面又は非球面の反射面４２ａを有し、補正板４１を経た光束ＬＬを集光して観察対象の像を形成する。光電撮像装置４３は、本体が真空容器１００内に収納された構造を有しており、光電変換用の入力部４３ａと、光電変換後の電子を収束させる静電収束系４３ｂと、収束状態で入射した電子を光に変換して像を形成する出力部４３ｃとを有する。

【0021】

この光電撮像装置４３の入力部４３ａは、金属製の容器本体７０の開放側の一端に固定されている。入力部４３ａは、球殻状の外形を有するガラス製の光学窓である透光窓１０を有しており、透光窓（光学窓）１０の内側には所定の特性を有する光電変換物質の蒸着によって光電変換面１５が形成されている。静電収束系４３ｂは、容器本体７０の側壁内面に支持されている。静電収束系４３ｂは、複数の電子収束用の電極部分５１〜５５を有している。出力部４３ｃは、容器本体７０の底部に固定されている。出力部４３ｃは、例えばファイバーオプティックプレート６０で形成され、入射面６０ａには、所定の特性を有する蛍光体が塗布されている。ファイバーオプティックプレート６０の入射面６０ａは、静電収束系４３ｂの結像面の位置に配置されており、静電収束系４３ｂの結像面と一致するような面形状を有している。

【0022】

図２Ａ及び２Ｂは、真空容器１００の一部であって、入力部４３ａに相当する部分を説明する平面図及び側方断面図である。図示のように、真空容器１００の入力部４３ａは、ドーム状の透光窓１０と、筒状の支持枠２０とを備える。このうち、支持枠２０は、本体として側壁部２１を含み、側壁部２１の一端側から拡張した部分で透光窓１０を支持し、側壁部２１の他端側で図１の容器本体７０に接続されている。透光窓１０、支持枠２０、及び容器本体７０によって形成される真空容器１００の内部空間ＩＳは、減圧されて高真空状態に維持されている。

【0023】

透光窓１０は、外部に突起する球殻部分であり、円形の外周を有する。透光窓１０は、ガラス製で、１気圧の外圧に耐えられる強度を有する。透光窓１０のガラス材料としては、例えばコバールガラス等のホウケイ酸ガラスを用いることができる。透光窓１０は、観察光の波長域で高い光透過性を示す。透光窓１０は、例えば直径５７０ｍｍ程度、厚さ８ｍｍ程度のものであり、外面１１及び内面１２は、曲率半径７２０ｍｍ程度の球面であり、鏡面に加工されている。透光窓１０の外縁１０ａは、透光窓１０の軸ＡＸに垂直で外縁１０ａを含む平面Ｐ１に平行な環状の当接面１４を有している。なお、透光窓１０の内面１２上には、入射光を光電子に変換する光電変換層が成膜され、光電変換面１５となっている。内面１２や外面１１の曲率は、透光窓１０の強度を維持できる範囲内で適宜調整することができる。真空容器１００の前段の光学系（例えば図１の結像ミラー４２）の焦点面が内面１２と一致しない場合、透光窓１０の内側の内部空間ＩＳ中に光電変換層を有する光透過層を別途設けることもできる。

【0024】

図３に示すように、透光窓１０の当接面１４は、平坦面に加工されており、後述する半田ガラス層３０を介して支持枠２０の上端に設けた開口ＡＰの縁部２０ａに支持されている。

【0025】

図２Ｂ等に戻って、真空容器１００を構成する支持枠２０の側壁部２１は、軸ＡＸ方向を軸方向とする円筒部分であり、上端に円形の開口ＡＰを有する。側壁部２１は、例えば鉄、ニッケル、及びコバルトの合金であるコバール等で形成され、１気圧の外圧に耐えられる強度を有する。本実施形態の場合、側壁部２１は、例えば１．５ｍｍ程度の厚みを有する管材コバールを加工したものであり、胴まわりに補強のため帯状の凹凸（具体的には後述する突起２９）を有している。

【0026】

図３を参照して、側壁部２１の上端の凹凸構造について説明する。側壁部２１の上端には、これに連接するように、透光窓１０の外縁１０ａを支持するためのフランジ部２２が設けられている。フランジ部２２は、側壁部２１と同一の材料から一体的に形成されたものであり、側壁部２１の上端から上下の軸ＡＸ（図２Ａ及び２Ｂ参照）に垂直な外方向に延びている。フランジ部２２は、透光窓１０の当接面１４と同様に平面Ｐ１に平行な支持面２４を有している。フランジ部２２の幅は、例えば開口ＡＰの直径の１／２５程度である。

【0027】

フランジ部２２の支持面２４と透光窓１０の当接面１４との間には、薄い半田ガラス層３０が存在する。この半田ガラス層３０は、透光窓１０のガラス材料や側壁部２１の金属材料よりも軟化点が低い半田ガラスで形成されており、フランジ部２２の支持面２４と透光窓１０の当接面１４とに挟まれた状態で加熱されることによりこれらと溶融し、真空容器１００の内外をシールする。半田ガラス層３０の材料は、フランジ部２２や透光窓１０の材料との融着性、融着後の歪みの発生状態等を考慮して選択する。半田ガラス層３０は、例えばガラスをベースとして粉末状に作製されたフリットガラスで形成されており、融着後はスペーサーとして数１００μｍの膜厚を有している。また、その組成はＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３（ＣＯＭ）又はＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２等からなっていて、フランジ部２２の金属と略同じ線膨張係数をもっている。

【0028】

フランジ部２２は、側壁部２１の上端に設けた傾斜部２５に支持されている。傾斜部２５は、湾曲部２５ａと鉛直部２５ｂとを有する。湾曲部２５ａは、開口ＡＰの径を図面上の先端側で狭めるように傾斜するとともに、外側に凸で内側に凹となるように（つまり外側に出っ張るように）湾曲した状態となっている。鉛直部２５ｂは、下端で湾曲部２５ａに連結され、上端でフランジ部２２に連結されている。つまり、フランジ部２２は、傾斜部２５の上端を外側に大きく折り返すように形成されて傾斜部２５に接続されている。傾斜部２５は、上下に延びる軸ＡＸ（図２Ｂ参照）の方向に弾性的に撓み変形する応力緩和部として機能する。つまり、フランジ部２２は、応力緩和部としての傾斜部２５を介して側壁部２１に支持されている。これにより、上下に弾性変形する傾斜部（応力緩和部）２５に支持されたフランジ部２２も軸ＡＸ方向に変位し、透光窓１０の外縁１０ａを柔軟に支持することができるようになり、透光窓１０の歪みや破砕を回避することができる。このため、傾斜部２５やフランジ部２２のサイズや厚みは、透光窓１０のサイズ等を考慮して設定されている。傾斜部２５の横幅は、例えば開口ＡＰの直径の１／２０程度であり、例えば１７ｍｍ程度の曲率半径を有している。傾斜部２５における肉厚は、透光窓１０のサイズ等にもよるが、例えば１．２ｍｍ〜１．５ｍｍ程度となっている。

【0029】

フランジ部２２の外縁には、内側に傾斜した帯状の保護部２６が形成されている。保護部２６は、フランジ部２２の形状を保つ役割を有し、フランジ部２２の外縁を内側に大きく折り返したように形成されている。保護部２６は、円錐面の一部に相当するものとなっており、保護部２６の幅は、例えばフランジ部２２の幅の１／８０程度であり、上下に延びる軸ＡＸ（図２Ｂ参照）に対して例えば４５°程度傾斜している。

【0030】

フランジ部２２と傾斜部２５との間には、断面楔状の凹部又は窪みＲＥが形成されている。この窪みＲＥは、全体としては、側壁部２１の周に沿うように、すなわち図２Ｂの軸ＡＸの周りに環状に配置されており、補強材で充填されている。窪みＲＥを充填することによって形成された補強材部分２７は、フランジ部２２に沿ってフランジ部２２の直下に形成される環状の部分となっている。補強材部分２７は、フランジ部２２や傾斜部２５と一体となって外力を吸収するように変形し、透光窓１０の破損を確実に防止する役割を有している。補強材部分２７を形成する補強材としては、真空ベーキングその他の高温処理に耐熱性を有し、かつ、内部空間ＩＳを真空にしたときの応力集中を抑制するものが好適に用いられる。つまり、応力の集中を透光窓１０のガラス弾性限界や半田ガラス層３０の接合強度限界よりも小さくできるように、補強材部分２７の材料として、適度なヤング率を有する補強材が選択される。かかる補強材としては、例えばエポキシパテ等を用いることができる。補強材部分２７の材料としては、上記のエポキシパテに限らず、フランジ部２２の金属より若干柔らかく低いヤング率を有し窪みＲＥを隙間なく充填可能な充填材であれば、各種の有機、無機、又はこれらの複合材料を用いることができる。

【0031】

側壁部２１の下端には、図１に示す容器本体７０と接続されるフランジ部２８が設けられている。フランジ部２８は、側壁部２１の下端から軸ＡＸに垂直な外方向に延びており、全体としては、図２Ｂの軸ＡＸの周りに環状に配置されている。フランジ部２８は、容器本体７０の開口部に溶接等によって接続される。また、側壁部２１の中段には、帯状の突起２９が形成されており、軸ＡＸに垂直な平面に沿って延びている。この帯状の突起２９は、側壁部２１の強度を高める強化部としての機能を有している。なお、真空容器１００の内部空間ＩＳを高真空に減圧した場合、支持枠２０によって透光窓１０にかかる大きな荷重を受けることになるが、この際、フランジ部２２や傾斜部２５が弾性変形するだけでなく、側壁部２１が中央で外側に僅かに撓むように変形する。

【0032】

以下、図２Ａ及び２Ｂに示す真空容器１００の製造方法について説明する。まず、透光窓１０を準備する。透光窓１０は、板状のコバールガラスその他の光学ガラスを球面に変形させ、その表裏の表面に研削処理、研磨処理等を施すことにより、鏡面の外面１１及び内面１２を形成したものである。

【0033】

これと並行して、支持枠２０を準備する。例えばコバールで形成された管材を準備し、この管材にプレス加工等によって端部を折り曲げたり凹凸を形成したりして、図３に示すような断面形状の支持枠２０を得る。具体的には、傾斜部２５を含む側壁部２１やフランジ部２２が順次形成される。さらに、フランジ部２２の外縁が折り曲げられて、保護部２６が形成される。

【0034】

次に、支持枠２０に設けたフランジ部２２の支持面２４上に半田ガラスの粉末又はペーストを配置し、透光窓１０を側壁部２１のフランジ部２２上にセットする。これにより、透光窓１０の当接面１４とフランジ部２２の支持面２４との間に半田ガラスが保持された状態となる。この状態で、透光窓１０を載置した支持枠２０を加熱炉内に搬入して加熱する。この際の加熱温度は、半田ガラスの融点以上とし、透光窓１０のガラス材料や支持枠２０の金属材料の軟化点や融点よりも十分低いものとする。これにより、半田ガラスのみが溶融して半田ガラス層３０を形成し、当接面１４と支持面２４とを接着し、透光窓１０と支持枠２０とを気密にシールする。

【0035】

半田ガラス層３０の形成後は、透光窓１０と支持枠２０とを徐冷する。これにより、半田ガラス層３０等に歪が残ることを防止できる。

【0036】

その後、フランジ部２２と傾斜部２５との間の窪みＲＥに補強材を充填して補強材部分２７を形成する。これにより、入力部４３ａが完成する。

【0037】

以上の工程で作製された入力部４３ａは、これに設けたフランジ部２８を利用して、図１に示す容器本体７０の開口ＯＰの周囲に形成された縁部に対して溶接によって固定される。これにより、入力部４３ａと容器本体７０とを組み合わせた真空容器１００が完成する。

【0038】

最後に、容器本体７０等を適度に加熱しつつ容器本体７０に設けた不図示の排気部から内部空間ＩＳを減圧し、適度な真空度に達した段階でこの排気部をシールする。これにより、真空容器１００の内部が所期の真空度に設定され、真空容器１００が真空容器として機能する状態になる。なお、容器本体７０には、静電収束系４３ｂや出力部４３ｃが組み付けられており、真空容器１００の減圧によって光電撮像装置４３の製造が完了する。

【0039】

図４は、実施例の真空容器１００に加わる応力変形シミュレーション結果を説明するチャートである。この場合、透光窓１０の材料としてコバールガラスを用い、支持枠２０の材料としてコバールを用い、半田ガラス層３０の材料としてフリットガラスを用いている。図４は、図２Ｂの右半分に対応しており、応力の等高線（単位はＰａ）を示している。図中点線は、応力の変形前の形状や配置を示しており、縦方向の変形（例えば透光窓１０の下側への移動）が１００倍に誇張して表示されている。図からも明らかなように、透光窓１０の全体に略一様な応力が形成されており、支持枠２０においても、フランジ部２２、傾斜部２５、補強材部分２７等に生じる応力は比較的低く抑えられていることが分かる。具体的には、透光窓１０の全体で、応力分布は１１ＭＰａ程度以下に収まっており、外縁１０ａの最外縁でも、十数ＭＰａを越える部分がない。また、支持枠２０における応力は図では分からないが最大で７２ＭＰａとなっている。これらの間に設けた半田ガラス層３０における応力（主応力及びせん断応力を含む）は最大で２ＭＰａ程度となっている。なお、実施形態の真空容器１００は、透光窓１０に３０ＭＰａの応力が加わることを想定しており、支持枠２０に５００ＭＰａの応力が加わることを想定している。

【0040】

図５は、変形例の真空容器１００に加わる応力変形シミュレーション結果を説明するチャートである。この場合、支持枠２０から補強材部分２７が省略されている。図からも明らかなように、透光窓１０の全体に略一様な応力が形成されており、支持枠２０等に生じる応力も比較的低く抑えられていることが分かる。具体的には、透光窓１０の全体で１０ＭＰａ程度以下に収まっており、外縁１０ａの最外縁でも十数ＭＰａを越える部分がない。また、支持枠２０における応力は最大で３０３ＭＰａとなっている。これらの間に設けた半田ガラス層３０における応力は−８０〜２２ＭＰａの範囲となっている。このことから、補強材部分２７を省略した場合、透光窓１０における応力低減の効果が認められるが、支持枠２０や半田ガラス層３０では応力が増加する傾向にある。つまり、真空容器１００のサイズにもよるが、補強材部分２７によって、支持枠２０や半田ガラス層３０の部分での破砕に対する耐性を簡易に高められることがわかる。
なお、数十年のスケールで真空容器１００を用いる場合、真空容器１００の耐久性を高める観点で、上記のような補強材部分２７を設けることが望ましい。また、運搬や気圧の変化等に起因する圧力変動及び衝撃に対する強度を考えた場合も、上記のような補強材部分２７を設けることが望ましい。さらに、真空容器１００の製造の歩留まりを高める観点でも、上記のような補強材部分２７を設けることが望ましい。つまり、支持枠２０の側壁部２１等を形成する材料は、価格その他の入手しやすさの観点で採用される場合があるが、このような場合に採用された金属板のみの応力変形ではガラスの破壊限界に関するマージンが小さくなることがある。よって、補強材部分２７を用いることで安全係数を高める効果が生じ、真空容器１００の製造歩留まりを確実に高めることができる。

【0041】

図６は、比較例の真空容器１００に加わる応力変形シミュレーション結果を説明するチャートである。比較例では、透光窓１０用のガラス部材の周縁を熱により垂直近く立てるように変形させることで筒状の部分とし、この筒状部分を熱膨張係数の似た側面を有するコバール金属筒２２０に融着させている。図からも明らかなように、透光窓１０の外縁１０ａの屈曲部では、２６ＭＰａに達している。つまり、透光窓１０に限界に近い応力が生じていることになり、何らかの衝撃で透光窓１０の損傷が生じやすい。

【0042】

以上の説明から明らかなように、本実施形態の真空容器１００では、ガラスでドーム状に形成された透光窓１０を支持枠２０で支持するので、透光窓１０自体の耐圧性を高め支持枠２０に設けたフランジ部２２による透光窓１０の支持強度を高めることができる。これにより、透光窓１０や側壁部２１の厚みの増大等を抑えつつ開口径を大きくすることができる。

【0043】

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0044】

実施形態の真空容器１００では、透光窓１０の線膨張係数と支持枠２０の線膨張係数とを略一致させているが、透光窓１０の材料としては、既述のコバールガラスに限らず、ノネックス、モリブデンガラス等を用いることもできる（「ガラス工学ハンドブック」の電子管用ガラス参照）。ノネックスは、タングステン又はその合金等でできた支持枠２０と相性のよいホウケイ酸ガラスである。モリブデンガラスは、モリブデン又はその合金等でできた支持枠２０と相性のよいホウケイ酸ガラスである。

【0045】

真空容器１００の用途により、真空容器１００の支持枠２０に設けた窪みＲＥに補強材部分２７を充填しない態様も可能である。つまり、支持枠２０に付随して設ける補強材部分２７については、必須のものではなく、支持枠２０の金属材料だけである程度の応力分散効果が得られる場合、省略することもできる。また、窪みＲＥの断面形状も、楔に限らずコ字、Ｕ字、Ｗ字その他とすることができる。

【0046】

実施形態の真空容器１００では、支持枠２０に補強材部分２７を設けた後に容器本体７０内を減圧しているが、容器本体７０を減圧及びシールによって真空容器した後に支持枠２０の周囲の凹所（特に窪みＲＥ）に補強材部分２７を充填するように設けることもできる。このように工程の前後を入れ替えることにより、容器本体７０内の減圧時における加熱（すなわちベーキング）を高温化でき、真空容器１００内の真空度を高めやすい。

【0047】

実施形態の真空容器１００では、支持枠２０の側壁部２１の下端に容器本体７０を直接接続しているが、側壁部２１の下端に追加の側壁部を接続することもできる。この場合、側壁部２１を継ぎ足しによって実質的に延長することができる。また、容器本体７０と支持枠２０とに分けて連結するのではなく、容器本体７０と支持枠２０とを当初から一体化して作製することもできる。

【0048】

また、側壁部２１のフランジ部２２の先端に設けた保護部２６と透光窓１０の外縁１０ａとの間に隙間を設けこの隙間に補強材を充填することもできる。

【0049】

透光窓１０の厚みについては、これを一様にする必要はなく、透光窓１０自体を例えば球面又は非球面のメニスカス等のレンズ状として集光又は発散機能を持たせることもできる。

【0050】

側壁部２１の上端に設けた傾斜部２５は、例示の形状に限らず、様々な形状とすることができる。たとえば、傾斜部２５を複数の斜面部分（具体的には、断面が直線的で光ＡＸに対して傾斜した環状の板状部材、或いは断面が曲線的で軸ＡＸに対して傾斜した環状の板状部材等）で構成することができ、斜面部分を構成する板状部材の厚み等の調整によってその弾性又は撓み変形量を調整することができる。断面が曲線的で軸ＡＸに対して傾斜した環状の板状部材については、外側に出っ張るようなものに限らず、内側に出っ張るようなものとできる。

【0051】

以上で説明した透光窓１０や側壁部２１の形状や寸法は、単なる例示であり、真空容器１００の用途等に応じて適宜変更することができる。例えば透光窓１０の輪郭は、楕円等に変更することができ、この場合、側壁部２１も楕円断面を有するものとなる。

【0052】

以上で説明した真空容器１００は、光電撮像装置や光電子増倍管などの光電管に用いられ、かかる光電管は、微弱光を高速度撮影可能な車載イメージセンシング装置の結像系、レーザー散乱光を用いた大気監視技術、突発事故等の災害や危機の監視技術、医療等のリアルタイム診断観察技術、Ｘ線やＰＥＴその他の検査診断技術等に応用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】