JPS60182642A - 電子増倍器をそなえた陰極線管 - 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】 本発明は、電子発生装置と陰極螢光スクリーンの間に配
設された板状チャネル電子増倍器を内部に有する容器を
そなえ、この電子増倍器は、孔を有するｎ個の板状ダイ
ノードより成り、これ等のダイノードは、間隔保持材に
よって互いに分離され、隣接ダイノードの孔が一列にそ
ろったチャネルを形成するように縦続配設された陰極線
管に関するものである。

英国特許明細書第１４３４０５３号には穿孔金属シート
の形の個別の導電性ダイノードが開示されており、この
ダイノードは前記のダイブの電子増倍器に使用すること
ができる。この既知のダイノードは、二次電子放出によ
る電子増倍を生じる孔列を有し、この孔列は、ダイノー
ドの厚さを通じて軸方向に見ると、ダイノードの対向表
面における入力および出力断面が該ダイノードの厚みの
中央の断面よりも小さいように円曲状例えば凹面の形を
している。普通のエツチング技法で円曲状の孔をつくる
ことは難かしいので、収斂する孔を有する２つのシート
をつくり、大きい方の直径の開口している面が互に接す
るようにこれ等を背中合せに配してダイノードをつくる
のが普通である。

多段電子増倍器をつくる場合にはこのようなダイノード
を複数積層し、これ等のダイノードを間隔保持材によっ
て互に分離するがダイノードの孔は一列にそろうように
する。人力ダイノードはダイノードの半分を形成するシ
ートでもよく、また同様にダイノードの半分を出力に配
設し、集束電極を形成するか或いはまたカラーテレビジ
ョン電極に対する装置を形成するようにしてもよい。

一般的にダイノードの孔の人力および出力断面は等しく
、ダイノードの厚さに相当する。したがって例えは７７
０μｍのピッチで孔を有するダイノードは、３００μｍ
の人力および出力断面をもった円曲状の孔と３００μｍ
のダイノード厚を有するが、これは１つのダイノードを
形成する２つのシートの厚さは夫々１５０μｍであるこ
とを意味する。このようなダイノードは取扱が適度に容
易であり、積層として組立てて板状チャネル電子増倍器
を形成するとかなり強固である。

積層ダイノード電子増倍器を表示装置の一部として用い
る場合には、解像度はダイノードの孔のピッチに左右さ
れる。例えば対角線が３０Ｏｎ＋＋＋＋のスクリーンを
有する表示管の場合には、理想的にいえば孔のピッチは
２５０μｍ台で孔の入力および出力断面は１００μｍ台
であるべきであるが、これはダイノードの厚さが１．０
０μｍでシートの厚さが５０μｍでなけれどならないこ
とを意味する。このような厚さのシートおよびダイノー
ドは取扱が難しく、更に積層したダイノード電子増倍器
は余り強固ではなく、マイクロホニイに悩まされること
がある。

本発明の目的は、人力（または出力）孔の断面の実験上
の関係が材料の厚さと同じに保たれた場合よりも取扱が
容易な高解像ダイノードの積層で形成された電子増倍器
を有する陰極線管を得ることにある。

本発明の特徴とするところは、少なくとも２番目から（
ｎ−１）番目のダイノードにおいては、そこにある孔は
夫々該ダイノードの厚さの範囲内の円曲部分を有し、こ
の円曲部分の軸方向に隔たった両端は入力部分と出力部
分とによってダイノードの夫々の対向表面より離され、
人力および出力部分とつながる円曲部分の前記の軸方向
に隔たった両端の断面は夫々この軸方向に隔たった両端
の中間の断面よりも小さいことにある。

各孔入力および出力部分を設けることにより、シートの
厚さ全体に延在する円曲した孔をもって高解像ダイノー
ドをつくった場合よりも厚く取扱いが容易な材料のダイ
ノードをつくること可能である。

ダイノードの所望の性能を維持するために、人力部分と
出力部分の断面は等しく、円曲部分の軸方向の長さは入
力部分および出力部分の断面の１つと等しい。

若し必要ならば、孔の人力部分を円曲部分の方向に収斂
させ、孔の出力部分を円曲部分から遠ざかる方向に拡散
させてもよい。代わりに番孔の入力および出力部分を断
面円筒状としてもよい。

ダイノードは、互いに物理的および電気的に接　−触し
て配設された２つの穿孔シートより構成することができ
る。各シートの孔は両側からのエツチングによって形成
してもよい。

番孔はその縦軸に対して同軸にされる。その上ダイノー
ドの表面における人力および出力部分の断面は等しくさ
れる。

以下に添付の図面を参照して実施例によって説明する。

第１図において、公知のダイノード１０は、複数の円曲
状例えば樽状の孔１２を有する有孔の板部材を有する。

前記の孔は一般にその縦軸およびダイノードを通る中正
面に関して対称である。入力および出力断面ｄ１とｄ２
は同一で、孔１２内の断面ｄ３よりも小さい。前記の孔
の入力／出力断面ｄ１またはｄ２はダイノード１０の厚
さＸと等しいのが普通で、したがって１＝１の縦横比を
もつと考えてよい。

例として厚さＸ＝３００μｍのダイノードでは、断面ｄ
１およびｄ２＝３００μｍで孔のピッチＰは７７０μｍ
である。単一のシートに円曲状の孔をエツチングするの
は困難なので、ダイノード１０を２枚の金属材料のシー
［４，１６よりつくるのが普通である。

この材料は、べＩＪ　ＩＪウム／銅合金のような公知の
二次放出物質または二次放出は少ないが安価な軟鋼のよ
うな物質でよい。収斂するまたはテーパをもった孔をシ
ート１４．１６にエッチし、次いで大きい方の直径の開
口を対面させて背中合わせに配設する。ダイノードの材
料が軟鋼のような二次放出の少ない物質の場合には、酸
化マグネシウムのような二次放出物質を孔１２に付着す
ることができる。

前に挙げた例の場合ならば各シー［４，１６の厚さは１
５０μｍとなる。このようなシートは取扱いが容易であ
り、スペーサを介してダイノードの積層を集めて組立て
て積層電子増倍器を形成すると、このアッセンブリはか
なり強固なものである。けれども、高い解像度を有する
ダイノードをつくる場合にはピッチＰが小さく、入力お
よび出力断面ｄ１とｄ２も小さくなければならず、この
ことは厚さ×が小さいことを意味する。したがって、ピ
ッチが２５０μｍで断面ｄ１と６２が１００μｍの場合
前記の縦横比を保てば厚さＸは１００μｍとなり、シー
ト１４．１６の厚さは５０μｍでなければならない。こ
のようなシートは取扱が困難である。

第２図と第３図は高い解像度をもつことができるにも拘
わらず厚く取扱が容易なシートでつくることができるダ
イノード１０の２つの実施例を示す。

これ等の実施例では、孔１２の輪郭は、該輪郭が収斂す
る人力部分２０、拡散する出力部分２２および内曲した
中間部分２４より成るようなものである。中間部分と人
力部分および出力部分との間に夫々できた頚部２６　、
２８は、これ等の頚部の中間の断面ｄ３より小さいが該
頚部２６．２８間の軸方向の距離Ｔと略等しい同じ断面
ｄ１とｄ２を有する。したがって、電子増倍が生じろ中
間部分２４は１：１の縦横比を保つ。けれとも、デーパ
をつけた人力および出力部分２０．２２をもつことによ
って、隣接したダイノート間に有効なゲインが得られる
ように電界を与えながらダイノードの厚さＸを増すこと
が可能である。したがって、ｄｌ　＝６２＝　Ｔが１５
０μｍならば、この場合Ｘ＝　２００μｍは、各シート
１４．１６の厚さを前記の入力部分および出力部分、　
２０．２２が夫々ない場合の７５μｍではなくて１００
μｍとすることができる。このためシー１−１４．１６
は取扱いが容易になる。

第２図のダイノード１０をつくるには、各シート１４．
１６はこの実施例では２重収斂孔を形成するために両側
（曲面ｌｅ　５ｉｃｌｅｄ）エツチングを受ける。

これ等のシーＮ４．１６は背中合わせに組立てられて第
２図のタイノード１０を形成する。若しノー１−が二次
放出の少ない物質例えは軟鋼ならば、シー１−１４．１
６を組立てる前に酸化マクネンウムのような良好な二次
放出物質を２つのソートの少なくとも出力部分２２を有
する方の電子増倍部分内に設ける。

図示したように孔１２は夫々の縦軸に関して同軸であり
、ダイノードの表面におけるそれ等の断面は同じである
。人力、出力および中間部分２Ｆ１　、２２および２４
は夫々略々球状または楕円体状の形を有する。けれども
第３図に示したように中間部分２４はこれとは別の円状
対称円曲形を有してもよい。

第４Ａ図と第４Ｂ図は第２図の２つの変形実施例で人力
および出力部分２０　、２２を夫々デーパをもたない円
筒状としたものである。この２つの実施例の相違点は人
力および出力部分２０．２２の軸方向の長さしが第４８
図の方が第４Ａ図よりも長いことである。

コンピュータ光線追跡（ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒａｙ　ｔ
ｒａｃｉｎｇ）実験によると、ｄｌ＝６２＝Ｔ　＝　３
００μｍとした装置の場合には３００ｖのダイノード間
電圧において適正なステ〜ンケインを得るために１．は
１００μｍまでの値をとり得ることがわかった。ｄｉ　
、　ｔｊ　２およびＴの値をそのままにしてＬの値をそ
れより大きくすると、二次電子の軌跡が軸に対しより近
く偏向されしたがって後続のダイノートに衝突しないの
で、ステーンゲインは急激に低下することがわかった。

エッチャントはそれが物質内に浸入する時に孔のわきを
浸食し易いので、金属に円筒状の孔をエッチするのは一
般に困難である。けれどもこれは非金属材料では必ずし
も起きるとは限らず、テーパ部分とつながる円筒状部分
を有する孔はｒＦｏｔｏｆｏｒ…」　（登録商標）ガラ
スのようなガラスにエッチすることができ、次いてこれ
を金属化して半部ダイノードを形成する。

第５図は、収斂孔３２を有する人力タイノード３０と拡
散孔３６を有する出力ダイノード３４を第２図に示した
タイプのダイノードと積層した電子増倍構造を示す。入
力および出力ダイノード３０．３４は典型的にはダイノ
ード１０の厚さの半分である。これ等のダイノードは、
ダイノード程導電性はなく典型的には絶縁物質を含む間
隔保持材によって互いに分離されている。この間隔保持
材は図ではハロティ＝イ（ｂａｌｌｏｔ、１ｎｉ）３３
または英国特許第２０２３３３２号に記載されたように
して用いることのできるその他の個別のスペーサを有す
る。

連続したグイノート間には使用時略々一定の電位差が保
たれ、出力ダイノード３４が最も高い電圧にある。ステ
ージ当りの正確な電圧は、各ダイノードから満足のい（
ゲインを得ることに関係する。

このゲインは最終的には電子の数によって決まり、この
電子はダイノードに衝突して二次電子を発生し、この二
次電子が次のダイノードに衝突し、これを繰り返して行
く。必ずしも全部の電子が次のダイノートの二次電子放
出面に衝突するわけではなく、成るものは次のダイノー
ドの孔を通過し、電子増倍器を去る。次のダイノードの
二次電子放出面に当たる二次電子の総数の割合は、円曲
孔の軸方向の長さＴ、人力および出力部分２０．２２の
軸方向の長さしおよび隣接ダイノード間の間隔Ｓ並びに
連続したダイノート間の電圧差によって決まる。したが
って、電子増倍はＴ、　Ｌ、　Ｓおよびダイノー４電圧
の色々な値で生じるというのは間違いではないが、それ
等の値が必ずしもすべて許容ゲインを与えるものとは限
らない。実験の結果許容ゲインは次のような電子増倍器
によって得られることがわかった。

］、、　３００νのステージ電圧の場合、ピッチＰ＝　
２７０μｍ、　Ｔ＝３００　Ａｍ、　Ｌ＝１００　μｍ
および５＝１００μｍ２、４００Ｖ　（Ｄステージ電圧
の場合、ピッチＰ＝　７７０μｍ、Ｔ＝３圓μｍ、　Ｌ
＝１００　μｍおよび５＝１５０　ｐｍここに２番目の
実施例は３００Ｖ　／ステージで働く場合には許容ゲイ
ンは得られず、このことから間隔Ｓが増加するとステー
ジ当りの電圧は増加せねばならずまた逆も成立つという
結論が得られる。

別の実験ではステージ当りの電圧、ＴおよびＳが一定に
保たれ、性能が許容以下になる迄りが変えられた。

これ等の実験は次のことを示す。即ち、電界だけを考慮
すべきなのでこの場合寸法Ｔ、ＬおよびＳは特定のダイ
ノード間電圧に対して寸法を決めることができ、したか
で前述の電子増倍器１０の場合には高解像タイノーＦを
５０％の倍率とし、ステージ電圧３００ｖはそのままと
してＰ＝３８７　ｐｍ　５Ｔ＝１５０μｍ　、　Ｌ＝５
Ｑμｍおよび５−５０μｍとすることができる。コノ場
合にはＸ＝　Ｔ＋　２Ｌ　＝１５０１００　＝２５０　
ｐ　ｍなのでシートの厚さは１２５μｍであり、この厚
さは取扱が比較的容易である。

第６図はチャネル電子増倍器４２を有する陰極線管４０
０例を示す。この陰極線管４０は電子ビーム４６を発生
ずる電子銃４４を有し、この電子ビームは電磁偏向装置
４８により電子増倍器４２の入力端に亘って走査される
。陰極螢光スクリーン５０がフェースプレート５２上に
設けられているが、このスクリーンは電子増倍器４２の
出力側から略々１０ｍｌ１１のところにある。電子増倍
器４２とスクリーン５０との間には加速電界が与えられ
る。

前述の電子増倍器は欧州特許第００７００６０号に記載
されたにうな平らな陰極線管も含めて他のタイプの陰極
線管にもちいることもできる。更にこの電子増倍器は、
光電陰極、電子増倍器および出力電極をそなえた光電子
増倍管の電子増倍器として用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知のダイノードの一部の断面図、第２図と第
３図は本発明の陰極線管に使用するテーパ孔を有するダ
イノートの異なる実施例を示す一部の断面図、 第４Ａ図と第４Ｂ図は円筒状孔を有するダイノードの異
なる実施例を示す一部の断面図、 第５図は積層板状電子増倍器の一部の断面図、第６図は
本発明の電子増倍器を有する陰極線管の一実施例の線図
的な断面図である。 １２・・・内面状の孔　１４．１６・・・シート２０・
・・人力部分　２２・・・出力部分２６．２８・・・頚
部　３０・・・入力ダイノード３６　・出力ダイノード
　３８・・間隔保持材４２・・・チャネル電子増倍器 ４４　・電子銃　４６・・・電子ビーム５０・・・陰極
螢光スクリーン ５２・・・フェースプレート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電子発生装置と陰極螢光スクリーンの間に配設され
   た板状チャネル電子増倍器を内部に有する容器をそなえ
   、この電子増倍器は孔を有するｎ個の平板のダイノード
   より成り、これ等のダイノードは、間隔部材によって互
   いに分離され、隣接ダイノードの孔が一列にそろったチ
   ャネルを形成するように縦続に配設された陰極線管にお
   いて、少なくとも２番目から（ｎ−１）番目のダイノー
   ドにおいては、そこにある孔は夫々該ダイノードの厚さ
   の範囲内の円曲部分を有し、この円曲部分の軸方向に隔
   たった両端は人力部分と出力部分とによってダイノード
   の夫々の対向表面より離され前記の入力および出力部分
   とつながる円曲部分の軸方向に隔たった両端の断面は夫
   々この軸方向に隔たった両端の中間の断面よりも小さい
   ことを特徴とする電子増倍器をそなえた陰極線管。 ２、　答礼の軸方向に隔たった両端の断面は等しく、円
   曲部分の軸方向の長さは前記の隔たった両端の断面と等
   しい特許請求の範囲第１項記載の電子増倍器をそなえた
   陰極線管。 ３、　答礼の入力部分は円曲部分に向って収斂し、前記
   答礼の出力部分は、円曲部分より遠ざかる方向に拡散す
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の電子増倍器
   をそなえた陰極線管。 ４、　答礼の入力および出力部分は円筒状である特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の電子増倍器をそなえ
   た陰極線管。 ５、　答礼の入力および出力部分の軸方向の長さは等し
   い特許請求の範囲第１項から第４項の何れか１項記載の
   電子増倍器をそなえた陰極線管。 ６．２番目から（ｎ−１）番目の各ダイノードは、物理
   的および電気的に接触する２つの穿孔シートより成る特
   許請求の範囲第１項から第５項の何れか１項記載の電子
   増倍器をそなえた陰極線管。 ７、　各シートの孔は両側からのエツチングにより形成
   された特許請求の範囲第６項記載の電子増倍器をそなえ
   た陰極線管。 ８、　答礼はその縦軸に対して同軸である特許請求の範
   囲第１項から第７項の何れか１項記載の電子増倍器をそ
   なえた陰極線管。 ９、　ダイノードの表面における入力部分と出力部分の
   断面は等しい特許請求の範囲第１項から第８項の何れか
   １項記載の電子増倍器をそなえた陰極線管。 １０．２番目から（ｎ−１）番目のダイノードの孔は中
   心横断面に対して対称な特許請求の範囲第１項から第９
   項の何れか１項記載の電子増倍器をそなえた陰極線管。 １１、孔の断面は円形である特許請求の範囲第１項から
   第１０項の何れか１項記載の電子増倍器をそなえた陰極
   線管。 １２、孔の入力、内的および出力部分は球状または楕円
   体状の形を有する特許請求の範囲第５項または第１１項
   記載の電子増倍器をそなえた陰極線管。 １３．１番目のダイノードは、２番目のダイノードの方
   向に傾斜され且つ収斂された形の孔を有する特許請求の
   範囲第１項から第１２項の何れか１項記載の電子増倍器
   をそなえた陰極線管。 １４、ｎ番目のダイノードは、（ｎ−１）番目のダイノ
   ードから遠ざかる方向に傾斜され且つ拡散された形の孔
   を有する特許請求の範囲第１３項記載の電子増倍器をそ
   なえた陰極線管。