JPH0644474B2 - 電子増倍素子 - Google Patents

電子増倍素子

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JPH0644474B2
JPH0644474B2 JP3767086A JP3767086A JPH0644474B2 JP H0644474 B2 JPH0644474 B2 JP H0644474B2 JP 3767086 A JP3767086 A JP 3767086A JP 3767086 A JP3767086 A JP 3767086A JP H0644474 B2 JPH0644474 B2 JP H0644474B2
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electron
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holes
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浩之 久嶋
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers
    • H01J43/06Electrode arrangements
    • H01J43/18Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/22Dynodes consisting of electron-permeable material, e.g. foil, grid, tube, venetian blind
    • HELECTRICITY
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    • H01J43/06Electrode arrangements
    • H01J43/18Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/24Dynodes having potential gradient along their surfaces
    • H01J43/246Microchannel plates [MCP]

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  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光電子増倍管等の電子増倍素子として利用さ
れる2次電子放出特性を利用した電子増倍素子に関す
る。
(従来の技術) 比較的狭い空間内にダイノードを密接して配置して電子
を増倍する装置としてベネシアン・ブラインド形ダイノ
ードが知られている。
第11図はベネシアン・ブラインド形ダイノードを用い
た電子増倍装置の一部を取り出して示した断面図であ
る。
図は、多数段のメッシュとダイノードの積み重ねよりな
る増倍装置の主として、i段とi+1段を取り出して示
したものである。
図においてMiは電子の入射方向に直角に配置されたi
番目のメッシュ,Dyiはi番目のダイノードであり、
同様にMi+1はi+1番目のメッシュ,Dyi+1は
i+1番目のダイノードである。
i+1番目のダイノードの各板の傾きはi番目のダイノ
ードのそれと反対になって、異なる傾きのダイノードが
メッシュを挟んで交互に配置されている。
前記各メッシュは材料金属プレートをマスキングおよび
フォトエッチングすることにより孔開けを行い製造され
る。
また各ダイノード群はプレス整形により、いわゆるベネ
シアン・ブラインド形に加工され、2次電子放出電極と
して機能させられる。
メッシュMiとダイノードDyiは接続され、電位Vi
に保たれており、メッシュMi+1とダイノードDyi
+1は電位Vi+1(>Vi)に接続されている。
i番目のダイノードDyiに入射した電子により発生さ
せられた2次電子は,メッシュMi+1を介して、下段
のダイノードDyi+1の斜面に入射させられて,さら
に増倍される。
(発明が解決しようとする問題点) 前記ベネシアン・ブラインド形ダイノードを用いた電子
増倍装置で、前記各ダイノードを形成する斜面の数を大
きくすることにより、ある程度の入射位置分解性能を持
たせることができる。
ダイノードDyiからの2次電子は隣接する斜面の裏面
で一旦減速され、次のメッシュMi+1により加速さ
れ、ダイノードDyi+1に入射することになる。この
過程における電子の減速は電子走行時間と電子走行時間
広がりの増大の原因となっている。
さらに電極寸法(距離)と電子走行時間,電子走行時間
広がりとの間には比例の関係があるから、これを少なく
するためにはダイノードの形状と間隔を小さくする必要
がある。
しかしながら、ダイノードの金属加工の精度は限界にあ
り、これ以上電子走行時間,電子走向時間広がりを小さ
くすること、および位置分解性能を向上させることは困
難とされている。
本発明の目的は前述した問題を解決することができる電
子増倍素子を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明による電子増倍素子
は、互いに平行な第1の表面と第2の表面をもつ絶縁性
の基板と、前記基板の第1の表面に対して鈍角を保つ第
1孔表面および前記第1孔表面に対面する第2孔表面を
もつ前記基板に形成された複数の貫通孔と、前記各貫通
孔の前記第1孔表面に前記基板の第1の表面側から形成
された2次電子放出層と、前記各貫通孔の前記第2孔表
面に前記2次電子放出層と分離させられて前記第2の表
面側に形成された導電層と、前記基板の第1の表面で前
記各2次電子放出層を接続する第1の接続手段と、前記
基板の第2の表面で前記各導電層を接続する第2の接続
手段と、前記基板の第1面側からいずれかの前記貫通孔
に入射した電子を前記2次電子放出層で増倍し、増倍さ
れた電子に前記基板の第2の面方向に加速するように前
記第1および第2の接続手段間に電圧を印加する手段か
ら構成されている。
(実施例) 以下,図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。
第1図は本発明による電子増倍素子の第1の実施例の平
面図、第2図は前記第1の実施例素子の使用状態を示す
側面図、第3図は前記第1の実施例素子の一部を拡大し
て示した斜視図である。
ガラス(SiO)の平板状の絶縁基板1には、開口部
が略円形の貫通孔2が多数個設けられている。
この貫通孔2は電子が入射させられる面に傾きを持って
設けられている。
この貫通孔2は次のようにフォトエッチング方法を用い
て加工される。
絶縁性基板1を前記開口部と分離溝のパターン形状が形
成されているネガを通して紫外線を斜め方向に照射する
ことによりガラス内に前記孔の形状に相当する潜像を形
成する。
その後、熱処理をして潜像部を結晶化させる。
さらに酸処理をすることによって結晶部分だけを溶解
し、ネガの形状に対応する形状の貫通孔を得る。
この貫通孔2の基板1の表面と鋭角を保っている方の斜
面にアンチモン(Sb)の真空蒸着を行うことにより、
2次電子放出層5を形成する。
この2次電子放出層5は、貫通孔の下側の開口に達しな
いように形成され、基板1の下側の面とは絶縁されてい
る。
また貫通孔2の基板1の表面と鈍角を保っており、前記
2次電子放出層5とは分離溝7で分離されている方の斜
面には、アルミニューム(Al)を真空蒸着を行うこと
により、加速電極層6を形成する。
この加速電極層6は、貫通孔の上側の開口に達しないよ
うに形成され、基板1の上側の面とは絶縁されている。
絶縁基板1の第1表面には前述のようにして形成された
多数個の2次電子放出層5を電源に接続するための接続
手段3、絶縁基板1の第2表面(裏面)には多数個の加
速電極層6を電源に接続するための接続手段4が形成さ
れている。
次に主として第2図を参照して、この実施例素子の電子
増倍機能を説明する。
実施例素子を真空中に配置し、接続手段3および接続手
段4をそれぞれ電源10a,10bに接続する。電源1
0bの電圧は電源10aの電圧よりも大きい(V>V
)。
そのため、2次電子放出層5から加速電極層6に向かう
加速電界が形成される。
実施例素子の第1の表面から入射した電子は2次電子放
出層5に入射して増倍される。
通常この実施例素子はこのように単体で用いられること
はなく、後述するように複数枚重ねて用いられる。
第4図は前記実施例素子3個を用いて構成した電子増倍
装置の切断端面図である。
第1の電子増倍素子Iと第2の電子増倍素子IIは、第2
の電子増倍素子IIの貫通孔の傾きが第1の電子増倍素子
Iの傾きと反対になるように固定されている。
第2の電子増倍素子IIと第3の電子増倍素子IIIは、第
3の電子増倍素子IIIの貫通孔の傾きの方向が第2の電
子増倍素子IIと反対で第1の電子増倍素子Iの傾きと同
じ方向になるように固定される。各電子増倍素子の接続
部に電源10a〜10d(V>V>V>V)を
接続する。
その結果、第1の電子増倍素子Iの加速電極層6と、第
2の電子増倍素子IIの2次電子増倍層5は同電位
(V)となる。第1の電子増倍素子Iの加速電極層6
は、第1の電子増倍素子Iの2次電子増倍層5で増倍さ
れた電子を第2の電子増倍素子IIの2次電子増倍層5へ
加速する電極として機能する。
この関係は、ベネシアン・ブラインド形ダイノードがそ
のダイノードの前面に同電位の加速用のメッシュ電極を
設けている構造と共通する。
また第2の電子増倍素子IIの加速電極層6と、第3の電
子増倍素子IIIの2次電子増倍層5は同電位(V)と
なる。
前記電子増倍装置において上方向から第1の電子増倍素
子Iの電子増倍層5に入射した電子(60)はその電子
増倍層5で倍増され、第2の電子増倍素子IIの電子増倍
層5に入射して増倍される。第2の電子増倍素子IIの電
子増倍層5で増倍された電子は第3の電子増倍素子III
の電子増倍層5で増倍される。
このようにして,第2,第3の増倍素子で増倍され対応
する出力開口から放出される。
入射開口部に近いところで発生したごく小数の電子は、
2次電子が次の段の増倍層5に到達する前に第1の電子
増倍素子Iの加速電極層6に捕捉される可能性がある。
しかし、大多数の電子は次段の増倍層5に到達して増倍
される。ごく小数の電子が第1の電子増倍素子Iの加速
電極層6に捕捉されても問題はない。なお前記加速電極
層6を設けないと、ごく小数の電荷が孔の壁面に付着す
ることにより、その近傍の電界を乱す可能性があるの
で、ごく小数の電子が第1の電子増倍素子Iの加速電極
層6に捕捉されても加速電極層を設ける方が動作が安定
すると思われる。
第5図は前記増倍装置を真空容器内に実装して構成した
光電子増倍管の実施例を示す断面図である。
真空容器9の入射窓の内面には光電陰極14が形成され
ている。
第3の電子増倍素子IIIの出力開口に対応して陽極15
が設けられている。
なお各電子増倍素子には前述したように動作電源が接続
され、陽極15には最も高い電圧を印加して動作させ
る。
第6図は本発明による電子増倍素子の第2の実施例の平
面図である。この実施例は貫通孔2の開口部の形状を略
正方形にしたものである。
マスクパターンが簡単になり、前述した第1の実施例よ
りも入射電子に対する開口面積を大きくすることができ
る。
第7図は本発明による電子増倍素子の第3の実施例の平
面図である。この実施例は貫通孔2の開口部の形状を方
形にしたものである。
このような形状の電子増倍素子では2次元の情報は得ら
れないが,十分な感度を確保できる利点がある。
第8図は本発明による電子増倍素子の第4の実施例の平
面図である。この実施例は貫通孔2の開口部の形状を6
角形にしたものである。
このような形状の電子増倍素子では2次元の情報は得ら
れないが、十分な感度を確保できる利点がある。
第9図は前述した電子増倍装置を用いて構成した光電子
増倍管の他の実施例を示す断面図である。真空容器9の
光電陰極14に最前面の電子増倍素子の入力面(第1の
面)が対向するようにして配置し、多段増倍された増倍
出力を陽極15で捕収する。
第10図は前述した電子増倍装置を用いて構成した光電
子増倍管のさらに他の実施例を示す断面図である。
この実施例は,従来知られているボックス形のダイノー
ド17と組み合わせて用いたものである。光電子増倍装
置の入力開口16をボックス形のダイノード17方向に
向けて固定する。15は増倍された電子を捕収するため
の陽極である。
(発明の効果) 以上詳しく説明したように,本発明による電子増倍素子
は,互いに平行な第1の表面と第2の表面をもつ絶縁性
の基板と、前記基板の第1の表面に対して鈍角を保つ第
1孔表面および前記第1孔表面に対面する第2孔表面を
もつ前記基板に形成された複数の貫通孔と、前記各貫通
孔の前記第1孔表面に前記基板の第1の表面側から形成
された2次電子放出層と、前記各貫通孔の前記第2孔表
面に前記2次電子放出層と分離させられて前記第2の表
面側に形成された導電層と、前記基板の第1の表面で前
記各2次電子放出層を接続する第1の接続手段と、前記
基板の第2の表面で前記各導電層を接続する第2の接続
手段と、前記基板の第1面側からいずれかの前記貫通孔
に入射した電子を前記2次電子放出層で増倍し、増倍さ
れた電子に前記基板の第2の面方向に加速するように前
記第1および第2の接続手段間に電圧を印加する手段か
ら構成されている。
すなわち本発明による電子増倍素子は以上のように構成
されているので、これを用いれば,小形な電子増倍装置
を形成することができる。
電子増倍装置を小さくすると電子走行時間と電子走行時
間の広がりを小さくすることが可能になるから、時間分
解に優れた増倍装置が得られる。
また前述したように、前記電子増倍装置を用い種々の光
電子増倍管を製造することができる。
これ等の光電子増倍管は、位置分解,時間分解に優れて
いるから種々の計測に広く利用できる。
一般に必要とされる電子増倍装置の電子増倍率(出力電
子/入射電子)10を得るためには、本発明の電子増
倍素子を10枚積み重ねると良い。前述した電子増倍素
子1枚の厚さは0.5mm程度にすることができるので、
5mm程度で電子増倍装置を構成することができる。
この厚さは従来の電子増倍素子で同程度の増倍をするた
めに必要な厚さに比較すると1/8の厚さとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電子増倍素子の第1の実施例の平
面図である。 第2図は前記第1の実施例の端面図である。 第3図は前記第1の実施例装置の一部を拡大して示した
斜視図である。 第4図は前記第1の電子増倍素子複数枚を用いて構成し
た増倍装置の実施例を示す端面図である。 第5図は前記増倍装置を真空容器内に実装して構成した
光電子増倍管の実施例を示す断面図である。 第6図は本発明による電子増倍素子の第2の実施例の平
面図である。 第7図は本発明による電子増倍素子の第3の実施例の平
面図である。 第8図は本発明による電子増倍素子の第4の実施例の平
面図である。 第9図は電子増倍素子を真空容器内に実装して構成した
光電子増倍管の他の実施例を示す断面図である。 第10図は電子増倍装置を真空容器内に実装して構成し
た光電子増倍管のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。 第11図は従来のベネシアン・ブラインド形ダイノード
を示す断面図である。 1…絶縁基板、2…貫通孔 3…絶縁基板の第1表面に形成された接続手段 4…絶縁基板の第2表面に形成された接続手段 5…2次電子放出層 6…加速電極層 7…分離溝 9…真空容器 10a〜10d…電源 14…光電陰極、15…陽極 17…ボックス形のダイノード 70…電子増倍装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに平行な第1の表面と第2の表面をも
    つ絶縁性の基板と、前記基板の第1の表面に対して鈍角
    を保つ第1孔表面および前記第1孔表面に対面する第2
    孔表面をもつ前記基板に形成された複数の貫通孔と、前
    記各貫通孔の前記第1孔表面に前記基板の第1の表面側
    から形成された2次電子放出層と、前記各貫通孔の前記
    第2孔表面に前記2次電子放出層と分離させられて前記
    第2の表面側に形成された導電層と、前記基板の第1の
    表面で前記各2次電子放出層を接続する第1の接続手段
    と、前記基板の第2の表面で前記各導電層を接続する第
    2の接続手段と、前記基板の第1面側からいずれかの前
    記貫通孔に入射した電子を前記2次電子放出層で増倍
    し、増倍された電子に前記基板の第2の面方向に加速す
    るように前記第1および第2の接続手段間に電圧を印加
    する手段から構成した電子増倍素子。
  2. 【請求項2】前記貫通孔の基板の第1の表面の開口部の
    形状は、円形,方形,または6角形であり、前記開口部
    は稠密に規則正しく配列されている特許請求の範囲第1
    項記載の電子増倍素子。
  3. 【請求項3】前記絶縁性の基板はSiOを主成分とす
    るものであり、前記貫通孔の加工はホトエッチングによ
    り行われる特許請求の範囲第1項記載の電子増倍素子。
  4. 【請求項4】前記2次電子放出層と前記導電層の間には
    溝が設けられている特許請求の範囲第1項記載の電子増
    倍素子。
JP3767086A 1985-09-06 1986-02-21 電子増倍素子 Expired - Lifetime JPH0644474B2 (ja)

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JPS62195844A JPS62195844A (ja) 1987-08-28
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US11948786B2 (en) * 2022-05-24 2024-04-02 Elbit Systems Of America, Llc Microchannel plate and method of making the microchannel plate with metal contacts selectively formed on one side of channel openings

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