JPS6286652A - 撮像管の動作方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高速度電子ビーム走査方式の光導電型撮像管
の動作方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来のほとんどの撮像管は、カソード電極の電位に平衡
した電位を有する光導電ターゲットの表面を、低速度の
電子ビームで走査する方式（以下ＬＰ方式という）を用
いているため、走査電子ビームの抵抗に伴う容量性残像
が大きく、画面周辺の解像度が悪く、ビームベンディン
グによる画像の歪みが生じやすいなどの欠点を有してい
た。上記問題点を解決する一方法として、高速度の電子
ビームで走査する方式（以下ＨＮ方式という）が提案さ
れている（例えば特開昭５４−４４４８７号）。第４図
は従来提案されているＨＮ方式撮像管における動作原理
の説明図であって、透光性導電膜１にカソード電極２よ
り高い正の電圧を印加し、光導電ターゲットの２次電子
放出比δが１以上になるようにして使用する。上記の状
態で高速度電子ビームによる走査を行うと、光導電ター
ゲットの走査側表面（以下走査面という）から走査電子
よりも多い２次電子３が放出される。走査面の電位がコ
レクタ電極４の電位よりも低いときは上記放出された２
次電子がコレクタ電極４に収集され、走査面の電位は上
って行くが、走査面電位がコレクタ電極４の電位よりも
高くなると、２次電子はコレクタ電極４に到達できず走
査面に戻されるため走査面の電位が下る。したがって走
査面の電位はコレクタ電極４の電位に平衡する。透光性
導電膜１の電位を上記平衡電位よりも低くしておくと。

光導電膜６内には走査側の電位が光入射側よりも高いよ
うな電界を生じる。透光性絶縁基板５および透光性導電
膜１を通った光は光導電膜６中で吸収され、電子・正孔
対を発生する。発生した電子および正孔は上記光導電膜
６中の電界によって走行するが、電子は走査側へ流れて
走査面の電位を負の方向に下降させ、つぎの走査を受け
たときに、上記下降分に応じた２次電子がコレクタ電極
４に入射して信号として取出される。第４図において、
７は負荷抵抗、８はターゲット電圧である。上記のよう
な構造の撮像管では、前記したようなＬＰ方式の撮像管
の欠点を大幅に改善することができる。しかしながら、
走査点から放出された余剰２次電子が走査面上の他所に
再分布するため、シエイディングなどの偽信号を生じる
という問題を有している。上記２次電子の再分布に伴う
偽信号の対策として、メツシュ状のコレクタ電極を光導
電ターゲットに接近させて配置する方法が提案されてい
る（特開昭５１〜２７０１９号）。しかし本方法による
ときは透光性導電膜と上記メツシュ電極との間の静電容
量が増大するため、映像画面のＳ／Ｎ比が大幅に低下し
、またメツシュ電極の影が映像画面に現われるという問
題点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、高速度電子ビーム走査方式の撮像管において
、２次電子再分布に伴う偽信号を発生しない撮像管の動
作方法を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

発明者らは、高速度電子ビーム走査方式の撮像管におい
て、２次電子再分布現象を詳細に検討し、その主原因が
、走査面とコレクタ電極との間の電位勾配が小さく、放
出された２次電子が効率よくコレクタ電極に到達しない
ことにあることを見出した。第５図は従来のＨＮ方式撮
像管における電位分布の例を示した説明図である。図に
おいて９はカソード電極の電位、１０はコレクタ電極の
電位、１１は走査面の平ｔＩ５電位、１２は透光性導電
膜の電位をそれぞれ表わしている。従来の方式では前記
のように走査面電位が原理的にコレクタ電極の電位に平
衡する。したがって光信号の入射によって走査面電位が
下っても、走査面とコレクタ電極との間の電位差はたか
だかＩＯＶ程度である。メツシュ状のコレクタ電極を走
査面に近接させて配置する方法は、走査面一コレクタ電
極間の距離を短くすることによってその間の電位勾配を
大きくする方法であるが、前記したような好ましくない
副作用を生じる。

本発明は本質的に上記とは異なる動作方法によって走査
面電位をコレクタ電極の電位に直接依存しない値に平衡
させ、走査面とコレクタ電極との間に十分大きな電位勾
配を形成して、２次電子再分布に伴う偽信号が発生しな
いようにするものである。一般に固体の２次電子放出比
は、１次電子のエネルギーの増加に伴いはじめは大きく
なって行くが、１次電子のエネルギーがある程度以上に
なると減少して行くことが知られている（例えば、Ｄｅ
ｋｋｅｒ　：固体物理、コロナ社、　ｐ４５７〜４８７
．１９６２）。

発明者らはこの特性に着目し、２次電子放出比が１次電
子のエネルギーに対して負の勾配で１を切る点、すなわ
ち、１次電子のエネルギー増加に伴って２次電子放出比
が減少して行く領域で、２次電子放出量が１次電子の量
と等しくなる点を利用することによって、コレクタ電極
の電位を走査面の平衡電位よりも十分大きくする動作方
法を考案した。第６図は２次電子放出比と１次電子のエ
ネルギーとの関係を示す図である。第６図において、１
３は２次電子放出比が１次電子のエネルギーに対して負
の勾配で１を切る点、すなわち１次電子のエネルギーの
増加に伴って２次電子放出比が１よりも小さくなって行
くような１次電子のエネルギーを示している。いま、カ
ソード電極に対するコレクタ電極の電位、すなわち走査
電子の加速エネルギーを、上記１３よりも高い１４にし
て電子ビームによる走査を行う。透光性導電膜の電位が
上記１３より低い１５にしであると、走査前には走査面
の電位が１５になっているため、コレクタ電極によって
１４まで加速された電子ビームは１５のエネルギーで走
査面に入射する。したがって２次電子放出比が１よりも
大きく、入射電子数よりも放出２次電子数の方が多いの
で走査面の電位が高くなり、入射電子のエネルギーは大
きくなって行く。このようにして走査面の電位が１３よ
りも高くなると２次電子放出比が１よりも小さくなり、
放出２次電子数が入射電子数よりも少なくなるため走査
面の電位は低くなって行く。上記のようにして、走査面
の電位は１次電子のエネルギーが１３になるような電位
に平衡する。走査前の走査面電位が１３より高い場合に
も、同様に１３に平衡することは明らかである。透光性
導電膜の電位を走査面の平ＷＩ電位よりも低くして動作
すれば、光入射によって電子・正孔対が生成され、電子
が走査面まで走行して走査面の電位を下げ、つぎの走査
を受けたときに平衡電位からのずれが信号として取出さ
れる。また透光性導電膜の電位を走査面の平衡電位より
も高くして動作した場合には、光入射により正孔が走査
面に走行し、走査面の電位を平衡電位よりも高くするた
めに、つぎの走査によってそのずれを検出する。第７図
は本発明による撮像管の動作方法において５透光性導電
膜の電位が走査面の平ｔＭ電位よりも低い場合の電位配
分の説明図である。従来の高速度電子ビーム走査方式の
撮像管では、走査面の２次電子放出比が常に１よりも大
きい状態で動作し、走査面とコレクタ電極の電位が等し
くなるように走査面電位が平衡するのに対し、本発明に
よる方法では、２次電子放出比が１次電子のエネルギー
に対して負の勾配で１を切る電位に走査面が平衡し、コ
レクタ電極の電位はその走査面平衡電位よりも高い任意
の値にすることができる。

したがって第７図に示したようにコレクタ電極の電位を
走査面電位よりも十分高くして、走査面一コレクタ電極
間の電位勾配を大きくし、２次電子が効率よくコレクタ
電極に収集されるようにすることができる。すなわち、
所定の透光性絶縁基板上に少なくとも透光性導電膜と光
導電膜とを備え。

上記透光性絶縁基板を光入射側に配置した光導電ターゲ
ットを有する撮像管の動作方法において、カソード電極
に対するコレクタ電極の電位を、上記光導電ターゲット
の２次電子放出比が１次電子のエネルギーに対して負の
勾配で１を切るようなエネルギーよりも高い電位にして
動作することにより、走査面の電位をコレクタ電極の電
位と異なる電位に平衡さす、走査面一コレクタ電極間の
電位勾配を十分大きくできるようにして、２次電子再分
布に伴う偽信号が発生しないようにしたものである。

〔発明の実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による撮像管の動作方法における第１実
施例の光導電ターゲットの構造を示す断面図、第２図は
上記第２実施例の光導電ターゲットの構造を示す断面図
、第３図は上記第３実施例の光導電ターゲットの構造を
示す断面図である。

第１実施例 第１図において、透光性ガラス基板１６上にＣＶＤ法に
より酸化錫を主体にする透光性導電膜１７を形成する。

つぎに上記透光性導電膜１７上に反応性スパッタリング
によってＳｉＯ□よりなる電子注入阻止層１８を堆積し
たのち、高純度Ｓｊをターゲットに使用した高周波スパ
ッタ装置内に上記基板１６を設置し、上記スパッタ装置
内をｌＸｌ０−’Ｔ　ｏｒｒ以下の高真空に排気してＡ
ｒおよびＨ２の混合ガスを導入し、上記装置内を５ｘｔ
ｏ−’〜５　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒの圧力にする。上
記混合ガス中の水素の濃度は３０〜６５％とする。上記
基板温度を１５０〜３００℃に設定したのち反応性スパ
ッタリングを行い、透光性導電膜１７および電子注入阻
止層１８が形成された基板上に、膜厚約２１Ｍのａ−５
ｉ：Ｈ膜１９を堆積した光導電膜を形成する５上記のよ
うにして作られた光導電ターゲットを電子銃と結合させ
、管内を真空排気したのち封止して本実施例の撮像管を
得た。

上記実施例の撮像管では、走査面の２次電子放出比が１
次電子のエネルギーに対して負の勾配を切る条件は、１
次電子のエネルギーが約１８００Ｖで達成された。した
がってカソード電極の電位をＯＶとし、コレクタ電極の
電位を１８００　Ｖ以上にして電子ビーム走査を行うこ
とにより、走査面の電位は約１８００ｖに平衡した。コ
レクタ電極の電位は従来の高速度ビーム走査方式撮像管
の動作と異なり、走査面の平衡電位より十分大きくする
ことができるので、上記乎ｕ位より２０〜１００ｖ高く
して動作させた。また透光性導電膜の電位は、上記走査
面の平！電位より２０〜６０Ｖ低くして光導電膜内に電
位勾配を形成した。

上記のような電位配分で動作した結果、容量性残像が少
なくて周辺解像度がよく、かつ画像歪みが少ないという
ＨＮ方式撮像管の特徴をもち、しかも従来のＨＮ方式と
異なり、２次電子再分布に伴う偽信号がないすぐれた映
像画面を得ることができた。

第２実施例 第２図は第２実施例に用いた光導電ターゲットの断面図
である。ガラス基板１６上に第１実施例と同様な方法で
ＳｎＯ□よりなる透光性導電膜１７、ＳｉＯ□よりなる
電子注入阻止層１８．　ａ−３ｉ：Ｈよりなる光導電膜
１９を形成する。つぎに高周波スパッタ装置において、
ターゲットに高純度Ｍｇ○を使用し、上記ターゲットに
相対して ａ−５ｉ：Ｈ膜１９を堆積した上記基板を設置し。

スパッタ装置内をＩ　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ以下の高
真空にしたのち、上記基板温度を５０〜１５０℃に設定
してスパッタリングを行う。このようにしてＭｇＯより
なる層２０を５〜３０ｎＩｌの厚さまでａ−３ｉ：Ｈ膜
１９の上に堆積し、上記ＭｇＯ層２０を２次電子放出層
とした。上記のようにして作成した光導電ターゲットを
電子銃と結合させ、排気および封止を行って撮像管を得
た。

本実施例で２次電子放出層として用いたＭｇ０層２０は
２次電子放出比が大きく、電気抵抗が高く、かつ耐電子
衝撃性にすぐれており、高速度電子ビーム走査方式の撮
像管の２次電子放出層に適した材料である。本実施例で
はカソード電極に対するコレクタ電極の電位を約２５０
０Ｖ以上にして動作させたところ、走査面は２次電子放
出比が１次電子のエネルギーに対して負の勾配で１を切
るような電位に平衡し、２次電子再分布による偽信号が
少ないすぐれたＨＮ型撮像管を得られることが確認され
た。なおＭｇＯ以外でも、Ｂａｄ、ＣｅＯ２、Ｎｂ、０
ｇ　、　ＡＱ２０３　、　Ｓ　ｘ　Ｏ２、Ｍ　ｇ　Ｆ　
ｚ　、　Ｃｅ　Ｆ　４゜ＭＦ、等を２次電子放出層とし
て用いても好適である。

第３実施例 第３図は第３実施例による撮像管の光導電ターゲットの
断面図である。ガラス基板１６上に上記各実施例と同様
の方法でＳｎＯ２よりなる透光性導電膜１７、Ｓｉｎ、
よりなる電子注入阻止層１８、ａ−５ｉ：Ｈよりなる光
導電膜１９を形成したのち。

蒸着装置内に配置して約１．５Ｘ１０−１ＴｏｒｒのＡ
ｒガス中で５ｂ２ｓ、を蒸着することによって多孔質ｓ
ｂ、ｓ、層２１を約２０ｎｍの厚さに堆積した。つぎに
高純度ＳＬをターゲットに使用した高周波スパッタ装置
内に上記基板１６を設置し、スパッタ装置内をＩ　Ｘ　
１０−’　Ｔｏｒｒ以上の高真空に排気したのち、Ａｒ
および０２の混合ガスを導入して上記装置内を約２．５
ＸＩＯ−３Ｔｏｒｒの圧力にする。混合ガス中の酸素の
濃度は約７５％とした。基板温度を約２００℃に設定し
て反応性スパッタリングを行い、上記基板のｓｂ、ｓ、
層２１の上に約５ｎｍの厚さまでＳｉｎ２層２２を堆積
する。上記のようにして形成された光導電ターゲットを
電子銃と結合させ、管内を真空排気したのち封止し本実
施例の撮像管を得た。

上記撮像管では１次電子のエネルギーが増えて、２次電
子放出比が大きい５ｉ０２層２２を貫通して２次電子放
出比が小さい多孔質ｓｂ、ｓ、層２１に達するようにな
ると、走査面の２次電子放出比が急激に小さくなる。そ
のため本実施例の撮像管における光導電ターゲットの２
次電子放出比は、１次電子のエネルギーが約４５０■の
とき急峻な負の勾配で１を切るようにすることができ、
走査面は約４５０Ｖの電位に平衡した。このように２次
電子放出比が１を切る勾配が急峻な場合は、走査面の平
衡電位のゆらぎが小さく動作が特に安定であるという特
徴が得られた。本実施例では２次電子放出比が小さい層
の上に、２次電子放出比が大きい層を重ねて堆積するこ
とによって、走査面の２次電子放出比が比較的低い１次
電子のエネルギーで急峻な負の勾配により１を切るよう
にしたものである。

本実施例の撮像管でカソード電極に対するコレクタ電極
の電位を上記平衡電位より２０Ｖ以上高くして動作する
ことにより、上記第１実施例および第２実施例と同様に
、高解像度、低残像で、２次電子再分布による偽信号が
ないすぐれた画質を得ることができた。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による撮像管の動作方法は、所定の
透光性絶縁基板上に、少なくとも透光性導電膜と光導電
膜とを備え、上記透光性絶縁基板を光入射側に配置した
光導電ターゲットを有する撮像管の動作方法において、
カソード電極に対するコレクタ電極の電位を、上記光導
電ターゲットの２次電子放出比が１次電子のエネルギー
に対して負の勾配で１を切るようなエネルギーよりも高
い電位にして動作することにより、コレクタ電極の電位
を走査面の平衡電位よりも十分高くすることができるの
で、２次電子再分布に伴う偽信号を発生することがない
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による撮像管の動作方法における第１実
施例の光導電ターゲットの構造断面図。 第２図は上記第２実施例の光導電ターゲットの構造断面
図、第３図は上記第３実施例の光導電ターゲットの構造
断面図、第４図は従来のＨＮ方式撮像管の動作原理説明
図、第５図は上記従来の撮像管の電位分布説明図、第６
図は２次電子放出比と１次電子のエネルギーとの関係を
示す図、第７図は本発明の動作方法における透光性導電
膜電位が走査面の平衡電位より低い場合の電位配分説明
図である。 １．１７・・・透光性導電膜　２・・・カソード電極４
・・コレクタ電極　　　５．１６・・・透光性絶縁基板
６．１９・・・光導電膜 代理人弁理士　　中　村　純之助 第１図 第３図 ！５ＴＩ！Ｊ 第６　図 第７図 課　　　十曳

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の透光性絶縁基板上に少なくとも透光性導電
   膜と光導電膜とを備え、上記透光性絶縁基板を光入射側
   に配置した光導電ターゲットを有する撮像管の動作方法
   において、カソード電極に対するコレクタ電極の電位を
   、上記光導電ターゲットの２次電子放出比が、１次電子
   のエネルギーに対して負の勾配で１を切るようなエネル
   ギーよりも高い電位にして、動作することを特徴とする
   撮像管の動作方法。
2. （２）上記透光性導電膜は、上記光導電ターゲットの走
   査側表面の電位よりも低い電位で動作することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載した撮像管の動作方法
   。
3. （３）上記光導電膜は、水素を含有した非晶質シリコン
   を用いた膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載した撮像管の動作方法。
4. （４）上記光導電ターゲットは、該光導電ターゲットの
   走査側表面をなす第１層の２次電子放出比が、撮像管の
   １次電子の加速エネルギーを０．１〜５ｋｅＶとしたと
   き、第２層の２次電子放出比よりも大きく、上記第１層
   の厚さは上記加速エネルギーの範囲内の１次電子が貫通
   しやすい厚さであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載した撮像管の動作方
   法。