JPH09211137A - 二重円筒形オープンカウンター - Google Patents
二重円筒形オープンカウンターInfo
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- JPH09211137A JPH09211137A JP2094296A JP2094296A JPH09211137A JP H09211137 A JPH09211137 A JP H09211137A JP 2094296 A JP2094296 A JP 2094296A JP 2094296 A JP2094296 A JP 2094296A JP H09211137 A JPH09211137 A JP H09211137A
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- JP
- Japan
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- anode
- double cylindrical
- open counter
- voltage
- potential
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 陽極と二枚のグリッド間の電界分布の把握が
可能であり、作動の安定性を保持したままで小型化と陽
極の電圧の低電圧化が可能であり、更にメンテナンスを
容易にできるオープンカウンターを提供する。 【解決手段】 高電圧を印加する直線状の陽極２１と、
陽極を中心とし同心に配置された内筒２２及び外筒２３
ならびにそれらの一部を構成する二重円筒形格子電極２
４，２５と、二重円筒形格子電極２５の外側に配置され
た陰極２６と、低速電子の陽極への到達に応答して一定
時間内筒電位を上昇させかつ外筒電位を陰極電位以下に
下降させるパルス発生装置１４とを備える。更に直線状
の陽極の両端間に電圧を印加し、これにより陽極を抵抗
加熱するクリーニング回路２８を備える。
可能であり、作動の安定性を保持したままで小型化と陽
極の電圧の低電圧化が可能であり、更にメンテナンスを
容易にできるオープンカウンターを提供する。 【解決手段】 高電圧を印加する直線状の陽極２１と、
陽極を中心とし同心に配置された内筒２２及び外筒２３
ならびにそれらの一部を構成する二重円筒形格子電極２
４，２５と、二重円筒形格子電極２５の外側に配置され
た陰極２６と、低速電子の陽極への到達に応答して一定
時間内筒電位を上昇させかつ外筒電位を陰極電位以下に
下降させるパルス発生装置１４とを備える。更に直線状
の陽極の両端間に電圧を印加し、これにより陽極を抵抗
加熱するクリーニング回路２８を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オープンカウンタ
ーに係わり、更に詳しくは、２つの格子電極が陽極を中
心に筒状に配置された二重円筒形オープンカウンターに
関する。
ーに係わり、更に詳しくは、２つの格子電極が陽極を中
心に筒状に配置された二重円筒形オープンカウンターに
関する。
【０００２】
【従来の技術】オープンカウンターは、空気を増倍ガス
として用い、大気中で低速電子の計数ができる唯一の気
体電子増倍管である。このオープンカウンターは、大気
に晒された固体表面の仕事関数、エキソ電子、金属や半
導体表面の酸化膜の厚さ、磁気ディスク上に塗られた有
機潤滑膜の厚さ等の測定に利用されている。
として用い、大気中で低速電子の計数ができる唯一の気
体電子増倍管である。このオープンカウンターは、大気
に晒された固体表面の仕事関数、エキソ電子、金属や半
導体表面の酸化膜の厚さ、磁気ディスク上に塗られた有
機潤滑膜の厚さ等の測定に利用されている。
【０００３】かかるオープンカウンターの基本原理は、
本願発明の発明者等により、既に提案され実施されてい
る（例えば、特公昭５５−４６６２９号、特公昭５９−
９８７４号）。
本願発明の発明者等により、既に提案され実施されてい
る（例えば、特公昭５５−４６６２９号、特公昭５９−
９８７４号）。
【０００４】図８は、特公昭５９−９８７４号のオープ
ンカウンター（「低速電子測定装置」）のブロック図、
図９は図８の装置の信号波形図である。また、図８にお
いて、１は陽極、８は高圧電源、９は増幅器、１１は匣
体、１２は第１格子電極（クエンチンググリッド）、１
３は第２格子電極（サプレッサーグリッド）、１４はパ
ルス発生装置、１５はクエンチング回路、１６は陽イオ
ン中和回路であり、図９において、Ｖa は陽極電位、Ｖ
g1はクエンチンググリッドの電位、Ｖg2はサプレッサー
グリッドの電位、τe はクエンチング時間である。
ンカウンター（「低速電子測定装置」）のブロック図、
図９は図８の装置の信号波形図である。また、図８にお
いて、１は陽極、８は高圧電源、９は増幅器、１１は匣
体、１２は第１格子電極（クエンチンググリッド）、１
３は第２格子電極（サプレッサーグリッド）、１４はパ
ルス発生装置、１５はクエンチング回路、１６は陽イオ
ン中和回路であり、図９において、Ｖa は陽極電位、Ｖ
g1はクエンチンググリッドの電位、Ｖg2はサプレッサー
グリッドの電位、τe はクエンチング時間である。
【０００５】図８の装置において、試料１８から放出さ
れた低速電子が陽極１に達すると図９（Ａ）に示す信号
パルスが発生し、このパルスを増幅器９で増幅してカウ
ントすることにより、低速電子の計数ができる。
れた低速電子が陽極１に達すると図９（Ａ）に示す信号
パルスが発生し、このパルスを増幅器９で増幅してカウ
ントすることにより、低速電子の計数ができる。
【０００６】また、陽極１と陰極（匣体１１）との間に
高圧（３〜４ｋＶ）を印加した状態で、低速電子が陽極
１に達すると気体増倍作用で陽極付近に陽イオンが多数
発生し、連続放電を引き起こすため、そのままでは低速
電子の正確な計量ができなくなる。そこで、この連続放
電を消滅させるために、陽極に印加されている高圧（３
〜４ｋＶ）を瞬時に０Ｖに下すことは技術的に困難であ
る。そのため、図８の装置では上述したクエンチンググ
リッド１２を設け、図９（Ｂ）に示すように、信号パル
スに応答して一定時間τe だけクエンチンググリッド１
２の電位Ｖg1を数百Ｖだけ高め、これにより、陽極の電
位Ｖa を一定に保持したまま、陽極１とクエンチンググ
リッド１２の電位差を一定時間τe だけ低下させて、気
体増倍作用によって発生した光や陽イオンが引き金とな
る連続放電を生じさせないようにしてある。
高圧（３〜４ｋＶ）を印加した状態で、低速電子が陽極
１に達すると気体増倍作用で陽極付近に陽イオンが多数
発生し、連続放電を引き起こすため、そのままでは低速
電子の正確な計量ができなくなる。そこで、この連続放
電を消滅させるために、陽極に印加されている高圧（３
〜４ｋＶ）を瞬時に０Ｖに下すことは技術的に困難であ
る。そのため、図８の装置では上述したクエンチンググ
リッド１２を設け、図９（Ｂ）に示すように、信号パル
スに応答して一定時間τe だけクエンチンググリッド１
２の電位Ｖg1を数百Ｖだけ高め、これにより、陽極の電
位Ｖa を一定に保持したまま、陽極１とクエンチンググ
リッド１２の電位差を一定時間τe だけ低下させて、気
体増倍作用によって発生した光や陽イオンが引き金とな
る連続放電を生じさせないようにしてある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したオープンカウ
ンターの開発により、従来測定が不可能と考えられてい
た大気中に置かれた物体から放出される低速電子を、大
気中で安定に測定することができるようになったが、一
方で、オープンカウンターの利用がすすむにつれ航空
機、橋梁、車両、原子力発電所、加速器施設、遺跡発掘
現場等の巨大構造物における使用が強く要望されてい
る。
ンターの開発により、従来測定が不可能と考えられてい
た大気中に置かれた物体から放出される低速電子を、大
気中で安定に測定することができるようになったが、一
方で、オープンカウンターの利用がすすむにつれ航空
機、橋梁、車両、原子力発電所、加速器施設、遺跡発掘
現場等の巨大構造物における使用が強く要望されてい
る。
【０００８】しかし、従来のオープンカウンターでは、
実験室等の固定した特定の場所に試料を持ち込み、試料
から放出される低速電子を計測することが前提となって
おり、大型で高電圧を必要とし、メンテナンスも複雑で
あるため、素人による使用が困難である問題点があっ
た。すなわち、上述した従来のオープンカウンターをそ
のまま小型化してポータブル化しようとすると、作動が
不安定になるばかりでなく、計測精度が悪化し、信頼性
のある計量ができなくなる問題点があった。また、従来
の陽極電圧は非常に高く（３〜４ｋＶ）、絶縁電圧の高
い絶縁材や湿度の低い大気を必要とするため完全な絶縁
を保持したまま小型化することは困難であった。更に、
陽極は使用により表面に有機物が付着するが、陽極の形
状が複雑なため、有機物除去の目的で通電加熱法を適用
できない。そのため、この有機物を除去するためには、
定期的に装置を分解し、陽極を火炎等で加熱処理する必
要があり、メンテナンスを複雑にしていた。
実験室等の固定した特定の場所に試料を持ち込み、試料
から放出される低速電子を計測することが前提となって
おり、大型で高電圧を必要とし、メンテナンスも複雑で
あるため、素人による使用が困難である問題点があっ
た。すなわち、上述した従来のオープンカウンターをそ
のまま小型化してポータブル化しようとすると、作動が
不安定になるばかりでなく、計測精度が悪化し、信頼性
のある計量ができなくなる問題点があった。また、従来
の陽極電圧は非常に高く（３〜４ｋＶ）、絶縁電圧の高
い絶縁材や湿度の低い大気を必要とするため完全な絶縁
を保持したまま小型化することは困難であった。更に、
陽極は使用により表面に有機物が付着するが、陽極の形
状が複雑なため、有機物除去の目的で通電加熱法を適用
できない。そのため、この有機物を除去するためには、
定期的に装置を分解し、陽極を火炎等で加熱処理する必
要があり、メンテナンスを複雑にしていた。
【０００９】更に、従来のオープンカウンターの電子計
数機構が未だ十分に解明されておらず、そのためオープ
ンカウンターの不作動時間を正確に把握できず、カウン
ターの信頼性が高められない問題点があった。すなわ
ち、従来のオープンカウンターでは、作動を安定させる
ために図８に示したようにループ状（円環）の陽極が用
いられているが、この円環陽極と平板グリッドとの間の
電界の強度分布が複雑であり、理論的にも実験的にも正
確な把握が困難であった。そのため、カウンター内にお
ける電子の挙動を定量的に把握できず、このため不作動
時間が正確に把握できない問題点があった。
数機構が未だ十分に解明されておらず、そのためオープ
ンカウンターの不作動時間を正確に把握できず、カウン
ターの信頼性が高められない問題点があった。すなわ
ち、従来のオープンカウンターでは、作動を安定させる
ために図８に示したようにループ状（円環）の陽極が用
いられているが、この円環陽極と平板グリッドとの間の
電界の強度分布が複雑であり、理論的にも実験的にも正
確な把握が困難であった。そのため、カウンター内にお
ける電子の挙動を定量的に把握できず、このため不作動
時間が正確に把握できない問題点があった。
【００１０】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の主
目的は、ポータブルで信頼性の高いオープンカウンター
を提供することにある。また、本発明の別の目的は、陽
極と二枚のグリッド間の電界分布の把握が可能であり、
作動の安定性を保持したままで小型化と陽極電圧の低電
圧化が可能であり、更にメンテナンスを容易にできるオ
ープンカウンターを提供することにある。更に、本発明
の別の目的は、電子計数機構を解明して不作動時間を正
確に把握し、信頼性を一層高めることができるオープン
カウンターを提供することにある。
るために創案されたものである。すなわち、本発明の主
目的は、ポータブルで信頼性の高いオープンカウンター
を提供することにある。また、本発明の別の目的は、陽
極と二枚のグリッド間の電界分布の把握が可能であり、
作動の安定性を保持したままで小型化と陽極電圧の低電
圧化が可能であり、更にメンテナンスを容易にできるオ
ープンカウンターを提供することにある。更に、本発明
の別の目的は、電子計数機構を解明して不作動時間を正
確に把握し、信頼性を一層高めることができるオープン
カウンターを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高電圧
を印加する直線状の陽極と、該陽極を中心とし同心に配
置された内筒及び外筒ならびにそれらの一部を構成する
二重円筒形格子電極と、該二重円筒形格子電極の外側に
配置された陰極と、低速電子の陽極への到達に応答して
一定時間内筒電位を上昇させかつ外筒電位を陰極電位以
下に下降させるパルス発生装置と、を備えたことを特徴
とする二重円筒形オープンカウンターが提供される。
を印加する直線状の陽極と、該陽極を中心とし同心に配
置された内筒及び外筒ならびにそれらの一部を構成する
二重円筒形格子電極と、該二重円筒形格子電極の外側に
配置された陰極と、低速電子の陽極への到達に応答して
一定時間内筒電位を上昇させかつ外筒電位を陰極電位以
下に下降させるパルス発生装置と、を備えたことを特徴
とする二重円筒形オープンカウンターが提供される。
【００１２】本発明の好ましい実施形態によれば、二重
円筒形格子電極内に十分な電界強度を発生するように、
陽極の設定電圧の低減に応じて内筒及び外筒の寸法を低
減させる。また、直線状の陽極の両端間に電圧を印加
し、これにより陽極を抵抗加熱するクリーニング回路を
更に備える、ことが好ましい。
円筒形格子電極内に十分な電界強度を発生するように、
陽極の設定電圧の低減に応じて内筒及び外筒の寸法を低
減させる。また、直線状の陽極の両端間に電圧を印加
し、これにより陽極を抵抗加熱するクリーニング回路を
更に備える、ことが好ましい。
【００１３】上記本発明の構成によれば、陽極を中心と
して二重円筒形格子電極が設けられているので、陽極と
内筒の間、及び内筒と外筒の間の電界を理論的に正確に
把握することができる。従って、後述するように二重円
筒形オープンカウンターにおける電子計数機構を解明し
て不作動時間を正確に把握し、信頼性を一層高めること
ができる。
して二重円筒形格子電極が設けられているので、陽極と
内筒の間、及び内筒と外筒の間の電界を理論的に正確に
把握することができる。従って、後述するように二重円
筒形オープンカウンターにおける電子計数機構を解明し
て不作動時間を正確に把握し、信頼性を一層高めること
ができる。
【００１４】また、この二重円筒形格子電極内の電界
は、陽極を中心として中心対称に分布し、かつ陽極から
の距離（すなわち半径）が小さいほど電界が強くなるの
で、二重円筒形格子電極内に十分な電界強度を発生させ
たまま、陽極電圧を低減し同時に二重円筒形格子電極の
寸法を小型化することができ、作動の安定性を保持した
ままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が可能であり、ポ
ータブルで信頼性の高いオープンカウンターにすること
ができる。
は、陽極を中心として中心対称に分布し、かつ陽極から
の距離（すなわち半径）が小さいほど電界が強くなるの
で、二重円筒形格子電極内に十分な電界強度を発生させ
たまま、陽極電圧を低減し同時に二重円筒形格子電極の
寸法を小型化することができ、作動の安定性を保持した
ままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が可能であり、ポ
ータブルで信頼性の高いオープンカウンターにすること
ができる。
【００１５】更に、上述したクリーニング回路を設ける
ことにより、陽極の両端間に適当な電圧を印加して抵抗
加熱により表面に付着した有機物を簡単に除去でき、メ
ンテナンスを極めて簡単にでき、素人でも容易に使用で
きるようにすることができる。
ことにより、陽極の両端間に適当な電圧を印加して抵抗
加熱により表面に付着した有機物を簡単に除去でき、メ
ンテナンスを極めて簡単にでき、素人でも容易に使用で
きるようにすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。図１は、本発明に
よる二重円筒形オープンカウンターの構成図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はｙ−ｚ面における断面図（横
断面図）、（Ｃ）はｘ−ｚ面における模式図である。こ
の図に示すように、本発明の二重円筒形オープンカウン
ター２０は、直線状の陽極２１、内筒２２及び外筒２３
ならびにそれらの一部を構成する二重円筒形格子電極２
４と２５、二重円筒形格子電極２５の外側に配置された
陰極２６、及び内筒２２及び外筒２３の電位をパルス的
に変化させるパルス発生装置１４を備えている。
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。図１は、本発明に
よる二重円筒形オープンカウンターの構成図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はｙ−ｚ面における断面図（横
断面図）、（Ｃ）はｘ−ｚ面における模式図である。こ
の図に示すように、本発明の二重円筒形オープンカウン
ター２０は、直線状の陽極２１、内筒２２及び外筒２３
ならびにそれらの一部を構成する二重円筒形格子電極２
４と２５、二重円筒形格子電極２５の外側に配置された
陰極２６、及び内筒２２及び外筒２３の電位をパルス的
に変化させるパルス発生装置１４を備えている。
【００１７】直線状の陽極２１は、高圧電源８と増幅器
９に接続され、高電圧Ｖa を印加されるようになってい
る。また、この陽極２１の両端は、クリーニング回路２
８に接続され、このクリーニング回路２８により直線状
の陽極２１の両端間に適当な電圧を印加し、これにより
陽極２１を抵抗加熱して表面に付着した有機物を燃焼ま
たは熱分解するようになっている。
９に接続され、高電圧Ｖa を印加されるようになってい
る。また、この陽極２１の両端は、クリーニング回路２
８に接続され、このクリーニング回路２８により直線状
の陽極２１の両端間に適当な電圧を印加し、これにより
陽極２１を抵抗加熱して表面に付着した有機物を燃焼ま
たは熱分解するようになっている。
【００１８】二重円筒形格子電極２４を含む内筒２２と
２５を含む外筒２３は、陽極２１を中心とし同心に配置
されている。また、内筒２２と外筒２３は、格子状の開
口２４と２５を有し、この開口により外部と内部が連通
している。パルス発生装置１４は、低速電子の陽極２１
への到達に応答して一定時間τ2の間、内筒電位Ｖq を
上昇させかつ外筒電位Ｖs を陰極電位以下に下降させる
ようになっている。
２５を含む外筒２３は、陽極２１を中心とし同心に配置
されている。また、内筒２２と外筒２３は、格子状の開
口２４と２５を有し、この開口により外部と内部が連通
している。パルス発生装置１４は、低速電子の陽極２１
への到達に応答して一定時間τ2の間、内筒電位Ｖq を
上昇させかつ外筒電位Ｖs を陰極電位以下に下降させる
ようになっている。
【００１９】２４は図８における従来のクエンチンググ
リッド、２５は従来のサプレッサーグリッドに相当す
る。従って、上述した構成により、二重円筒形格子電極
２５の外部の試料から低速電子が開口を通して内部に入
り陽極２１に達すると図９（Ａ）に示す信号パルスが発
生し、このパルスを増幅器９で増幅してカウントするこ
とにより、低速電子の計数ができる。また、図９に示す
ように、サプレッサーグリッド２５を試料ならびに陰極
に対して負電位に一定時間保持し、その間にこの負電位
によって陽イオンを中和する。更に、図９に示すよう
に、信号パルスに応答して一定時間τe だけクエンチン
ググリッド２４の電位を数百Ｖだけ高め、これにより、
陽極の電位Ｖa を一定に保持したまま、陽極２１とクエ
ンチンググリッド２４の電位差を一定時間τe だけ低下
させて、気体増倍作用によって発生した光や陽イオンに
よる連続放電を防止することができる。
リッド、２５は従来のサプレッサーグリッドに相当す
る。従って、上述した構成により、二重円筒形格子電極
２５の外部の試料から低速電子が開口を通して内部に入
り陽極２１に達すると図９（Ａ）に示す信号パルスが発
生し、このパルスを増幅器９で増幅してカウントするこ
とにより、低速電子の計数ができる。また、図９に示す
ように、サプレッサーグリッド２５を試料ならびに陰極
に対して負電位に一定時間保持し、その間にこの負電位
によって陽イオンを中和する。更に、図９に示すよう
に、信号パルスに応答して一定時間τe だけクエンチン
ググリッド２４の電位を数百Ｖだけ高め、これにより、
陽極の電位Ｖa を一定に保持したまま、陽極２１とクエ
ンチンググリッド２４の電位差を一定時間τe だけ低下
させて、気体増倍作用によって発生した光や陽イオンに
よる連続放電を防止することができる。
【００２０】図２は、本発明のオープンカウンター２０
における二重円筒形格子電極２５内の電界強度を示す図
である。この図に示すように、サプレッサーグリッド２
５とクエンチンググリッド２４の間の電界強度Ｅ1 は式
１で示され、クエンチンググリッド２４と陽極２１の間
の電界強度Ｅ2 は式２で示される。式１及び式２から、
明らかなように、二重円筒形格子電極２５内の電界は、
陽極２１を中心として中心対称に分布し、かつ陽極２１
からの距離（半径ｒ）が小さいほど電界が強くなるの
で、二重円筒形格子電極２５内に十分な電界強度を発生
させたまま、陽極電圧を低減し同時に二重円筒形格子電
極の寸法を小型化することができる。従って、作動の安
定性を保持したままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が
可能であり、ポータブルで信頼性の高いオープンカウン
ターにすることができる。
における二重円筒形格子電極２５内の電界強度を示す図
である。この図に示すように、サプレッサーグリッド２
５とクエンチンググリッド２４の間の電界強度Ｅ1 は式
１で示され、クエンチンググリッド２４と陽極２１の間
の電界強度Ｅ2 は式２で示される。式１及び式２から、
明らかなように、二重円筒形格子電極２５内の電界は、
陽極２１を中心として中心対称に分布し、かつ陽極２１
からの距離（半径ｒ）が小さいほど電界が強くなるの
で、二重円筒形格子電極２５内に十分な電界強度を発生
させたまま、陽極電圧を低減し同時に二重円筒形格子電
極の寸法を小型化することができる。従って、作動の安
定性を保持したままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が
可能であり、ポータブルで信頼性の高いオープンカウン
ターにすることができる。
【００２１】図３は、本発明の二重円筒形オープンカウ
ンター２０における計数機構の模式図である。この図に
おいて、（Ａ）はある酸素負イオンがサプレッサーグリ
ッド２５に達した瞬間でここを時間の原点（０）とす
る。（Ｂ）はその酸素負イオンが陽極に達した瞬間、
（Ｃ）はクエンチング時間経過後、（Ｄ）は各酸素負イ
オンがクエンチングが始まる前の位置に戻った瞬間を示
しており、Ａ，Ｂ間はある酸素負イオンがサプレッサー
グリッド２５から陽極２１までの移動時間τ1 、Ｂ，Ｃ
間は上述したクエンチング時間τe （＝τ2 ）、Ｃ，Ｄ
間はクエンチング時間中に試料方向に向かった酸素負イ
オンが電圧方向を切り換えた後に元の場所まで戻るのに
要する時間τ3 、Ｄ，Ａ間は元の場所から最初の酸素負
イオンがサプレッサーグリッド２５まで達するのに要す
る時間τ4 である。オープンカウンターでは、この図に
示すように、試料１８（陰極と共に接地）から次々と出
た低速電子ｅは、空気中の酸素分子と結合して酸素負イ
オンになり、この酸素負イオンは電極間の電界により陽
極２１に引き寄せられ、陽極２１近傍で酸素分子と電子
ｅに分離するものと考えられる。
ンター２０における計数機構の模式図である。この図に
おいて、（Ａ）はある酸素負イオンがサプレッサーグリ
ッド２５に達した瞬間でここを時間の原点（０）とす
る。（Ｂ）はその酸素負イオンが陽極に達した瞬間、
（Ｃ）はクエンチング時間経過後、（Ｄ）は各酸素負イ
オンがクエンチングが始まる前の位置に戻った瞬間を示
しており、Ａ，Ｂ間はある酸素負イオンがサプレッサー
グリッド２５から陽極２１までの移動時間τ1 、Ｂ，Ｃ
間は上述したクエンチング時間τe （＝τ2 ）、Ｃ，Ｄ
間はクエンチング時間中に試料方向に向かった酸素負イ
オンが電圧方向を切り換えた後に元の場所まで戻るのに
要する時間τ3 、Ｄ，Ａ間は元の場所から最初の酸素負
イオンがサプレッサーグリッド２５まで達するのに要す
る時間τ4 である。オープンカウンターでは、この図に
示すように、試料１８（陰極と共に接地）から次々と出
た低速電子ｅは、空気中の酸素分子と結合して酸素負イ
オンになり、この酸素負イオンは電極間の電界により陽
極２１に引き寄せられ、陽極２１近傍で酸素分子と電子
ｅに分離するものと考えられる。
【００２２】上述したオープンカウンターの計数機構に
おいて、不作動時間τは、τ1 ，τ 2 ，τ3 の和であ
り、これらの時間を正確に把握できればオープンカウン
ターの信頼性を一層高めることができる。従来のオープ
ンカウンターでは、作動を安定させるためにループ状
（円環）の陽極が用いられていたため、この円環陽極と
平板グリッドとの間の電界の強度分布が複雑であり、そ
のため、不作動時間τ1 ，τ2 ，τ3 のうちτ1 が正確
には把握できなかった。これに対して、本発明の構成に
よれば、サプレッサーグリッドならびにクエンチンググ
リッドと陽極との間の電界強度を上述した式１及び式２
により示すことができ、不作動時間τ1 を正確に把握す
ることができる。なお、その他の不作動時間のうちτ2
は、クエンチング時間τe であり回路的に自由に設定で
き、τ3 は試料とサプレッサーグリッドの間の電界強度
から正確に把握できる。
おいて、不作動時間τは、τ1 ，τ 2 ，τ3 の和であ
り、これらの時間を正確に把握できればオープンカウン
ターの信頼性を一層高めることができる。従来のオープ
ンカウンターでは、作動を安定させるためにループ状
（円環）の陽極が用いられていたため、この円環陽極と
平板グリッドとの間の電界の強度分布が複雑であり、そ
のため、不作動時間τ1 ，τ2 ，τ3 のうちτ1 が正確
には把握できなかった。これに対して、本発明の構成に
よれば、サプレッサーグリッドならびにクエンチンググ
リッドと陽極との間の電界強度を上述した式１及び式２
により示すことができ、不作動時間τ1 を正確に把握す
ることができる。なお、その他の不作動時間のうちτ2
は、クエンチング時間τe であり回路的に自由に設定で
き、τ3 は試料とサプレッサーグリッドの間の電界強度
から正確に把握できる。
【００２３】従って上記本発明の構成によれば、陽極と
内筒の間、及び内筒と外筒の間の電界を理論的に正確に
把握することができ、かつ図３に示したように二重円筒
形オープンカウンターにおける電子計数機構を解明する
ことができ、不作動時間τ（＝τ1 ＋τ2 ＋τ3 ）を正
確に把握でき、信頼性を一層高めることができる。
内筒の間、及び内筒と外筒の間の電界を理論的に正確に
把握することができ、かつ図３に示したように二重円筒
形オープンカウンターにおける電子計数機構を解明する
ことができ、不作動時間τ（＝τ1 ＋τ2 ＋τ3 ）を正
確に把握でき、信頼性を一層高めることができる。
【００２４】
【実施例】図１に示した本発明による二重円筒形オープ
ンカウンター２０を製作し、図４に模式的に示す試験装
置を用いてＯ2 分子に付着して入射した電子のカウンタ
ー内での移動時間を初めて計算によって見積もった。な
お、図４において、２は重水素ランプ、３はスリット、
４はレンズ、５は回折格子分光器、６は光ファイバ、７
はレンズであり、重水素ランプ２から発生した白色光を
回折格子分光器５により単色化し、光ファイバ６，レン
ズ７により試料１８に斜めにスポット光を照射し反射光
がオープンカウンター２０に入射しないようにしてい
る。
ンカウンター２０を製作し、図４に模式的に示す試験装
置を用いてＯ2 分子に付着して入射した電子のカウンタ
ー内での移動時間を初めて計算によって見積もった。な
お、図４において、２は重水素ランプ、３はスリット、
４はレンズ、５は回折格子分光器、６は光ファイバ、７
はレンズであり、重水素ランプ２から発生した白色光を
回折格子分光器５により単色化し、光ファイバ６，レン
ズ７により試料１８に斜めにスポット光を照射し反射光
がオープンカウンター２０に入射しないようにしてい
る。
【００２５】製作した二重円筒形オープンカウンターの
概要は以下の通りである。２つの同軸円筒の中心に直径
０．０５ｍｍの金メッキされたタングステン線製の陽極
２１を張った。外筒２３および内筒２２の直径は、それ
ぞれ１４ｍｍ、１０ｍｍであり、これらの円筒の一部が
それぞれサプレッサーグリッドおよびクエンチンググリ
ッドとして機能した。
概要は以下の通りである。２つの同軸円筒の中心に直径
０．０５ｍｍの金メッキされたタングステン線製の陽極
２１を張った。外筒２３および内筒２２の直径は、それ
ぞれ１４ｍｍ、１０ｍｍであり、これらの円筒の一部が
それぞれサプレッサーグリッドおよびクエンチンググリ
ッドとして機能した。
【００２６】図５は、本発明の二重円筒形オープンカウ
ンターと従来のオープンカウンターとの電子計数特性の
比較図である。この図において、横軸は陽極電圧、縦軸
は測定計数率を示しており、図中、本発明の二重円筒形
オープンカウンターのデータを●、従来のオープンカウ
ンターのデータを○で示している。図５に示すように、
本発明の二重円筒形オープンカウンターでは陽極２１と
クエンチンググリッド２４間の距離が５ｍｍと短いた
め、従来のオープンカウンターより約６８０Ｖ低い約２
４８０Ｖの陽極電圧で電子計数を開始した。この結果か
ら明らかなように、二重円筒形格子電極内に十分な電界
強度を発生するように、陽極の設定電圧の低減に応じて
内筒及び外筒の寸法を低減させることにより、作動の安
定性を保持したままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が
可能であり、ポータブルで信頼性の高いオープンカウン
ターにすることができる。
ンターと従来のオープンカウンターとの電子計数特性の
比較図である。この図において、横軸は陽極電圧、縦軸
は測定計数率を示しており、図中、本発明の二重円筒形
オープンカウンターのデータを●、従来のオープンカウ
ンターのデータを○で示している。図５に示すように、
本発明の二重円筒形オープンカウンターでは陽極２１と
クエンチンググリッド２４間の距離が５ｍｍと短いた
め、従来のオープンカウンターより約６８０Ｖ低い約２
４８０Ｖの陽極電圧で電子計数を開始した。この結果か
ら明らかなように、二重円筒形格子電極内に十分な電界
強度を発生するように、陽極の設定電圧の低減に応じて
内筒及び外筒の寸法を低減させることにより、作動の安
定性を保持したままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が
可能であり、ポータブルで信頼性の高いオープンカウン
ターにすることができる。
【００２７】図６は、本発明の二重円筒形オープンカウ
ンターの光電子計数特性図であり、横軸は照射光子数、
縦軸は測定計数率を示している。また、図中の各点は測
定値であり、曲線は計算値である。この図から、本発明
の二重円筒形オープンカウンターは、照射光子数が１０
8〜１０11の広い範囲にわたり理論値とよく一致してす
ることがわかる。なお、従来のオープンカウンターで
は、照射光子数が１０10位までは理論値とほぼ一致する
が、それ以上では、正確な計数ができなかった。
ンターの光電子計数特性図であり、横軸は照射光子数、
縦軸は測定計数率を示している。また、図中の各点は測
定値であり、曲線は計算値である。この図から、本発明
の二重円筒形オープンカウンターは、照射光子数が１０
8〜１０11の広い範囲にわたり理論値とよく一致してす
ることがわかる。なお、従来のオープンカウンターで
は、照射光子数が１０10位までは理論値とほぼ一致する
が、それ以上では、正確な計数ができなかった。
【００２８】図７は、（ａ）は多結晶Ａｕ板，（ｂ）は
ｐ−ＧａＡｓ(001) ，（ｃ）はｎ−Ｓｉ(111) ウエハー
における仕事関数の計測結果である。各図において、横
軸は照射光のエネルギー、縦軸は実効量子収率の金属の
場合は１／２乗，半導体の場合は１／３乗を示してい
る。また、各図における●は本発明の二重円筒形オープ
ンカウンター、○は従来のオープンカウンターによる結
果を示している。
ｐ−ＧａＡｓ(001) ，（ｃ）はｎ−Ｓｉ(111) ウエハー
における仕事関数の計測結果である。各図において、横
軸は照射光のエネルギー、縦軸は実効量子収率の金属の
場合は１／２乗，半導体の場合は１／３乗を示してい
る。また、各図における●は本発明の二重円筒形オープ
ンカウンター、○は従来のオープンカウンターによる結
果を示している。
【００２９】図７の各図において、横軸に平行な線と斜
めの線との交点のエネルギーが、仕事関数を示してお
り、両者の値はどの試料においても非常によく一致して
いることがわかる。従って、この結果から、従来のオー
プンカウンターと同様に、本発明の二重円筒形オープン
カウンターを仕事関数の計測に用いることができること
がわかる。しかも、既に述べたように本発明の二重円筒
形オープンカウンターは、作動の安定性を保持したまま
で小型化と陽極の電圧の低電圧化が可能であり、ポータ
ブルで信頼性の高いオープンカウンターにすることがで
きるので、常に携帯し、「その場」で固体表面の電子状
態を分析することが可能となった。
めの線との交点のエネルギーが、仕事関数を示してお
り、両者の値はどの試料においても非常によく一致して
いることがわかる。従って、この結果から、従来のオー
プンカウンターと同様に、本発明の二重円筒形オープン
カウンターを仕事関数の計測に用いることができること
がわかる。しかも、既に述べたように本発明の二重円筒
形オープンカウンターは、作動の安定性を保持したまま
で小型化と陽極の電圧の低電圧化が可能であり、ポータ
ブルで信頼性の高いオープンカウンターにすることがで
きるので、常に携帯し、「その場」で固体表面の電子状
態を分析することが可能となった。
【００３０】次に、本発明の二重円筒型カウンターの寸
法から不作動時間τを計算で見積もったところ実測値を
よく再現した。その結果、二重円筒形オープンカウンタ
ー２０の不作動時間が、図３に示したように、Ｏ2 - イ
オンが、サプレッサーグリッドＳＧから陽極に到達する
までに要する時間τ1 、外部消滅回路のクエンチング時
間τ2 、およびクエンチング中にＯ2 - イオンが押し戻
された距離を取り戻すのに必要な時間τ3 の和であるこ
とが初めて確認された。
法から不作動時間τを計算で見積もったところ実測値を
よく再現した。その結果、二重円筒形オープンカウンタ
ー２０の不作動時間が、図３に示したように、Ｏ2 - イ
オンが、サプレッサーグリッドＳＧから陽極に到達する
までに要する時間τ1 、外部消滅回路のクエンチング時
間τ2 、およびクエンチング中にＯ2 - イオンが押し戻
された距離を取り戻すのに必要な時間τ3 の和であるこ
とが初めて確認された。
【００３１】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、陽極を中心として二重円筒形格子電極が設けられて
いるので、陽極と内筒の間、及び内筒と外筒の間の電界
を理論的に正確に把握することができ、オープンカウン
ターにおける電子計数機構を解明して不作動時間を正確
に把握でき、信頼性を一層高めることができる。
ば、陽極を中心として二重円筒形格子電極が設けられて
いるので、陽極と内筒の間、及び内筒と外筒の間の電界
を理論的に正確に把握することができ、オープンカウン
ターにおける電子計数機構を解明して不作動時間を正確
に把握でき、信頼性を一層高めることができる。
【００３３】また、この二重円筒形格子電極内の電界
は、陽極を中心として中心対称に分布し、かつ陽極から
の距離（すなわち半径）が小さいほど電界が強くなるの
で、二重円筒形格子電極内に十分な電界強度を発生させ
たまま、陽極電圧を低減し同時に二重円筒形格子電極の
寸法を小型化することができ、作動の安定性を保持した
ままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が可能であり、ポ
ータブルで信頼性の高いオープンカウンターにすること
ができる。
は、陽極を中心として中心対称に分布し、かつ陽極から
の距離（すなわち半径）が小さいほど電界が強くなるの
で、二重円筒形格子電極内に十分な電界強度を発生させ
たまま、陽極電圧を低減し同時に二重円筒形格子電極の
寸法を小型化することができ、作動の安定性を保持した
ままで小型化と陽極の電圧の低電圧化が可能であり、ポ
ータブルで信頼性の高いオープンカウンターにすること
ができる。
【００３４】更に、上述したクリーニング回路を設ける
ことにより、陽極の両端間に電圧を印加して抵抗加熱に
より表面に付着した有機物を簡単に除去でき、メンテナ
ンスを極めて簡単にでき、素人でも容易に使用できるよ
うにすることができる。
ことにより、陽極の両端間に電圧を印加して抵抗加熱に
より表面に付着した有機物を簡単に除去でき、メンテナ
ンスを極めて簡単にでき、素人でも容易に使用できるよ
うにすることができる。
【００３５】従って、本発明の二重円筒形オープンカウ
ンターは、陽極と二枚のグリッド間の電界分布の把握が
可能であり、作動の安定性を保持したままで小型化と陽
極電圧の低電圧化が可能であり、更にメンテナンスを容
易にできる、等の優れた効果を有する。
ンターは、陽極と二枚のグリッド間の電界分布の把握が
可能であり、作動の安定性を保持したままで小型化と陽
極電圧の低電圧化が可能であり、更にメンテナンスを容
易にできる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による二重円筒形オープンカウンターの
構成図である。
構成図である。
【図２】二重円筒形格子電極内の電界強度を示す図であ
る。
る。
【図３】計数機構の模式図である。
【図４】オープンカウンターの試験装置の構成図であ
る。
る。
【図５】電子計数特性の比較図である。
【図６】光電子計数特性図である。
【図７】仕事関数の計測結果である。
【図８】先行技術のオープンカウンターのブロック図で
ある。
ある。
【図９】図８の装置の信号波形図である。
１ 陽極 ２ 重水素ランプ ３ スリット ４ レンズ ５ 回折格子分光器 ６ 光ファイバ ７ レンズ ８ 高圧電源 ９ 増幅器 １１ 匣体 １２ 第１格子電極（クエンチンググリッド） １３ 第２格子電極（サプレッサーグリッド） １４ パルス発生装置 １５ クエンチング回路 １６ 陽イオン中和回路 １８ 試料 ２０ 二重円筒形オープンカウンター ２１ 陽極 ２２ 内筒 ２３ 外筒 ２４ クエンチンググリッド ２５ サプレッサーグリッド ２６ 陰極 ２８ クリーニング回路
Claims (3)
- 【請求項１】 高電圧を印加する直線状の陽極と、該陽
極を中心とし同心に配置された内筒及び外筒ならびにそ
れらの一部を構成する二重円筒形格子電極と、該二重円
筒形格子電極の外側に配置された陰極と、低速電子の陽
極への到達に応答して一定時間内筒電位を上昇させかつ
外筒電位を陰極電位以下に下降させるパルス発生装置
と、を備えたことを特徴とする二重円筒形オープンカウ
ンター。 - 【請求項２】 二重円筒形格子電極内に十分な電界強度
を発生するように、陽極の設定電圧の低減に応じて内筒
及び外筒の寸法を低減させる、ことを特徴とする請求項
１に記載の二重円筒形オープンカウンター。 - 【請求項３】 直線状の陽極の両端間に電圧を印加し、
これにより陽極を抵抗加熱するクリーニング回路を更に
備える、ことを特徴とする請求項１に記載の二重円筒形
オープンカウンター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2094296A JP3481031B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 二重円筒形オープンカウンター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2094296A JP3481031B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 二重円筒形オープンカウンター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211137A true JPH09211137A (ja) | 1997-08-15 |
| JP3481031B2 JP3481031B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=12041264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2094296A Expired - Lifetime JP3481031B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 二重円筒形オープンカウンター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3481031B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257598A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Ｘ線イオンチャンバ検出器 |
| JP2007040885A (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Riken Keiki Co Ltd | 低速電子測定装置 |
| JP2011003366A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Riken Keiki Co Ltd | 光電子検出器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2495998B (en) | 2012-02-24 | 2013-09-25 | Kp Technology Ltd | Measurement apparatus |
-
1996
- 1996-02-07 JP JP2094296A patent/JP3481031B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257598A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Ｘ線イオンチャンバ検出器 |
| JP2007040885A (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Riken Keiki Co Ltd | 低速電子測定装置 |
| JP2011003366A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Riken Keiki Co Ltd | 光電子検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3481031B2 (ja) | 2003-12-22 |
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