JPH0193269A - 光電子デバイスをイメージ管ハウジングにボンデイングするボンディング方法及びボンデイング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般にイメージ増倍管、ことに一体のデイヅ
タル光電子読出し装置（ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｈｏｔｏ−
ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｒｅａｄｏｕｔ）を持つイメー
ジ増倍管に関する。

〔発明の背景〕

イメージ管に、電磁スペクトルの近紫外線、可視線、近
赤外線、Ｘ線及びγ線の各領域内で光学的イメージを検
出し、増倍し、遮蔽するのに使う電気光学装置である。

イメージ管は夜間視（ナイトピョン）、天文学、Ｘ線及
びγ線の増強、電子顕微鏡検査、医学的研究、放射線医
学及び高速光シャッタ等に広く使われている。基本的に
はイメージ増倍管は、入り放射線イメージを低エネルギ
ー電子イメージに変換する光電陰極と、高エネルギー電
子イメーソの作り出し用の電子レンズと、高エネルギー
電子イメーソを光イメージに変換す、るけい光面とを備
えている。イメージ増倍管の光子利得は、入り放射線波
長と管段の段数とに従って１以下から数百刃までの範囲
である。

多くの用途で光電陰極の出力の遠隔監視が望ましい。け
い光面からの可視イメージは光ファイバを使って遠隔の
場所に伝送できるが、このイメージの質及び解像度は、
このイメージが光フアイバ素子を経て伝播することによ
って減衰する。従って光電陰極から伝送されるイメージ
のデイソタル出力は、これが電線に沿い減衰しないで伝
送されるから好適である。

電荷結合素子（ＣＣＤ　）　、電荷インゼクテツド・デ
バイ、ｘ、　（ｃｈａｒｇｅ　１ｎｊｅｃｔｅｄ　　ｄ
ｅｖｉｃｅ　）　（ＣＩＤ　）及びＭＯＳホトダイオ−
ドア１／イを含む複数種類のディジタル光電子デバイス
（ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｈｏｔｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉｃ
　ｄｅｖｉｃｅ）によシ光電陰極（ｐｈｏｔｏｃａｔｈ
ｏｄ、ｅ）の出力をディジタル化することができる。し
かし光電陰極にディジタル光電子デバイスを結合させよ
うとする従来の提案は多くの用途に不適当である。

従来提案されたデバイスの１例ではイメージ管は、けい
光面に接続した短い光ファイバ・リード線を使って作る
。ＣＣＤ又はその他のディジタル光電子デバイスは光フ
ァイバ・リード線の他端部に光学的に接合してデイソタ
ル出力を発生する。しかしこのシステノ・は、解像度が
限定され、光ファイバに基づく直線ひずみ及びシャーひ
ずみを受け、又光学的結合及びけい光体の効率に基づく
光損失を伴う。さらにこのシステムは、けい光体の減衰
時間とけい光面の色をディジタル光電子デバイスの分光
感度にカラー適合させることとに伴う問題のようなけい
光面に伴う欠点を除くことができない。

ディジタル光電子デバイスにイメージ管を結合しようと
する別の提案では、けい光スクリーンの代りにディジタ
ル光電子デバイス自体を使う。しかし真空光電管は３７
５℃で１２ｈｒ　の焼成処理を受けるから、イメージ管
の製造処理によってディジタル光電子デバイスが損傷す
る。本田原人の知るこの種のシステムを作る最も有用な
提案でも、得られるイメージ管の寿命はわずかに数日間
程度に過ぎなかった。

すなわち光電陰極及びディジタル光電子デバイスの間を
直接結合して製造工程の高温の制限に打勝つイメージ管
が必要になっている。

〔発明の要約〕

前記した本発明は、ＣＣＤ又はその他の光電子デバイス
とイメージ管ハウジングとの間に密封部を作り出して、
ＣＣＤ及びイメージ管を直接一体にする従来の提案に伴
う問題を実質的に除いた方法及び装置にある。

本発明の１実施例ではイメージ管ハウジングは第１の室
内で、この室を３７５℃で１２時間にわたり１０トルで
加熱することばよりハウジングから脱気する処理を行う
。第２の室を同様に加熱し排気してこの室内の望ましく
ない全部の粒子を除く。

冷却後にＣＣＤを第２の室内に入れ、次いでこの第２の
室を第１の室内の圧力にほぼ等しい圧力まで排気する。

これ等の両室間のケ゛−ト弁を開きイメーソ管ハウソン
ダ及びＣＣＤ　ｆ７）間に室温で密封部を形成できるよ
うにする。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると、第１図、第
２図及び第３図で対応する部品に同様な参照数字を使っ
である。

第１図は、イメージ管の出力の遠隔監視に使う回路のブ
ロック線図を示す。ＣＣＤ又はその他の光電子デバイス
（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｖｉｃｅ　）
　（ｉ２）〔以下ＣＯＤ　（ｉ２）　）を持つイメージ
管（ｌＯ）は前置増幅器（ｉ４）　Ｋ接続しである。前
置増幅器（ｉ４）の出力はディジタル・プロセッサ（ｉ
６）に接続しである。ディノタル・プロセッサ（ｉ６）
の出力は監視装置又は記録装置（ｉ８）に接続されたイ
メージ管（ｉ０）により検出されたイメージの遠隔看視
ができるようにしである。

一般にイメージ管（ｉ０）は、入射こう配イメージを低
エネルギー電子イメーソに変換するイメージセンサと、
低エネルギー電子イメーソを高エネルギー電子イメーソ
に増幅する電子レンズと、高エネルギー電子イメージを
光イメージ又はその代りの電子表示に変換する出力デバ
イスとを備えている。イメージ管は、単段管（ｓｉｎｇ
ｌｅ　ｓｔａｇｅ　ｔｕｂｅ）又はカスケード状の多数
の単段管から成る多段管でよい。イメージ管（ｉ０）に
ついては第２図により詳細に述べる。

好適とする実施例では出力デバイスｉ／：ｊ、ＣＣＤ（
ｉ２）又は別の形式のディジタル光電子デイスプレィた
とえば電荷インゼクテツド・デバイス又はＭＯＳホトダ
イオード・アレイを備えている。このようなデバイスは
種種の構成たとえばＩ　Ｘ　１０２４　　のアレイで利
用することができる。ＣＣＤ　（ｉ２）又はその他のデ
ィジタル光電子デイスプレィの選択は、イメージ管（ｉ
０）を設計する用途による。

ＣＯＤ　（ｉ２）の出力は、ＣＣＤ　（ｉ２）の出力を
適当な電圧レベルに増圧する前置増幅器（ｉ４）により
受は取られる。ＣＣＤ　（ｉ２）からの増幅された信号
は次いでディジタル・プロセッサ（ｉ６）に受ける。

ディノタル・プロセッサ（ｉ６）はＣＣＤ　（ｉ２）の
出力をビデオ監視装置に使うことのできる形に変換する
。１変型によればディジタル・プロセッサは増幅出力信
号を後の解析に適当な形に変換する。

図示の実施例では監視装置（ｉ８）はディノタル・プロ
セッサ（ｉ６）の出力を表示するのに使う。１変型では
記録装置又はデイヅタル記憶装置を使いディノタル・プ
ロセッサ（ｉ６）から出力を受は取る。

第２図は本発明のイメージ管の横断面図を示しである。

陰極アセング１，１　（Ｉ９　）は、蒸着コーティング
（２４）を持つ光電陰極（２２）を設けた光学的入力す
なわちフェースプレー）（２０）を備えている。フェー
スプレート（２０）及び光電陰極（２２）は、トラフ（
２９）内に配置したインジウム・シール（２８）により
ハウジング（２６）に連結しである。

光電陰極（２２）の下方にはマイクロチャネル板（３０
）を設けである。ハウジング（２６）にはフレーム（３
２）を連結しである。フレーム（３２）ＩｒＪ、、第２
のトラフ（３７）内の第２のインジウム・シール（３６
）　ヲ使いＣＣＤ　（ｉ２）を取付けた窓（３４）を設
けである。

ハウジング（２６）　、フェースプレート（２０）、フ
レーム（３２）及びＣＣＤ　（ｉ２）　Ｋより形成した
空洞（３８）内は真空状態にしである。イメージ増倍管
の別の構造は、ハワード・ダプリュ・サムズ・エンド・
カムパニ・インコーホレイテッド（ＨｏｗａｒｄＷ、　
Ｓａｍｓ　＆　Ｃｏ−＋　Ｉｎｃ、　）のアイルズ・ビ
ー０クソーバ（Ｉｔｔｅｓ　Ｐ、　Ｃ５ｏｒｂａ　）を
著者とするイメージ・テユープズ（Ｉｍａｇｅ　Ｔｕｂ
ｅｓ　）　（ｉ９８５年刊）に記載しである。この著書
は本説明に参照しである。

インジウム・シールは先ず、トラフ（２９）、（３７）
内でインジウムを融解することにより形成する。

インジウムは各トラフ（２９）、（３７）の縁部を越え
て延びるように十分なインジウムを使わなければならな
い。インジウムは室温で凝固させる。陰極アセンブリ（
ｉ９）はインジウム・シール（２８）上に配置され、Ｃ
ＣＤ（ｉ２）はインジウム・シール（３６）上に配置さ
れる。陰極アセンブリ（ｉ９）及びＣＣＤ　（ｉ２）に
圧力を加えると気密のシールを形成する。

空洞（３８）内に真空を保つように空洞（３８）の各主
要部品は脱気する必要がある。脱気を行うには各部品は
超高真空室内で１２時間にわたり３７５℃で焼成する。

焼成処理ｆｄｌＯ−９）ル程度の圧力で行う。焼成後に
はイメージ管（ｉ０）ハ、排気された室内で組立てられ
なければならない。

ＣＣＤ　（ｉ２）に光電陰極（２２）を直接に眉間接続
（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　）　Ｌようとする従来の提案ハ
、ＣＣＤ（ｉ２）が焼成処理に耐えられないのでできな
かった。第３図は、製造中にＣＣＤを損傷しないでＣＣ
Ｄを内部に設けたイメージ管を作る装置を示す。３室形
真空システム（４０）Ｈ１陰極処理室（４２）と管処理
室（４４）と負荷鎖錠室（ｔｏａｄ　ｔｏｃｋ　ｃｈａ
ｍｂｅｒ）（４６）とを備えている。イオン・ポンプ（
４８）は管処理室（４４）及び負荷鎖錠室（４６）を排
気するのに使う。別のポンプ（５０）は負荷鎖錠室（４
６）を排気するのに使う。負荷鎖錠室（４６）は、弁（
５２）により外部から隔離され、又ケ゛−ト弁（５４）
により管処理室（４４）から隔離される。管処理室（４
４）及び陰極処理室（４２）は、穴（５６）を経て互い
に連結しである。マニピュレータ（５８）（６０）は、
各室間に材料を移送するのに使う。のぞきガラス（６２
）により操作者は処理室（４４）の内部を観察すること
ができる。金属製ベロー（６４）及びツヤツキ（６６）
の頂部に配置したプレス場所（６３）は、ハウジング（
２６）の下方に上下方向に移動する台を形成する管処理
室（４４）の頂壁にはプレス（６８）を位置させである
。

本発明による処理の第１の工程では、陰極アセンプＩＪ
　（ｉ９）は陰極処理室（４２）内に入れ、そしてハウ
ジング（２６）は処理室（４４）内に入れる。

陰極アセンブリ（ｉ９）及びノ・ウノング（２６）をそ
れぞれの室内に保持するように適当な台を設ける。

負荷鎖錠室（４６）はこの処理段階中にからのままにし
である。

３つの室（４２）　、（４４）　１．　（４６）はそれ
ぞれポンプにより約１０−９トルまで排気する。これ等
の室を排気するにはイオン・ポンプ（４８）１．（５ｏ
）ｔ−使い、有機質油、溶媒、ガスケット又はその他の
有機質物質が排気された室内に解放されないようにする
。所望の圧力に達した後、３つ全部の室（４２）、（４
４）、（４６）は「脱気ｊ処理で約３７５℃に加熱する
。この脱気処理により、各室（４２Ｌ（４４）、（４６
）から又ノ・ウヅング（２６）及び陰極アセンプ＋）　
（ｉ９）から水素、窒素及び水蒸気を除去する。

これ等のガスは通常は除徐に漏れ出して空洞（３８）内
の真空を破壊する。

焼成処理後に、各室内の圧力は約１０−６トルにし温度
は約２００℃に下げられる。光電陰極（２２）は、陰極
処理室（４２）内でアルカリ性物質を蒸着させることに
より、陰極アセンブリ（ｉ９）に形成される。図示の実
施例に示すように、アルカリ物質を含むように陰極アセ
ンブリ（ｉ９）を処理するには別個の室を使うのがよい
。当業者にはよく知られているように他の方法を使い他
の形式の光電陰極を陰極アセンブリ（ｉ９）に設けるよ
うに処理してもよい。

次の工程では各室（４２）、（４４）、（４６）を、室
温に又はＣＯＤ　（ｉ２）が損傷を受けない、別の温度
に冷却する。この温度は、ＣＣＤ（ｉ２）が損傷しない
ように２００℃以下にしなければならない。所望の温度
に達した後、ケ°−ト弁（５４）を閉じ弁（５２）を開
いて負荷鎖錠室（４６）を外部から操作する。

ＣＣＤ　（ｉ２）を負荷鎖錠室（４６）内の適当な台に
乗せて、弁（５２）を閉じる。次いで負荷鎖錠室（４６
）を１０−６トルの圧力ま＋減圧して陰極処理室（４２
）及び管処理室（４４）内の圧力に合わせる。圧力が等
しくなると、ｒ−ト弁（５４）を開いてイメージ管（ｉ
０）を組立てる。

ＣＣＤ　（ｉ２）のシリコン材料は比較的ガスを含んで
いないが、ＣＣＤ（ｉ２）は当業者にはよく知られてい
るように紫外線エネルギー衝撃を使って脱気する。

イメージ管（ｉ０）を組立てるには、マニピュレータ（
５８）を使いインジウムｉ　（３６）の真下のプレス場
所（６３）上にＣＯＤ　（ｉ２）を配置する。これに続
いて陰極アセンブリ（ｉ９）　ヲマニぎユレータ（６０
）を使いインジウムｉ　（２８＞の頂部に配置する。各
マニピュレータ（５８）、（６０）は磁気結合マニピュ
レータが好適である。

のぞきガラス（６２）を使い陰極アセンブリ（ｉ９）及
びＣＣＤ　（ｉ２）を、ハウジング（２６）に適正には
まるように正確に位置させることができる。ＣＣＤ（ｉ
２）及び陰極アセンブリ（ｉ９）を整合させると、ツヤ
ツキ（６６）を上向きに延ばし、ＣＣＤ（ｉ２）をイン
ジウム管（３６）に接触させる。ツヤツキ（６６）の引
続く上向き運動によりハウジング（２６）及び陰極アセ
ンブリ（ｉ９）を持上げ、最終的にプレス（６８）に接
触させる。陰極アセンブリ（ｉ９）のフェースプレート
（２０）をプレス（６８）に接触させて、ジヤツキ（６
６）によるわずかな上向き運動によって陰極アセンブリ
（ｉ９）及びインゾウム！（２８）間と、ＣＣＤ（ｉ２
）及びインゾウム３９　（３６）間とにシールが形成さ
れる。次いでツヤツキ（６６）を下降させ、仕上がりの
イメージ管（ｉ０）を各室からｒ−ト弁（５２）、（５
４）を経て取出す。

本発明方法によりＣＣＤ　（ｉ２）を室内に入れる前に
脱気及び光電陰極蒸着を行うことができる。すなわち高
温を必要とする処理がＣＣＤ　（ｉ２）の保全に悪影響
を及ぼさない。温度が室温に又はＣＣＤ　（ｉ２）を損
傷しない別の温度に戻ると、インゾウム・シールが常温
シールであるから、フレーム（３２）に対するＣＣＤの
接着が行われる。

本発明の説明で光電陰極からイメーゾを受は取るのにＣ
ＣＤを使うものとしたが、ＣＣＤの代りに任意の類似の
デバイスたとえば電荷インゼクテツド・デバイス（ＣＩ
Ｄ　）又＆１　ＭＯＳホトダイオードを使ってもよい。

以上本発明をその好適とする実施例について詳細に説明
したが本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化
変型を行うことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図はイメージ管出力の遠隔監視を行う装置のブロッ
ク線図、第２図は、けい光面の代りにＣＯＤ又はその他
の光電子デバイスを使い本発明接着装置により作ったイ
メージ管の横１析面図、第３図は第２図のイメージ管を
作るのに使う本発明接着装置の真空室の配置図である。 １０・・・イメージ管、１２・・・光電子デバイス、１
９・・・陰極アセンブリ、２６・・・イメージ管ハウジ
ング、２８．３６・・・インゾウム・シール、４０・・
真空システム、４２．４４．４６・・・室、４８．５０
・・・イオン・ポンプ、５８．６０・・・マニピュレー
タ、 図面の、“７・ぢ（内容に変更なし） 手続補正書く方式〉 昭和６３年１０月２８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電子デバイスをイメージ管ハウジングにボンディ
   ングするボンディング装置において、 （イ）前記イメージ管ハウジングを処理すると共に排気
   できる第１の室と、 （ロ）この第１室とは別に排気できるように、前記第１
   の室に連結された第２の室と、 （ハ）前記第１及び第２の室を加熱する加熱手段と、 （ニ）前記第１及び第２の室を排気する排気手段と、 （ホ）前記光電子デバイスを、劣化させない温度で前記
   光電子デバイスと前記イメージ管ハウジングとの間にシ
   ールを作り出すように前記光電子デバイスを、前記イメ
   ージ管ハウジングに接触した状態に置く手段と、 を包含するボンディング装置。 ２、前記第１及び第２の室の一方の中に配置され、前記
   光電子デバイスを前記イメージ管ハウジングに接触した
   状態に置く可動な台を備えた請求項１記載のボンディン
   グ装置。 ３、前記第１及び第２の室内の前記光電子デバイス及び
   イメージ管を操作する操作手段を備えた請求項１記載の
   ボンディング装置。 ４、前記イメージ管ハウジングに配置した密封材料に、
   前記光電子デバイスを押し付けることにより前記シール
   を作り出すようにした請求項１記載のボンディング装置
   。 ５、前記イメージ管ハウジングの脱気を行なう脱気手段
   を備えた請求項１記載のボンディング装置。 ６、前記脱気手段が、前記第１の室を約１２時間にわた
   り１０＾−＾９トルで約３７５℃に加熱するように動作
   可能である請求項５記載のボンディング装置。 ７、陰極を、前記イメージ管ハウジング上に配置される
   ように処理する処理手段を備えた請求項１記載のボンデ
   ィング装置。 ８、前記陰極を前記第１の室内で処理するようにした請
   求項７記載のボンディング装置。９、前記陰極を脱気す
   る脱気手段を備えた請求項７記載のボンディング装置。 １０、前記光電子デバイスがＣＣＤである請求項１記載
   のボンディング装置。 １１、光電デバイスをイメージ管ハウジングにボンディ
   ングするボンディング装置において （イ）前記イメージ管ハウジングを前記光電デバイスと
   は別個に加熱する加熱手段を持ち、前記イメージ管ハウ
   ジングを脱気する脱気手段と、 （ロ）前記光電デバイスを劣化させない温度で、前記光
   電デバイスを前記イメージ管ハウジングに密封するため
   の排気環境を形成する真空室と、 （ハ）前記イメージ管ハウジングと前記光電デバイスと
   を前記真空室内に移送する移送手段と を包含するボンディング装置。 １２、光電デバイスをイメージ管ハウジングにボンディ
   ングするボンディング装置において、 （イ）前記イメージ管ハウジングを処理する第１の真空
   室と、 （ロ）この第１の真空室と前記イメージ管ハウジングと
   からガスを除去するように、前記第１の真空室を加熱す
   る加熱手段と、 （ハ）前記光電デバイスを所定の圧力で納める第２の真
   空室と、 （ニ）この第２の真空室からガスを除去するように、こ
   の第２の真空室の中に前記光電デバイスを入れる前にこ
   の第２の真空室を加熱する加熱手段と、 （ホ）所定の圧力と、前記光電デバイスが損傷されない
   所定の温度とで、前記第１の真空室と前記第２の真空室
   との間で圧力を等しくする均等化手段と、 （ヘ）前記光電デバイスを前記イメージ管ハウジングに
   接触した状態に置くように動作可能に、前記第１の真空
   室内に設けた台と、 （ト）前記光電デバイスを、前記第２の真空室から前記
   第１の真空室内の前記台に移送する移送手段と を包含するボンディング装置。 １３、光電子デバイスをイメージ管にボンディングする
   ボンディング方法において、 （イ）前記イメージ管のハウジングを第１の室内で高い
   温度で処理する段階と、 （ロ）前記第１の室に作動的に連結できる第２の室を加
   熱し排気する段階と、 （ハ）前記光電子デバイスが損傷されない温度に前記第
   ２の室を冷却する段階と、 （ニ）この冷却する段階後に前記光電子デバイスを前記
   第２の室内に配置する段階と、 （ホ）前記第１の室内の圧力にほぼ等しい圧力に排気す
   る段階と、 （ヘ）前記光電子デバイスを前記イメージ管ハウジング
   に接触した状態に置いて前記イメージ管ハウジングと前
   記光電子デバイスとの間にシールを作り出す段階と、 を包含するボンディング方法。 １４、前記第２の室をほぼ室温まで冷却する請求項１３
   記載のボンディング方法。 １５、前記第１の室を２００℃以下に冷却する請求項１
   ３記載のボンディング方法。 １６、さらに前記第１の室を冷却する段階を包含する請
   求項１３記載のボンディング方法。 １７、前記シールを作り出す段階が、 （ｉ）前記イメージ管ハウジングにインジウム材料を設
   ける段階と、 （ｉｉ）このインジウム材料に対し前記光電子デバイス
   を押し付ける請求項１３記載のボンディング方法。 １８、前記イメージ管のハウジングの処理段階が、この
   ハウジングを脱気する段階を包含する請求項１３記載の
   ボンディング方法。 １９、前記脱気する段階が、前記第１の室を約１２時間
   にわたり１０＾−＾９トルで約３７５℃に加熱する段階
   を包含する請求項１５記載のボンディング方法。 ２０、さらに前記イメージ管のハウジング上に配置する
   ように陰極を処理する段階を包含する請求項１３記載の
   ボンディング方法。 ２１、前記第１の室内で前記陰極を処理する請求項２０
   記載のボンディング方法。 ２２、前記第１の室に連結した室内において前記陰極を
   処理する請求項２０記載のボンディング方法。 ２３、前記陰極を処理する段階が、アルカリ性物質を前
   記陰極に蒸着する段階を包含する請求項２０記載のボン
   ディング方法。 ２４、前記陰極を処理する段階がさらに前記陰極を脱気
   する段階を包含する請求項２３記載のボンディング方法
   。