專利名稱：光電陰極、電子管以及光電倍增管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對應于光的入射而放出光電子的光電陰極(Photocathode)、具備這樣 的光電陰極的電子管以及光電倍增管。
背景技術：
正如例如美國專利第3254253號說明書或者日本專利特公平5_52444號公報中所 述，光電陰極是一種放出對應于入射光而產(chǎn)生的電子(光電子)的裝置。這樣的光電陰極 被優(yōu)選用于光電倍增管等電子管。此外，由于被應用的支撐基板材料的不同，光電陰極具有 透過型和反射型兩種類型。在透過型光電陰極中，光電子放出層被形成于由透過入射光的材料形成的支撐基 板上，光電倍增管等的透明容器的一部分作為該支撐基板而起作用。在這樣的情況下，若透 過了支撐基板的入射光到達光電子放出層，則對應于到達的該入射光而在該光電子放出層 內產(chǎn)生光電子。從該光電子放出層進行觀察，光電子取出用的電場被形成于支撐基板的相 反側，從而使在該光電子放出層內產(chǎn)生的光電子朝向與該入射光的行進方向一致的方向放 出o另一方面，在反射型光電陰極中，光電子放出層被形成于由阻斷入射光的材料形 成的支撐基板上，該支撐基板被配置于光電倍增管的透明容器的內部。在這種情況下，支撐 基板作為支撐光電子放出層的補強材料而起作用，入射光避開該支撐基板而直接到達光電 子放出層。在光電子放出層內，對應于到達的該入射光而產(chǎn)生光電子。從該光電子放出層 進行觀察，光電子取出用的電場被形成于支撐基板的相反側，因此從支撐基板進行觀察時， 在該光電子放出層內產(chǎn)生的光電子，在該入射光行進而來的一側放出。
發(fā)明內容
本發(fā)明人經(jīng)過研究探討上述現(xiàn)有的技術，發(fā)現(xiàn)如以下所述的課題。即，對作為光 電轉換裝置的光電陰極所要求的分光靈敏度，越高越好。為了提高該分光靈敏度，有必要 提高該光電陰極的有效量子效率，該光電陰極的有效量子效率表示所放出的光電子數(shù)量相 對于入射光子的數(shù)量的比例。例如，在美國專利第3254253號說明書或者日本專利特公平 5-52444號公報中，研究探討了在支撐基板與光電子放出層之間具備抗反射膜或者中間層 的光電陰極。但是，近年來不斷期望更進一步提高量子效率。本發(fā)明正是鑒于上述課題而悉心研究的結果，目的在于提供一種可以提高有效量 子效率的光電陰極、具備這樣的光電陰極的電子管以及光電倍增管。為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的光電陰極的特征為是一種對應于光的入射 而放出光電子的光電陰極，具備支撐基板、被設置于支撐基板上的基底層、被設置于基底層 上且由含有堿金屬的材料形成的光電子放出層；基底層由含有氧化鑭的結晶性材料形成， 并與光電子放出層相接觸。在該光電陰極中，由含有氧化鑭(La203)的結晶性材料形成的基底層是被設置于支撐基板與光電子放出層之間并接觸于光電子放出層。由此，在例如光電陰極的制造工序 中的熱處理時，可以抑制包含于光電子放出層的堿金屬向支撐基板側擴散。為此，可以有效 地抑制光電子放出層中的量子效率的降低。此外，推測該基底層的功能為使在光電子放出 層產(chǎn)生的光電子中朝向支撐基板側的光電子的行進方向反轉為其相反側。為此，可以認為 飛躍性地提高了光電陰極整體的量子效率。根據(jù)以上所述，利用該光電陰極，則可以提高有 效量子效率。此外，所謂有效量子效率并不僅僅是針對于光電子放出層，而是指包含支撐基 板等的光電陰極整體的量子效率?？傊谟行Я孔有手?，也反映了支撐基板透過率等要
o此外，如果光電子放出層的厚度相對于基底層的厚度之比為0. 06 400，則可以
更進一步提高有效量子效率。此外，若光電子放出層由含有堿金屬和銻(Sb)的化合物的材料形成，此外，由含 有銫(Cs)、鉀(K)以及鈉(Na)中的至少一種作為堿金屬的材料形成，也可以獲得高量子效率。此外，若基底層由含有氧化鑭和氧化鈹(BeO)的混晶的材料、含有氧化鑭和氧化 鎂(MgO)的混晶的材料、以及含有氧化鑭和氧化錳(MnO)的混晶的材料中的任意一種材料 形成，也可以獲得高量子效率?；讓右部梢杂珊醒趸|和稀土類元素的混晶的材料、含 有氧化鑭和堿土類元素的混晶的材料、以及含有氧化鑭和鈦族元素的混晶的材料中的任意 一種材料形成。此外，若在支撐基板與基底層之間設置由含有氧化鉿(Hf02)以及氧化釔(Y203)中 的至少一種的材料形成的抗反射膜，則可以更加高效率地使光入射到光電子放出層。此外，可以是所謂的透過型的光電陰極，即支撐基板由透過光的材料形成，光電子 放出層使光從支撐基板側入射，并向支撐基板的相反側放出光電子；或者也可以是所謂的 反射型的光電陰極，即支撐基板由阻斷光的材料形成，光電子放出層使光從支撐基板的相 反側入射并向支撐基板的相反側放出光電子。此外，本發(fā)明所涉及的電子管的特征在于具備上述光電陰極、收集從光電陰極放 出的光電子的陽極、容納光電陰極以及陽極的容器。此外，本發(fā)明所涉及的光電倍增管的特征在于具備上述光電陰極、用于對從光 電陰極放出的光電子進行級聯(lián)倍增的電子倍增部、收集從電子倍增部放出的二次電子的陽 極、容納光電陰極和電子倍增部以及陽極的容器。由于這些電子管或者光電倍增管具備了上述光電陰極，因此可以提高有效量子效率。
圖1是本發(fā)明所涉及的光電陰極的實施方式的截面圖。圖2是應用了圖1(a)的透過型光電陰極的光電倍增管的截面構造的示意圖。圖3是應用了圖1(b)的反射型光電陰極的光電倍增管的截面構造的示意圖。圖4是用于說明被應用于作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的實施例而準備的試樣 的基底層的構造的種類以及光電子放出層的構造的種類的圖表。圖5是表示作為本發(fā)明所涉及的光電陰極實施例而準備的試樣的分光靈敏度特性、以及作為比較例而準備的試樣的分光靈敏度特性的圖表。圖6是表示氧化鑭的X射線衍射結果以及鑭玻璃的X射線衍射結果的圖表。圖7是用于說明被應用于作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的另一實施例而準備的 試樣的基底層的構造的種類的圖表。圖8是表示作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的另一實施例而準備的試樣的分光靈 敏度特性、以及作為另一比較例而準備的試樣的分光靈敏度特性的圖表。圖9是表示作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的另一實施例而準備的試樣的分光靈 敏度特性的圖表。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。此外，在以下的說明中，將相同 符號標注于相同或者相當?shù)牟糠?，省略重復的說明。圖1(a)是本發(fā)明所涉及的光電陰極的一個實施方式的透過型光電陰極的截面 圖。如圖1(a)所示，透過型光電陰極1A具備透過規(guī)定波長的入射光hv的支撐基板100A、 被設置于該支撐基板100A上的基底層200、被設置于該基底層200上的光電子放出層300。 支撐基板100A具有作為該透過型光電陰極1A的光入射面而起作用的第1主面101a、與該 第1主面101a相對的第2主面102a。光電子放出層300具有與支撐基板100A的第2主 面102a相對的第1主面301a、與該第1主面301a相對且作為該透過型光電陰極1A的光電 子出射面而起作用的第2主面302a?；讓?00在直接接觸于支撐基板100A的第2主面 102a和光電子放出層300的第1主面301a的狀態(tài)下，被配置于支撐基板100A和光電子放 出層300之間。在該透過型光電陰極1A中，入射光hv從支撐基板100A側被入射，對應于該入射 光hv，從光電子放出層300側放出光電子e_?？傊?，光電子放出層300使光hv從支撐基板 100A側入射，并向支撐基板100A的相反側將光電子e_放出。優(yōu)選支撐基板100A由透過波 長300nm lOOOnm的光的材料形成。作為這樣的支撐基板材料，適宜選用例如石英玻璃和 硼硅酸玻璃等玻璃材料。另一方面，圖1(b)是本發(fā)明所涉及的光電陰極的另一個實施方式的反射型光電 陰極的截面圖。如圖1(b)所示，反射型光電陰極1B具備阻斷規(guī)定波長的入射光hv的支撐 基板100B、被設置于該支撐基板100B上的基底層200、被設置于該基底層200上的光電子 放出層300。支撐基板100B具有第1主面101b、與該第1主面101b相對的第2主面102b。 光電子放出層300具有與支撐基板100B的第2主面102b相對的第1主面301b、與該第1 主面301b相對且作為該反射型光電陰極1B的光入射面以及光電子出射面雙方而起作用的 第2主面302b?；讓?00在直接接觸于支撐基板100B的第2主面102b和光電子放出層 300的第1主面301b的狀態(tài)下，被配置于支撐基板100B和光電子放出層300之間。在該反射型光電陰極1B中，在入射光hv從光電子放出層300朝向支撐基板100B 行進而到達之后，對應于該入射光hv，在從支撐基板100B朝向光電子放出層300的方向上 放出光電子e_。總之，光電子放出層300使光hv從支撐基板100B的相反側入射并向支撐 基板100B的相反側放出光電子e_。優(yōu)選支撐基板100B由阻斷光的材料形成。由于作為支 撐基板100B支撐光電子放出層300的補強部材而起作用，因此作為這樣的支撐基板材料，適宜選用例如鎳等金屬材料。在如上所述的透過型光電陰極1A以及反射型光電陰極1B的任意一個當中，基底 層200以及光電子放出層300都可以具有與如以下所述相同的構造。S卩，基底層200由含有La203的結晶性的材料形成。具體而言，基底層200可以利 用由La203形成的單層構造、作為主材料而含有La203的層(La203類基底)以及含有La203 單層的多層構造等各種構造而形成。例如，基底層200也可以由含有La203和BeO的混晶 (LaxBey0z)的材料、含有La203和MgO的混晶(LaxMgy0z)的材料以及含有La203和MnO的混晶 (LaxMny0z)的材料中的任意一種材料形成。具有這樣的構造的基底層200是通過將La以及 Be、La以及Mg、La以及Mn中的任意一組元素同時或者依次被蒸鍍于基板上之后再被氧化 而形成的。在此，基底層200必須由含有La203的結晶性材料形成且與光電子放出層300相 接觸。此外，優(yōu)選光電子放出層300由含有堿金屬和Sb的化合物的材料形成。此外，優(yōu) 選堿金屬含有Cs、K以及Na中的至少一種。這樣的光電子放出層300作為該光電陰極1A， 1B的活性層而起作用。如上所述，在光電陰極1A，1B中，由含有La203的結晶性材料所構的基底層200被 設置于支撐基板100A，100B與光電子放出層300之間且接觸于光電子放出層300。由此，在 例如光電陰極1A，1B的制造工序中的熱處理時，就可以抑制包含于光電子放出層300的堿 金屬向支撐基板100A，100B側擴散。為此，可以有效地抑制光電子放出層300中的量子效 率的降低。此外，推測該基底層200的功能為使在光電子放出層300產(chǎn)生的光電子e_中朝 向支撐基板100A，100B側的光電子的行進方向反轉為其相反側。為此，可以認為飛躍性地 提高了光電陰極1A，1B整體的量子效率。因此，利用光電陰極1A，1B，可以提高有效量子效 率。接著，說明應用了被構成為如以上所述的光電陰極1A，1B的光電倍增管。在此，在 以下的說明中，在透過型光電陰極1A以及反射型光電陰極1B的任意一個中未加限定而僅 指支撐基板的情況下，作為參照符號而記作為“ 100”。圖2是應用了圖1 (a)的透過型光電陰極的光電倍增管的截面構造的示意圖。如圖 2所示，透過型光電倍增管(電子管)10A具備具有透過入射光hv的入射面板的透明容器 32。該透明容器32的入射面板作為該透過型光電陰極1A的支撐基板100A而起作用。在透 明容器32內，經(jīng)由基底層200而配置光電子放出層300，且設置有將被放出的光電子e_向 倍增部40引導的集束電極36、對二次電子進行倍增的倍增部40以及收集被倍增的二次電 子的陽極38。這樣，透明容器32容納該透過型光電陰極1A的至少一部分以及陽極38。被設置于集束電極36與陽極38之間的倍增部40為用于對從光電陰極1A放出的 光電子e_進行級聯(lián)倍增的電子倍增部，由多級倍增電極(電極)42構成。各個倍增電極42 與被設置為貫穿容器32的閥桿銷釘(Stem Pin)44電連接。另一方面，圖3是應用了圖1(b)的反射型光電陰極的光電倍增管的截面構造的示 意圖。如圖3所示，反射型光電倍增管(電子管)10B具備具有透過入射光hv的入射面 板的透明容器32，而包含支撐基板100B的該反射型光電陰極1B整體被配置于透明容器32 內。此外，在透明容器32內，設置有對從反射型光電陰極1B放出的光電子e_進行倍增的 倍增部40、收集由倍增部40進行了倍增的二次電子的陽極38。這樣，透明容器32容納該反射型光電陰極1B整體以及陽極38。被設置于反射型光電陰極1B與陽極38之間的倍增部40為用于對從光電陰極1B 放出的光電子e_進行級聯(lián)倍增的電子倍增部，由多級倍增電極(電極)42構成。與圖2所 示的透過型光電倍增管10A相同，各個倍增電極42與被設置為貫穿容器32的閥桿銷釘電 連接。接著，說明作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的實施例而準備的試樣。在此，被準備的 試樣為透過型光電陰極，然而有關反射型光電陰極的特性，由于可以容易地推測出可以期 待得到與透過型光電陰極的情況相同的特性，因此在此省略敘述。圖4(a)為用于說明被應用于作為實施例而準備的試樣的基底層的構造的種類的 圖表。此外，圖4(b)為用于說明被應用于作為實施例而準備的試樣的光電子放出層的構造 的種類的圖表?？傊?，作為實施例而準備的試樣為組合6種基底層200與4種光電子放出 層300而獲得的24種試樣。如圖4(a)所示，基底層200的構造No. 1是具有結晶結構的La203單層。基底層200 的構造No. 2是具有結晶結構的La203單層和BeO單層的2層構造(La203/Be0)(在此La203單 層接觸于光電子放出層300)，在該La203單層與BeO單層的界面上形成有合金(La203-Be0)。 此外，在該構造No.2的制造過程中，既可以同時蒸鍍La203以及BeO，也可以依次蒸鍍?；讓?00的構造No. 3是具有結晶結構的La203單層和MgO單層的2層構造 (La203/Mg0)(在此La203單層接觸于光電子放出層300)，在該La203單層與MgO單層的界面 上形成有合金(La203-Mg0)。此外，在該構造No.3的制造過程中，既可以同時蒸鍍La203以 及MgO，也可以依次蒸鍍?；讓?00的構造No. 4是具有結晶結構的La203單層和MnO單層 的2層構造(La203/Mn0)(在此La203單層接觸于光電子放出層300)，在該La203單層與MnO 單層的界面上形成有合金(La203-Mn0)。此外，在該構造No. 4的制造過程中，既可以同時蒸 鍍La203以及MnO，也可以依次蒸鍍?；讓?00的構造No. 5為由具有結晶結構的La合金的氧化物形成的單層?；?底層200的構造No. 6是在支撐基板100上設置有Hf02、Y203等的薄膜且在該薄膜上設置有 La203類基底(可以是上述構造No.l No.4中的任意一種)的構造。該薄膜可以作為對 入射光hv的抗反射膜(anti-reflection (AR)涂層)而起作用。此外，在30 A 2000 A的 范圍內選擇Hf02、Y203等的膜厚。這樣，如果在支撐基板100與基底層200之間設置有由含有Hf02以及Y203中的至 少1種材料形成的抗反射膜，則可以更加有效地使光hv入射到光電子放出層300。此外，為 了將由含有La203的結晶性材料形成的基底層200作為抗反射膜而起作用，優(yōu)選基底層200 的膜厚在350人 450 A的范圍內。此外，如圖4(b)所示，光電子放出層300的構造No. 1是K_CsSb(K2CsSb)單層。光 電子放出層300的構造No. 2是Na-KSb (Na2KSb)單層。光電子放出層300的構造No. 3是 Cs-Na-KSb (Cs (Na2K) Sb)單層。光電子放出層300的構造No. 4是Cs-Te (Cs2Te)單層。上述Mn0x以及MgO等作為透過波長300nm lOOOnrn的光的材料而被熟知。此外， 作為薄膜材料的Hf02對于波長300nm lOOOnm的光顯示出較高的透過率。針對組合了以上的基底層200的構造No. 1 No. 5和光電子放出層300的構造 No. 1 N. 4的各個試樣測定了分光靈敏度特性，其結果，可以確認獲得了優(yōu)異的分光靈敏度特性。圖5是表示作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的實施例而準備的試樣的分光靈敏度 特性、以及作為比較例而準備的試樣的分光靈敏度特性的圖表。在作為實施例而準備的試 樣中，基底層是上述構造No. 1，光電子放出層是上述構造No. 1。另一方面，在作為比較例而 準備的試樣中，雖然光電子放出層是上述構造No. 1，然而基底層由MnOx形成。此外，兩個試 樣是作為透過型光電陰極而準備的試樣，其中支撐基板是由硼硅酸玻璃形成的。在作為實施例而準備的試樣中，基底層200的厚度為200 A，光電子放出層300的 厚度為160人，光電子放出層300的厚度相對于基底層200的厚度之比為0.8。此外，在作 為比較例而準備的試樣中，基底層的厚度為30入，光電子放出層的厚度為160入，光電子放 出層的厚度相對于基底層的厚度之比為5. 3。此外，優(yōu)選基底層的厚度為5 800 A，優(yōu)選 光電子放出層的厚度為50 2000入。由圖5可知，作為實施例而準備的試樣與作為比較例而準備的試樣相比，在大部 分的所使用波長區(qū)域中，量子效率都有所提高。特別是在波長360nm處的量子效率，相對于 在作為比較例而準備的試樣中為26. 9%的情況，在作為實施例而準備的試樣中為37.9%， 由此確認了靈敏度約提高了 4成。為了使有效量子效率這樣飛躍性地提高，優(yōu)選在光電陰極1A，1B中光電子放出層 300的厚度相對于基底層200的厚度之比為0. 06 400。此時，優(yōu)選基底層200的厚度被 設定在5 A 800入的范圍內，優(yōu)選光電子放出層300的厚度被設定在50 A 2000人的范 圍內。如上所述，作為實施例而準備的試樣與作為比較例而準備的試樣相比，其分光靈 敏度顯著提高，可以認為其原因是由于含有La203的結晶性材料所形成的基底層200作為屏 障(barrier)層而起作用。即可以認為，在該光電陰極制造工序中的熱處理時，包含于光電 子放出層300的堿金屬(例如K以及Cs等)由于擴散而移動至與該光電子放出層300相 鄰的層?？梢酝茰y，在這種情況下，有效量子效率的降低是由上述結果所導致的。另一方 面，可以認為，若由含有La203的結晶性材料形成的基底層200作為相鄰層而在與光電子放 出層300接觸的狀態(tài)下被設置，則在制造工序中的熱處理時，包含于光電子放出層300的堿 金屬(例如K以及Ce等)的擴散被有效地抑制?？梢酝茰y，在具備由含有La203的結晶性 材料形成的基底層200的光電陰極中可以實現(xiàn)較高的有效量子效率的原因在于上述結果。 此外可以推測，該基底層200的作用為使在光電子放出層300內產(chǎn)生的光電子中朝向支撐 基板100側的光電子的行進方向反轉為該光電子放出層300側。為此，可以認為飛躍性地 提高了該光電陰極整體的量子效率。在包含于光電子放出層300中的堿金屬的種類為多種的情況下，必須經(jīng)過數(shù)次進 行堿金屬蒸汽的傳送。為此，對于抑制熱處理導致的量子效率的降低非常有效。接著，說明具備由含有La203的結晶性材料形成的基底層200(直接接觸于光電子 放出層300)的光電陰極1A，1B優(yōu)于具備由鑭玻璃形成的基底層(直接接觸于光電子放出 層)的光電陰極的情況。圖6是表示氧化鑭(La203)的X射線衍射結果以及鑭玻璃的X射線衍射結果的圖 表。如圖6所示，在鑭玻璃中不存在顯示結晶性的峰值，這說明鑭玻璃為非晶質材料。另一 方面，在La203中存在Lanth(llO)的峰值，這說明La203為在(110)面上結晶的材料。即使
9在La203中混合有其他元素，理論上也存在該Lanth(llO)峰值。在此，所使用的X射線衍射 裝置的制造商為日本理學株式會社(RigakuCorporation)，裝置為薄膜用X射線衍射裝置 (SmartLab)，使用條件為管電壓45kV，管電流200mA，In-Plane測定。如上所述，由鑭玻璃形成的基底層為非晶質，這一點不同于由含有La203的結晶性 材料形成的基底層200。由此，與具備由鑭玻璃形成的基底層(直接接觸于光電子放出層 300)的光電陰極相比，具備由含有La203的結晶性材料形成的基底層200(直接接觸于光電 子放出層300)的光電陰極1A，1B具有如下優(yōu)點。S卩，相對于鑭玻璃的折射率不足1. 8這一點，由于La203的折射率為1. 95，因此由 La203形成的基底層200適合作為抗反射膜。此外，相對于鑭玻璃含有的氧化鋇(Ba203)、堿 土類金屬的氧化物等雜質的含量較高這一點，由于La203可以將雜質的含量抑制為較低，因 此可以防止對直接接觸的光電子放出面產(chǎn)生不良影響。此外，相對于鑭玻璃引起堿金屬從 直接接觸的光電子放出面移動這一點，由于抑制了堿金屬從直接接觸的光電子放出 面的移動，因此可以防止靈敏度的下降。此外，相對于鑭玻璃難以制成幾毫米以下厚度的較 薄的膜這一點，由于La203可以以人級而制成極薄的薄膜，因此可以抑制紫外區(qū)域等的光的 吸收。圖7是用于說明被應用于作為另一實施例而被準備的試樣的基底層構造的種類 的表。總之，作為另一實施例而被準備的試樣是通過組合圖7所示的4種基底層200與由 圖4(b)所示的4種光電子放出層300而獲得的16種構造。如圖7所示，基底層200的構造No. 11是具有結晶結構的La203單層和鑭玻璃單層 的2層構造(在此，La203單層接觸于光電子放出層300)。S卩，基底層200的構造No. 11是 在支撐基板100上設置鑭玻璃單層，且在該鑭玻璃上形成La203單層的構造。此外，在該構 造No. 11的制造過程中，在將鑭玻璃固定于透明容器32的內面的狀態(tài)下，將La203濺射蒸鍍 到該鑭玻璃上。基底層200的構造No. 12是含有La203和BeO的混晶的層。在該構造No. 12中， La203與BeO —起接觸于光電子放出層300。在此，在構造No. 12的制造過程中，La以及Be 被同時或依次蒸鍍到支撐基板100上，之后再被氧化。基底層200的構造No. 13是含有La203 和Y203的混晶的層。在該構造No. 13中，La203與Y203 —起接觸于光電子放出層300。在此， 在構造No. 13的制造過程中，La以及Y被同時或依次蒸鍍到支撐基板100上，之后再被氧 化?；讓?00的構造No. 14是含有La203和Hf02的混晶的層。在該構造No. 14中，La203 與Hf02—起接觸于光電子放出層300。在此，在構造No. 14的制造過程中，La以及Hf被同 時或依次蒸鍍到支撐基板100，之后再被氧化。對于組合了以上基底層200的構造No. 11 No. 14和光電子放出層300的構造 No. 1 No. 4的各個試樣，測定了分光靈敏度特性，結果顯示獲得了優(yōu)異的分光靈敏度特 性。圖8是表示作為本發(fā)明所涉及的光電陰極的另一實施例而準備的試樣的分光靈 敏度特性、以及作為另一比較例(以下稱第2比較例)而準備的試樣的分光靈敏度特性的 圖表。在此，作為另一實施例，準備了相當于第2實施例 第5實施例的4種試樣。在作為第2實施例而準備的試樣中，基底層為上述構造No. 11。在作為第3實施例 而準備的試樣中，基底層為上述構造No. 12。在作為第4實施例而準備的試樣中，基底層為上述構造No. 13。在作為第5實施例而準備的試樣中，基底層為上述構造No. 14。此外，作 為第2實施例 第5實施例而準備的各個試樣中，光電子放出層為上述構造No. 1。此外，在 作為第2比較例而準備的試樣中，雖然光電子放出層為上述構造No. 1，然而基底層由鑭玻 璃單層形成。此外，這些第2實施例 第5實施例的各個試樣以及第2比較例的試樣是作 為支撐基板由硼硅酸玻璃形成的透過型光電陰極而準備的試樣。在作為第2實施例而準備的試樣中，基底層200的厚度為1_+300人(鑭玻璃1_+ 具有結晶結構的La203300 A )，光電子放出層300的厚度為200入。此外，在作為第3實施 例 第5實施例而準備的各個試樣中，基底層200的厚度為250入，光電子放出層300的厚 度為200人。此外，在作為第2比較例而準備的試樣中，基底層的厚度為1mm，光電子放出層 的厚度為200入。由圖8可知，與作為第2比較例而準備的試樣相比，作為第2實施例而準備的試樣 在大部分使用波長區(qū)域中量子效率有所提高。特別是在波長360nm處的量子效率，相對于 作為第2比較例而準備的試樣為25. 4%的情況，作為第2實施例而準備的試樣為30. 1%， 由此可以確認靈敏度大約增加了 2成。這樣，可以確認，與具備由鑭玻璃單層形成的基底層 (鑭玻璃單層接觸于光電子放出層)的光電陰極相比，具備由具有結晶結構的La203單層和 鑭玻璃單層這2層形成的基底層200 (La203單層接觸于光電子放出層300)的光電陰極1A， 1B性能優(yōu)異。此外，由圖9可知，在作為第3實施例 第5實施例而準備的試樣中也獲得了優(yōu)異 的量子效率。特別是在波長360nm處的量子效率，作為第3比較例而準備的試樣為38. 7%, 作為第4實施例而準備的試樣為41.0%，作為第5比較例而準備的試樣則為31. 1%。如以 上所述，可以確認，與具備由鑭玻璃單層形成的基底層(鑭玻璃單層接觸于光電子放出層) 的光電陰極相比，具備由含有La203和BeO的混晶、La203和Y203的混晶、或者La203和Hf02 的混晶的層形成的基底層200 (均為La203接觸于光電子放出層300)的光電陰極1A，1B性 能優(yōu)異。利用本發(fā)明，可以提高有效量子效率。
權利要求
一種光電陰極，其特征在于，對應于光的入射而放出光電子，具備支撐基板；被設置于所述支撐基板上的基底層；以及被設置于所述基底層上且由含有堿金屬的材料形成的光電子放出層，所述基底層由含有氧化鑭的結晶性材料形成且與所述光電子放出層相接觸。
2.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于，所述光電子放出層的厚度相對于所述基底層的厚度之比為0. 06 400。
3.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于，所述光電子放出層由含有所述堿金屬和銻的化合物的材料形成。
4.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于所述光電子放出層由含有銫、鉀以及鈉中的至少一種作為所述堿金屬的材料形成。
5.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于，所述基底層由含有所述氧化鑭和氧化鈹?shù)幕炀У牟牧闲纬伞?br>
6.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于，所述基底層由含有所述氧化鑭和氧化鎂的混晶的材料形成。
7.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于，所述基底層由含有所述氧化鑭和氧化錳的混晶的材料形成。
8.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于所述基底層由含有所述氧化鑭和稀土類元素的混晶的材料形成。
9.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于所述基底層由含有所述氧化鑭和堿土類元素的混晶的材料形成。
10.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于所述基底層由含有所述氧化鑭和鈦族元素的混晶的材料形成。
11.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于，在所述支撐基板與所述基底層之間設置有由含有氧化鉿以及氧化釔中的至少一種的 材料形成的抗反射膜。
12.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于， 所述支撐基板由透過所述光的材料形成，所述光電子放出層使所述光從所述支撐基板側入射，將所述光電子向所述支撐基板的 相反側放出。
13.如權利要求1所述的光電陰極，其特征在于， 所述支撐基板由阻斷所述光的材料形成，所述光電子放出層使所述光從所述支撐基板的相反側入射，將所述光電子向所述支撐 基板的相反側放出。
14.一種電子管，其特征在于， 具備權利要求1所述的光電陰極；收集從所述光電陰極放出的光電子的陽極；以及 容納所述光電陰極以及所述陽極的容器。
15. 一種光電倍增管，其特征在于， 具備權利要求1所述的光電陰極；用于將從所述光電陰極放出的光電子級聯(lián)倍增的電子倍增部； 收集從所述電子倍增部放出的二次電子的陽極；以及 容納所述光電陰極、所述電子倍增部以及所述陽極的容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電陰極、電子管以及光電倍增管。在光電陰極(1A，1B)中，由含有La2O3的結晶性材料形成的基底層(200)被設置于支撐基板(100A，100B)與光電子放出層(300)之間并接觸于光電子放出層(300)。由此，在例如光電陰極(1A，1B)的制造工序中的熱處理時，可以抑制包含于光電子放出層(300)的堿金屬向支撐基板(100A，100B)側的擴散。此外，推測該基底層(200)的功能為使在光電子放出層(300)產(chǎn)生的光電子e-中朝向支撐基板(100A，100B)側的光電子的行進方向反轉為其相反側。
文檔編號H01J29/38GK101859672SQ20101015769
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權日2009年4月2日
發(fā)明者小宮山廣志, 山下真一, 渡邊宏之 申請人:浜松光子學株式會社