JPH03205735A - 光電面の形成方法 - Google Patents
光電面の形成方法Info
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- JPH03205735A JPH03205735A JP2001270A JP127090A JPH03205735A JP H03205735 A JPH03205735 A JP H03205735A JP 2001270 A JP2001270 A JP 2001270A JP 127090 A JP127090 A JP 127090A JP H03205735 A JPH03205735 A JP H03205735A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/12—Manufacture of electrodes or electrode systems of photo-emissive cathodes; of secondary-emission electrodes
-
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- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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。
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〕
本発明は光電面の形成方法に関し、例えば透過型光電子
増倍管（ホトマル）の光電面の形成などに用いられる。
増倍管（ホトマル）の光電面の形成などに用いられる。
光電面は入射光に応答して光電子を外部放出するものと
して用いられる。このような光電面の形成では、いわゆ
る量子効率の向上が重要な課題となる。従来の光電面の
形成方法は、鏡面に仕上げられたガラス基板上に、Ｓｂ
（アンチモン）、Ｋ（カリウム）、Ｃｓ（セシウム
）などのアルカリ金属を被着して形成される。そして、
量子効率としては２５〜２７％程度のものが得られてい
る。
して用いられる。このような光電面の形成では、いわゆ
る量子効率の向上が重要な課題となる。従来の光電面の
形成方法は、鏡面に仕上げられたガラス基板上に、Ｓｂ
（アンチモン）、Ｋ（カリウム）、Ｃｓ（セシウム
）などのアルカリ金属を被着して形成される。そして、
量子効率としては２５〜２７％程度のものが得られてい
る。
量子効率の高低は、光電面を有するホトマルなどの検出
感度を直接に左右する。このため、種々の研究がなされ
ているが、未た十分なレベルには至っていない。
感度を直接に左右する。このため、種々の研究がなされ
ているが、未た十分なレベルには至っていない。
本発明はかかる課題を解決することを目的としている。
本発明を完成するに際し、本発明者は量子効率の向上に
関して次の点に留意した。すなわち、量子効率を高める
ためには、第１に入射光により発生する自由電子の量を
多くすることが必要であり、第２に発生した自由電子の
うち外部放出されるものの割合を多くすることが必要で
ある。そこで、上記の第１の必要性に対しては光電変換
材料からなる膜（光電膜）中における入射光のパス（光
路）を長くとり、第２の必要性に対しては光電膜中から
光電膜外に至るまでの自由電子のパスを短くとることを
考えた。
関して次の点に留意した。すなわち、量子効率を高める
ためには、第１に入射光により発生する自由電子の量を
多くすることが必要であり、第２に発生した自由電子の
うち外部放出されるものの割合を多くすることが必要で
ある。そこで、上記の第１の必要性に対しては光電変換
材料からなる膜（光電膜）中における入射光のパス（光
路）を長くとり、第２の必要性に対しては光電膜中から
光電膜外に至るまでの自由電子のパスを短くとることを
考えた。
本発明に係る光電面の形成方法は、ほぼ鏡面に仕上げら
れた基板の表面に、多数の微細な凹凸を形成する第１の
ステップと、微細な凹凸を滑らかな凹凸とする第２のス
テップと、基板の表面に光電変換材料を被着して光電面
を形成する第３のステップとを備えることを特徴とする
。ここで、第１のステップは、例えば微小な粒子を基板
に衝突させて物理的に凹凸を形成するステップであり、
第２のステップは化学処理や熱処理により凹凸を滑らか
にするステップである。
れた基板の表面に、多数の微細な凹凸を形成する第１の
ステップと、微細な凹凸を滑らかな凹凸とする第２のス
テップと、基板の表面に光電変換材料を被着して光電面
を形成する第３のステップとを備えることを特徴とする
。ここで、第１のステップは、例えば微小な粒子を基板
に衝突させて物理的に凹凸を形成するステップであり、
第２のステップは化学処理や熱処理により凹凸を滑らか
にするステップである。
上記のように光電面を形成することにより、入射光の光
路を長くしながら自由電子のパスを短くでき、従って量
子効率の向上が可能になる。
路を長くしながら自由電子のパスを短くでき、従って量
子効率の向上が可能になる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は実施例の工程を示している。まず、第１図（ａ
）の如く、表面１１が鏡面に仕上げられた硼硅酸ガラス
などのガラス基板１２を用意し、表面１１に多数の微小
粒子１３を衝突させる。微小粒子１３としてはカーボラ
ンダムやガラスビーズを用いることができ、これらをエ
アーコンブレッサ等でガラス基板１２に吹き付ければ、
微小粒子１３は表面１１に高速で衝突させられる。する
と、ガラス基板１２の表面１１には、微小粒子１３の衝
突によって微細な傷１４が付けられ、これにより表面１
１に多数の微細な凹凸が形或される（第１図（ｂ）図示
）。
）の如く、表面１１が鏡面に仕上げられた硼硅酸ガラス
などのガラス基板１２を用意し、表面１１に多数の微小
粒子１３を衝突させる。微小粒子１３としてはカーボラ
ンダムやガラスビーズを用いることができ、これらをエ
アーコンブレッサ等でガラス基板１２に吹き付ければ、
微小粒子１３は表面１１に高速で衝突させられる。する
と、ガラス基板１２の表面１１には、微小粒子１３の衝
突によって微細な傷１４が付けられ、これにより表面１
１に多数の微細な凹凸が形或される（第１図（ｂ）図示
）。
次に、上記のように傷１４が付けられたガラス基板１２
を洗浄および乾燥した後、表面１１を滑らかにする処理
がされ、第１図（ｃ）のように表面１１の凹凸はあまり
目立たなくされる。このような凹凸を滑らかにする処理
は、ガラス基板１２をフッ酸のようなガラスに対し腐食
性のある薬品を用いてエッチングを行なうことで実行し
てもよく、また、バーナーや電気炉等で加熱し、表面１
ｌを軟化させて凹凸を滑らかにするようにしてもよい。
を洗浄および乾燥した後、表面１１を滑らかにする処理
がされ、第１図（ｃ）のように表面１１の凹凸はあまり
目立たなくされる。このような凹凸を滑らかにする処理
は、ガラス基板１２をフッ酸のようなガラスに対し腐食
性のある薬品を用いてエッチングを行なうことで実行し
てもよく、また、バーナーや電気炉等で加熱し、表面１
ｌを軟化させて凹凸を滑らかにするようにしてもよい。
しかる後、ガラス基板１２の表面１１に光電変換材料の
膜１５を被着すれば、いわゆる光電面が完成される（第
１図（ｄ）図示）。
膜１５を被着すれば、いわゆる光電面が完成される（第
１図（ｄ）図示）。
次に、上記実施例の工程を透過型ホトマルの光電面形成
に応用した例を、第２図により説明する。
に応用した例を、第２図により説明する。
まず、第２図（ａ）に示されるように、ホトマルのバル
ブとなるガラスパイブ２１と、受光面板となるガラス基
板１２を用意し、ガラス基板１２の表面１１がホトマル
の受光面板の内面となるように、ガラスパイプ２１とガ
ラス基板１２を一体化する（同図（ｂ）図示）。次に、
ガラスバイプ２１の内径よりもわずかに外径が小さいパ
イプ状の治具２２を用意し、第２図（ｃ）のように内部
に収める。すると、ガラスパイプ２１の内面は治具２２
で保護され、ガラス基板１２の表面（受光面板の内面）
１１のみが露出することになる。そこで、ノズル２３を
ガラス基板１２の表面１１に向けてバルブ内に差し込み
、圧縮空気に乗せてカーボランダムなどの粒子を吹き付
けると、ガラス基板１２の表面１１に微細な傷が形成さ
れる（第２図（ｄ）図示） ここで、カーボランダム＃
４００を用いたときは空気圧を４ ｋｇ ／ ｃｄ 、
ガラスビーズを用いたときは空気圧を５ ｋｇ ／ ｃ
一程度とすればよい。
ブとなるガラスパイブ２１と、受光面板となるガラス基
板１２を用意し、ガラス基板１２の表面１１がホトマル
の受光面板の内面となるように、ガラスパイプ２１とガ
ラス基板１２を一体化する（同図（ｂ）図示）。次に、
ガラスバイプ２１の内径よりもわずかに外径が小さいパ
イプ状の治具２２を用意し、第２図（ｃ）のように内部
に収める。すると、ガラスパイプ２１の内面は治具２２
で保護され、ガラス基板１２の表面（受光面板の内面）
１１のみが露出することになる。そこで、ノズル２３を
ガラス基板１２の表面１１に向けてバルブ内に差し込み
、圧縮空気に乗せてカーボランダムなどの粒子を吹き付
けると、ガラス基板１２の表面１１に微細な傷が形成さ
れる（第２図（ｄ）図示） ここで、カーボランダム＃
４００を用いたときは空気圧を４ ｋｇ ／ ｃｄ 、
ガラスビーズを用いたときは空気圧を５ ｋｇ ／ ｃ
一程度とすればよい。
次に、第２図（ｅ）の如く、バーナー２４を差し込んで
プロパンと酸素の混合炎、ブタンガスと酸素の混合炎等
でガラス基板１２の表面１１を加熱すると、軟化されて
微細な傷が滑らかにされる。
プロパンと酸素の混合炎、ブタンガスと酸素の混合炎等
でガラス基板１２の表面１１を加熱すると、軟化されて
微細な傷が滑らかにされる。
化学処理で凹凸を滑らかにするときには、フッ酸（ＨＦ
） 、フッ化アンモン（ＮＨ４Ｆ）、アルカリ（Ｎａ
ＯＨ，ＫＯＨ．）などを用いることができる。なお、ガ
ラス基板１２にガラスパイプ２１を付けないで光電面を
形成するときには、７００〜９００℃で２〜３時間、上
記ガラス基板１２を炉焼きすることで凹凸を滑らかにで
きる。このときは、上記の治具２２は不要となる。
） 、フッ化アンモン（ＮＨ４Ｆ）、アルカリ（Ｎａ
ＯＨ，ＫＯＨ．）などを用いることができる。なお、ガ
ラス基板１２にガラスパイプ２１を付けないで光電面を
形成するときには、７００〜９００℃で２〜３時間、上
記ガラス基板１２を炉焼きすることで凹凸を滑らかにで
きる。このときは、上記の治具２２は不要となる。
上記の処理が終了したら、バルブ全体が洗浄されて乾燥
される。そして、５００℃程度での炉焼きが施された後
に、アルミニウム（ＡＩ）が蒸着され、バルブとステム
の封着がされる。しかる後、バルブの内部は真空とされ
、滑らかな凹凸を有するガラス基板１２の表面１１に光
電面が形成される。
される。そして、５００℃程度での炉焼きが施された後
に、アルミニウム（ＡＩ）が蒸着され、バルブとステム
の封着がされる。しかる後、バルブの内部は真空とされ
、滑らかな凹凸を有するガラス基板１２の表面１１に光
電面が形成される。
次に、本発明者が行なった実施例について、具体的に説
明する。
明する。
実験には、第３図に示すような治具を用いた。
すなわち、ガラス基板１２とガラスバイプ２１で形成さ
れるバルブに収められる大きさのパイプ状の治具を形成
するに際し、治具２２の底部を半分だけ底板２６で閉じ
るようにしている。このような底板２６の着いたパイプ
状治具を用いれば、カーボランダムによる処理やフッ酸
等による化学処理は、ガラス基板１２の表面１１の半分
に止めることができるので、本発明と従来技術の対比が
正確かつ容易になる。
れるバルブに収められる大きさのパイプ状の治具を形成
するに際し、治具２２の底部を半分だけ底板２６で閉じ
るようにしている。このような底板２６の着いたパイプ
状治具を用いれば、カーボランダムによる処理やフッ酸
等による化学処理は、ガラス基板１２の表面１１の半分
に止めることができるので、本発明と従来技術の対比が
正確かつ容易になる。
（実験例１）
ガラス基板１２の表面の片側半分のみにカーボランダム
で傷をつけ、その後、治具を外してガラス基板の表面の
全体についてフッ酸でエッチングした。エッチング時間
は１０秒、２０秒、３０秒の３種類とし、洗浄、乾燥後
にパイアルカリ光電面を形成して量子効率を調べた。そ
の結果、フッ酸エッチングのみの場合では、波長４２０
ｎＩｌｌでの量子効率は エッチング時間１０秒で ２７．３％” ２０
〃 ２７．６％〃 ３０ 〃 ２７．
９％ であった。これに対し、カーボランダム処理の後にエッ
チング処理をした場合では、波長４ ２ ０ ｎｍでの
量子効率は、 エッチング時間１０秒で ２９．３％〃 ２０
〃 ３１．８％ 〃 ３０ 〃 ３０．６％ となり、本発明方法では４％程度の量子効率向上が得ら
れた。また、電子顕微鏡および光学顕微鏡で表面を観察
したところ、カーボランダム処理したものでは、エッチ
ング時間が長くなるにつれて表面の凹凸が滑らかになっ
ていくのがわかった。
で傷をつけ、その後、治具を外してガラス基板の表面の
全体についてフッ酸でエッチングした。エッチング時間
は１０秒、２０秒、３０秒の３種類とし、洗浄、乾燥後
にパイアルカリ光電面を形成して量子効率を調べた。そ
の結果、フッ酸エッチングのみの場合では、波長４２０
ｎＩｌｌでの量子効率は エッチング時間１０秒で ２７．３％” ２０
〃 ２７．６％〃 ３０ 〃 ２７．
９％ であった。これに対し、カーボランダム処理の後にエッ
チング処理をした場合では、波長４ ２ ０ ｎｍでの
量子効率は、 エッチング時間１０秒で ２９．３％〃 ２０
〃 ３１．８％ 〃 ３０ 〃 ３０．６％ となり、本発明方法では４％程度の量子効率向上が得ら
れた。また、電子顕微鏡および光学顕微鏡で表面を観察
したところ、カーボランダム処理したものでは、エッチ
ング時間が長くなるにつれて表面の凹凸が滑らかになっ
ていくのがわかった。
（実験例２）
６枚のガラス基板１２を用意し、そのうち１枚には何の
処理もせずに光電面を形成した。これをサンプルＡとす
る。残りの５枚については、力一ボランダムを吹き着け
て傷をつけ、そのうちの１枚には滑らかにする処理をし
ないで光電面を形成した。これをサンプルＢとする。
処理もせずに光電面を形成した。これをサンプルＡとす
る。残りの５枚については、力一ボランダムを吹き着け
て傷をつけ、そのうちの１枚には滑らかにする処理をし
ないで光電面を形成した。これをサンプルＢとする。
次に、残りの４枚のガラス基板１２のうち、１枚につい
ては濃度２０％のフッ化アンモンで４５分間のエッチン
グ（室温下）を行ない、洗浄後に光電面を形成してサン
プルＣとした。また、１枚については濃度１０％のフッ
化アンモンで９０分のエッチング（室温下）を行ない、
洗浄後に光電面を形成してサンプルＤとした。さらに、
１枚についてはバーナーによって７００〜９００℃の火
炎に３〜５分間さらし、冷却後に光電面を形成した。こ
れをサンプルＥとする。
ては濃度２０％のフッ化アンモンで４５分間のエッチン
グ（室温下）を行ない、洗浄後に光電面を形成してサン
プルＣとした。また、１枚については濃度１０％のフッ
化アンモンで９０分のエッチング（室温下）を行ない、
洗浄後に光電面を形成してサンプルＤとした。さらに、
１枚についてはバーナーによって７００〜９００℃の火
炎に３〜５分間さらし、冷却後に光電面を形成した。こ
れをサンプルＥとする。
次に、残りの１枚については濃度５０％のフッ酸で１５
秒間のエッチング（室温下）を行ない、洗浄および乾燥
後に光電面を形成してサンプルＦとした。
秒間のエッチング（室温下）を行ない、洗浄および乾燥
後に光電面を形成してサンプルＦとした。
上記サンプルＡ−Ｆによる量子効率を第４図に示す。カ
ーボランダム処理のみでは量子効率が低下するが、カー
ボランダム処理の後に凹凸を滑らかにする処理を行なう
と、全ての場合において量子効率が向上しているのがわ
かる。２％〜４％の量子効率の向上は、極めて微弱な光
を検出対象とするホトマル等においては、デバイス全体
の検出感度向上に大きく寄与する。
ーボランダム処理のみでは量子効率が低下するが、カー
ボランダム処理の後に凹凸を滑らかにする処理を行なう
と、全ての場合において量子効率が向上しているのがわ
かる。２％〜４％の量子効率の向上は、極めて微弱な光
を検出対象とするホトマル等においては、デバイス全体
の検出感度向上に大きく寄与する。
以上、詳細に説明した通り本発明では、ガラス基板の表
面にいったん微細な傷をつけてから、化学処理や熱処理
で滑らかにし、その後に光電面を形成するようにしてい
る。このため、入射光の光路を長くしながら自由電子の
パスを短くでき、従って量子効率の向上が可能になる。
面にいったん微細な傷をつけてから、化学処理や熱処理
で滑らかにし、その後に光電面を形成するようにしてい
る。このため、入射光の光路を長くしながら自由電子の
パスを短くでき、従って量子効率の向上が可能になる。
第１図は本発明の実施例に係る光電面の形成方法の工程
を示すガラス基板の断面図、第２図は透過型ホトマルの
光電面形成を説明する図、第３図は実験例１に用いた治
具を説明する図、第４図は実験例２の結果を示すグラフ
である。 １２・・・ガラス基板、１３・・・微小粒子、１４・・
・傷、２１・・・ガラスパイプ、２２・・・治具、２６
・・・底板。 真シ走は町の二子１ 第 ｌ 図 Ｋ犯柵 第 ３ 図
を示すガラス基板の断面図、第２図は透過型ホトマルの
光電面形成を説明する図、第３図は実験例１に用いた治
具を説明する図、第４図は実験例２の結果を示すグラフ
である。 １２・・・ガラス基板、１３・・・微小粒子、１４・・
・傷、２１・・・ガラスパイプ、２２・・・治具、２６
・・・底板。 真シ走は町の二子１ 第 ｌ 図 Ｋ犯柵 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ほぼ鏡面に仕上げられた基板の表面に、多数の微細
な凹凸を形成する第１のステップと、前記微細な凹凸を
滑らかな凹凸とする第２のステップと、 前記基板の表面に光電変換材料を被着して光電面を形成
する第３のステップと を備えることを特徴とする光電面の形成方法。 ２、前記第１のステップは、微小な粒子を前記基板に衝
突させて物理的に凹凸を形成するステップである請求項
１記載の光電面の形成方法。 ３、前記第２のステップは、前記基板の表面をわずかに
エッチングして前記微細な凹凸を滑らかな凹凸とするス
テップである請求項１記載の光電面の形成方法。 ４、前記第２のステップは、前記基板を加熱、硬化させ
て前記微細な凹凸を滑らかな凹凸とするステップである
請求項１記載の光電面の形成方法。
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| JP2001270A JPH0668947B2 (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 光電面の形成方法 |
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