專利名稱：時(shí)間分解測(cè)定裝置及位置檢測(cè)型電子倍增管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置檢測(cè)型電子倍增管(Position-SensitiveElectron Multiplier TubePS-EMT)，和使用位置檢測(cè)型電子倍增管的時(shí)間分解測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
進(jìn)行發(fā)光現(xiàn)象的時(shí)間分解測(cè)定取得其二維位置及時(shí)間的二維時(shí)間分解測(cè)定裝置已為人所熟知。這種裝置已公開于日本專利特開昭61-266942號(hào)公報(bào)、日本專利特開平10-150086號(hào)公報(bào)、和S.Charbonneau等人提出的論文《使用電阻性陽極光電子倍增管的100ps分解能的二維時(shí)間分解成像(Two-dimensional time-resolvedimaging with 100-ps resolution using a resistive anodephotomultiplier tube)》(Rev.Sci.Instrum.63(11)，AmericanInstitute of Physics)，1992年11月，5315～5319頁)中。在Charbonneau等人的文獻(xiàn)公開的裝置中，從試料發(fā)出的光子通過多個(gè)微通道片(MCP)被倍增。表示光子的檢測(cè)定時(shí)(timing)的脈沖信號(hào)從光電子倍增管中最靠近陽極的MCP被取出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提高時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度。
本發(fā)明的時(shí)間分解測(cè)定裝置取得試料的激勵(lì)產(chǎn)生的量子線的位置信息及定時(shí)信息。該裝置具備與試料的激勵(lì)同步，產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)間脈沖的信號(hào)發(fā)生器；生成與對(duì)應(yīng)檢測(cè)光的檢測(cè)位置的位置信號(hào)和檢測(cè)定時(shí)同步的檢測(cè)定時(shí)脈沖的檢測(cè)裝置；使用位置信號(hào)算出檢測(cè)位置的位置演算器；測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)間脈沖和檢測(cè)定時(shí)脈沖的時(shí)間差的時(shí)間差測(cè)量器；和將通過位置演算器算出的檢測(cè)位置以及通過時(shí)間差測(cè)量器測(cè)量的時(shí)間差相對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)處理裝置。檢測(cè)裝置具有位置檢測(cè)型電子倍增管。電子倍增管具有入射量子線的入射窗、陽極，和夾持在入射窗與陽極之間的第一和第二微通道片(micro channel plate)。第一微通道片具有離開并相對(duì)于陰極的輸入面，和離開并相對(duì)于第二微通道片的輸出面。第二微通道片具有離開并相對(duì)于第一微通道片的輸出面的輸入面，和離開并相對(duì)于陽極的輸出面。檢測(cè)定時(shí)脈沖響應(yīng)第一微通道片倍增的電子從第一微通道片放出時(shí)的電位變化并由此產(chǎn)生，且被送至?xí)r間差測(cè)量器。
量子線包含電子、離子、α射線及β射線等荷電粒子，或紫外線、X射線、γ射線等光子，還包含中性粒子等。伴隨試料激勵(lì)的量子線的產(chǎn)生，是通過熱、光、放射線等的外部刺激，從原子、分子等低能量的狀態(tài)轉(zhuǎn)移至更高能量的狀態(tài)，其狀態(tài)回到原本的狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)狀態(tài)的能量間的差作為光等量子線放出的現(xiàn)象(參照上述專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1)。當(dāng)半導(dǎo)體裝置自發(fā)性地或響應(yīng)外部觸發(fā)(信號(hào)脈沖、工作開始脈沖等)工作時(shí)，伴隨著裝置中的晶體管的切換工作，產(chǎn)生瞬間發(fā)光(參照上述專利文獻(xiàn)2)。在本發(fā)明伴隨試料的激勵(lì)的量子線的產(chǎn)生中，除原子或分子產(chǎn)生將兩個(gè)狀態(tài)的能量差作為光等量子線放出的現(xiàn)象，還包含半導(dǎo)體裝置的工作時(shí)所觀察到的瞬間發(fā)光。
在從微通道片取出的檢測(cè)定時(shí)脈沖中，除包含造成從微通道片放出倍增電子的正極性的成分之外，還包含造成量子線射入到微通道片的負(fù)極性的成分。在從與本發(fā)明不同的第二微通道片取出檢測(cè)定時(shí)脈沖的情形下，該正成分具有與第一及第二微通道片倍增的電子的量對(duì)應(yīng)的大小，該負(fù)成分具有與第一微通道片倍增的電子的量對(duì)應(yīng)的大小。第一及第二微通道片具有彼此不相關(guān)的倍增抖動(dòng)。因此，檢測(cè)定時(shí)脈沖的正成分及負(fù)成分在檢測(cè)時(shí)具有不同的比率。所以，檢測(cè)定時(shí)脈沖橫切接地電位時(shí)的定時(shí)，即零交叉定時(shí)在檢測(cè)時(shí)也不同。其結(jié)果是，基準(zhǔn)時(shí)間脈沖和檢測(cè)定時(shí)脈沖之間的時(shí)間差會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度降低。
針對(duì)于此，在本發(fā)明中，從配置于第二微通道片的前方的第一微通道片取出檢測(cè)定時(shí)脈沖。該檢測(cè)定時(shí)脈沖的負(fù)成分響應(yīng)入射到第一微通道片的量子線并由此產(chǎn)生。因此，負(fù)成分的大小不受第一及第二微通道片造成的電子倍增的影響。所以，檢測(cè)定時(shí)脈沖中的負(fù)成分小。其結(jié)果是，檢測(cè)定時(shí)脈沖的零交叉(zero cross)定時(shí)被抑制，時(shí)間分解測(cè)定的精確度提高。
本發(fā)明的時(shí)間分解測(cè)定裝置，還可以具有第一堆棧，具有第一微通道片，以及與第一微通道片的輸入面重合的一片以上的微通道片；和第二堆棧，具有第二微通道片，以及與第二微通道片的輸入面重合，且離開并相對(duì)于第一微通道片的一片以上的微通道片。檢測(cè)定時(shí)脈沖的負(fù)成分通過第一堆棧中的多個(gè)微通道片倍增的電子形成。另一方面，負(fù)成分通過射入到第一堆棧的量子線生成，不受第一堆棧中的微通道片倍增電子的影響。因此，負(fù)成分與正成分相比極為渺小。所以，還可以抑制檢測(cè)定時(shí)脈沖的零交叉定時(shí)的變動(dòng)，時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度提高。
優(yōu)選第一堆棧以在入射窗與第一堆棧之間不夾持其它微通道片的方式與入射窗相對(duì)。在此情形下，檢測(cè)定時(shí)脈沖的負(fù)成分不但不受第一堆棧中微通道片倍增電子的影響，也不受其它微通道片倍增電子的影響。因此，檢測(cè)定時(shí)脈沖的負(fù)成分會(huì)變得極小。由此，時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度提高。
第一堆棧也可以具有高于第二堆棧的電子倍增率。這對(duì)于防止電子倍增的飽和是有利的。由此，光電子以高效率倍增，能夠得到S/N比較高的位置信號(hào)。由于檢測(cè)定時(shí)脈沖的負(fù)成分的大小不受第一堆棧倍增電子的影響，因此與第一堆棧的倍增率無關(guān)，負(fù)成分很小。所以，能夠同時(shí)達(dá)成極高的位置檢測(cè)精確度和極高的時(shí)間精確度。
位置檢測(cè)型電子倍增管還可以在入射窗與第一微通道片的輸入面之間，具有通過光電效應(yīng)將量子線轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮拥墓怆婈帢O。第一微通道片與光電陰極相對(duì)設(shè)置，從光電陰極接收光電子，由此產(chǎn)生并倍增二次電子。在此情形下，光電子入射到第一微通道片。檢測(cè)定時(shí)脈沖的負(fù)成分具有與光電子的入射量對(duì)應(yīng)的大小。另一方面，檢測(cè)定時(shí)脈沖的正成分具有與第一微通道片倍增的二次電子的量對(duì)應(yīng)的大小。因此，負(fù)成分與正成分相比極為渺小。所以，可以抑制檢測(cè)定時(shí)脈沖的零交叉定時(shí)的變動(dòng)，時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度提高。
本發(fā)明的位置檢測(cè)型電子倍增管具備使所述量子線透過的入射窗，和在與朝向量子線的入射窗的入射位置對(duì)應(yīng)的位置產(chǎn)生電子，維持該位置的同時(shí)倍增電子的第一及第二微通道片，和與第二微通道片相對(duì)的陽極，和與第一微通道片連接的脈沖讀取電路，其響應(yīng)第一微通道片倍增的電子從第一微通道片放出時(shí)電位的變化，從第一微通道片取得脈沖信號(hào)。第一微通道片具有離開并相對(duì)于入射窗的輸入面，和離開并相對(duì)于第二微通道片的輸出面。第二微通道片具有離開并相對(duì)于第一微通道片的輸出面的輸入面，和離開并相對(duì)于陽極的輸出面。脈沖讀取電路連接于第一微通道片的輸出面。
脈沖讀取電路不是連接于第二微通道片，而是連接于第一微通道片。由脈沖讀取電路取得的脈沖信號(hào)的負(fù)成分響應(yīng)入射到第一微通道片的量子線并由此產(chǎn)生，因此，負(fù)成分的大小不受第一及第二微通道片倍增電子的影響。其結(jié)果是，脈沖信號(hào)中的負(fù)成分變小，由此可以抑制檢測(cè)定時(shí)脈沖的零交叉定時(shí)的變動(dòng)。因此，若將該脈沖信號(hào)作為表示量子線的檢測(cè)定時(shí)的信號(hào)使用，則可以進(jìn)行時(shí)間精確度高的時(shí)間分解測(cè)定。
本發(fā)明的上述和其它目的以及新特征，通過與對(duì)應(yīng)于附圖的以下的說明能夠更完全地明了。但是，附圖僅用作例示，并非限定本發(fā)明的技術(shù)范圍。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的時(shí)間分解測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的光電子倍增管的構(gòu)造的概略圖。
圖3是表示比較例的光電子倍增管的構(gòu)造的概略圖。
圖4A是表示第二堆棧的最后方MCP的電極的電位的時(shí)序變化圖，圖4B是表示從該電極取出的檢測(cè)定時(shí)脈沖的示意圖。
圖5是表示由多次的檢測(cè)得到的檢測(cè)定時(shí)脈沖的重合的示意圖。
圖6A是表示第一堆棧的最后方MCP的電極的電位的時(shí)序變化圖，圖6B是表示由多次的檢測(cè)得到的檢測(cè)定時(shí)脈沖的重合的示意圖。
圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的光電子倍增管的構(gòu)造的概略圖。
圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的光電子倍增管的構(gòu)造的概略圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。為易于理解，在圖示中對(duì)于公共相同的或等價(jià)的要素使用同樣的標(biāo)示，并省略重復(fù)的說明。
第一實(shí)施方式圖1是表示實(shí)施方式的時(shí)間分解測(cè)定裝置100的結(jié)構(gòu)的方框圖。裝置100檢測(cè)從試料10發(fā)出的光15，測(cè)定發(fā)光的二維位置和定時(shí)。裝置100具有半導(dǎo)體測(cè)試器12、位置檢測(cè)型光電子倍增管(PositionSensitive Photomultiplier TubePS-PMT)14、位置演算器16、時(shí)間電壓轉(zhuǎn)換器(Time-to-Amplitude ConverterTAC)17和數(shù)據(jù)處理裝置18。
在本實(shí)施方式中，準(zhǔn)備搭載有半導(dǎo)體集成電路(IC)的芯片作為試料10的一例。半導(dǎo)體測(cè)試器12是提供工作開始脈沖以使試料10產(chǎn)生發(fā)光的激勵(lì)裝置。測(cè)試器12施加驅(qū)動(dòng)電壓于試料10上的IC以驅(qū)動(dòng)該IC。包含于IC的晶體管在其進(jìn)行切換工作時(shí)以較低的機(jī)率發(fā)光。因此，通過使用裝置100測(cè)定二維位置和定時(shí)，能夠解析晶體管的工作定時(shí)。測(cè)試器12包含與提供給試料10工作開始脈沖同步，產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)間脈沖RT的信號(hào)產(chǎn)生器12a。該脈沖RT被送至?xí)r間電壓轉(zhuǎn)換器17。
圖2是表示位置檢測(cè)型光電子倍增管14的構(gòu)造的概略圖。光電子倍增管14將試料10發(fā)出的光子15轉(zhuǎn)換成電子，在將該電子維持于該二維位置的同時(shí)進(jìn)行增幅。光電子倍增管14具有外圍器20和連接于外圍器20的電壓分割電路80。外圍器20之內(nèi)收容有光電陰極22、微通道片(Micro Channel PlateMCP)23～27和電阻性陽極28。外圍器20的前面設(shè)置有透明的入射窗29。光電陰極22形成于入射窗29的內(nèi)面上。光電陰極22與電阻性陽極28彼此分離且相對(duì)地配置。MPC23～27設(shè)置于光電陰極22與電阻性陽極28之間。
光電陰極22接收透過入射窗29的光子15，通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成光電子。光電陰極22被稱為“光電面”。
MCP23～27是從光電陰極22接收光電子生成二次電子并倍增的板狀的電子倍增器。MCP的平面可以形成圓形，也可以是矩形。各MCP的前面及后面蒸鍍有作為電極的導(dǎo)電性材料。各MCP的前面23a～27a是接收光電子或二次電子的輸入面，后面23b～27b是放出二次電子的輸出面。光電子首先入射到最前方的MCP23。光電子的入射位置與光15朝向光電陰極22的入射位置對(duì)應(yīng)。MCP23在光電子的入射位置產(chǎn)生二次電子，在維持該二次電子于該二維位置的同時(shí)進(jìn)行倍增。后續(xù)的MCP24～27也在維持二維位置的同時(shí)倍增二次電子。
MCP23～27具有用于通過二次電子的多個(gè)通道，二次電子可以在通過道內(nèi)移動(dòng)時(shí)被倍增。更具體地說，MCP具有將多個(gè)非常細(xì)的玻璃管捆綁成束的構(gòu)造。該玻璃管即為通道。每個(gè)通道具有作為獨(dú)立的電子倍增器的功能。通道的內(nèi)壁是電氣阻抗體，也是電子放出體。當(dāng)MCP感應(yīng)的量子(例如，本實(shí)施方式中的光電子)入射到一個(gè)通道的內(nèi)壁時(shí)，從該內(nèi)壁放出一個(gè)以上的電子。
與朝向MCP的入射面入射的量子對(duì)應(yīng)地從通道的內(nèi)壁放出的電子，通過施加在MCP的兩端的電壓生成的電場(chǎng)加速，以描出拋物線的軌道撞擊壁的相反側(cè)的部分。通過該撞擊，二次電子從內(nèi)壁放出。這樣的電子放出沿通道反復(fù)進(jìn)行多次，結(jié)果電子倍增，大量的電子從MCP的輸出面放出。電子的二維位置通過通道維持。
MCP23～27構(gòu)成第一及第二MCP堆棧30及32。第一堆棧30是由兩片MCP23和24構(gòu)成的二段堆棧。第一堆棧30以在與第一堆棧30之間不夾持其它MCP的方式與光電陰極22直接相對(duì)。MCP23及24具有離開并相對(duì)于每個(gè)光電陰極22的輸入面23a及24a。MCP23的輸出面23b與MCP24的輸入面24a重合。MCP24的輸出面24b離開并相對(duì)于MCP25的輸入面25a。第二堆棧32是由相互重合的三片MCP25～27構(gòu)成的三段堆棧。MCP25的輸出面25c與MCP26的輸入面26a重合，MCP26的輸出面26b與MCP27的輸入面27a重合。MCP27的輸出面27b離開并相對(duì)于電阻性陽極28的輸入面。
將MCP23～27分成兩個(gè)堆棧30及32是為得到良好效率的光電子倍增。當(dāng)全部的MCP彼此接近并重合時(shí)，由于光電子集中在少數(shù)的通道，因此倍增作用很容易達(dá)到飽和。與此相對(duì)，若將MCP23～27分成兩個(gè)堆棧30及32，通過前側(cè)的堆棧30倍增的電子群從堆棧30放出，在擴(kuò)散的同時(shí)朝向后側(cè)的堆棧32。通過該擴(kuò)散，后側(cè)的堆棧32中更多的通道內(nèi)的光電子被倍增。因此，能夠防止倍增作用的飽和，并達(dá)成效率良好的光電子倍增。
在如堆棧30及32，將MCP多段重疊使用的情形下，優(yōu)選采取通道的軸相對(duì)于MCP的垂直軸具有適當(dāng)?shù)钠苯堑姆绞脚渲肕CP。通過采用此種配置，能夠減低造成與增益的增大同時(shí)產(chǎn)生的離子反饋的噪聲，并得到較高的增益。
由于第一堆棧30中光電子能夠以非常高的倍率進(jìn)行倍增，因此第二堆棧32的倍增率可以比第一堆棧30的倍增率低。在本實(shí)施方式中，第一堆棧30的倍增率約為106，第二堆棧32的倍增率約為102。這些倍增率并非完全一定，也可以有一定程度的抖動(dòng)。因此，堆棧30及32顯示出與倍增時(shí)不同的倍增率。
電阻性陽極28是位置檢測(cè)型陽極的一種。電阻性陽極28是設(shè)置有一面均勻的阻抗層的導(dǎo)體板。電阻性陽極28的周圍部的四個(gè)地方設(shè)置有信號(hào)讀取用的電極28a。如圖1所示，這些電極28a經(jīng)由前置放大器40電連接于位置演算器16。此外，為簡(jiǎn)化圖面，僅繪出四個(gè)電極28a中的兩個(gè)。再者，在圖中繪制電極28a的位置，比實(shí)際的位置更接近電阻性陽極28的中心。當(dāng)二次電子入射到電阻性陽極28時(shí)，這些讀取電極28a輸出電荷脈沖。入射到電阻性陽極28的二次電子的二維位置能夠?qū)?yīng)于這些電荷脈沖所具有的電荷量而求得。這樣，電阻性陽極28的各電極28a產(chǎn)生與光子15的檢測(cè)位置對(duì)應(yīng)的信號(hào)DP，并送至位置演算器16。
光電陰極22、第一和第二MCP堆棧30、32以及電阻性陽極28連接于電壓分割電路80。隨著電壓施加于陰極22與陽極28之間，電路80將該電壓分割并施加于第一及第二MCP堆棧30及32。此外，電路80接收與由電阻性陽極28發(fā)出的光子15的檢測(cè)位置對(duì)應(yīng)的信號(hào)DP，進(jìn)行增幅并送至位置演算器16。此外，電路80也具有作為取得表示光子15的檢測(cè)定時(shí)的脈沖信號(hào)的脈沖讀取電路的功能。
如圖2所示，在第一堆棧30的MCP23的輸入面23a的周圍部及MCP24的輸出面24b的周圍部上，分別安裝有圓環(huán)狀的電極33及34，這些電極通過引導(dǎo)線連接于高壓電源42。同樣地，在第二堆棧32的MCP25的輸入面25a的周圍部及MCP27的輸出面27b的周圍部上，分別安裝有圓環(huán)狀的電極35及37，這些電極通過引導(dǎo)線連接于高壓電源42。高壓電源42連接于光電陰極22及電阻性陽極28。
高壓電源42施加電壓至光電陰極22、第一堆棧30、第二堆棧32和電阻性陽極28，并在這些組件之間形成電位分配。通過此電位分配，依次對(duì)電阻性陽極28、第二堆棧32、第一堆棧30和光電陰極22提供高電位。各MCP堆棧內(nèi)也可形成電位分配。在第一堆棧30中，越接近MCP24的輸出面24b的位置提供越高的電位。在第二堆棧32中，越接近MCP27的輸出面27b的位置提供越高的電位。
更具體地說明，在光電陰極22與高壓電源42之間阻抗器81～85以直列方式連接，阻抗器81的兩端連接于光電陰極22和電極33，由此形成兩者之間的電位分配。阻抗器82的兩端連接于電極33和34，由此形成第一MCP堆棧30的輸入面23a和輸出面24b之間的電位分配。阻抗器83的兩端連接于電極34和35，由此形成第一MCP堆棧30與第二MCP堆棧32之間的電位分配。阻抗器84的兩端連接于電極35和37，由此形成第二MCP堆棧32的輸入面25a與輸出面27b之間的電位分配。阻抗器85的兩端連接于電極37和電阻性陽極28，由此形成第二MCP堆棧32與電阻性陽極28之間的電位分配。
如后所作的詳細(xì)說明，在MCP24的輸出面24b中，與光子的檢測(cè)定時(shí)同步，產(chǎn)生脈沖信號(hào)DT。以下將此脈沖信號(hào)DT稱為“檢測(cè)定時(shí)脈沖”。如圖2所示，設(shè)置于MCP24的輸出面24b上的電極34經(jīng)由電壓分割電路80連接于時(shí)間電壓轉(zhuǎn)換器17。檢測(cè)定時(shí)脈沖DT通過電極34和電路80送至?xí)r間電壓轉(zhuǎn)換器17。
電路80為取得檢測(cè)定時(shí)脈沖DT，具有彼此直列連接的阻抗器86和高壓遮斷用電容87。電極34連接在阻抗器86與電容87之間。電容87將后述的前置放大器41、放大器43及44、CFD45和TAC17從高壓電源42分離，保護(hù)CFD45和TAC17不受通過高壓電源42生成的高電壓的破壞。
位置演算器16電氣連接于光電子倍增管14的電阻性陽極28。位置演算器16使用電阻性陽極28發(fā)出的位置信號(hào)DP算出光子15的檢測(cè)位置。位置演算器16的輸出端子連接于鎖存器電路49。將算出的檢測(cè)位置作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)送至鎖存器電路。
時(shí)間電壓轉(zhuǎn)換器(TAC)17是測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入信號(hào)的時(shí)間差的時(shí)間差測(cè)定器。TAC17同時(shí)電氣連接于測(cè)試器12中的信號(hào)產(chǎn)生器12a和光電子倍增管14。TAC17的啟始端子經(jīng)由前置放大器41、放大器43和44、以及恒定系數(shù)鑒別器(constant fraction discriminatorCFD)45連接于MCP24上的電極34。TAC17在啟始端子處接收來自光電子倍增管14的檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。另一方面，TAC17的結(jié)束端子經(jīng)由放大器46和延遲電路47連接于測(cè)試器12。TAC17在結(jié)束端子處接來自測(cè)試器12中的信號(hào)產(chǎn)生器12a的基準(zhǔn)時(shí)間脈沖RT。TAC17產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)時(shí)間脈沖RT與檢測(cè)定時(shí)脈沖DT之間的時(shí)間差的振幅的模擬電壓信號(hào)。該時(shí)間差表示將基準(zhǔn)時(shí)間脈沖作為基準(zhǔn)的光子15的檢測(cè)時(shí)刻。TAC17的輸出端子經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器48連接于鎖存器電路49。表示檢測(cè)時(shí)刻的模擬信號(hào)被送至A/D轉(zhuǎn)換器48，并在此處被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。表示檢測(cè)時(shí)刻的該數(shù)據(jù)被送至鎖存器電路49。
鎖存器電路49接收來自位置演算器16的檢測(cè)位置數(shù)據(jù)和來自TAC17的檢測(cè)時(shí)刻數(shù)據(jù)，并作為一組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至數(shù)據(jù)處理裝置18。數(shù)據(jù)處理裝置18從鎖存器電路49接收數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。處理裝置18例如是個(gè)人計(jì)算機(jī)。處理裝置18具有CPU、存儲(chǔ)裝置、硬盤、鍵盤和鼠標(biāo)，以及顯示器。存儲(chǔ)裝置中記錄有數(shù)據(jù)處理所必要的程序和數(shù)據(jù)。由鎖存器電路49發(fā)出的檢測(cè)位置和檢測(cè)時(shí)刻以彼此對(duì)應(yīng)地被收容于該存儲(chǔ)裝置中。
在本實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理裝置18具有作為時(shí)間分解測(cè)定裝置100的控制裝置的功能。位置演算器16經(jīng)由前置放大器40接收來自電阻性陽極28的位置信號(hào)DP，演算光子15的檢測(cè)位置，將其數(shù)字轉(zhuǎn)換之后送至鎖存器電路49。此外，裝置18將高壓控制信號(hào)送至位置演算器16。位置演算器16連接于高壓電源42，響應(yīng)高壓控制信號(hào)，使高壓電源42產(chǎn)生輸出電壓，再停止該生成。裝置18將時(shí)間常數(shù)控制信號(hào)送至TAC17。TAC17響應(yīng)該信號(hào)，設(shè)定時(shí)間-振幅轉(zhuǎn)換的時(shí)間常數(shù)。裝置18將延遲控制信號(hào)送至延遲電路47。延遲電路47響應(yīng)該信號(hào)，設(shè)定延遲。
以下說明時(shí)間分解測(cè)定裝置100的工作。當(dāng)測(cè)試器12驅(qū)動(dòng)試料10上的IC時(shí)，以一定機(jī)率發(fā)出光子15。光電子倍增管14以光電陰極22接收光子15。光電陰極22通過光電效應(yīng)將光子15轉(zhuǎn)換成光電子。該光電子通過光電陰極22與第一堆棧30之間的電位分配入射到MCP23的輸入面23a。堆棧30中的MCP23和24將光電子倍增約106倍。倍增的電子通過堆棧30內(nèi)的電位分配到達(dá)MCP24的輸出面24b。之后，電子通過第一和第二堆棧30與32之間的電位分配從MCP24的輸出面24b被放出，入射到MCP25的輸入面25a。堆棧32中的MCP25～27將光電子倍增約102倍。電子通過堆棧32內(nèi)的電位分配到達(dá)MCP27的輸出面27b。之后，電子通過第二堆棧32與電阻性陽極28之間的電位分配從MCP27的輸出面27b被放出，被收集于電阻性陽極28。
電阻性陽極28將對(duì)應(yīng)于電子的二維位置的電荷脈沖DP從四個(gè)電極28a送至位置演算器16。位置演算器16接收這些電荷脈沖DP并通過重心檢測(cè)算出電子的二維位置。該二維位置是光子15的檢測(cè)位置，對(duì)應(yīng)于試料10上的發(fā)光位置。算出的檢測(cè)位置被送至數(shù)據(jù)處理裝置18。
此外，光電子倍增管14與光子15的檢測(cè)定時(shí)同步，產(chǎn)生脈沖。該檢測(cè)定時(shí)脈沖DT通過電壓分割電路80從MCP24取出。當(dāng)電子從MCP24的輸出面24b朝向MCP25被放出時(shí)，MCP24的輸出面24b上的電位瞬間上升。接著，電子從高壓電源42流入MCP24，輸出面24b的電位回到規(guī)定的恒定電位。該電子的流動(dòng)稱為充電電流。充電電流從高壓電源42，經(jīng)由阻抗器83～85朝向MCP24的電極34。電極34與阻抗器83之間配置有阻抗器86。由此，由于阻抗增加，從高壓電源42流向電極34的單位時(shí)間內(nèi)的電子流入量降低。在高頻波區(qū)域中，包含電容87的路徑的阻抗比包含阻抗器83～86的路徑的阻抗低。因此，電子在瞬間從電容87的一端流入電極34。由于電容87的另一端經(jīng)由放大器連接于CFD45，因此流向電極34的電子作為電流脈沖流入CFD45。該電流脈沖是檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。這樣，電路80能夠與MCP24的輸出面24b的瞬間電位上升同步，取出檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。該檢測(cè)定時(shí)脈沖DT通過CFD45送至TAC17。
TAC17在接收來自測(cè)試器12的與試料10上的IC的驅(qū)動(dòng)同步的基準(zhǔn)時(shí)間脈沖RT的同時(shí)，接收來自CFD45的檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。TAC17測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)間脈沖RT與檢測(cè)定時(shí)脈沖DT之間的時(shí)間差。如上所述，該時(shí)間差以基準(zhǔn)時(shí)間脈沖RT為基準(zhǔn)表示光子15的檢測(cè)時(shí)刻。該檢測(cè)時(shí)刻被送至數(shù)據(jù)處理裝置18。
數(shù)據(jù)處理裝置18接收檢測(cè)位置和檢測(cè)時(shí)刻，并將二者相對(duì)應(yīng)地儲(chǔ)存于存儲(chǔ)裝置中。由于試料10上的晶體管在切換之際發(fā)光的機(jī)率非常小，因此試料10反復(fù)被激勵(lì)，檢測(cè)位置和檢測(cè)時(shí)刻積蓄于數(shù)據(jù)處理裝置18。積蓄的數(shù)據(jù)可以被利用于各種方面。例如，數(shù)據(jù)處理裝置18能夠在特定時(shí)間內(nèi)對(duì)檢測(cè)位置計(jì)算發(fā)光次數(shù)，生成將對(duì)應(yīng)于所得的計(jì)算次數(shù)的亮度在對(duì)應(yīng)于檢測(cè)位置的像素分割的二維影像。再者，數(shù)據(jù)處理裝置18使用積蓄的檢測(cè)時(shí)刻，能夠作成在特定檢測(cè)位置的檢測(cè)時(shí)刻的柱狀圖。在該柱狀圖中，橫軸為檢測(cè)時(shí)刻，縱軸為發(fā)光次數(shù)。柱狀圖的峰值表示在特定的檢測(cè)位置中檢測(cè)到以極高頻率發(fā)光的時(shí)刻。因此，對(duì)應(yīng)于峰值的檢測(cè)時(shí)刻能夠被視為對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)位置的晶體管進(jìn)行切換的定時(shí)。通過取得晶體管的切換定時(shí)，可以對(duì)試料10上的IC的工作進(jìn)行解析。
本實(shí)施方式的特征在于從位于前側(cè)堆棧30的最后方的MCP24讀取檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。以下對(duì)其與現(xiàn)有技術(shù)的比較進(jìn)行詳細(xì)說明。
在時(shí)間分解測(cè)定裝置中從光電子倍增管取得檢測(cè)定時(shí)脈沖的情形下，決定從何處讀取檢測(cè)定時(shí)脈沖是必要的。在從陽極讀取檢測(cè)定時(shí)脈沖的情形下，陽極為位置檢測(cè)型，由于隨附于陽極周邊的信號(hào)讀取路徑的阻抗和靜電容量的緣故，定時(shí)脈沖的讀取速度慢。此外，由于信號(hào)讀取路徑為高阻抗電路，因此時(shí)間脈沖易受外來噪聲的影響。因此，即使外部電路最佳化也難以得到充分的時(shí)間精確度。再者，通過取得定時(shí)脈沖用的附加電路，信號(hào)的S/N降低。因此，不僅時(shí)間精確度，連位置分解能量都會(huì)劣質(zhì)化。
針對(duì)于此，現(xiàn)有技術(shù)從與陽極直接相對(duì)的MCP的輸出面取得檢測(cè)定時(shí)脈沖。即，從配置于最后方的最終MCP的輸出面朝向陽極放出電子時(shí)產(chǎn)生的電位上升脈沖作為檢測(cè)定時(shí)脈沖讀取。電位上升量與放出的電荷量成比例，該電荷量在最終MCP中最大化。因此，能夠從最終MCP讀取S/N較高的檢測(cè)定時(shí)脈沖。
但是，與該優(yōu)點(diǎn)相反的是，本發(fā)明人注意到伴隨從最終MCP的檢測(cè)定時(shí)脈沖讀取的缺點(diǎn)。以下，參照?qǐng)D3和圖4說明該缺點(diǎn)。圖3是表示從最終MCP27上的電極37讀取檢測(cè)定時(shí)脈沖DT的光電子倍增管14a的構(gòu)成的概略圖。電極37與本實(shí)施方式的電極34相同，經(jīng)由放大器和恒定系數(shù)鑒別器連接于TAC17，圖4A表示電極37中電位的時(shí)序變化，圖4B表示從電極37取出的檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。
當(dāng)由MCP23～27倍增的電子從MCP27的輸出面被放出時(shí)，如圖4A所示，電極37上會(huì)出現(xiàn)電位上升脈沖60。光子被檢測(cè)到時(shí)產(chǎn)生電位上升脈沖60。如圖4A所示，當(dāng)三個(gè)光子依次從試料發(fā)出時(shí)，產(chǎn)生三個(gè)電位上升脈沖60a～60c。如上所述，第一和第二MCP堆棧30和32的倍增率具有某種程度的抖動(dòng)。對(duì)應(yīng)于此種抖動(dòng)，電位上升脈沖60a～60c具有各式各樣的振幅。
本發(fā)明人注意到在電位上升脈沖60a～60c之前在電極37上出現(xiàn)其它的脈沖62a～62c。該脈沖62引起光電子倍增管14具有彼此互相分離的兩個(gè)MCP堆棧30和32。第一堆棧30倍增的電子從MCP24的輸出面被放出，入射到第二堆棧32的輸入面，即第二堆棧32中位于最前方的MCP25的輸入面25a。此時(shí)，第二堆棧32的輸入面25a上的電極35與輸出面27b上的電極37之間的電容結(jié)合在電極37上產(chǎn)生脈沖62。以下將該脈沖62稱為“電子輸入脈沖”。電子輸入脈沖62的振幅依存于第一堆棧30的倍增率。對(duì)應(yīng)于第一堆棧30的抖動(dòng)，電子輸入脈沖62a～62c具有各種各樣的振幅。
電位上升脈沖60具有正的極性，電子輸入脈沖62具有負(fù)的極性。通過從第一堆棧30入射到第二堆棧32的電子產(chǎn)生電子輸入脈沖62，第二堆棧32在倍增電子之后，產(chǎn)生電位上升脈沖60。因此，電位上升脈沖60落后于電子輸入脈沖62約300psec出現(xiàn)在電極37上。脈沖60與62部分地重合，如圖4B所示地作為一個(gè)脈沖70從電極37讀取。該脈沖70是上述檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。
由于第二堆棧32具有102左右的倍增率，因此電位上升脈沖60具有電子輸入脈沖62的10～100倍左右的振幅。但是，電位上升脈沖60的振幅受堆棧30和32兩者的倍增抖動(dòng)的影響，電子輸入脈沖62的振幅卻不受堆棧30的倍增抖動(dòng)的影響。因此，這些脈沖60和62的振幅具有互相不相關(guān)的抖動(dòng)。因此，在光子的檢測(cè)以不同的振幅比率合成正的電位上升脈沖60和負(fù)的電子輸入脈沖62，形成檢測(cè)定時(shí)脈沖。
CFD45判定脈沖70橫切接地電位的定時(shí)71。這被稱為零交叉定時(shí)。TAC17將該零交叉定時(shí)作為脈沖70的接收定時(shí)接收。由于脈沖70具有對(duì)應(yīng)于電子輸入脈沖62的負(fù)成分，因此零交叉定時(shí)71與光電子入射的第二堆棧32的定時(shí)72相比落后。由于電位上升脈沖60和電子輸入脈沖62在光子檢測(cè)時(shí)具有不同的振幅比率，因此從零交叉定時(shí)71的電子入射定時(shí)72算起的延遲時(shí)間不一定。參照表示多個(gè)光子檢測(cè)的檢測(cè)定時(shí)脈沖互相重合的圖5可以明白。由于這種零交叉定時(shí)71的延遲的不均勻，因此在檢測(cè)時(shí)刻產(chǎn)生200psec以上的抖動(dòng)(jitter)，時(shí)間精確度降低。
針對(duì)于此，在本實(shí)施方式的時(shí)間分解測(cè)定裝置100中，從第一堆棧30的最后方的MCP24讀取定時(shí)脈沖。入射到第一堆棧30的是從一個(gè)光子轉(zhuǎn)換的光電子，完全沒有被倍增。因此產(chǎn)生于MCP24的電極34的電子輸入脈沖非常小。如圖6A所示，事實(shí)上，在MCP24上的電極34上僅出現(xiàn)電位上升脈沖64。因此，參照表示多個(gè)光子檢測(cè)的檢測(cè)定時(shí)脈沖互相重合的圖6B可以明白，能夠抑制零交叉定時(shí)的抖動(dòng)。光電子在被第一堆棧30倍增106倍之后，從MCP24放出。這些光電子的電荷量雖然是從最終MCP27放出的電荷量的約1/100，但能夠產(chǎn)生充分的振幅的電位上升脈沖64。因此，檢測(cè)定時(shí)脈沖的S/N和時(shí)間精確度的降低被防止。其結(jié)果是，可以得到60psec左右的良好時(shí)間精確度。
此外，為取得檢測(cè)定時(shí)脈沖，電氣連接于電極34的輸出端子的數(shù)目不限于一個(gè)，設(shè)置多個(gè)亦可。同時(shí)，優(yōu)選多個(gè)輸出端子具有相同的長(zhǎng)度。
第二實(shí)施方式本實(shí)施方式的時(shí)間分解測(cè)定裝置具有以其它的光電子倍增管90取代第一實(shí)施方式的裝置100中的光電子倍增管14的構(gòu)造。圖7是表示本實(shí)施方式使用的位置檢測(cè)型光電子倍增管90的構(gòu)造的概略圖。光電子倍增管90具有與第一實(shí)施方式的光電子倍增管14不同的電壓分割電路92。
電路92是為從MCP24取得檢測(cè)定時(shí)脈沖DT的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式的電壓分割電路80不同。即，電路92添加連接于MCP24的電極34的阻抗器86和電容87，并具有高壓遮斷用電容88和同軸電纜94。同軸電纜94具有內(nèi)部導(dǎo)體(芯線)94a，和同軸包圍該內(nèi)部導(dǎo)體94a的筒狀外部導(dǎo)體94b。內(nèi)部導(dǎo)體94a的一端經(jīng)由電容87連接于阻抗器86的一端，內(nèi)部導(dǎo)體94a的另一端經(jīng)由前置放大器41、放大器43和44連接于CFD45及TAC17。外部導(dǎo)體94b經(jīng)由電容88連接于阻抗器86的另一端并連接于地。
如上所述，當(dāng)從MCP24的輸出面24b朝向MCP25放出電子時(shí)，MCP24的輸出面24b中的電位瞬間上升。對(duì)應(yīng)于此，充電電流從高壓電源42被供給至MCP24。但是，高壓電源42與MCP24之間的路徑因阻抗器86而被提高阻抗。因此，在高頻波區(qū)域中，包含電容87及88和同軸電纜94的路徑的阻抗比包含阻抗器86的路徑的阻抗低。所以，電子在瞬間從包含同軸電纜94的路徑流入電極34。CFD45連接于連接同軸電纜94中電容87的端部和相對(duì)側(cè)的端部。因此，流向電極34的電子作為電流脈沖流入CFD45。該電流脈沖是檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。這樣，電路92能夠與MCP24的輸出面24b的瞬間電位上升同步，取出檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。
本實(shí)施方式具有與第一實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于檢測(cè)定時(shí)脈沖DT通過同軸電纜94傳送，因此脈沖DT的波形劣質(zhì)化少。因此，能夠提高時(shí)間分解測(cè)定裝置的時(shí)間精確度。
第三實(shí)施方式本實(shí)施方式的時(shí)間分解測(cè)定裝置也具有以其它的光電子倍增管95取代第一實(shí)施方式的裝置100中的光電子倍增管14的構(gòu)造。圖8是表示本實(shí)施方式使用的位置檢測(cè)型光電子倍增管95的構(gòu)造的概略示意圖。光電子倍增管95具有與第一實(shí)施方式的光電子倍增管14不同的電壓分割電路96。
電路96是為從MCP24取得檢測(cè)定時(shí)脈沖DT的結(jié)構(gòu)，與第一和第二實(shí)施方式的電壓分割電路80和92不同。即，電路96取代電壓分割電路92中的阻抗器86和電容87及88，具有高頻波變壓器98。變壓器98連接于MCP24的電極34與同軸電纜94之間。變壓器98將CFD45和TAC17從高壓電源42分離，保護(hù)CFD45和TAC17不受通過高壓電源42生成的高電壓的破壞。電極34連接于變壓器的一次側(cè)，同軸電纜94連接于變壓器的二次側(cè)。更具體來說，一次側(cè)線圈98a的一端連接于電極34，另一端連接在阻抗器82與83之間。此外，二次側(cè)線圈98b的一端連接于同軸電纜94的內(nèi)部導(dǎo)體94a，另一端與外部導(dǎo)體94b同時(shí)接地。
當(dāng)從MCP24的輸出面24b朝向MCP25放出電子時(shí)，MCP24的輸出面24b的電位瞬間上升。對(duì)應(yīng)于此，充電電流瞬間從高壓電源42供給至MCP24。高頻波變壓器98的一次側(cè)連接于充電電流的路徑。因此，與充電電流的AC成分對(duì)應(yīng)的起電力產(chǎn)生于變壓器98的二次側(cè)。通過該起電力產(chǎn)生脈沖電流，其通過連接于變壓器98的二次側(cè)的同軸電纜94被傳送。該電流脈沖是檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。CFD45連接于連接同軸電纜94中變壓器98的端部和相對(duì)側(cè)的端部。因此，檢測(cè)定時(shí)脈沖DT流入CFD45。這樣，電路96能夠與MCP24的輸出面24b的瞬間電位上升同步，取出檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。
本實(shí)施方式具有與第一實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于檢測(cè)定時(shí)脈沖DT通過同軸電纜94傳送，因此脈沖DT的波形劣質(zhì)化少。所以，能夠進(jìn)一步提高時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度。
以上基于本發(fā)明的各實(shí)施方式詳細(xì)說明了本發(fā)明。但是，本發(fā)明不僅限于上述各實(shí)施方式。本發(fā)明可在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)有各種變化。
在本說明書中，“光電子倍增管(PMT)”是“電子倍增管(EMT)”的一種形式。上述實(shí)施方式使用位置檢測(cè)型光電子倍增管(PS-PMT)。但是，本發(fā)明也能夠?qū)?yīng)于從試料發(fā)出的量子線的種類使用其它任意的位置檢測(cè)型電子倍增管(PS-EMT)。已知微通道片不只對(duì)于電子線，對(duì)于紫外線(UV或VUV)、X射線、α射線、帶電粒子、中性粒子等其它的量子線也直接具有感度。如果該量子線入射到微通道片的通道，則電子被放出，這些電子在通道內(nèi)被倍增。對(duì)于使用PS-PMT還是PS-EMT，可以對(duì)應(yīng)于檢測(cè)對(duì)象發(fā)出的量子線的種類作適當(dāng)?shù)倪x擇。
在上述實(shí)施方式中，作為位置檢測(cè)型的陽極使用電阻性陽極28。此外，也可以使用其它任意的位置檢測(cè)型陽極，例如復(fù)合陽極、CR鏈陽極、交叉線陽極(cross wire)或半導(dǎo)體元件位置檢測(cè)組件(PSD)。此外，也可以將二次電子轉(zhuǎn)換成光學(xué)成像的熒光板作為陽極使用，通過使用影像檢測(cè)器攝取該光學(xué)成像測(cè)定二次電子的位置。再者，在熒光板與影像傳感器之間隔著纖維絕緣墊板(fiber plate)進(jìn)行光纖耦合亦可。這些位置檢測(cè)可以是一維，也可以是二維。
上述實(shí)施方式采用半導(dǎo)體集成電路的工作解析。但是，可供本發(fā)明的時(shí)間分解型檢測(cè)利用的應(yīng)用范圍是極為寬廣，以Time Of Flight(TOF)應(yīng)用為首的各種各樣的計(jì)測(cè)方法，例如二維離子質(zhì)量分析(SIMS)、離子散射分光(ISS)、原子探針(atom probe)等均能適用于本發(fā)明。
在第二和第三實(shí)施方式中，使用同軸電纜94傳送檢測(cè)定時(shí)脈沖DT。但是，在檢測(cè)定時(shí)脈沖DT的傳送距離較短的情形下，也可以使用相當(dāng)于同軸電纜94的芯線及外部導(dǎo)體的平行的兩條信號(hào)線取代同軸電纜94。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的時(shí)間分解測(cè)定裝置不是從與陽極直接相對(duì)的最后方的微通道片，而是從配置于更前方的微通道片讀取檢測(cè)定時(shí)脈沖。由此，降低包含于檢測(cè)定時(shí)脈沖中的負(fù)成分。能夠提高時(shí)間分解測(cè)定的精確度。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)間分解測(cè)定裝置，取得通過試料的激勵(lì)發(fā)出的量子線的位置信息及定時(shí)信息，其特征在于，具備信號(hào)發(fā)生器，與所述試料的激勵(lì)同步，產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)間脈沖；檢測(cè)裝置，檢測(cè)所述量子線，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于檢測(cè)位置的位置信號(hào)和與檢測(cè)定時(shí)同步的檢測(cè)定時(shí)脈沖；位置演算器，使用所述位置信號(hào)算出所述檢測(cè)位置；時(shí)間差測(cè)量器，測(cè)量所述基準(zhǔn)時(shí)間脈沖與所述檢測(cè)定時(shí)脈沖之間的時(shí)間差；和數(shù)據(jù)處理裝置，將所述位置演算器算出的所述檢測(cè)位置與所述時(shí)間差測(cè)量器測(cè)量的所述時(shí)間差相對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)，所述檢測(cè)裝置具有位置檢測(cè)型電子倍增管，所述電子倍增管具有使所述量子線透過的入射窗，在與朝向所述量子線的所述入射窗的入射位置對(duì)應(yīng)的位置產(chǎn)生電子，在維持該位置的同時(shí)倍增所述電子的第一及第二微通道片和陽極，所述第一微通道片具有離開并相對(duì)于所述入射窗的輸入面，和離開并相對(duì)于所述第二微通道片的輸出面，所述第二微通道片具有離開并相對(duì)于所述第一微通道片的輸出面的輸入面，和離開并相對(duì)于所述陽極的輸出面，所述檢測(cè)定時(shí)脈沖響應(yīng)所述第一微通道片倍增的電子從所述第一微通道片放出時(shí)的電位變化并由此產(chǎn)生，且被送至所述時(shí)間差測(cè)量器。
2.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間分解測(cè)定裝置，其特征在于，還具備第一堆棧，具有所述第一微通道片，以及與所述第一微通道片的輸入面重合的一片以上的微通道片；和第二堆棧，具有所述第二微通道片，以及與所述第二微通道片的輸入面重合，且離開并相對(duì)于所述第一微通道片的一片以上的微通道片。
3.如權(quán)利要求2所述的時(shí)間分解測(cè)定裝置，其特征在于所述第一堆棧以在所述入射窗與所述第一堆棧之間不夾持其它微通道片的方式與所述入射窗相對(duì)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的時(shí)間分解測(cè)定裝置，其特征在于所述第一堆棧具有高于所述第二堆棧的電子倍增率。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的時(shí)間分解測(cè)定裝置，其特征在于所述位置檢測(cè)型電子倍增管是進(jìn)一步具有在所述入射窗與所述第一微通道片的輸入面之間通過光電效應(yīng)將所述量子線轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮拥墓怆婈帢O的位置檢測(cè)型光電子倍增管，所述第一微通道片與所述光電陰極相對(duì)地配置，從所述光電陰極接收所述光電子，由此生成并倍增二次電子。
6.一種位置檢測(cè)型電子倍增管，其特征在于，具備入射窗，使量子線透過；第一及第二微通道片，在與朝向所述量子線的所述入射窗的入射位置對(duì)應(yīng)的位置產(chǎn)生電子，并在維持所述位置的同時(shí)倍增所述電子；陽極，與所述第二微通道片相對(duì)；和脈沖讀取電路，響應(yīng)所述第一微通道片倍增的電子從所述第一微通道片放出時(shí)的電位變化，取得脈沖信號(hào)，所述第一微通道片具有離開并相對(duì)于所述入射窗的輸入面，和離開并相對(duì)于所述第二微通道片的輸出面，所述第二微通道片具有離開并相對(duì)于所述第一微通道片的輸出面的輸入面，和離開并相對(duì)于所述陽極的輸出面，所述脈沖讀取電路連接于所述第一微通道片的輸出面。
7.如權(quán)利要求6所述的位置檢測(cè)型電子倍增管，其特征在于，還具備第一堆棧，具有所述第一微通道片，以及與所述第一微通道片的輸入面重合的一片以上的微通道片；和第二堆棧，具有所述第二微通道片，以及與所述第二微通道片的輸入面重合，且離開并相對(duì)于所述第一微通道片的一片以上的微通道片。
8.如權(quán)利要求7所述的位置檢測(cè)型電子倍增管，其特征在于所述第一堆棧以在所述入射窗與所述第一堆棧之間不夾持其它微通道片的方式與所述入射窗相對(duì)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的位置檢測(cè)型電子倍增管，其特征在于所述第一堆棧具有高于所述第二堆棧的電子倍增率。
10.如權(quán)利要求6～9中任一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)型電子倍增管，其特征在于進(jìn)一步具有配置于所述入射窗與所述第一微通道片之間，并通過光電效應(yīng)將所述量子線轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮拥墓怆婈帢O，所述第一微通道片與所述光電陰極相對(duì)地配置，從所述光電陰極接收所述光電子，由此生成并倍增二次電子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種時(shí)間分解測(cè)定裝置(100)，其從光電子倍增管(14)的前側(cè)MCP堆棧(30)的MCP(24)讀取檢測(cè)定時(shí)脈沖?；诖嗣}沖決定光子的檢測(cè)定時(shí)。此脈沖的主要成分為與來自MCP(24)的光電子放出對(duì)應(yīng)的電位上升脈沖，其具有正的極性。另一方面，在前側(cè)堆棧(30)入射光電子并產(chǎn)生負(fù)的極性的脈沖，檢測(cè)定時(shí)脈沖的波形發(fā)生變形。但是，由于前側(cè)堆棧(30)比后側(cè)堆棧(32)入射較少的光電子，因此檢測(cè)定時(shí)脈沖所包含的負(fù)成分較少。其結(jié)果是時(shí)間分解測(cè)定的時(shí)間精確度提高。
文檔編號(hào)H01J37/244GK1809742SQ20048001762
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者平井伸幸, 西澤充哲 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社