專利名稱：倍增管電極的制造方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子倍增管、光電倍增管等上使用的倍增管電極的制造方法、及其結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
這種倍增管電極，眾所周知的是例如日本專利公報(bào)特開昭60-182642號(hào)、特開平5-182631號(hào)、特開平6-314551號(hào)等所公開的那樣的倍增管電極。日本專利公報(bào)特開昭60-182642號(hào)所公開的倍增管電極，是具有多個(gè)內(nèi)腔狀的、例如圓筒狀的貫通孔的有孔的板件，貫通孔關(guān)于通過其縱軸和倍增管電極的中正面對(duì)稱。貫通孔的輸入及其輸出直徑是相同的，比貫通孔的內(nèi)徑小。另外，倍增管電極由2張金屬片構(gòu)成，通過使直徑大的開口對(duì)置，背靠背地配設(shè)通過蝕刻形成有收斂的或具有錐度的孔的各金屬片而構(gòu)成。
日本專利公報(bào)特開平5-182631號(hào)和特開平6-314551號(hào)所公開的倍增管電極，具有排列形成有將一端作為輸入開口、將另一端作為輸出開口的多個(gè)貫通孔的板，在各貫通孔的內(nèi)側(cè)面上具備為了使其與從投射開口投射進(jìn)來的電子沖撞而向電子的投射方向傾斜的傾斜部。另外，各貫通孔的輸出開口其尺寸制成得比輸入開口的大。
可是，從n層倍增管電極釋放出的2次電子，被由n層和n+1層的電位差形成的制動(dòng)電場(chǎng)誘導(dǎo)，投射到n+1層的倍增管電極。日本專利公報(bào)特開昭60-182642號(hào)所公開的倍增管電極，由于貫通孔的輸入和輸出直徑是相同的，所以，存在等電位線不能充分地進(jìn)入到為制動(dòng)電場(chǎng)的n層的貫通孔內(nèi)部、貫通孔內(nèi)部的制動(dòng)電場(chǎng)較弱這一缺點(diǎn)，也有釋放出的2次電子返回到n層一側(cè)的問題，成為使電子收集效率降低的原因之一。
針對(duì)這一情況，日本專利公報(bào)特開平5-182631號(hào)所公開的倍增管電極，制成貫通孔，使輸出開口比輸入開口的尺寸大，因此，變成貫通孔的內(nèi)側(cè)朝向輸出開口擴(kuò)開的楔狀，將2次電子導(dǎo)入到下一層的制動(dòng)電場(chǎng)從尺寸大的輸出開口進(jìn)入，沿與傾斜部相對(duì)一側(cè)的內(nèi)側(cè)面上升，制成象是深深地進(jìn)入到貫通孔內(nèi)部一樣。其結(jié)果是，進(jìn)入到貫通孔內(nèi)部的制動(dòng)電場(chǎng)的強(qiáng)度增大了，能由下一層的倍增管電極可靠地導(dǎo)引釋放出的2次電子，能提高電子的收集效率。

發(fā)明內(nèi)容
一般情況下，倍增管電極如日本專利公報(bào)特開昭60-182642號(hào)和特開平6-314551號(hào)等所公開的那樣，由2張金屬薄板(板)構(gòu)成，在各金屬薄板上使用蝕刻技術(shù)，形成貫通孔，然后，通過使2張金屬薄板結(jié)合成一體制成。
但是，結(jié)合2張金屬薄板形成倍增管電極，有時(shí)在結(jié)合各金屬薄板時(shí)，在金屬薄板之間會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位，由于該金屬薄板的錯(cuò)位，就不能恰到好處地引導(dǎo)2次電子，存在電子的收集效率惡化的問題。另外，由于必須設(shè)計(jì)2張金屬薄板，而且在制造階段需要有結(jié)合工序，所以，還存在倍增管電極的制造成本高的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的是提供一種能抑制電子收集效率惡化、能降低制造成本的倍增管電極的制造方法及其結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的倍增管電極的制造方法，是一種在一張板上形成將一端作為輸入開口、將另一端作為輸出開口的貫通孔的倍增管電極的制造方法，其特征是以畫從與板平行的方向看具有規(guī)定半徑的、大致為圓弧狀的第1軌跡的方式，蝕刻板的一個(gè)面上的規(guī)定部分，形成輸入開口，以畫從與板平行的方向看具有規(guī)定半徑的、同時(shí)，其中心相對(duì)第1軌跡的中心在與板平行的方向上錯(cuò)開、從與板平行的方向看與第1軌跡連接或重疊的、大致為圓弧狀的第2軌跡的方式，蝕刻板的另一個(gè)面上的規(guī)定部分，形成輸出開口。
本發(fā)明的倍增管電極的制造方法，由于相對(duì)一張板，以畫從與板平行的方向看具有規(guī)定半徑的、大致為圓弧狀的第1軌跡的方式，蝕刻板的一個(gè)面上的規(guī)定部分，形成輸入開口，以畫從與板平行的方向看具有規(guī)定半徑的、同時(shí)，其中心相對(duì)第1軌跡的中心在與板平行的方向上錯(cuò)開位置、從與板平行的方向看與第1軌跡連接或重疊的、大致為圓弧狀的第2軌跡的方式，蝕刻板的另一個(gè)面上的規(guī)定部分，形成輸出開口，所以，能在一張板上形成貫通孔。因此，不需要2張板的設(shè)計(jì)、以及板的結(jié)合工序，能降低倍增管電極的制造成本。另外，由于不用結(jié)合2張板，所以，不會(huì)產(chǎn)生象上述那樣的結(jié)合時(shí)的板錯(cuò)位的現(xiàn)象，能恰到好處地將釋放出的2次電子引導(dǎo)到下一層的倍增管電極，能抑制電子收集效率的惡化。
另外，最好是使第1軌跡的半徑比第2軌跡的半徑小。這樣一來，由于使第1軌跡的半徑比第2軌跡的半徑小，所以，極容易在板上形成具有口徑尺寸比輸入開口的大的輸出開口的貫通孔。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極。
另外，最好使第1軌跡的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的一個(gè)面的內(nèi)側(cè)。這樣一來，由于使第1軌跡的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的一個(gè)面的內(nèi)側(cè)，所以，極容易在板上形成具有口徑尺寸比輸入開口的大的輸出開口的貫通孔。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極。
另外，最好使第2軌跡的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的另一個(gè)面的內(nèi)側(cè)、或位于板的另一個(gè)面上。這樣一來，由于使第2軌跡的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的另一個(gè)面的內(nèi)側(cè)、或位于板的另一個(gè)面上，所以，極容易在板上形成具有口徑尺寸比輸入開口的大的輸出開口的貫通孔。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極。
本發(fā)明的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，是一種在一張板上形成有將一端作為輸入開口、將另一端作為輸出開口的貫通孔的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，其特征是貫通孔的內(nèi)側(cè)面包含相互對(duì)置的第1彎曲面和第2彎曲面，第1彎曲面以與輸入開口對(duì)置的方式，制成從輸入開口的緣部延伸、從與板平行的方向看具有規(guī)定的半徑的、大致為圓弧的形狀，第2彎曲面以與輸出開口對(duì)置的方式，制成從輸出開口的緣部延伸、從與板平行的方向看具有規(guī)定的半徑的、大致為圓弧的形狀，輸出開口制成口徑尺寸比輸入開口的大。
本發(fā)明的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，由于貫通孔的內(nèi)側(cè)面包含上述那樣的第1彎曲面和第2彎曲面，所以，能在一張板上形成貫通孔，不需要2張板的設(shè)計(jì)、以及板的結(jié)合工序，能降低倍增管電極的制造成本。另外，由于不用結(jié)合2張板，所以，不會(huì)產(chǎn)生象上述那樣的結(jié)合時(shí)的板錯(cuò)位的現(xiàn)象，再有，由于輸出開口的尺寸制成得比輸入開口的大，所以，釋放出的2次電子能恰到好處地被引導(dǎo)到下一層的倍增管電極，能提高電子收集效率。
另外，最好是制成第1彎曲面和第2彎曲面，使用于形成第1彎曲面的軌跡和用于形成第2彎曲面的軌跡相互連接或重疊。這樣一來，由于制成第1彎曲面和第2彎曲面，使用于形成第1彎曲面的軌跡和用于形成第2彎曲面的軌跡相互連接或重疊，所以，能很容易地形成貫通孔，能進(jìn)一步降低倍增管電極的制造成本。
另外，最好是從與板平行的方向看時(shí)的第1彎曲面的半徑比從與板平行的方向看時(shí)的第2彎曲面的半徑小。這樣一來，由于從與板平行的方向看時(shí)的第1彎曲面的半徑比從與板平行的方向看時(shí)的第2彎曲面的半徑小，所以，極容易在板上形成具有口徑尺寸比輸入開口的大的輸出開口的貫通孔。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極。
另外，最好是第1彎曲面的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的一個(gè)面的內(nèi)側(cè)。這樣一來，由于第1彎曲面的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的一個(gè)面的內(nèi)側(cè)，所以，極容易在板上形成具有口徑尺寸比輸入開口的大的輸出開口的貫通孔。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極。
另外，最好是第2彎曲面的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的另一個(gè)面的內(nèi)側(cè)、或位于板的另一個(gè)面上。這樣一來，由于第2彎曲面的中心在從與板平行的方向看時(shí)位于板的另一個(gè)面的內(nèi)側(cè)、或位于板的另一個(gè)面上，所以，極容易在板上形成具有口徑尺寸比輸入開口的大的輸出開口的貫通孔。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極。
本發(fā)明的倍增管電極結(jié)構(gòu)的特征是，是一種具備形成有貫通上下面的窄縫的1張金屬板和設(shè)置在上述窄縫的內(nèi)面上的2次電子釋放層的倍增管電極結(jié)構(gòu)，沿窄縫的寬度方向?qū)χ玫?個(gè)內(nèi)面分別具有以包圍沿窄縫的長度方向的軸的方式彎曲的彎曲面，沿上述寬度方向的上述彎曲面的一個(gè)最深部，相對(duì)從最接近該最深部的上述窄縫的緣部沿金屬板的厚度方向延伸的直線，位于窄縫的外側(cè)一側(cè)。
而且，雖然彎曲面不一定必須是圓筒面的一部分，可以多少有些變形，但為了抑制電子收集效率的惡化，必須至少從一個(gè)彎曲面上的最深部懸垂沿該緣部延伸的曲面，在這種場(chǎng)合，電子能有效地投射到對(duì)置的彎曲面上。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的光電倍增管的立體圖。
圖2是沿圖1的II-II線剖切的剖視圖。
圖3是表示包含在本發(fā)明的實(shí)施例的光電倍增管中的倍增管電極的俯視圖。
圖4是包含在本發(fā)明的實(shí)施例的光電倍增管中的倍增管電極的主要部位放大俯視圖。
圖5是包含在本發(fā)明的實(shí)施例的光電倍增管中的倍增管電極的主要部位剖視圖。
圖6是用于說明包含在本發(fā)明的實(shí)施例的光電倍增管中的倍增管電極的制造方法的圖。
圖7是表示包含在本發(fā)明的實(shí)施例的光電倍增管中的電子倍增部上的電子軌道的圖。
圖8是表示倍增管電極的另一實(shí)施例的主要部位剖視圖。
圖9是用于說明圖8所示的倍增管電極的制造方法的圖。
圖10是表示層疊了圖8所示的倍增管電極的電子倍增部上的電子軌道的圖
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的倍增管電極的制造方法及其結(jié)構(gòu)的適當(dāng)?shù)膶?shí)施形式進(jìn)行說明。在各圖中，同一部件標(biāo)相同的標(biāo)號(hào)，且省略其說明。本實(shí)施例所示是適用于將本發(fā)明應(yīng)用于放射線檢測(cè)裝置等上的光電倍增管的例子。
圖1是表示第1實(shí)施例的光電倍增管的立體圖，圖2是沿圖1的II-II線剖切的剖視圖。這些圖中所示的光電倍增管1，具有大致為正方形筒狀的金屬制(例如科瓦鐵鎳鈷合金制或不銹鋼制)的側(cè)管2，在該側(cè)管2的一側(cè)的開口端A上熔焊固定有玻璃制(例如科瓦鐵鎳鈷合金玻璃制或石英玻璃制)的感光板3。在該感光板3的內(nèi)表面上形成有將光變換成電子的光電面3a，該光電面3a通過使預(yù)先蒸鍍?cè)诟泄獍?上的銻與堿金屬反應(yīng)制成。另外，在側(cè)管2的開口端B上焊接固定有金屬制(例如科瓦鐵鎳鈷合金制或不銹鋼制)的管座板4。這樣一來，由側(cè)管2、感光板3和管座板4構(gòu)成密封容器5，該密封容器5是高度為10mm左右的極薄型的容器。而且，感光板3的形狀并不限定為正方形，也可以是長方形或六角形等多角形的。
另外，在管座板4的中央固定有金屬制的排氣管6。該排氣管6用于在組裝光電倍增管1的作業(yè)結(jié)束后，由真空泵(圖未示)排出密封容器5內(nèi)部的空氣，使其為真空狀態(tài)，同時(shí)也用作在形成光電面3a時(shí)將堿金屬蒸氣導(dǎo)入到密封容器5內(nèi)的管。
在密封容器5內(nèi)設(shè)有片狀的層疊型的電子倍增器7，該電子倍增器7具有層疊了10片(10層)的板狀的倍增管電極8的電子倍增部9。電子倍增器7由貫通管腳板4地設(shè)置的科瓦鐵鎳鈷合金制的底座引線10支承在密封容器5內(nèi)，各底座引線10的前端與各倍增管電極8電氣連接。另外，在管座板4上設(shè)有用于使各底座引線10貫通的引線孔4a，在各引線孔4a中填充有科瓦鐵鎳鈷合金玻璃制的用作密封的小塊11。各底座引線10通過該小塊11固定在管座板4上。而且，在各底座引線10中有倍增管電極用的和板極用的。
在電子倍增器7上，位于電子倍增部9的下方，并排設(shè)有固定在底座引線10的上端的板極12。另外，在電子倍增器7的最上層、在光電面3a和電子倍增部9之間配置有平板狀的聚焦電極板13。在該聚焦電極板13上形成有多條窄縫狀的開口部13a，各開口部13a為全部向同一方向延伸的排列。同樣，在電子倍增部9的各倍增管電極8上，由于形成有多條而排列著用于使電子倍增的窄縫狀電子倍增孔14。在此，電子倍增孔14構(gòu)成各權(quán)項(xiàng)中的貫通孔。
而且，通過使分別在層方向上排列各倍增管電極8的各電子倍增孔14構(gòu)成的各電子倍增通道L與聚焦電極板13的各開口部13一一對(duì)應(yīng)，而在電子倍增器7上形成有多個(gè)溝槽。另外，設(shè)置在電子倍增器7上的各板極12為了與規(guī)定數(shù)量的各溝槽相對(duì)應(yīng)，設(shè)有8×8個(gè)，由于使各板極12分別與各底座引線10相連接，所以，通過各底座引線10能將各自的輸出取出到外部。
這樣一來，電子倍增器7具有多個(gè)直線型的溝槽。而且，由與圖未示的分壓電路連接的規(guī)定的底座引線10向電子倍增部9和板極12供給規(guī)定的電壓，光電面3a和聚焦電極板13設(shè)定在同一電位上，各倍增管電極8和板極12設(shè)定為電位從上層開始依次增高。因此，投射到感光板3上的光，在光電面3a上變換成電子，該電子由于由聚焦電極板13和層疊在電子倍增器7的最上層的第1層的倍增管電極8形成的電子透鏡效應(yīng)，而投射到規(guī)定的溝槽內(nèi)。而且，在投射了電子的溝槽中，電子穿過倍增管電極8的電子倍增通道L的同時(shí)，由各倍增管電極8進(jìn)行多級(jí)增倍，投射到板極12上，由各板極12送出各規(guī)定溝槽的各自的輸出。
以下依據(jù)圖3～圖5詳細(xì)地對(duì)上述倍增管電極8的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖3是表示倍增管電極8的俯視圖，圖4是倍增管電極8的主要部位的放大俯視圖，圖5是倍增管電極8的主要部位的剖視圖。
各倍增管電極8由表面具有導(dǎo)電性的一張板8a構(gòu)成。在各倍增管電極8上形成有8排溝槽15，各溝槽15由倍增管電極8的外框16和隔壁部17制成。在各溝槽15中，如以下所描述的那樣，通過實(shí)施化學(xué)蝕刻等，并排設(shè)置與聚焦電極板13的開口部13a相同條數(shù)的電子倍增孔14。各電子倍增孔14都向同一方向延伸，在與紙面垂直的方向上排列有多個(gè)。另外，電子倍增孔14彼此之間由線狀的倍增孔邊界部分18隔開。隔壁部17的寬度，與板極12彼此之間的間隔相對(duì)應(yīng)而決定，同時(shí)，形成的寬度要比倍增孔邊界部分18寬。
在板8a(倍增管電極8)的上面形成有為電子倍增孔14的一端的大致為長方形(大約0.19mm×6.0mm)的輸入開口14a，在下面形成有為電子倍增孔14的另一端的大致為長方形(大約0.3mm×6.0mm)的輸出開口14b。制成輸出開口14b的口徑尺寸比輸入開口14a的大。在本實(shí)施例，板8a(倍增管電極8)的厚度t是0.2mm左右，電子倍增孔14的間距p是0.5mm左右。
電子倍增孔14的內(nèi)側(cè)面包含相互對(duì)置的第1彎曲面19a和第2彎曲面19b。第1彎曲面19a大致制成圓弧狀，朝向輸入開口14a地從輸入開口14a的緣部延伸，從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如0.11mm左右)。第2彎曲面19b大致制成圓弧狀，朝向輸出開口14b地從輸出開口14b的緣部延伸，從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如0.16mm左右)。在第1彎曲面19a上實(shí)施銻(Sb)的真空蒸鍍，使其與堿反應(yīng)，形成2次電子釋放層。
在本實(shí)施例，制成第1彎曲面19a和第2彎曲面19b，使用于形成第1彎曲面19a的蝕刻軌跡和用于形成第2彎曲面19b的蝕刻軌跡重疊。另外，第1彎曲面19a的中心，從與板8a平行的方向看，位于板8a的一個(gè)面(上面)的內(nèi)側(cè)。第2彎曲面19b的中心，從與板8a平行的方向看，位于板8a的另一個(gè)面(下面)的內(nèi)側(cè)。而且，第2彎曲面19b的中心，也可以位于從與板8a平行的方向看的板8a的另一個(gè)面(下面)上。
也可以在各倍增管電極8的外框16和隔壁部17的規(guī)定位置結(jié)合并設(shè)置制成穹頂狀的玻璃部31。在這種場(chǎng)合，玻璃部31與1個(gè)外框16或隔壁部17相對(duì)應(yīng)設(shè)置9個(gè)，共設(shè)置81個(gè)。玻璃部31通過在外框16和隔壁部17上涂敷玻璃使其硬化而結(jié)合，呈向上凸的大致半圓柱狀的穹頂狀。各倍增管電極8在結(jié)合了制成穹頂狀的玻璃部31后進(jìn)行層疊。因此，電子倍增部9通過玻璃部31層疊各倍增管電極8而構(gòu)成。
在本實(shí)施例，層疊的倍增管電極8和玻璃部31大致為線接觸，從而減少了倍增管電極8和玻璃部31的結(jié)合面積。其結(jié)果是，能抑制將倍增管電極8放反了的現(xiàn)象的出現(xiàn)，容易層疊倍增管電極8。另外，由于在外框16和隔壁部17的規(guī)定位置上設(shè)有制成穹頂狀的玻璃部31，所以，抑制了排列有電子倍增孔14部分(溝槽15)的面積、即在電子倍增器7(光電倍增管1)上的感光面積的減少，而且，能在倍增管電極8上結(jié)合玻璃部31。
以下，依據(jù)圖6，對(duì)倍增管電極8的制造方法進(jìn)行說明。倍增管電極8在板8a的上面和下面形成用于防止蝕刻的規(guī)定形狀的掩膜之后，象以下所述的那樣，在一張板8a上實(shí)施化學(xué)蝕刻，由此形成作為貫通孔的電子倍增孔14。以畫從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如，0.11mm左右)的大致為圓弧狀的第1軌跡l1的方式，化學(xué)蝕刻板8a的一個(gè)面(上面)一側(cè)的規(guī)定部分，形成輸入開口14a。另外，以畫從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如，0.16mm左右)，而且其中心m2相對(duì)第1軌跡l1的中心m1，在與板8a平行的方向上錯(cuò)開，從與板8a平行的方向看與第1軌跡l1重疊的、大致為圓弧狀的第2軌跡l2的方式，化學(xué)蝕刻板8a的另一個(gè)面(下面)一側(cè)的規(guī)定的部分，形成輸出開口14b。第1軌跡l1的中心m1和第2軌跡l2的中心m2的在與板8a平行的方向上的間隔c，設(shè)定為0.16mm左右。由于使第1軌跡l1和第2軌跡l2重疊，所以，在形成輸入開口14a和輸出開口14b時(shí)，能在板8a上形成貫通孔(電子倍增孔14)。
本實(shí)施例，使第1軌跡l1的中心m1，從與板8a平行的方向看位于板8a的上面的內(nèi)側(cè)，將從板8a的上面到第1軌跡l1的中心m1的長度a設(shè)定為0.06mm左右。另外，使第2軌跡l2的中心m2，從與板8a平行的方向看位于板8a的下面的內(nèi)側(cè)，將從板8a的下面到第2軌跡l2的中心m2的長度b設(shè)定為0.03mm左右。而且，也可以使第2軌跡l2的中心m2，從與板8a平行的方向看位于板8a的下面上。這樣一來，
以畫第1軌跡l1的方式，通過化學(xué)蝕刻板8a，就形成了第1彎曲面19a。相對(duì)板8a的厚度t的第1彎曲面19a的蝕刻深度(ed1/t×100)，如圖5所示，為85％以上。
另外，以畫第2軌跡l2的方式，通過化學(xué)蝕刻板8a，就形成了第2彎曲面19b。相對(duì)板8a的厚度t的第2彎曲面19b的蝕刻深度(ed2/t×100)，如圖5所示，為90％以上。
以下，依據(jù)圖7對(duì)使用象以上那樣構(gòu)成的倍增管電極8的電子倍增器7(電子倍增部9)的作用進(jìn)行說明。
圖7是取出電子倍增器7的構(gòu)成電子倍增部9的多層倍增管電極8中的連續(xù)的3層進(jìn)行表示的圖。各層的倍增管電極8以第1彎曲面19a(第2彎曲面19b)的彎曲方向在上層和下層相反的方式，使板8a的配置方向每層相反進(jìn)行層疊。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)在各倍增管電極8上施加規(guī)定的電壓時(shí)，形成從上一層的輸出開口14b彎曲進(jìn)入到電子倍增孔14內(nèi)狀態(tài)的等電位線、和從下一層的輸入開口14a彎曲進(jìn)入到電子倍增孔14內(nèi)狀態(tài)的等電位線。在此，由于輸出開口14b的口徑尺寸制得比輸入開口14a的大，所以，從輸出開口14b進(jìn)入的等電位線、即將2次電子導(dǎo)入到下一層的制動(dòng)電場(chǎng)，為深深地進(jìn)入到電子倍增孔14內(nèi)部的狀態(tài)。為深深地進(jìn)入到該電子倍增孔14內(nèi)部的狀態(tài)。
這樣一來，若等電位線向電子倍增孔14內(nèi)進(jìn)入的較深的話，電子倍增孔14內(nèi)部的制動(dòng)電場(chǎng)就強(qiáng)，從上一層的倍增管電極8的第1彎曲面19a的下部釋放出來的2次電子21，就能導(dǎo)入到下一層的倍增管電極8。
在上述實(shí)施例中，雖然制成第1彎曲面19a和第2彎曲面19b，使用于形成第1彎曲面19a的蝕刻軌跡和用于形成第2彎曲面19b的蝕刻軌跡重疊，但，在這以外的實(shí)施例，也可以制成第1彎曲面19a和第2彎曲面19b，使用于形成第1彎曲面19a的蝕刻軌跡和用于形成第2彎曲面19b的蝕刻軌跡相互連接。
以下，依據(jù)圖8～圖10對(duì)用于形成第1彎曲面19a的蝕刻軌跡和用于形成第2彎曲面19b的蝕刻軌跡相互連接的實(shí)施例進(jìn)行說明。
如圖8所示，在板8a(倍增管電極8)的上面形成為電子倍增孔14的一端的、大致為長方形(大致為0.19mm×6.0mm)的輸入開口14c，在下面形成為電子倍增孔14的另一端的、大致為長方形(大致為0.3mm×6.0mm)的輸出開口14d。輸出開口14d的口徑尺寸，制成比輸入開口14c的大。在本實(shí)施例，板8a(倍增管電極8)的厚度t是0.2mm左右，電子倍增孔14的間距p是0.5mm左右。
電子倍增孔14的內(nèi)側(cè)面包含相互對(duì)置的第1彎曲面19c和第2彎曲面19d。第1彎曲面19c大致制成圓弧狀，朝向輸入開口14c地從輸入開口14c的緣部延伸，從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如0.11mm左右)。第2彎曲面19d大致制成圓弧狀，朝向輸出開口14d地從輸出開口14d的緣部延伸，從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如0.16mm左右)。在第1彎曲面19c上實(shí)施銻(Sb)的真空蒸鍍，使其與堿反應(yīng)，形成2次電子釋放層。
在本實(shí)施例，制成第1彎曲面19c和第2彎曲面19d，使用于形成第1彎曲面19c的蝕刻軌跡和用于形成第2彎曲面19d的蝕刻軌跡相互連接。另外，第1彎曲面19c的中心，從與板8a平行的方向看，位于板8a的一個(gè)面(上面)的內(nèi)側(cè)。第2彎曲面19d的中心，從與板8a平行的方向看，位于板8a的另一個(gè)面(下面)的內(nèi)側(cè)。而且，第2彎曲面19d的中心，也可以位于從與板8a平行的方向看的板8a的另一個(gè)面(下面)上。
以下，依據(jù)圖9，對(duì)倍增管電極8的制造方法進(jìn)行說明。倍增管電極8在板8a的上面和下面形成規(guī)定形狀的用于防止蝕刻的掩膜之后，象以下所述的那樣，在一張板8a上實(shí)施化學(xué)蝕刻，由此形成作為貫通孔的電子倍增孔14。以畫從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如，0.11mm左右)的大致為圓弧狀的第1軌跡l3的方式，化學(xué)蝕刻板8a的一個(gè)面(上面)一側(cè)的規(guī)定部分，形成輸入開口14c。另外，以畫從與板8a平行的方向看具有規(guī)定的半徑(例如，0.16mm左右)，而且其中心m4相對(duì)第1軌跡l3的中心m3，在與板8a平行的方向上錯(cuò)開，從與板8a平行的方向看與第1軌跡l3重疊的、大致為圓弧狀的第2軌跡l4的方式，化學(xué)蝕刻板8a的另一個(gè)面(下面)一側(cè)的規(guī)定的部分，形成輸出開口14d。第1軌跡l3的中心m3和第2軌跡l4的中心m4的在與板8a平行的方向上的間隔h設(shè)定為0.23mm左右。由于使第1軌跡l3和第2軌跡l4相連接，所以，在形成輸入開口14c和輸出開口14d時(shí)，通過蝕刻，板8a被侵蝕，能在板8a上形成貫通孔(電子倍增孔14)。
在本實(shí)施例，使第1軌跡l3的中心m3，從與板8a平行的方向看位于板8a的上面的內(nèi)側(cè)，將從板8a的上面到第1軌跡l3的中心m3的長度f設(shè)定為0.06mm左右。另外，使第2軌跡l4的中心m4，從與板8a平行的方向看位于板8a的下面的內(nèi)側(cè)，將從板8a的下面到第2軌跡l4的中心m4的長度g設(shè)定為0.03mm左右。而且，也可以使第2軌跡l4的中心m4，從與板8a平行的方向看位于板8a的下面上。這樣一來，以畫第1軌跡l3的方式，通過化學(xué)蝕刻板8a，就形成了第1彎曲面19c。相對(duì)板8a的厚度t的第1彎曲面19c的蝕刻深度(ed3/t×100)，如圖5所示，為85％以上。
另外，以畫第2軌跡l4的方式，通過化學(xué)蝕刻板8a，就形成了第2彎曲面19d。相對(duì)板8a的厚度t的第2彎曲面19d的蝕刻深度(ed4/t×100)，如圖5所示，為90％以上。
以下，依據(jù)圖10對(duì)使用象以上那樣構(gòu)成的倍增管電極8的電子倍增器7(電子倍增部9)的作用進(jìn)行說明。
圖10是取出電子倍增器7的構(gòu)成電子倍增部9的多層倍增管電極8中的連續(xù)的3層進(jìn)行表示的圖。各層的倍增管電極8以第1彎曲面19c(第2彎曲面19d)的彎曲方向在上層和下層相反的方式，使板8a的配置方向每層相反進(jìn)行層疊。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)在各倍增管電極8上施加規(guī)定的電壓時(shí)，形成從上一層的輸出開口14d彎曲進(jìn)入到電子倍增孔14內(nèi)狀態(tài)的等電位線、和從下一層的輸入開口14c彎曲進(jìn)入到電子倍增孔14內(nèi)狀態(tài)的等電位線。在此，由于輸出開口14d的口徑尺寸制得比輸入開口14c的大，所以，從輸出開口14d進(jìn)入的等電位線、即將2次電子導(dǎo)入到下一層的制動(dòng)電場(chǎng)，為深深地進(jìn)入到電子倍增孔14內(nèi)部的狀態(tài)。為深深地進(jìn)入到該電子倍增孔14內(nèi)部的狀態(tài)。
這樣一來，若等電位線向電子倍增孔14內(nèi)進(jìn)入的較深的話，電子倍增孔14內(nèi)部的制動(dòng)電場(chǎng)就強(qiáng)，從上一層的倍增管電極8的第1彎曲面19c的下部釋放出來的2次電子21，就能導(dǎo)入到下一層的倍增管電極8。
這樣一來，根據(jù)上述實(shí)施例的倍增管電極8，由于電子倍增孔14的內(nèi)側(cè)面包含上述那樣的第1彎曲面19a、19c和第2彎曲面19b、19d，所以，能在一張板8a上形成電子倍增孔14，不需要2張板的設(shè)計(jì)以及結(jié)合板的工序，能降低倍增管電極8的制造成本。另外，由于不用結(jié)合2張板，所以，不會(huì)產(chǎn)生上述那樣的結(jié)合時(shí)板錯(cuò)位的現(xiàn)象，再有，由于制成輸出開口14b、14d的口徑尺寸比輸入開口14a、14c的大，所以，釋放出的2次電子21能恰當(dāng)?shù)乇粚?dǎo)入到下一層的倍增管電極8，能提高電子的收集效率。
另外，由于制成第1彎曲面19a、19c和第2彎曲面19b、19d，使用于形成第1彎曲面19a、19c的蝕刻軌跡(第1軌跡l1、l3)和用于形成第2彎曲面19b、19d的蝕刻軌跡(第2軌跡l2、l4)相互連接或重疊，所以，容易形成電子倍增孔14，能進(jìn)一步降低倍增管電極8的制造成本。
另外，由于從與板8a平行的方向看時(shí)的第1彎曲面19a、19c的半徑比從與板8a平行的方向看時(shí)的第2彎曲面19b、19d的半徑小，所以，能極容易地在板8a上形成具有口徑尺寸比輸入開口14a、14c大的輸出開口14b、14d的電子倍增孔14。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極8。
另外，由于第1彎曲面19a、19c的中心，從與板8a平行的方向看位于板8a的上面的內(nèi)側(cè)，所以，能極容易地在板8a上形成具有口徑尺寸比輸入開口14a、14c大的輸出開口14b、14d的電子倍增孔14。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極8。
另外，第2彎曲面19b、19d的中心，從平行于板8a的方向看位于板8a的下面的內(nèi)側(cè)，或位于板8a的下面上，所以，能極容易地在板8a上形成具有口徑尺寸比輸入開口14a、14c大的輸出開口14b、14d的電子倍增孔14。其結(jié)果是，能以低制造成本實(shí)現(xiàn)能進(jìn)一步提高電子收集效率的結(jié)構(gòu)的倍增管電極8。
另外，根據(jù)上述實(shí)施例的倍增管電極8的制造方法，由于對(duì)一張板8a，以畫上述形狀的第1軌跡l1、l3的方式，化學(xué)蝕刻板8a的上面一側(cè)的規(guī)定部分，形成輸入開口14a、14c，另一方面，象畫上述形狀的第2軌跡l2、L4的方式，化學(xué)蝕刻板8a的下面一側(cè)的規(guī)定部分，形成輸出開口14b、14d，所以，能在一張板8a上形成電子倍增孔14。因此，不需要2張板的設(shè)計(jì)以及結(jié)合板的工序，能降低倍增管電極的制造成本。另外，由于不用結(jié)合2張板，所以，不會(huì)產(chǎn)生上述那樣的結(jié)合時(shí)板錯(cuò)位的現(xiàn)象，能恰當(dāng)?shù)貙⑨尫懦龅?次電子21導(dǎo)入到下一層的倍增管電極8，能抑制電子收集效率的惡化。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，上述數(shù)值、形狀等也可以做適當(dāng)?shù)淖兏⒃O(shè)定，另外，本實(shí)施例，雖然指出的是應(yīng)用于具備光電面3a的光電倍增管1的例子，但當(dāng)然本發(fā)明也能應(yīng)用于電子倍增管。另外，也可以使用化學(xué)蝕刻以外的蝕刻技術(shù)。
而且，上述倍增管電極結(jié)構(gòu)的特征是是一種具備形成有貫通上下面的窄縫(電子倍增孔)14的一張金屬板(倍增管電極8)和設(shè)置在窄縫14的內(nèi)面上的2次電子釋放層(19a、19b、19c、19d為了便于說明，用與彎曲面相同的符號(hào)表示)的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，沿窄縫14的寬度方向(間距p的方向)對(duì)置的2個(gè)內(nèi)面，分別具有以包圍沿窄縫的長度方向(在圖5～圖10中，垂直于紙面的方向)的軸(m1、m2、m3、m4)的方式彎曲的彎曲面(19a、19b、19c、19d)，沿上述寬度方向的上述彎曲面的一個(gè)最深部(BL、BR)，相對(duì)從最接近于該最深部(BL、BR)的上述窄縫的緣部(EL、ER)沿金屬板(倍增管電極8)的厚度方向延伸的直線(LL、LR)，位于窄縫14的外側(cè)一側(cè)(參照?qǐng)D5)。
而且，上述彎曲面雖然不一定必須是圓筒面的一部分，可以多少有些變形，但為了抑制電子收集效率的惡化，必須至少從一個(gè)彎曲面(19a)上的最深部(BL)懸垂沿該緣部(EL)延伸的曲面，在這種場(chǎng)合，電子能有效地投射到對(duì)置的彎曲面19b上。在彎曲面19b也滿足與彎曲面19a相同的條件的情況下，能進(jìn)一步增加電子收集效率。這些特征也適用于在圖7以后的附圖中所示的倍增管電極。
如以上詳細(xì)說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能提供一種能抑制電子收集效率的惡化，且能降低制造成本的倍增管電極的制造方法及其結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明能應(yīng)用于電子倍增管、光電倍增管等所使用的倍增管電極的制造方法、及其結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種倍增管電極的制造方法，在一張板上形成有將一端作為輸入開口、將另一端作為輸出開口的貫通孔，其特征是以畫從與上述板平行的方向看具有規(guī)定半徑的、大致為圓弧狀的第1軌跡的方式，蝕刻上述板的一個(gè)面上的規(guī)定部分，形成上述輸入開口，以畫從與上述板平行的方向看具有規(guī)定半徑的、同時(shí)，其中心相對(duì)上述第1軌跡的中心在與上述板平行的方向上錯(cuò)開、從與上述板平行的方向看與上述第1軌跡連接或重疊的、大致為圓弧狀的第2軌跡的方式，蝕刻上述板的另一個(gè)面上的規(guī)定部分，形成上述輸出開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的倍增管電極的制造方法，其特征是使上述第1軌跡的半徑比上述第2軌跡的半徑小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的倍增管電極的制造方法，其特征是使上述第1軌跡的中心在從與上述板平行的方向看時(shí)位于上述板的上述一個(gè)面的內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)的倍增管電極的制造方法，其特征是使上述第2軌跡的中心在從與上述板平行的方向看時(shí)位于上述板的上述另一個(gè)面的內(nèi)側(cè)或位于上述板的上述另一個(gè)面上。
5.一種倍增管電極的結(jié)構(gòu)，在一張板上形成有將一端作為輸入開口、將另一端作為輸出開口的貫通孔，其特征是上述貫通孔的內(nèi)側(cè)面包含相互對(duì)置的第1彎曲面和第2彎曲面，上述第1彎曲面以與上述輸入開口對(duì)置的方式，制成從上述輸入開口的緣部延伸、從與上述板平行的方向看具有規(guī)定的半徑的、大致為圓弧的形狀，上述第2彎曲面以與上述輸出開口對(duì)置的方式，制成從上述輸出開口的緣部延伸、從與上述板平行的方向看具有規(guī)定的半徑的、大致為圓弧的形狀，上述輸出開口制成口徑尺寸比上述輸入開口的大。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，其特征是制成上述第1彎曲面和上述第2彎曲面，使用于形成上述第1彎曲面的軌跡和用于形成上述第2彎曲面的軌跡相互連接或重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，其特征是從與上述板平行的方向看時(shí)的上述第1彎曲面的半徑比從與上述板平行的方向看時(shí)的上述第2彎曲面的半徑小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，其特征是上述第1彎曲面的中心在從與上述板平行的方向看時(shí)位于上述板的上述一個(gè)面的內(nèi)側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的倍增管電極的結(jié)構(gòu)，其特征是上述第2彎曲面的中心在從與上述板平行的方向看時(shí)位于上述板的上述另一個(gè)面的內(nèi)側(cè)，或位于上述板的上述另一個(gè)面上。
10.一種倍增管電極的結(jié)構(gòu)，具備形成有貫通上下面的窄縫的1張金屬板和設(shè)置在上述窄縫的內(nèi)面上的2次電子釋放層，其特征是沿上述窄縫的寬度方向相對(duì)的2個(gè)內(nèi)面分別具有以包圍沿上述窄縫的長度方向的軸的方式彎曲的彎曲面，沿上述寬度方向的上述彎曲面的一個(gè)最深部，相對(duì)從最接近該最深部的上述窄縫的緣部沿上述金屬板的厚度方向延伸的直線，位于上述窄縫的外側(cè)。
全文摘要
一種倍增管電極的結(jié)構(gòu)，其中，電子倍增孔14的內(nèi)側(cè)面包含相互對(duì)置的第1彎曲面19a和第2彎曲面19b。第1彎曲面19a以與輸入開口14a對(duì)置的方式，制成從輸入開口14a的緣部延伸、具有規(guī)定的半徑的、大致為圓弧的形狀。第2彎曲面19b以與輸出開口14b對(duì)置的方式，制成從輸出開口14b的緣部延伸、具有規(guī)定的半徑的、大致為圓弧的形狀。
文檔編號(hào)H01J43/00GK1437758SQ01811419
公開日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者下井英樹, 久嵨浩之 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社