JPH0393142A - 二次電子増倍管 - 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］ 本発明はイオンフィードバックの発生を抑えたチャンネ
ル型の二次電子増倍管に関する。

［従来の技術］ 一般に、二次電子増倍管には、二次電子を増倍するため
の電極であるダイノードが複数個に分離された構造を有
するものと、二次電子の増倍通路が連続しており、チャ
ンネル型二次電子増倍管と呼ばれる連続ダイノード二次
電子増倍管とがある。

連続ダイノードニ次電子増倍管は、平行平板状のチャン
ネル基体もしくはパイプ状を有するもので、内面に高抵
抗二次電子放出面を有する。従来のこの種の連続ダイノ
ードニ次電子増倍管の一例を第４図に示す。

上記二次電子増倍管１は、互いに平行に配置されたガラ
スもしくはセラミックスからなる平板状のチャンネル基
体２，３の対向面に、高抵抗の二次電子放出物質からな
る二次電子放出面４，５が夫々形成されてなるものであ
る。

上記各チャンネル基体２．３に形成された二次電子放出
面４，５は、チャンネル基体２，３の間に形成されてい
るチャンネル６の入力端７と出力端８にて、高圧直流電
源９に接続される。この高圧直流電源９は、上記チャン
ネル基体２．３の二次電子放出面４．５から放出された
二次電子を加速するための電界を、上記チャンネル６の
軸方向に発生する。また、上記チャンネル６の出力端８
に対向して、上記チャンネル６内で増倍された二次電子
を集めるためのコレクタｌ１が設けられる。

このコレクタ１１と上記チャンネル６の出力端８との間
には、増倍されて上記出力端８から出力する二次電子を
導く電界を発生させるための電源１２が接続される。

上記二次電子増倍管ｌの入力端７側から一次電子ｌ３を
入射させると、第４図において実線で示すように、一次
電子ｌ３は各チャンネル基体２，３の二次電子放出面４
，５に衝突して、二次電子を発生する。この二次電子は
それを加速するための上記電界によって加速され、放物
線軌跡を描きながら、さらに各チャンネル基体２，３の
二次電子放出面４，５に衝突して、そこからさらに、二
次電子を放出し、以下、これを繰り返してなだれ式に増
倍された二次電子がコレクタ１１に集められる。

上記のような構造を有する二次電子増倍管ｌのチャンネ
ル６内では、第４図において点線で示すように、等電位
面は二次電子増倍管ｌの軸方向に垂直となっている。こ
のため、チャンネル基体２．３間での二次電子の軌道は
放物線状となり、二次電子の二次電子放出面４，５への
衝突回数は、チャンネル基体２．３間の距離に対するチ
ャンネル６の軸方向距離の比に比例する。従って、高利
得の二次電子増倍管を得るためには、上記の比の値を大
きくする必要があり、また、上記等電位面をチャンネル
基体２．３の軸に垂直に一様に揃え、さらに軸長を長く
しなければならない。

従来の連続ダイノード型二次電子増倍管のこのような問
題点を解消するため、例えば特公昭５０−１６１４５号
、特公昭５０−２５３０３号および特公昭５２−３８３
７８号の各公報、米国特許公報第３，２３５，７６５号
等において、二次電子の加速の傾斜電界を利用し、低い
加速電圧で有効な利得を得ることができる傾斜電界型二
次電子増倍管が提案されている。

例えば、上記特公昭５０−２５３０３号公報には、第５
図および第６図に示すように、内面が二次電子放出性を
有する第１の平板２ｌと、高抵抗性あるいは導電性の第
２の平板２２とを出力端２３に行《につれて間隔を広げ
るように配置してなる二次電子増倍管２４．２５が記載
されている。

上記第１の平板２ｌおよび第２の平板２２間に形成され
る等電位面は、第５図および第６図において点線で示す
ように、上記第１の平板２１に対して鋭角をなし、かつ
、出力端２３に行くにつれて高電位になる。これにより
、二次電子は実線で示すような軌跡をとって上記第１の
平板２ｌの二次電子増倍面２６に衝突して増倍され、コ
レクタ２７に捕らえられる。

［発明が解決しよう之する課題］ ところで、一般に、二次電子増倍管の出力端では、電子
の密度が高いので電子が残留気体に衝突し、この残留気
体が電子とは逆極性の電荷を有するイオンにイオン化さ
れて二次電子増倍管に衝突して二次電子を発生し、それ
が順次増倍される、いわゆるイオンフィードバックが生
じる。

しかし、上記従来の傾斜電界型二次電子増倍管ｌ．２４
および２５では、上記したことからも分かるように、い
ずれも主として傾斜電界を形成する構造に主眼点があり
、イオンフィードバックの低減等の動作の安定化に関し
てはほとんど注意が払われていなかった。

本発明の目的は、イオンフィードバックの発生が抑えら
れ、増倍効果が大きく、低真空中でも安定に動作し、大
きな出力電流を得ることができる二次電子増倍管を提供
することである。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明は、二次電子増倍用の平板状の第１の
チャンネル基体と、それに対向して配置されてなる傾斜
電界発生用の平板状の第２のチャンネル基体との間にチ
ャンネルが形成され、第１のチャンネル基体の一端部に
入射した荷電粒子の衝突により発生した二次電子が上記
傾斜電界の方向に沿って第１のチャンネル基体に衝突し
ながら運動する過程で順次なだれ式に増倍され、第１の
チャンネル基体の他端より増倍された二次電子流を得る
ようにした二次電子増倍管であって、上記第１のチャン
ネル基体はその第２のチャンネル基体との対向面が抵抗
性を有するとともに、大きな二次電子放出係数を有する
材料からなり、上記第２のチャンネル基体はその第１の
チャンネル基体との対向面が抵抗性を有する材料からな
り、かつ、二次電子放出率を小さくする表面処理が施さ
れていることを特徴としている。

本発明はまた、上記第２のチャンネル基体が第１のチャ
ンネル基体の一端に対してこの第１のチャンネル基体の
他端に向かってシフトして配置されており、上記第１の
チャンネル基体の一端と他端との間および第２のチャン
ネル基体の一端と他端との間に高電圧が印．加されて上
記傾斜電界が形成されていることをいま一つの特徴とし
ている。

本発明はさらに、上記第１のチャンネル基体および第２
のチャンネル基体がその各一端どうしおよび各他端どう
しが合致して配置される一方、上記第２のチャンネル基
体の一端および上記第１のチャンネル基体の他端は夫々
上記第１のチャンネル基体と第２のチャンネル基体との
間に伸びる傾斜電界形成用電極を備え、上記第１のチャ
ンネル基体の一端と他端の傾斜電界形成用電極との間お
よび上記第２のチャンネル基体の一端の傾斜電界形成用
電極と他端との間に高電圧が印加されそ上記傾斜電界が
形成されていることをいま一つの特徴としている。

［作用］ 第１のチャンネル基体の他端付近では、増倍された二次
電子流が出力するので電子密度が高く、電子が残留気体
に衝突して残留気体が二次電子とは逆の電荷を有するイ
オンにイオン化される。このイオンは第１のチャンネル
基体と第２のチャンネル基体の間のチャンネル内に向か
い、第２のチャンネル基体に衝突する。しかし、第２の
チャンネル基体はその第１のチャンネル基体との対向面
が抵抗性を有する材料からなり、かつ、二次電子放出率
を小さくする表面処理が施されているので、上記イオン
の衝突によっても二次電子の放出がなく、イオンフィー
ドバックが抑えられる。

そして、上記第１のチャネル基体および第２のチャネル
基体は、上記高電圧をその軸方向に連続的に抵抗分割す
る。この抵抗分割により、第１のチャネル基体と第２の
チャネル基体に生ずる等しい電位を結ぶ等電位面が形成
される。従って、第１のチャネル基体と第２のチャネル
基体とが軸方向にシフトしていたり、第１のチャネル基
体と第２のチャネル基体との間に入り込む傾斜電界形成
用電極が形成されていると、第１のチャネル基体と第２
のチャネル基体の間で形成される等電位面が傾斜する。

この等電位面の傾斜により、上記傾斜電界が形成される
。

［発明の効果］ 本発明によれば、第２のチャンネル基体がその第１のチ
ャンネル基体との対向面が抵抗性を有する材料からなり
、かつ、二次電子放出率を小さくする表面処理が施され
ているので、電子の密度の高い出力端にて電子が残留気
体に衝突して発生するイオンが第２のチャンネル基体に
衝突しても二次電子の放出がなく、イオンフィードバッ
クの発生が抑えられ、低真空でも安定な動作を得ること
ができ、イオンフィードバックによるノイズの発生も抑
えられ、しかも、空間電荷による利得の抑制効果もなく
、大きな出力電流を得ることができる。

また、本発明によれば、第１のチャネル基体と第２のチ
ャネル基体とをシフトして配置したり、あるいは、第１
のチャネル基体および第２のチャネル基体に傾斜電界形
成用の電極を形成するだけで、簡単に傾斜電界を形成す
ることができる。

［実施例］ 以下に、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

本発明に係る二次電子増倍管の一実施例の構造を第１図
に示す。

上記二次電子増倍管３０は、二次電子増倍用の平板状の
第１のチャンネル基体３１と、それに対向して配置され
てなる傾斜電界発生用の平板状の第２のチャンネル基体
３２とからなる。上記第２のチャンネル基体３２は、第
１のチャンネル基体３ｌの一端３１ａに対して、この第
１のチャンネル基体３ｌの他端３ｌｂに向かってシフト
して配置される。

上記第１のチャンネル基体３ｌは抵抗性を有するととも
に、大きな二次電子放出係数を有する、例えば、ＺｎＯ
−Ｔｉｅ，系のセラミックス材料からなる。

また、上記第２のチャンネル基体３２も第１のチャンネ
ル基体３１と同じ材料からなる。しかし、上記第２のチ
ャンネル基体３２は、その第１のチャンネル基体３１に
対向する面３２ｃを、例えばアルゴンイオンの衝撃等に
より故意に荒らし、二次電子放出率を小さくする表面処
理が施されている。

上記第１のチャンネ．ル基体３１の他端３ｌｂおよび第
２のチャンネル基体３２の他端３２ｂの間から飛び出す
増倍された二次電子を集めるために、コレクタ３３が配
置される。

上記第１のチャンネル基体３ｌの一端３１ａに形成され
た電極３４ａと他端３ｌｂに形成された電極３４ｂとの
間、第２のチャンネル基体３２の一端３２ａに形成され
た電極３５ａと他端に形成され・た電極３５ｂとの間に
、高圧直流電源３６より、直流高電圧が印加される。ま
た、上記コレクタ３３と上記第１のチャンネル基体３ｌ
の他端３ｌｂの電極３４ｂおよび第２のチャンネル基体
３２の他端３２ｂの電極３５ｂとの間に、直流電源３７
より、直流電圧が印加される。

このような構戊であれば、第１のチャンネル基体３１と
第２のチャンネル基体３２とは、上記のように、互いに
シフトして配置されているので、第１図において点線で
示すように、第１のチャンネル基体３１と第２のチャン
ネル基体３２との間に等電位面が形成され、従って、こ
の等電位面に垂直に傾斜電界が形成される。このような
傾斜電界が形成された第１のチャンネル基体３１と第２
のチャンネル基体３２との間のチャンネル３９に、その
一端側より一次電子１３が入射し、第１のチャンネル基
体３１に衝突して二次電子が発生すると、上記傾斜電界
中では、二次電子はサイクロイド運動に近い運動をして
、第１のチャンネル基体３１の二次電子増倍面３８に衝
突を繰り返し、二次電子の増倍が行なわれ、二次電子流
がコレクタ３３から取り出される。

ところで、第１のチャンネル基体３１の他端３ｌｂ付近
では、増倍された二次電子流が出力するので電子密度が
高く、電子が残留気体に衝突して残留気体が二次電子と
は逆の電荷を有するイオンＭ゜にイオン化される。この
ため、第２図に示すように、上記イオンＭ０は第１のチ
ャンネル基体３ｌと第２のチャンネル基体３２の間のチ
ャンネル３９内に向かい、第２のチャンネル基体３２に
衝突する。しかし、第２のチャンネル基体３２はその第
１のチャンネル基体３ｌとの対向面３２Ｃが抵抗性を有
する材料からなり、かつ、二次電子放出率を小さくする
表面処理が施されているので、上記イオンＭ゛の衝突に
よっても二次電子の放出がなく、イオンフィードバック
が抑えられる。これにより、低真空でも安定な動作を得
ることができ、イオンフィードバックによるノイズの発
生も抑えられ、しかも、空間電荷による利得の抑制効果
もなく、大きな出力電流を得ることができる。

次に、本発明のいま一つの実施例を第３図に示す。

上記第３図の二次電子増倍管４０は、第１図の二次電子
増倍管３０において、第１のチャンネル基体３１と第２
のチャンネル基体３２とを、その各一端３１ａ．３２ａ
どうしおよびその各他端３ｌｂ，３２ｂどうしが合致し
た状態で配置する一方、第１図の二次電子増倍管３０の
上記第２のチャンネル基体３２の一端３２ａの電極３５
ａおよび上記第１のチャンネル基体３１の他端３４ｂに
代えて、上記第１のチャンネル基体３１と第２のチャン
ネル基体３２との間に伸びる傾斜電界形成用電極４２，
４３を夫々設けたものである。なお、第３図において、
第１図に対応する部分には対応する符号を付して示し、
重複した説明は省略する。

上記第１のチャンネル基体３ｌの一端３１ａの電極３４
ａと他端３ｌｂの傾斜電界形成用電極４３との間、上記
第２のチャンネル基体３２の一端３２ａの傾斜電界形成
用電極４２と他端３２ｂの電極３５ｂとの開に、直流高
電圧電源３６より高電圧が印加される。

第３図のような構造を有する二次電子増倍管で４０は、
その第１のチャンネル基体３ｌと第２のチャンネル基体
３２との間のチャンネル３９内の電界は、傾斜電界形成
用電極４２．４３が上記チャンネル３９の入力端側では
第２のチャンネル基体３２の一端部分側に、また、上記
チャンネル３９の出力側では第１のチャンネル基体３１
の他端部分側に等電位部分を形成する。このため、上記
チャンネル３９内には、第３図においていて点線で示す
ような、第１図の二次電子増倍管３０と同様の等電位面
による傾斜電界が形成される。この第３図の二次電子増
倍管４０においても、第２のチャンネル基体３２の第１
のチャンネル基体３ｌとの対向面３２Ｃに二次電子放出
率を小さくする表面処理が施されているので、上記イオ
ンの衝突によっても二次電子の放出がなく、イオンフィ
ードバソクが抑えられる。

なお、以上の実施例において、第１のチャンネル基体３
ｌおよび第２のチｊンネル基体３２は、ガラスの平板か
らなり、その表面に、二次電子放出物質からなる二次電
子放出面が形成されているものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二次電子増倍管の一実施例の構造
を示す説明図、 第２図は第１図の二次電子増倍管におけるイオンフィー
ドバックの抑制の説明図、 第３図は本発明に係る二次電子増倍管のいま一つの実施
例の構造を示す説明図、 第４図、第５図および第６図は従来の二次電子増倍管の
構造を示す説明図である。 ３０・・・二次電子増倍管，３１・・・第１のチャンネ
ル基体，３２・・・第２のチャンネル基体，　３　４　
ａ，　３　４ｂ，３５ａ，３５ｂ・・・電極，３６・・
・直流高電圧電源，３８・・・二次電子増倍面，−３９
・・・チャンネル，４０・・・二次電子増倍管．４２．
４３・・・傾斜電界形成用電極。 特　許　出　願　人　　株式会社村田製作所代理　人　
弁理士　青山　葆　はか１名第１図 第２図 第４１１１ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）二次電子増倍用の平板状の第１のチャンネル基体
   と、それに対向して配置されてなる傾斜電界発生用の平
   板状の第２のチャンネル基体との間にチャンネルが形成
   され、第１のチャンネル基体の一端部に入射した荷電粒
   子の衝突により発生した二次電子が上記傾斜電界の方向
   に沿って第１のチャンネル基体に衝突しながら運動する
   過程で順次なだれ式に増倍され、第１のチャンネル基体
   の他端より増倍された二次電子流を得るようにした二次
   電子増倍管であって、 上記第１のチャンネル基体はその第２のチャンネル基体
   との対向面が抵抗性を有するとともに、大きな二次電子
   放出係数を有する材料からなり、上記第２のチャンネル
   基体はその第１のチャンネル基体との対向面が抵抗性を
   有する材料からなり、かつ、二次電子放出率を小さくす
   る表面処理が施されていることを特徴とする二次電子増
   倍管。（２）上記第２のチャンネル基体は第１のチャン
   ネル基体の一端に対してこの第１のチャンネル基体の他
   端に向かってシフトして配置されており、上記第１のチ
   ャンネル基体の一端と他端との間および第２のチャンネ
   ル基体の一端と他端との間に高電圧が印加されて上記傾
   斜電界が形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の二次電子増倍管。 （３）上記第１のチャンネル基体および第２のチャンネ
   ル基体はその各一端どうしおよび各他端どうしが合致し
   て配置される一方、上記第２のチャンネル基体の一端お
   よび上記第１のチャンネル基体の他端は夫々上記第１の
   チャンネル基体と第２のチャンネル基体との間に伸びる
   傾斜電界形成用電極を備え、上記第１のチャンネル基体
   の一端と他端の傾斜電界形成用電極との間および上記第
   ２のチャンネル基体の一端の傾斜電界形成用電極と他端
   との間に高電圧が印加されて上記傾斜電界が形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の二次電子増倍管。