CN101101840A - 光电阴极、电子管及电场辅助型光电阴极、阵列、电子管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光电阴极、电子管、电场辅助型光电阴极、电场辅助型光电阴极阵列、以及电场辅助型电子管。当光入射到光电阴极(AA1)的天线层(AA6)上时，入射光中所含的特定波长的光与天线层(AA6)的表面等离子体进行结合，从天线层(AA6)的贯通孔(AA14)输出近场光。输出的近场光的强度，与特定波长的光的强度成比例，且大于该光的强度。另外，输出的近场光具有可被光电转换层(AA4)吸收的波长。光电转换层(AA4)接受从贯通孔(AA14)输出的近场光。光电转换层(AA4)上的贯通孔(AA14)的周边部分吸收近场光，产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子(e^-)。在光电转换层(AA4)上产生的光电子(e^-)向光电阴极(AA1)的外部输出。

Description

光电阴极、电子管及电场辅助型光电阴极、阵列、电子管

技术领域

本发明涉及光电阴极、电子管、电场辅助型光电阴极、电场辅助型光电阴极阵列、以及电场辅助型电子管。

背景技术

目前，为了检测特定波长的光，例如在专利文献1中所记载的，已知有在光电阴极的光入射面上设置滤光器的装置。在该装置中，当光向滤光器入射时，滤光器去除包含在该入射光中的特定波长以外的光。光电阴极吸收透过滤光器的特定波长的光，并产生光电子(e^-)。

另外，作为电场辅助型(称作“field assist”型)的光电阴极，如专利文献1所记载，已知有如下一种光电阴极，其层叠了基板、产生光电子的光子吸收层(光吸收层)、将在光吸收层中产生的光电子加速的电子放射层。在专利文献1中记载的光电阴极中，在光子吸收层以及电子放射层上分别连接有接触垫片(电极)，在这些接触垫片之间施加了偏压。在光子吸收层中产生的电子(光电子)，被由于施加偏压而在光电阴极内形成的电场加速，从电子放射层放射。

【专利文献1】日本特开平6-34548号公报

发明内容

如上所述的光电阴极要求具有优良的光检测灵敏度。另外，在保持对光的良好的检测灵敏度的同时，例如，还对可容易制造、以及装置的小型化也提出了高要求。

因此，本发明的目的在于提供具有优良的光检测灵敏度，且制造性良好的光电阴极、电子管、电场辅助型光电阴极、电场辅助型光电阴极阵列、以及电场辅助型电子管。

例如，在专利文献1中记载的装置中，光经由滤光器进入光电阴极上。因此，相比于未经由滤光器直接受光时的情况，光电阴极有可能会接受强度减弱的光。在接受强度减弱的光时，在光电阴极中产生的光电子(e^-)的量减少，其结果，会降低特定波长的光的检测灵敏度。

另外，作为检测特定波长的光的其他技术，还考虑到了用选择性地吸收特定波长的光的材料来形成光电阴极的技术。但在此情况下，在制造光电阴极时，必须得准备仅吸收特定波长的光的材料。由于获得这样的材料是非常困难的，所以光电阴极的制造也会变得困难。

因此，如下所述的本发明的光电阴极以及使用这样的光电阴极的电子管，是为了提供具有良好的特定波长的光的检测灵敏度并且能够容易地制造的光电阴极，以及使用这样的光电阴极的电子管而完成的。

也就是说，本发明相关的光电阴极，其特征在于，具备：(1)天线层，其具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案；(2)光电转换层，其与天线层接合，并吸收从贯通孔输出的光从而产生光电子。

本发明相关的光电阴极具备，产生表面等离子体共振的天线层。当光(hv)入射到该天线层上的形成有图案的表面上时，入射光(hv)中所含的特定波长的光与天线层的表面等离子体相结合，从而发生等离子体共振。发生等离子体共振的话，从天线层的贯通孔输出近场光。

在天线层发生等离子体共振的光的波长，决定于天线层的材料和表面构造，这是目前已知的。因此，通过适当地决定天线层的材料和天线层表面的图案，可以以特定波长的光来发生等离子体共振。进一步，从天线层输出的近场光的波长，也决定于天线层的材料和表面构造，这也是目前已知的。因此，通过适当地决定天线层的材料和天线层表面的图案，可以输出能够由公知的光电转换层吸收的波长的近场光。因此，没有必要准备由特别的材料构成的光电转换层。其结果，可以使制造光电阴极变得容易。

光电转换层接受从天线层的贯通孔输出的近场光，从而产生由近场光引起的光电子(e^-)。近场光的强度与入射光(hv)中所含的特定波长的光的强度成比例，且大于它。因而，光电转换层产生足够量的光电子(e^-)，其结果，从光电阴极输出充分量的光电子(e^-)。因此，本发明的光电阴极可以以高S/N比检测出特定波长的光。因此，具有良好的特定波长的光的检测灵敏度。

另外，本发明相关的光电阴极中，优选在光电转换层中产生的光电子从天线层的贯通孔向外部输出。由近场光产生的光电子(e^-)，在光电转换层上的贯通孔的周边部分产生。因此，当从贯通孔向外部输出光电子的情况下，可靠地输出在贯通孔的周边部分上产生的光电子(e^-)，即由近场光产生的光电子(e^-)。其结果，本发明的光电阴极具有良好的特定波长的光的检测灵敏度。

另外，在本发明相关的光电阴极优选为，天线层具有多个凸部和位于该凸部之间的凹部，凸部以及凹部形成图案，贯通孔设置在凹部上。此时，通过适当地改变凸部以及凹部的位置等，可以改变图案的形状。其结果，可以容易地改变在天线层上发生等离子体共振的光的波长。

另外，在本发明相关的光电阴极优选为，图案上的规定规则被决定成，使得在光电转换层上产生的光电子的量，多于在将具有贯通孔且表面没有形成凸部以及凹部的天线层接合于光电转换层时、在该光电转换层上产生的光电子的量。此时，由于能够在光电转换层上产生充分量的光电子，所以可以得到特定波长的光的检测灵敏度更优异的光电阴极。

另外，在本发明相关的光电阴极优选为，天线层具有多个贯通孔，该多个贯通孔形成图案。此时，可以通过适当地改变贯通孔的位置等来改变图案的形状，其结果，可以容易地改变在天线层上发生等离子体共振的光的波长。

另外，在本发明相关的光电阴极优选为，贯通孔的最短宽度短于入射光的波长。通过这样使贯通孔的最短宽度狭窄，可以可靠地从贯通孔输出近场光。

另外，在本发明相关的光电阴极优选为，在光电转换层的表面中的与天线层的贯通孔相对的部分上，形成有用于降低该部分的功函数的活性层。此时，可以经由贯通孔容易地将在光电阴极中产生的光电子(e^-)向真空中输出。

另外，在本发明相关的光电阴极优选为，由碱金属、碱金属氧化物、或者碱金属的氟化物来构成活性层。此时，可以良好地起到上述的效果。

另外，本发明相关的电子管的特征在于具备上述的光电阴极。使用这样的光电阴极的电子管，不仅制造容易，而且可以以良好的精度检测特定波长的光。

另外，以专利文献1中记载的光电阴极为例，其不仅放射光电子还放射热电子。因此，噪音变大。如果冷却光电阴极则可以抑制由热电子引起的噪声，但此时由于还需具备冷却装置，将难以使光电阴极小型化。

因此，如下记载的本发明的电场辅助型光电阴极以及使用了这样的电场辅助型光电阴极的电场辅助型光电阴极阵列或者电场辅助型电子管，是为了提供具有良好的光检测灵敏度、且可以小型化的电场辅助型光电阴极以及使用了这样的电场辅助型光电阴极的电场辅助型光电阴极阵列以及电场辅助型电子管而完成的。

也就是说，本发明相关的电场辅助型光电阴极的特征在于，具备：(1)光吸收层，吸收入射的光而产生光电子；(2)第1电极，形成在光吸收层的一个主面侧；(3)第2电极，形成在光吸收层的另一个主面侧，与第1电极一起用于在光吸收层的一个主面与另一个主面之间施加电压，并且，(a)第1电极具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案；(b)光吸收层吸收从第1电极的贯通孔输出的光并产生光电子，并且，将产生的该光电子经由第1电极的贯通孔向外部放射。

在本发明的电场辅助型光电阴极中，通过第1以及第2电极，可以在光吸收层的一个主面与另一个主面之间施加电压。在第1电极的表面上形成有用于产生表面等离子体共振的图案。因此，当光(hv)入射到第1电极的表面上时，入射光(hv)中所含的特定波长的光与第1电极的表面等离子体结合，发生等离子体共振。发生等离子体共振时，从第1电极的贯通孔输出近场光。

光吸收层，在位于第1电极的贯通孔的周边的部分上，吸收从贯通孔输出的近场光。接着，在该部分上产生由近场光引起的光电子。在贯通孔的周边部分上产生的光电子，由于相应于施加的电压而产生的电场而移动，经由第1电极的贯通孔向外部放射。近场光的强度，与入射光(hv)中所含的特定波长的光的强度成比例，且大于它。因此，在光吸收层上将产生充足量的光电子，其经由贯通孔向外部放射。

光吸收层在位于第1电极的贯通孔的周边的部分上，除了光电子之外还产生热电子。在贯通孔的周边部分上产生的热电子，与光电子同样，经由贯通孔向外部放射。在贯通孔的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层整体上产生的热电子的合计量，非常少。因此，向外部放射的热电子的量也非常少。

如上所述，在本发明相关的电场辅助型光电阴极中，光电子的放射量变多，而另一方面热电子的放射量变少，因此可以降低由热电子产生的噪声。其结果，S/N比得到提高，能够以优良的灵敏度检测光。另外，由于在不使用冷却装置也可以降低由热电子产生的噪音，因此可以达到使电场辅助型光电阴极小型化的目的。

本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，还具备：支撑基板；电子放射层，形成在光吸收层上，加速在光吸收层上产生的光电子；接触层，形成在电子放射层上；光吸收层形成在支撑基板上，第1电极与接触层电连接，第2电极与支撑基板电连接。此时，可以得到层叠多个层而成的电场辅助型光电阴极，其具有良好的光检测灵敏度，且可以小型化。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，还具备：支撑基板；电子放射层，形成在所述光吸收层上，加速在光吸收层上产生的光电子；光吸收层形成在支撑基板上，第1电极与电子放射层为肖特基(Schottky)接合，第2电极与支撑基板电连接。此时，可以得到具有良好的光检测灵敏度，且可以小型化的肖特基接合型的电场辅助型光电阴极。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，第1电极具有多个凸部和位于该凸部之间的凹部，凸部以及凹部形成图案，贯通孔设置在凹部上。发生等离子体共振的光的波长，决定于第1电极的材料和表面结构。因此，只要通过改变凸部以及凹部的位置等来适当地变更第1电极表面的图案，就可以改变发生等离子体共振的光的波长。其结果，可以容易地改变在电场辅助型光电阴极中可检测的光的波长。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，图案上的规定规则被决定成，使得在光吸收层上产生的光电子的量，多于在具备具有贯通孔且表面没有形成有凸部以及凹部的第1电极时、在所述光吸收层上产生的光电子的量。此时，可以在光吸收层上产生充分量的光电子，因此可以得到光检测灵敏度更良好的电场辅助型光电阴极。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，第1电极具有多个贯通孔，该多个贯通孔形成图案。发生等离子体共振的光的波长，决定于第1电极的材料和表面结构。因此，只要通过改变第1电极上的贯通孔的位置等来适当地改变第1电极表面的图案，就可以改变发生等离子体共振的光的波长。其结果，可以容易地改变电场辅助型光电阴极可检测的光的波长。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，贯通孔的最短宽度短于入射到第1电极上的光的波长。通过这样使贯通孔的最短宽度狭窄，可以可靠地从贯通孔输出近场光。进一步，在这样狭窄的贯通孔的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层整体上产生的热电子的合计量，是绝对少的，因此，可以可靠地减少向外部放射的热电子的量。

另外，优选从光吸收层的主面方向上看时，在第1电极的贯通孔的内侧，形成有用于降低该部分的功函数的活性层。此时，可以容易地将在光电阴极上产生的光电子经由贯通孔向真空中输出。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，活性层由碱金属、碱金属氧化物、或者碱金属的氟化物构成。此时，可以良好地起到上述效果。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，具备多个第1电极，在多个第1电极中的至少2个中，图案的周期互相不同。此时，由于图案的周期互相不同，发生等离子体共振的光的波长，也互相不同。因此，可以得到能够检测多个波长的光的电场辅助型光电阴极。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极优选为，多个第1电极被形成为能够分别对其施加电压。例如，在多个第1电极之中的一个与第2电极之间施加电压的情况下，可以检测某一波长的光。接着，替代第1电极，而在具有与该第1电极不同图案的第1电极与第2电极之间施加电压的情况下，可以检测出波长与先前检测的光的波长不同波长的光。也就是说，在本发明的电场辅助型光电阴极中，可以以一个元件分别检测出入射光(hv)中所含的多个波长的光。

另外，本发明相关的电场辅助型光电阴极阵列的特征在于，具备多个上述电场辅助型光电阴极，电场辅助型光电阴极的第1以及第2电极被形成为，能够给每个电场辅助型光电阴极施加电压。此时，可以在全部的电场辅助型光电阴极的第1以及第2电极之间施加电压，也可以仅在一部分电场辅助型光电阴极的第1以及第2电极之间施加电压。其结果，可以调整光的检测灵敏度。

另外，本发明相关的电场辅助型电子管的特征在于，具备上述的电场辅助型光电阴极。根据使用这样的电场辅助型光电阴极的电场辅助型电子管，可以降低由热电子产生的噪音，且可以实现小型化的目的。

另外，本发明相关的电场辅助型电子管的特征在于，具备上述的电场辅助型光电阴极阵列。根据使用这样的电场辅助型光电阴极的电场辅助型电子管，可以降低由热电子产生的噪音，且可以实现小型化的目的，而且还可以调整光检测灵敏度。

根据本发明，可以提供具有优良的光检测灵敏度且制造性良好的光电阴极、电子管、电场辅助型光电阴极、电场辅助型光电阴极阵列、以及电场辅助型电子管。

附图说明

图1是表示本发明相关的光电阴极的一实施方式的构成的平面图。

图2是表示光的波长与天线层的周期间隔之间的关系的表。

图3是表示图1中所示光电阴极的制造工序的截面图。

图4是表示图3的后续工序的截面图。

图5是表示第1实施方式相关的光电阴极所具备的光电转换层以及天线层的变形例的图。

图6是表示第1实施方式相关的光电阴极所具备的天线层的变形例的图。

图7是表示第1实施方式相关的光电阴极所具备的天线层的变形例的图。

图8是表示第1实施方式相关的光电阴极所具备的天线层的变形例的图。

图9是表示在改变第1实施方式相关的光电阴极所具备的天线层的图案时、光电阴极的光谱灵敏度特性的图表。

图10是表示本发明第1实施方式相关的图像增强管的截面示意图。

图11是表示本发明第1实施方式相关的线性聚焦(Line Focus)型的光电倍增管的截面示意图。

图12是本发明第1实施方式相关的电子轰击(ElectronBombardment)型的光电倍增管的截面示意图。

图13是表示本发明相关的电场辅助型光电阴极的一实施方式的构成的平面图。

图14是图13所示电场辅助型光电阴极的II-II线截面图。

图15是表示光的波长与第1电极的周期间隔之间的关系的表。

图16是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极的制造工序的截面图。

图17是表示图16的后续工序的截面图。

图18是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极所具备的接触层以及第1电极的变形例的图。

图19是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极所具备的第1电极的变形例的图。

图20是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极所具备的第1电极的变形例的图。

图21是表示在改变第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极所具备的第1电极的图案时的、电场辅助型光电阴极的光谱灵敏度特性的图表。

图22是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极的变形例的图。

图23是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极的变形例的图。

图24是图23所示电场辅助型光电阴极的XII-XII线截面图。

图25是表示第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极的变形例的图。

图26是本发明第2实施方式相关的图像增强管的截面示意图。

图27是本发明第2实施方式相关的线性聚焦型的光电倍增管的截面示意图。

图28是本发明第2实施方式相关的电子轰击型的光电倍增管的截面示意图。

符号说明

AA1，AA100...光电阴极、AA2...支撑基板、AA4...光电转换层、AA6...天线层、AA10...凸部、AA12...凹部、AA14...贯通孔、AA16...活性层、AA30...图像增强管、AA60...光电倍增管、AA80...光电倍增管、BB1，BB90，BB100...电场辅助型光电阴极、BB2，BB92...支撑基板、BB12a...主面、BB4...第2电极、BB6，BB94...光吸收层、BB8...电子放射层、BB10，BB102...接触层、BB11，BB18，BB108，BB114...贯通孔、BB12，BB106，BB120，BB122a，BB122b，BB122c...第1电极、BB14...凸部、BB16...凹部、BB20...活性层、BB30...图像增强管、BB60，BB80...光电倍增管。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明相关的光电阴极、电子管、电场辅助型光电阴极、电场辅助型光电阴极阵列、以及电场辅助型电子管的优选实施方式。另外，“上”、“下”等词是基于附图中表示的状态而使用的简便性的词。另外，在第1实施方式中说明本发明相关的光电阴极以及电子管，在第2实施方式中说明本发明相关的电场辅助型光电阴极、电场辅助型光电阴极阵列、以及电场辅助型电子管。

【第1实施方式】

(光电阴极)

图1是表示本发明相关的光电阴极的一实施方式的构成的立体图。如图1所示，第1实施方式相关的光电阴极AA1具备：支撑基板AA2、设置在支撑基板AA2上的光电转换层AA4、和设置在光电转换层AA4上的天线层AA6。

支撑基板AA2是用于维持光电阴极AA1的机械强度的部件。支撑基板AA2例如是绝缘性基板，由称作硼硅酸玻璃的材料构成。支撑基板AA2具有，入射入射光(hv)的一个主面AA2a和与一个主面AA2a相对的另一个主面AA2b。

光电转换层AA4形成在支撑基板AA2的另一个主面AA2b上。光电转换层AA4是进行光电转换的部分，吸收光并产生光电子(e^-)。第1实施方式中的光电转换层AA4由p型GaAs半导体构成，吸收波长在200nm～930nm范围内的光并产生光电子(e^-)。光电转换层AA4呈平面形状。

光电转换层AA4的表面的一部分从下述的天线层AA6的贯通孔AA14露出。在光电转换层AA4的从贯通孔AA14露出的部分上，形成有极薄且均一地形成的活性层AA16。活性层AA16例如由Cs等的碱金属构成。这样的活性层AA16降低光电转换层AA4的表面的功函数。因此，能够容易地将在光电转换层AA4中产生的光电子(e^-)通过天线层AA6的贯通孔AA14向真空中输出。另外，活性层AA16的材料不限定于Cs，可以使用Cs以外的作为碱金属的K、Rb、Na等。另外，也可以是这样的碱金属的氧化物，或这样的碱金属的氟化物。

在光电转换层AA4上设置有天线层AA6。天线层AA6是发生表面等离子体共振(surface plasmon resonance：SPR)的层，含有导电性材料。作为所含有的导电性材料，优选Al、Ag、Au等，也可以是这些以外的材料。

天线层AA6具有在厚度方向相对的一个主面AA6a和另一个主面AA6b。天线层AA6的一个主面AA6a与光电转换层AA4相接合。在天线层AA6的中央部，设置有从一个主面AA6a至另一个主面AA6b贯通的贯通孔AA14。贯通孔AA14呈由长边及短边形成的大致矩形。贯通孔AA14的短边的长度(最短宽度)AA-d，短于通过支撑基板AA2以及光电转换层AA4向天线层AA6入射的光的波长。由此，可以可靠地从贯通孔AA14仅输出近场光(near field light)(如后详述)。另外，由于本申请中的贯通孔AA14是用于输出近场光的，所以不限定于物理性的孔，也包括光学性的孔(透过光的开口)。

天线层AA6具有多个凸部AA10和位于凸部AA10之间的凹部AA12。凸部AA10以及凹部AA12形成在天线层AA6的另一个主面AA6b上。上述的贯通孔AA14位于凹部AA12上。与贯通孔AA14同样，多个凸部AA10呈由长边及短边形成的大致矩形。多个凸部AA10以长边之间相对的方式排列成一维状，并且以贯通孔AA14为中心 对称地配置。不夹着贯通孔AA14而相邻的凸部AA10之间的中心距离是AA-Λ，夹着贯通孔AA14而相邻的凸部AA10之间的中心距离是AA-Λ的2倍的长度。下面，将该距离AA-Λ称作周期间隔。通过如此配置的凸部AA10和位于凸部AA10之间的凹部AA12，在天线层AA6的另一个主面AA6b上就会形成遵从规定规则的图案。在表面形成这样的图案的天线层AA6，相比于在表面没有凸部或凹部的平坦的天线层，可以输出强度更大的近场光。

周期间隔AA-Λ根据欲检测的光的波长而适当地设定。在此考虑波长Λ₀(＝2πc/ω)的光相对于天线层AA6大致垂直地入射的情况。在此情况下，天线层AA6的周期间隔AA-A如果满足以下的式(1)，就会由波长Λ₀的光在天线层AA6上发生表面等离子体共振。

$\mathrm{AA}-\mathrm{\Λ}={\mathrm{m\λ}}_0\sqrt{\frac{{\mathrm{\ϵ}}_a+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{metal}}}{{\mathrm{\ϵ}}_a\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{metal}}}}\·\·\·\left(1\right)$

ε_a是与天线层AA6相接的电介质的相对介电常数，在真空时ε_a＝1。ε_metal是天线层AA6的相对介电常数，ε_metal＞0。由此，导出了如下式(2)。

AA-Λ＜λ₀    …(2)

根据式(2)，为了以波长Λ₀的光来产生表面等离子体共振，必须使天线层AA6的周期间隔AA-Λ短于波长Λ₀。由此，贯通孔AA14的短边的长度(宽度)AA-d也必须短于波长Λ₀。

将式(1)中所示的m设定为1并由Ag或Al来形成天线层AA6时的、周期间隔AA-Λ与光的波长Λ₀之间的关系表示在图2中。根据图2，为了在天线层AA6中以波长Λ₀＝1240nm的光来发生表面等离子体共振，在Ag的情况中将周期间隔AA-Λ设定为1234nm即可。在第1实施方式中，将天线层AA6的周期间隔AA-A设定成，使得以波长λ的光来发生表面等离子体共振，并且，使得相应于表面等离子体共振而从天线层AA6的贯通孔AA14输出的近场光的波长在200nm～930nm范围内。

接着说明光电阴极AA1的制造工序。首先，如图3(a)所示，准备由硼硅酸玻璃构成的支撑基板AA2。在准备的支撑基板AA2上层叠由p型GaAs半导体构成的光电转换层AA4。另外，关于在支撑基板AA2上层叠由p型GaAs半导体构成的光电转换层AA4的方法，省略其详细说明，可以使用例如日本特开平9-180633号公报中公开的公知的方法。

接着，如图3(b)所示，在涂布光刻胶(photoresist)AA22之后，进行光刻胶AA22的图案形成(patterning)，使得形成凸部AA10的区域形成开口(opening)。之后，如图3(c)所示，在由光刻胶AA22形成掩模(mask)的光电转换层AA4上，通过蒸镀来进行含有Al、Ag、Au等的导电膜AA24的成膜。另外，光刻胶AA22的图案形成，可以以使用紫外线等的光刻(optical lithography)法来进行，也可以以使用电子束的电子束光刻(electron beam lithography)法来进行。

接着，如图3(d)所示，在导电膜AA24中，将在光刻胶AA22上成膜的部分连同光刻胶AA22一起剥离(lift off)去除。在进行剥离去除之后，如图4(a)所示，通过蒸镀来进行由与导电膜AA24相同的材料构成的导电膜AA26的成膜。由此，形成凸部AA10和凹部AA12。

在进行导电膜AA26的成膜之后，如图4(b)所示，向形成贯通孔AA14的部分照射聚焦离子束(FIB：Focused Ion Beam)，以除去该部分的导电膜AA26。由此，就会形成具有贯通孔AA14的天线层AA6。

接着，如图4(c)所示，在光电转换层AA4的从贯通孔AA14露出的部分上，形成由Cs等的碱金属构成的活性层AA16。经由以上工序，完成图1中所示的光电阴极AA1。

接着，说明光电阴极AA1的动作。光(hv)从支撑基板AA2的一个主面AA2a侧入射后，该入射光(hv)透过支撑基板AA2以及光电转换层AA4到达天线层AA6。当入射光(hv)到达天线层AA6中的、形成有由凸部AA10和凹部AA12形成的图案的面，即天线层AA6的另一个主面AA6b上时，入射光(hv)中所含的波长λ的光与天线层AA6的表面等离子体进行结合。其结果，在天线层AA6上产生表面等离子体共振。

产生表面等离子体共振时，天线层AA6从贯通孔AA14输出强近场光。近场光的输出方向是从形成图案的面向未形成图案的面的方向，即从另一个主面AA6b向一个主面AA6a的方向。从贯通孔AA14输出的近场光的波长，依赖于在天线层AA6表面上形成的图案的周期间隔AA-Λ，是200nm～930nm。该近场光的强度与波长λ的光的强度成比例，且大于波长λ的光的强度。

与天线层AA6的一个主面AA6a相接合的光电转换层AA4，接受从天线层AA6的贯通孔AA14输出的近场光。由于近场光的波长为200nm～930nm，所以由p型GaAs半导体构成的光电转换层AA4可以吸收近场光。光电转换层AA4中的贯通孔AA14的周边部分吸收近场光，并产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子(e^-)。

另外，从天线层AA6的贯通孔AA14输出的近场光，例如，相比于当光(hv)入射在表面没有形成有凸部或凹部的平坦的天线层上时从该天线层的贯通孔输出的光，具有非常大的强度。因此，在贯通孔AA14的周边部分上产生的光电子(e^-)的量，相比于用上述的具有平坦表面的天线层来代替天线层AA6的情况下产生的光电子(e^-)的量，非常多。

光电转换层AA4的从贯通孔AA14露出的部分上形成有活性层AA16。活性层AA16降低光电转换层AA4表面的功函数。因此，在光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分产生的光电子(e^-)，容易从贯通孔AA14向外部输出。

如上所述，第1实施方式相关的光电阴极AA1具备光电转换层AA4和天线层AA6。在天线层AA6的另一个主面AA6b上形成有由凸部AA10以及凹部AA12形成的图案。形成图案的天线层AA6由于波长λ的光而产生表面等离子体共振，并且输出依赖于天线层AA6的图案的周期间隔AA-Λ的波长为200nm～930nm的近场光。当光(hv)入射到天线层AA6的另一个主面AA2b上时，入射光(hv)中所含的波长λ的光与天线层AA6的表面等离子体进行结合。由此，在天线层AA6上发生表面等离子体共振。如果发生表面等离子体共振，就会从天线层AA6的贯通孔AA14输出强近场光。近场光被光电转换层AA4所接受。近场光的波长依赖于天线层AA6的图案的周期间隔AA-Λ，为200nm～930nm，所以，可以在由p型GaAs半导体这样的公知材料构成的光电转换层AA4上吸收近场光，并产生光电子(e^-)。因此，由于没有必要准备由特殊材料构成的光电转换层AA4，所以可以使制造光电阴极AA1容易。

光电转换层AA4吸收近场光并产生相应于近场光的强度的量的光电子(e^-)。由近场光产生的光电子(e^-)，在光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分产生。因此，从贯通孔AA14输出在贯通孔AA14的周边部分产生的光电子(e^-)，即在近场光的作用下产生的光电子(e^-)。近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ的光的强度成比例，且大于它。因此，在光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分会产生充足量的光电子(e^-)，其结果，从天线层AA6的贯通孔AA14输出充足量的光电子(e^-)。另外，在光电阴极AA1中，光电子(e^-)仅从贯通孔AA14输出，但是，例如不依赖于入射光的由于热而产生的光电子也仅从贯通孔AA14输出。因此，成为噪音的暗电流相比于没有天线层AA6的情况时显著变小。因此，在本发明的光电阴极AA1，能够以高S/N比检测波长λ的光，具有良好的波长λ的光的检测灵敏度。

本发明并不限定于上述实施方式，还可以有各种变形。例如，在第1实施方式中的光电转换层AA4由p型GaAs半导体构成，但是，光电转换层AA4的材料不限定于此，也可以由InGaAs、GaAsP、GaN、InGaN、AlGaN这样的化合物半导体以及它们的混晶(mixed crystal)构成。另外，光电转换层AA4也可以是层叠这样的由半导体构成的层的异质结构(heterostructure)。光电转换层AA4的材料以及结构根据从天线层AA6输出的近场光的波长和光电阴极AA1的用途而进行适当选择。

另外，第1实施方式中的支撑基板AA2是由硼硅酸玻璃构成的，但是支撑基板AA2的材料不限定于此，只要能够维持光电阴极AA1的机械强度，就可以适当地使用半导体材料和氧化物材料。

另外，在第1实施方式中，光电转换层AA4呈平面形状。它也可以是，如图5(a)所示，光电转换层AA4在与天线层AA6的贯通孔AA14相对的位置上具有台面(mesa)状部AA28。另外，在第1实施方式中，在天线层AA6上，凸部AA10以及凹部AA12形成在天线层AA6的另一个主面AA6b上。它也可以是，如图5(b)所示，凸部AA10以及凹部AA12形成在天线层AA6的一个主面AA6a上。在将凸部AA10以及凹部AA12形成在天线层AA6的一个主面AA6a上时，如图5(c)所示，光电转换层AA4也可以以掩埋天线层AA6的贯通孔AA14的方式形成。另外，也可以在天线层AA6的周围形成布拉格反射层。

另外，天线层AA6表面的图案不限定于第1实施方式的图案。例如，如图6(a)所示，也可以是通过将大致矩形形状的凸部AA10以等间隔排列成一维状，并分别在位于凸部AA10之间的凹部AA12上设置大致矩形形状的贯通孔AA14而形成的图案。另外，如图6(b)所示，也可以是以大致圆形形状的贯通孔AA14为中心，通过在其周围以等间隔二维状地排列大致圆形形状的凸部AA10而形成的图案；如图6(c)所示，通过将大致圆形形状的贯通孔AA14和大致圆形形状的凸部AA10交替地并且以等间隔二维状地排列而形成的图案。另外，大致圆形形状的贯通孔AA14的直径(最短宽度)，短于入射到天线层AA6的光的波长。另外，如图7(a)所示，也可以是通过将由贯通孔AA14和多个凸部AA10构成的靶心(bull′s-eye)状的花纹，以规定间隔二维状排列而成的图案。图7(b)是将图7(a)变形为大致矩形形状的图案。

另外，在第1实施方式的光电阴极AA1中，天线层AA6表面的图案，是由多个凸部AA10以及位于凸部AA10之间的凹部AA12而形成的。也可以使其为，天线层AA6表面的图案由多个贯通孔AA14形成。如图7(c)所示，在通过将贯通孔AA14以等间隔(规定间隔)二维状地排列而形成天线层AA6表面的图案时，通过改变贯通孔AA14的位置和配置间隔，可以改变天线层AA6上的图案的形状。

此外，如图8所示，光电阴极AA1也可以具备多个形成有凸部AA10以及凹部AA12的天线层AA160。此时也可以在各个天线层AA160上发生表面等离子体共振，并输出近场光。图9是表示在改变天线层的图案的形状时的光电阴极的光谱灵敏度特性的图表。通过适当地改变图案的形状，可以得到：灵敏度波长范围比较宽且具有平坦的灵敏度的光电阴极(如图9的曲线AA-G1所示)；灵敏度波长范围比较宽、且在短波长侧具有高光谱灵敏度的光电阴极(如曲线AA-G2所示)；灵敏度波长范围比较宽、且在长波长侧具有高光谱灵敏度的光电阴极(如曲线AA-G3所示)；仅对短波长侧的特定波长具有光谱灵敏度的光电阴极(如曲线AA-G4所示)；仅对长波长侧的特定波长具有光谱灵敏度的光电阴极(如曲线AA-G5所示)。

(图像增强管)

接着，说明图像增强管。图10是图像增强管AA30的截面示意图。图像增强管AA30具备：玻璃面板AA31、光电阴极AA100、微通道板(MCP)AA32、荧光体AA34、玻璃纤维板AA36、真空容器AA38。

光电阴极AA100具备：支撑基板AA2、设置在支撑基板AA2上的光电转换层AA4、设置在光电转换层AA4上的天线层106。在天线层AA106上，如图7(c)所示的天线层AA6那样，贯通孔AA114以等间隔(规定间隔)二维状地排列。光电转换层AA4的从贯通孔AA114露出的部分，被极其薄且均一地形成的活性层AA16所覆盖。

玻璃面板AA31被真空容器AA38的一个端部所支撑，玻璃面板AA31和真空容器AA38被由In等构成的密封部AA40密封。被密封的真空容器AA38的内部是真空状态。在真空容器AA38的内部，从玻璃面板AA31侧开始依次配置有光电阴极AA100、微通道板AA32、荧光体AA34、以及玻璃纤维板AA36。光电阴极AA100在真空容器AA38内部的一端安装成，使得支撑基板AA2位于玻璃面板AA31侧，天线层106位于微通道板AA32侧。在光电阴极AA100上的光电转换层AA4的边缘部上连接有电极AA37。电极AA37连接于电极AA42。在微通道板AA32以及荧光体AA34上设置有用于施加所希望的电位的多个电极AA44、AA46、AA48。

通过电极AA42以及电极AA44，在光电阴极AA100与微通道板AA32之间施加数百V的电压。另外，通过连接于微通道板AA32的各电极AA44、AA46，在微通道板AA32的上面侧(以下称作“输入侧”)与微通道板AA32的下面侧(以下称作“输出侧”)之间施加倍增用的电压。另外，通过连接于微通道板AA32的电极AA46以及连接于荧光体AA34的电极AA48，在微通道板AA32与荧光体AA34之间施加数kV程度的电压。

下面说明具有这样的构成的图像增强管AA30的动作。光(hv)入射到图像增强管AA30的成为入射窗的玻璃面板AA31时，入射光(hv)透过玻璃面板AA31、光电阴极AA100的支撑基板AA2、以及光电阴极AA100的光电转换层AA4，到达光电阴极AA100的天线层AA106。入射光(hv)到达天线层AA106后，由于入射光(hv)中所含的波长λ的光，在天线层AA106上发生表面等离子体共振。其结果，从天线层AA106的贯通孔AA114输出强近场光。输出的近场光的波长为200nm～930nm，是能够被由p型GaAs半导体这样的材料构成的公知的光电转换层AA4吸收的波长。

近场光从天线层AA106的另一个主面AA6b向着一个主面AA6a的方向输出，被光电转换层AA4所接受。光电转换层AA4上的贯通孔AA114的周边部分接受近场光，从而产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子(e^-)。在光电转换层AA4上的贯通孔AA114的周边部分产生的光电子(e^-)，经由活性层AA16从贯通孔AA114向真空中输出。近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ的光的强度成比例，且大于它。因此，光电转换层AA4上的贯通孔AA114的周边部分会产生充分量的光电子(e^-)，其结果，从天线层AA106的贯通孔AA114会输出充分量的光电子(e^-)。

输出到真空中的光电子(e^-)，由于施加在光电阴极AA100与微通道板AA32之间的电压而被加速，同时向微通道板AA32入射。入射的光电子(e^-)被微通道板AA32二次电子倍增之后，再向真空中输出。然后，在被施加在微通道板AA32与荧光体AA34之间的电压加速的同时，向荧光体AA34入射并发光。从荧光体AA34发出的光通过玻璃纤维板AA36向图像增强管AA30的外部取出。

如上所述，第1实施方式相关的图像增强管AA30具备光电阴极AA100。光电阴极AA100具有发生表面等离子体共振的天线层AA106。具有这样的天线层AA106的光电阴极AA100，相应于特定波长的光的入射，输出充分量的光电子(e^-)。另外，在图像增强管AA30中，光电子(e^-)仅从光电阴极AA100的贯通孔AA114输出。同样地，例如不依赖于入射光的由于热等而产生的热电子，也仅从贯通孔AA114输出。因此，成为噪音的暗电流相比于没有天线层AA106的情况时显著地变小。因此，图像增强管AA30可以以高S/N比检测出特定波长的光。由此，可以提供具有优良的特定波长的光的检测灵敏度的图像增强管AA30。

本发明并不限定于上述的实施方式，可以有各种变形。例如，第1实施方式的图像增强管AA30中，将光电阴极AA100用作从与入射光(hv)的入射面相反的一侧输出光电子(e^-)的透过型光电面，但也可以将光电阴极AA100用作从入射光(hv)的入射面输出光电子(e^-)的反射型光电面。

(线性聚焦型光电倍增管)

接下来说明线性聚焦型光电倍增管。图11是光电倍增管AA60的截面示意图。光电倍增管AA60具备：玻璃面板AA61、上述实施方式相关的光电阴极AA1、真空容器AA62、聚焦电极AA64、多个倍增器电极AA66、末级倍增器电极AA68、阳极电极AA70。玻璃面板AA61被真空容器AA62的一个端部所支撑，玻璃面板AA61和真空容器AA62是形成密封。密封的真空容器AA62的内部是真空状态。在真空容器AA62的内部，从玻璃面板AA61侧开始依次配置有光电阴极AA1、聚焦电极AA64、多个倍增器电极AA66、以及末级倍增器电极AA68。光电阴极AA1在真空容器AA62的一端，以使支撑基板AA2位于玻璃面板AA61侧、天线层AA6位于内侧的方式安装。在光电阴极AA1上的光电转换层AA4的周边部，连接并形成有阴极电极AA72。阳极电极AA70和阴极电极AA72通过外部电路连接，可以施加偏压AA-Vb。

聚焦电极AA64以与光电阴极AA1隔开规定间隔相对的方式，设置在真空容器AA62的内部。在聚焦电极AA64的中心部设置有开口AA64a。多个倍增器电极AA66，是用于接受从光电阴极AA1射出的光电子(e^-)而产生二次电子、或者从其它倍增器电极AA66接受二次电子而产生更多的二次电子的电子倍增机构。多个倍增器电极AA66呈曲面状，以使其他倍增器电极AA66能够接受各个倍增器电极AA66所射出的二次电子的方式，重复倍增器电极AA66的多个级而被配置。末级倍增器电极AA68是最后接受被多个倍增器电极AA66所倍增的二次电子的部分。阳极电极AA70连接于末级倍增器电极AA68以及未图示的管座引线。

说明具有这样的构成的光电倍增管AA60的动作。当光(hv)入射到光电倍增管AA60的玻璃面板AA61上时，入射光(hv)透过玻璃面板AA61、光电阴极AA1的支撑基板AA2、以及光电阴极AA1的光电转换层AA4，到达光电阴极AA1的天线层AA6。当入射光(hv)到达天线层AA6上的形成有由凸部AA10以及凹部AA12形成的面，即天线层AA6的另一个主面AA6b时，由于入射光(hv)中所含的波长λ的光，在天线层AA6上产生表面等离子体共振。其结果，从天线层AA6的贯通孔AA14输出强近场光。输出的近场光的波长为200nm～930nm，是能够被由p型GaAs半导体这样的材料构成的公知的光电转换层AA4吸收的波长。

近场光从天线层AA6的另一个主面AA6b向着一个主面AA6a的方向输出，被光电转换层AA4所接受。光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分接受近场光，从而产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子(e^-)。在光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分产生的光电子(e^-)，经由活性层AA16从贯通孔AA14向聚焦电极AA64输出。近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ的光的强度成比例，且大于它。因此，光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分会产生充分量的光电子(e^-)，其结果，从天线层AA6的贯通孔AA14会输出充分量的光电子(e^-)。

从光电阴极AA1输出的光电子(e^-)被聚焦电极AA64引出的同时被聚焦，通过聚焦电极AA64的开口AA64a。接受通过开口AA64a的光电子(e^-)的多个倍增器电极AA66产生二次电子，并对产生的二次电子进行倍增。倍增的二次电子输入到末级倍增器电极AA68，被末级倍增器电极AA68进一步倍增。由于在阳极电极AA70和阴极电极AA72上施加了偏压AA-Vb，所以由末级倍增器电极AA68倍增的二次电子，通过阳极电极AA70收集，经由连接于阳极电极AA70的未图示的管座引线向光电倍增管AA60的外部输出。

如上所述，第1实施方式相关的光电倍增管AA60具备上述实施方式相关的光电阴极AA1。光电阴极AA1具有产生表面等离子体共振的天线层AA6。因此，光电阴极AA1可以相应于特定波长的光的入射而输出充分量的光电子(e^-)。另外，光电倍增管AA60中，光电子(e^-)仅从光电阴极AA1的贯通孔AA14输出。同样地，例如不依赖于入射光的由于热等而产生的热电子，也是仅从贯通孔AA14输出。因此，成为噪音的暗电流相比于没有天线层AA6的情况时显著地变小。由此，可以提供具有优异的特定波长的光检测灵敏度，且能够容易地进行制造的光电倍增管AA60。

本发明并不限定于上述的实施方式，可以有各种变形。例如，在光电倍增管AA60中，将光电阴极AA1用作从与入射光(hv)的入射面相反的一侧的面输出光电子(e^-)的透过型光电面，但也可以将光电阴极AA1用作从入射光(hv)的入射面输出光电子(e^-)的反射型光电面。

(电子轰击型光电倍增管)

接下来说明电子轰击型光电倍增管。图12是光电倍增管AA80的截面示意图。光电倍增管AA80具备：玻璃面板AA81、光电阴极AA1、真空容器AA82、光电二极管AA84。

玻璃面板AA81被真空容器AA82的一个端部所支撑，底板部AA85被真空容器AA82的另一个端部所支撑。玻璃面板AA81和底板部AA85将真空容器AA82气密封，使真空容器AA82内部保持真空状态。在真空容器AA82的内部，从玻璃面板AA81侧开始依次配置有光电阴极AA1和光电二极管AA84。光电阴极AA1在真空容器AA82内部的一端，以支撑基板AA2位于玻璃面板AA81侧、天线层AA6位于光电二极管AA84侧的方式安装。在光电阴极AA1上的光电转换层AA4的周边部连接有电极AA86。在底板部AA85的上面，与光电阴极AA1相对地，设置有在光电子轰击时具有倍增作用的光电二极管AA84。光电二极管AA84上连接有管座引线AA88，管座引线AA88的一端以贯通底板部AA85的方式延伸。

通过管座引线AA88在光电二极管AA84上施加了反偏压。另外，通过管座引线AA88和电极AA86，在光电阴极AA1与光电二极管AA84之间施加了数kV的电压。

说明具有这样的构成的光电倍增管AA80的动作。当光(hv)入射到光电倍增管AA80的成为入射窗的玻璃面板AA81上时，入射光(hv)透过玻璃面板AA81，到达光电阴极AA1上。光电阴极AA1进行与线性聚焦型光电倍增管AA60中的光电阴极AA1同样进行动作。也就是说，在入射光(hv)中所含的波长λ的光的作用下，光电阴极AA1的天线层AA6发生表面等离子体共振。于是，从贯通孔AA14输出波长为200nm～930nm的范围内的近场光。光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分接受近场光，从而产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子(e^-)。在光电转换层AA4上的贯通孔AA14的周边部分产生的光电子(e^-)，经由活性层AA16从贯通孔AA14向真空中输出。近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ的光的强度成比例，且大于它，因此，从天线层AA6的贯通孔AA14会输出充分量的光电子(e^-)。

输出到真空中的光电子(e^-)，由于施加在光电阴极AA1与光电二极管AA84之间的电压而被加速，同时向光电二极管AA84入射。入射了光电子(e^-)的光电二极管AA84对于每一个光电子(e^-)产生倍增1000倍的二次电子。倍增的二次电子经由管座引线AA88向光电倍增管AA80的外部输出。

如上所述，第1实施方式相关的光电倍增管AA80具备上述实施方式相关的光电阴极AA1。光电阴极AA1具有发生表面等离子体共振的天线层AA6。因此，光电阴极AA1能够相应于特定波长的光的入射而输出充分量的光电子(e^-)。另外，在光电倍增管AA80中，光电子(e^-)仅从光电阴极AA1的贯通孔AA14输出。同样地，例如不依赖于入射光的由于热等而产生的热电子，也是仅从贯通孔AA14输出。因此，成为噪音的暗电流相比于没有天线层AA6的情况时显著地变小。因此，可以提供具有优异的特定波长的光的检测灵敏度、并且能够容易地制造的光电倍增管AA80。

本发明并不限定于上述的实施方式，可以有各种变形。例如，在光电倍增管AA80中，将光电阴极AA1用作从与入射光(hv)的入射面相反的一侧输出光电子(e^-)的透过型光电面，但也可以将光电阴极AA1用作从入射光(hv)的入射面输出光电子(e^-)的反射型光电面。另外，在光电倍增管AA80中，光电子(e^-)入射到光电二极管AA84上，但也可以用电荷耦合元件(CCD)来代替光电二极管AA84。

【第2实施方式】

(电场辅助型光电阴极)

图13是表示本发明相关的电场辅助型光电阴极的一实施方式的构成的立体图。图14是图13所示电场辅助型光电阴极的II-II线截面图。第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极BB1是电场辅助型光电阴极，如图13所示，具备：支撑基板BB2、设置在支撑基板BB2上的光吸收BB6、设置在光吸收层BB6上的电子放射层BB8、设置在电子放射层BB8上的接触层BB10、设置在接触层BB10上的第1电极BB12、第2电极BB4。

支撑基板BB2是半导体基板，例如由p型InP半导体构成。支撑基板BB2具有，入射入射光(hv)的一个主面和与一个主面相对的另一个主面。在支撑基板BB2的一个主面上形成有第2电极BB4，在另一个主面上形成有光吸收层BB6。

第2电极BB4是由与支撑基板BB2良好地电接触的材料构成的，例如由AuGe/Ni那样的层叠的导电性材料构成。另外，第2电极BB4的材料不限定于AuGe/Ni，只要是与支撑基板BB2良好地电接触的材料即可。因此，也可以使用例如Au/Ge、Ti/Pt/Au、Ag/ZnTi等。

光吸收层BB6是进行光电转换的部分，吸收光并产生光电子。光吸收层BB6由例如p型InGaAs半导体构成。在光吸收层BB6上形成的电子放射层BB8，是将在光吸收层BB6上产生的光电子加速的部分。电子放射层BB8由例如p型InP半导体构成。光吸收层BB6以及电子放射层BB8呈大致平板形状。

从层叠方向(光吸收层BB6的主面方向)上看电场辅助型光电阴极BB1，在第1电极BB12的贯通孔BB18的内侧形成有活性层BB20。更具体地说，如图14所示，电子放射层BB8的表面的一部分从下述的接触层BB10的贯通孔BB11以及第1电极BB12的贯通孔BB18露出。在从贯通孔BB11、BB18露出的部分上，形成有极薄且均一地形成的活性层BB20。活性层BB20由例如Cs等的碱金属构成。这样的活性层BB20使电子放射层BB8表面的功函数降低。因此，能够容易地将在电子放射层BB8中被加速的光电子经由贯通孔BB11、BB18向真空中输出。另外，活性层BB20的材料不限定于Cs，作为碱金属，除了Cs以外还可以使用K、Rb、Na等。另外，也可以是这样的碱金属的氧化物，或这些碱金属的氟化物。

在电子放射层BB8上形成有接触层BB10。接触层BB10是与电子放射层BB8形成pn结的部分，由例如n型InP半导体构成。在接触层BB10上形成有在厚度方向上贯通的贯通孔BB11。另外，本申请中的贯通孔BB11不限定于物理性的孔，还包括光学性的孔(透过光的开口)。

在接触层BB10上形成有第1电极BB12。第1电极BB12与接触层BB10相电连接。第1电极BB12与第2电极BB4一起，在光吸收层BB6的一个主面与另一个主面之间施加电压。更具体地说，在第1电极BB12与第2电极BB4之间施加偏压。第1电极BB12含有导电性材料。作为所含的导电性材料，优选Al、Ag、Au等，但只要是能够得到与接触层BB10良好的电接触的材料，也可以是这些以外的材料。

在第1电极BB12的中央部，设置有在厚度方向上贯通的贯通孔BB18。贯通孔BB18呈由长边以及短边构成的大致矩形形状，与接触层BB10的贯通孔BB11相连通。贯通孔BB18的短边的长度(最短宽度)BB-d，短于经由支撑基板BB2、光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB10而入射到第1电极BB12上的光的波长。通过这样规定贯通孔BB18的短边的长度BB-d，可以可靠地从贯通孔BB18仅输出近场光(下面会进行详细说明)。另外，本申请中的贯通孔BB18不限定于物理性的孔，还包括光学性的孔(透过光的开口)。另外，在第2实施方式中，贯通孔BB11和贯通孔BB18具有相同的大小。

第1电极BB12具有，与接触层BB10相接合的一个主面，和与该一个主面相对的另一个主面BB12a。在第1电极BB12的另一个主面BB12a上，形成有多个凸部BB14和位于凸部BB14之间的凹部BB16。上述的贯通孔BB18位于凹部BB16上。与贯通孔BB18同样地，多个凸部BB14呈由长边以及短边构成的大致矩形形状。多个凸部BB14以长边之间相对的方式排列成一维状，并且以贯通孔BB18为中心对称地配置。不夹着贯通孔BB18而相邻的凸部BB14之间的中心距离是BB-Λ，夹着贯通孔BB18而相邻的凸部BB14之间的中心距离是BB-Λ的2倍的长度。下面，将该距离BB-Λ称作“周期间隔”。通过如此配置的凸部BB14和位于凸部BB14之间的凹部BB16，在第1电极BB12的另一个主面BB12a上就会形成遵从规定周期的图案。在表面形成这样的图案的第1电极BB12，相比于在表面没有凸部或凹部的平坦的第1电极，可以输出强度更大的近场光。

周期间隔BB-Λ根据欲检测的光的波长而适当地设定。在此考虑波长λ₀(＝2πc/ω)的光相对于第1电极BB12大致垂直地入射的情况。在此情况下，第1电极BB12的周期间隔BB-Λ如果满足如下式(3)，就会在波长λ₀的光的作用下在第1电极BB12上发生表面等离子体共振。

$\mathrm{BB}-\mathrm{\Λ}={\mathrm{m\λ}}_0\sqrt{\frac{{\mathrm{\ϵ}}_a+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{metal}}}{{\mathrm{\ϵ}}_a\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{metal}}}}\·\·\·\left(3\right)$

ε_a是与第1电极BB12相接的电介体的相对介电常数，在真空时ε_a＝1。ε_metal是第1电极BB12的相对介电常数，ε_metal＞0。由此，导出了如下式(4)。

BB-Λ＜λ₀    …(4)

根据式(4)，为了以波长λ₀的光来产生表面等离子体共振，必须使第1电极BB12的周期间隔BB-Λ短于波长λ₀。由此，贯通孔BB18的短边的长度(宽度)BB-d也必须短于波长λ₀。

将式(3)中所示的m设定为1，并由Ag或Al来形成第1电极BB12时的、周期间隔BB-Λ与光的波长λ₀之间的关系表示在图15中。根据图15，为了在第1电极BB 12中以波长λ₀＝1240nm的光来发生表面等离子体共振，在由Ag来形成第1电极BB 12时将周期间隔BB-Λ设定为1234nm即可。在第2实施方式中，将第1电极BB12的周期间隔BB-Λ设定成，使得以波长λ_x来发生表面等离子体共振。

另外，产生表面等离子体共振时，从第1电极BB12的贯通孔BB18输出近场光，目前已知输出的近场光的波长也依赖于周期间隔BB-Λ。在第2实施方式中，设定第1电极BB12的周期间隔BB-Λ，使得从第1电极BB12的贯通孔BB18输出的近场光的波长，称为能够在光吸收层BB6中被吸收的波长。以下，将从第1电极BB12的贯通孔BB18输出的近场光的波长称作“波长λ_y”。

接着说明电场辅助型光电阴极BB1的制造工序。首先，如图16(a)所示，准备由p型InP半导体构成的支撑基板BB2。在准备的支撑基板BB2上依次形成并层叠：由p型InGaAs半导体构成的光吸收层BB6、由p型InP半导体构成的电子放射层BB8、以及由n型InP半导体构成的接触层BB10。这些层可以使用例如，有机金属气相生长法(MOVPE法)、氯化物气相生长法(chloride VPE法)、氢化物气相生长法(hydrideVPE法)、分子线生长法(MBE法)、液相生长法(LPE法)等来形成。

接着，如图16(b)所示，在接触层BB10上涂布光刻胶BB22之后，进行光刻胶BB22的图案形成(patterning)，使得形成凸部BB14的区域形成开口(opening)。之后，如图16(c)所示，在由光刻胶BB22形成掩模的接触层BB10上，通过蒸镀来进行含有Al、Ag、Au等的导电膜BB24的成膜。另外，光刻胶BB22的图案形成，可以以使用紫外线等的光刻(optical lithography)法来进行，也可以以使用电子束的电子束光刻(electron beam lithography)法来进行。

接着，如图16(d)所示，在导电膜BB24中，将在光刻胶BB22上成膜的部分连同光刻胶BB22一起剥离去除。在剥离去除之后，如图17(a)所示，通过蒸镀来进行由与导电膜BB24相同的材料构成的导电膜BB26的成膜。在进行导电膜BB26的成膜之后，照射聚焦离子束(FIB：Focused Ion Beam)，如图17(b)所示，形成贯通孔BB11、BB18。

接着，如图17(c)所示，在光吸收层BB6的从贯通孔BB18露出的部分上，形成由Cs等的碱金属构成的活性层BB20。另外，在支撑基板BB2的一个主面上，形成由AuGe/Ni构成的第2电极BB4。经由以上工序，完成图13中所示的电场辅助型光电阴极BB1。

接着，说明电场辅助型光电阴极BB1的动作。如图13中所示，光(hv)从支撑基板BB2的一个主面侧入射后，该入射光(hv)透过支撑基板BB2、光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB10到达第1电极BB12。当入射光(hv)到达第1电极BB12的、形成有由凸部BB14和凹部BB16形成的图案的面，即第1电极BB12的另一个主面BB12a上时，入射光(hv)中所含的波长λ_x的光与第1电极BB12的表面等离子体进行结合。其结果，在第1电极BB12上产生表面等离子体共振。

产生表面等离子体共振后，从第1电极BB12的贯通孔BB18输出强近场光。近场光的输出方向是从形成图案的面向未形成图案的面的方向，即从另一个主面BB12a向一个主面的方向。从贯通孔BB18输出的近场光的强度，与入射光(hv)中所含的波长λ_x的光的强度成比例，且大于波长λ_x的光的强度。另外，近场光的波长λ_y依赖于在第1电极BB12表面上形成的图案的周期间隔BB-Λ。

从第1电极BB12的贯通孔BB18输出的近场光，经由接触层BB10的贯通孔BB11以及电子放射层BB8入射到光吸收层BB6上。近场光的波长为λ_y，是能够被光吸收层BB6吸收的波长。因此，光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分吸收近场光，并产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子。

另外，从第1电极BB12的贯通孔BB18输出的近场光，例如，相比于当光(hv)入射在表面没有形成有凸部或凹部的平坦的第1电极上时从该第1电极的贯通孔输出的光，具有非常大的强度。因此，在贯通孔BB11、BB18的周边部分上产生的光电子的量，相比于用上述的具有平坦表面的第1电极来代替第1电极BB12的情况下产生的光电子的量，非常多。

在第1电极BB12与第2电极BB4之间施加了偏压。由于在电子放射层BB8与接触层BB10之间形成有pn结，在由施加在第1以及第2电极BB12、BB4之间的偏压而产生的电场的作用，在光吸收层BB6产生的光电子，被输送到电子放射层BB8内。此时，在光吸收层BB6上产生的光电子中，在贯通孔BB11、BB18的周边部分产生的光电子，即由于近场光而产生的光电子，被输送到电子放射层BB8内的、贯通孔BB11、BB18的周边部分。被输送到贯通孔BB11、BB18的周边部分的光电子，经过因活性层BB20而降低了功函数的接触层BB10的贯通孔BB11以及第1电极BB12的贯通孔BB18，向真空的外部放射。

另外，在光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分，除了由于近场光而产生的光电子之外，还产生热电子。在贯通孔BB11、BB18的周边部分上产生的热电子，与由于近场光而产生的光电子同样地，在被输送到电子放射层BB8内的贯通孔BB11、BB18的周边部分之后，经过接触层BB10的贯通孔BB11以及第1电极BB12的贯通孔BB18，向真空的外部放射。在贯通孔BB11、BB18的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层BB6整体上产生的热电子的合计量，非常少。特别是在第2实施方式中，贯通孔BB18的短边的长度BB-d短于入射到第1电极BB12的光的波长，因此贯通孔BB18是狭窄的。在狭窄的贯通孔BB11、BB18的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层BB6整体上产生的热电子的合计量，极其少。因此，向外部放射的热电子的量也会极少。因此，在电场辅助型光电阴极BB1中，光电子的放射量变多，而另一方面热电子的放射量变少。

如上所述，在第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极BB1中，在第1电极BB12的另一个主面BB12a上，以周期间隔BB-Λ形成有由凸部BB 14以及凹部BB 16所形成的图案。因此，第1电极BB12由于波长λ_x的光而产生表面等离子体共振，并且从贯通孔BB18输出波长λ_y的近场光。从贯通孔BB18输出的近场光，向光吸收层BB6入射。光吸收层BB6吸收近场光，并产生相应于近场光的强度的量的光电子。由于近场光而产生的光电子，在贯通孔BB18的周边部分产生。因此，从贯通孔BB18输出在贯通孔BB18的周边部分上产生的光电子，即输出由近场光引起的光电子。近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ_x的光的强度成比例，且大于它。因此，在光吸收层BB6上的贯通孔BB18的周边部分会产生足够量的光电子，其结果，从第1电极BB12的贯通孔BB18输出充足量的光电子。

光吸收层BB6，在贯通孔BB18的位于周边的部分上，除了光电子之外还产生热电子。在贯通孔BB18的周边部分上产生的热电子，与光电子同样地，经由贯通孔BB18向外部放射。在贯通孔BB18的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层BB6整体上产生的热电子的合计量，非常少。因此，从贯通孔BB18放射的热电子的量也会非常少。其结果，在电场辅助型光电阴极BB1中，光电子的放射量变多，而另一方面热电子的放射量变少，因此可以降低由热电子造成的噪音。由此，S/N比能够提高，能够以优良的灵敏度检测光。另外，根据第2实施方式的电场辅助型光电阴极BB1，由于可以仅仅通过在第1电极BB12上形成贯通孔BB18、凸部BB14以及凹部BB16，而降低由于热电子而造成的噪音，因此没有必要另外设置冷却装置等。由此，可以达到使具备电场辅助型光电阴极BB1的设备小型化的目的。

另外，在第2实施方式的电场辅助型光电阴极BB1中，将第1电极BB12的周期间隔BB-Λ设定为可以由波长λ_x的光来产生表面等离子体共振。因此，只要改变周期间隔BB-Λ就可以改变产生表面等离子体共振的光的波长。总之，只要改变第1电极BB12的周期间隔BB-Λ，换言之，只要改变第1电极BB12表面的图案，就可以改变可检测的光的波长。因此，由于没有必要为了改变可检测光的波长而设置滤光器等，可以容易地制造电场辅助型光电阴极BB1。

另外，在第2实施方式相关的电场辅助型光电阴极BB1中，说明了从与入射光的入射面相反的一侧射出光电子的所谓“透过型光电面”的例子，但是本发明并不限定于此，当然也可以使用入射光的入射面与射出光电子的面位于同一侧的所谓“反射型光电面”。

本发明并不限定于上述实施方式，可以有各种变形。例如，在第2实施方式中，光吸收层BB6由p型InGaAs半导体构成，电子放射层BB8由p型InP半导体构成，接触层BB10由n型InP半导体构成。光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB10的材料并不限定于此，各自也可以由其他的半导体材料来构成。通过改变光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB10的材料，可以改变被光吸收层BB6吸收的光的波长。对于光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB10，可以适当使用例如美国专利第3,948,143号中所公开的材料。

另外，第2实施方式中的支撑基板BB2是由p型InP半导体构成的，但是支撑基板BB2的材料并不限定于此，可以由其他半导体材料来构成。例如，可以由玻璃、石英、蓝宝石等的对紫外线区域或者可见光区域的入射光(hv)透明的材料来构成。

另外，在第2实施方式中，接触层BB10是具有贯通孔BB11的形态。它也可以是，如图18(a)中所示，接触层BB10，在与第1电极BB12的贯通孔BB18相对的位置具有台面(mesa)状部BB28的形态。另外，在第2实施方式中，在第1电极BB12上，凸部BB14以及凹部BB16形成在另一个主面BB12a上。它也可以是，如图18(b)中所示，凸部BB14以及凹部BB16形成在第1电极BB12的一个主面上。在将凸部BB14以及凹部BB16形成在第1电极BB12的一个主面上时，如图18(c)中所示，接触层BB10也可以以掩埋第1电极BB12的贯通孔BB18的方式形成。另外，在第1电极BB12的周围也可以形成布拉格反射层。

另外，第1电极BB12表面的图案并不限定于在第2实施方式中的图案。例如，如图19(a)中所示，也可以是通过将大致矩形形状的凸部BB14以等间隔排列成一维状，并分别在位于凸部BB14之间的凹部BB16上设置大致矩形形状的贯通孔BB18而形成的图案。另外，如图19(b)所示，也可以是以大致圆形形状的贯通孔BB18为中心，通过在其周围以等间隔二维状地排列大致圆形形状的凸部BB14而形成的图案；如图19(c)所示，通过将大致圆形形状的贯通孔BB18和大致圆形形状的凸部BB 14交替地并且以等间隔二维状地排列而形成的图案。另外，大致圆形形状的贯通孔BB18的径(最短宽度)，短于入射到第1电极BB12的光的波长。另外，如图20(a)所示，也可以是通过将以由贯通孔BB18和多个凸部BB14构成的靶心(bull′s-eye)状的花纹，以规定间隔二维状排列而成的图案。图20(b)是将图20(a)变形为大致矩形形状的图案。

另外，在第2实施方式的电场辅助型光电阴极BB1中，第1电极BB12表面的图案，是由多个凸部BB14以及位于凸部BB14间的凹部BB16来形成的。它也可以是，第1电极BB12表面的图案由多个贯通孔BB18来形成。如图20(c)所示，在通过将贯通孔BB18以等间隔(规定间隔)二维状地排列而形成第1电极BB12表面的图案时，通过改变贯通孔BB18的位置和配置间隔，可以改变第1电极BB12上的图案的形状。

如上所述，通过适当地改变第1电极BB12上的图案的形状，可以得到：如图21的曲线BB-G1所示的，灵敏度波长范围比较宽且具有平坦的灵敏度的电场辅助型光电阴极；如曲线BB-G2所示，灵敏度波长范围比较宽、且在短波长侧具有高光谱灵敏度的电场辅助型光电阴极；如曲线BB-G3所示，灵敏度波长范围比较宽、且在长波长侧具有高光谱灵敏度的电场辅助型光电阴极；如曲线BB-G4所示，仅对短波长侧的特定波长具有光谱灵敏度的电场辅助型光电阴极；以及，如曲线BB-G5所示，仅对长波长侧的特定波长具有光谱灵敏度的电场辅助型光电阴极。

另外，如图22所示，也可以具备多个具有相同形状的第1电极BB120。进一步，如果能够对第1电极BB120分别施加电压，那么既可以在全部的第1电极BB120与第2电极BB4之间施加偏压，也可以在一部分的第1电极BB120与第2电极BB4之间施加偏压。光电子从施加了电压的第1电极BB120的贯通孔BB18放射。因此，通过改变施加了电压的第1电极BB120的数目，重叠从各个第1电极BB120的贯通孔BB18放射的光电子的量，而可以改变光的检测灵敏度。

此外，如图23所示，也可以具备多个形成有不同的图案的第1电极BB122a、BB122b、BB122c。图24是图23所示电场辅助型光电阴极BB1的XII一XII线截面图。图23、图24中所示的第1电极BB122a的周期间隔是BB-Λa，第1电极BB122b的周期间隔是BB-Λb，第1电极BB122c的周期间隔是BB-Λc。周期间隔BB-Λa、周期间隔BB-Λb、以及周期间隔BB-Λc各不相同。因此，在第1电极BB 122a、BB122b、BB122c中，发生等离子体共振的光的波长各不相同，所输出的近场光也各不相同。

如果能对这样的第1电极BB122a、BB122b、BB122c分别单独施加电压，则可以在全部第1电极BB122a、BB122b、BB122c与第2电极BB4之间施加偏压，也可以仅仅在第1电极BB122a与第2电极BB4之间施加偏压。例如，在全部第1电极BB122a、BB122b、BB122c与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，分别位于第1电极BB122a、BB122b、BB122c之下的电子放射层BB8与接触层BB10之间会形成pn结。其结果，分别地，从第1电极BB122a的贯通孔BB18输出由于从第1电极BB122a输出的近场光而产生的光电子；从第1电极BB122b的贯通孔BB18输出由于从第1电极BB122b输出的近场光而产生的光电子；从第1电极BB122c的贯通孔BB18输出由于从第1电极BB122c输出的近场光而产生的光电子。由此，可以检测出入射光中所含的多个波长的光。

另外，仅在第1电极BB122a与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，仅从第1电极BB122a的贯通孔BB18输出光电子。由此，可以仅仅检测出在第1电极BB122a上发生等离子体共振的波长的光。同样地，仅在第1电极BB122b与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，可以仅仅检测出在第1电极BB122b上发生等离子体共振的波长的光；仅在第1电极BB122c与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，可以仅仅检测出在第1电极BB122c上发生等离子体共振的波长的光。如此，通过在第1电极BB122a、BB122b、BB122c的任意一个与第2电极BB4之间施加偏压，本发明的电场辅助型光电阴极BB1可以以一个元件，分别检测出入射光(hv)中所含的多个波长的光。另外，在图23、24中显示了具备三个形成了不同的图案的第1电极的情况，当然，所具备的第1电极的数目也不限定于此。

另外，第2实施方式的电场辅助型光电阴极BB1，是使用pn结的电场辅助型光电阴极。但是，本发明的电场辅助型光电阴极不限定于此，例如，也可以是如图25所示的使用肖特基接合的电场辅助型光电阴极。如图25所示的电场辅助型光电阴极BB90具备：支撑基板BB92、光吸收层BB93、电子放射层BB94、第1以及第2电极BB12、BB4。支撑基板BB92由p型InP半导体构成，光吸收层BB93由p型InGaAs半导体构成，电子放射层BB94由p型InP半导体构成。在电子放射层BB94中，从第1电极BB12的贯通孔BB18露出的部分被极薄且均一地形成的活性层BB20所覆盖。电场辅助型光电阴极BB90与电场辅助型光电阴极BB1的不同点在于：在电场辅助型光电阴极BB90中，在电子放射层BB94上未形成接触层BB10，并且在电子放射层BB94上直接层叠并肖特基接合有第1电极BB12。

接下来说明电场辅助型光电阴极BB90的制造工序。首先，准备由p型InP半导体构成的支撑基板BB92。在准备的支撑基板BB92上依次形成并层叠：由p型InGaAs半导体构成的光吸收层BB93、由p型InP半导体构成的电子放射层BB94。这些层可以使用例如，有机金属气相生长法(MOVPE法)、氯化物气相生长法(chloride VPE法)、氢化物气相生长法(hydride VPE法)、分子线生长法(MBE法)、液相生长法(LPE法)等来形成。

接着，与制造电场辅助型光电阴极BB1时的情况相同地，使用光刻胶在电子放射层BB94上形成第1电极BB12。更具体地而言，在电子放射层BB94上涂布光刻胶之后，进行光刻胶的图案形成，使得形成凸部BB14的区域形成开口(opening)(参照图16(b))。之后，在由光刻胶形成掩模的电子放射层BB94上，通过蒸镀来进行含有Al、Ag、Au等的导电膜的成膜(参照图16(c))。光刻胶BB22的图案形成，可以利用使用紫外线等的光刻(optical lithography)法或者使用电子束的电子束光刻(electron beam lithography)法来进行。在成膜的导电膜中，将在光刻胶上成膜的部分连同光刻胶一起剥离去除(参照图16(d))。

在进行剥离去除之后，通过再蒸镀来进行导电膜的成膜(图17(a))。在进行导电膜的成膜之后，照射聚焦离子束(FIB：Focused IonBeam)去除导电膜，形成贯通孔BB18(参照图17(b))。接着，在电子放射层BB94的从贯通孔BB18露出的部分上，形成由Cs等的碱金属构成的活性层BB20(参照图17(c))。另外，在支撑基板BB92的一个主面上，形成由AuGe/Ni等的导电性材料构成的第2电极BB4。经由以上工序，完成图25中所示的电场辅助型光电阴极BB90。

在电场辅助型光电阴极BB90中，由于电子放射层BB94与第1电极BB12进行了肖特基接合，在第1电极BB12与第2电极BB4之间施加偏压时，由于在第1电极BB12与第2电极BB4之间产生的电场的作用，可以将在光吸收层BB93中产生的光电子向电子放射层BB94输送，并经由形成了活性层BB20的贯通孔BB18，向外部放射。另外，在光吸收层BB93中产生的光电子，与电场辅助型光电阴极BB1同样地，是由于从第1电极BB12所输出的近场光而产生的。另外，在光吸收层BB93中也产生热电子，但基于与电场辅助型光电阴极BB1同样的理由，从贯通孔BB18放射的热电子的量是非常少的。因此，可以得到与上述电场辅助型光电阴极BB1同样的效果。另外，支撑基板BB92的材料不限定于p型InP半导体，只要能够维持电场辅助型光电阴极BB90的机械强度，可以合适地使用玻璃或氧化物材料等。另外，光吸收层BB93的材料并不限定于p型InGaAs半导体，例如可以合适地使用GaAs、GaAsP、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAsP、GaSb、InGaSb这样的化合物半导体以及它们的混晶(mixed crystal)。

另外，电场辅助型光电阴极BB90，不仅可以适用于从与入射光的入射面相反的一侧输出光电子的所谓“透过型光电面”，也可以适用于入射光的入射面与输出光电子的面为相同侧的所谓“反射型光电面”。

(电场辅助型光电阴极阵列)

下面，对电场辅助型光电阴极阵列进行说明。电场辅助型光电阴极阵列具备多个上述的电场辅助型光电阴极BB1。多个电场辅助型光电阴极BB1被排列成1维状或2维状。在电场辅助型光电阴极阵列中，可以对每个电场辅助型光电阴极BB1进行偏压的施加。因此，可以在全部的电场辅助型光电阴极BB1中的第1以及第2电极BB12、BB4之间施加偏压，也可以仅在部分电场辅助型光电阴极BB1中的第1以及第2电极BB12、BB4之间施加偏压。电场辅助型光电阴极BB1相应于施加的偏压而放射光电子，因此通过可以对每个电场辅助型光电阴极BB1进行偏压的施加，可以适当地改变放射光电子的电场辅助型光电阴极BB1的数目。其结果，可以改变波长λ_x的光的检测灵敏度。另外，通过在排列成1维或2维状的电场辅助型光电阴极BB1上附加依次施加偏压的装置，可以具有位置检测功能。另外，所具备的电场辅助型光电阴极也可以是，如图25中所示的电场辅助型光电阴极BB90那样的使用肖特基接合的电场辅助型光电阴极。

(图像增强管)

接着，对图像增强管进行说明。图26是图像增强管BB30的截面示意图。图像增强管BB30具备：玻璃面板BB31、电场辅助型光电阴极BB100、微通道板(MCP)BB32、荧光体BB34、玻璃纤维板BB36、真空容器BB38。

电场辅助型光电阴极BB100具备：支撑基板BB2、设置在支撑基板BB2上的光吸收层BB6、设置在光吸收层BB6上的电子放射层BB8、设置在电子放射层BB8上的接触层BB102、设置在接触层BB102上的第1电极BB106和第2电极BB4。在第1电极BB106上，如图20(c)所示的第1电极BB12那样，贯通孔BB114以等间隔(规定间隔)二维状地排列。贯通孔BB114的直径短于入射到第1电极BB12上的光的波长。贯通孔BB114的间隔被设定为，使得第1电极BB106由波长λ_x的光而产生表面等离子体共振，并且输出波长λ_y的近场光。接触层BB102上以等间隔(规定间隔)二维状地排列有与贯通孔BB114连通的贯通孔BB108。在光吸收层BB6中，从贯通孔BB108、BB114露出的部分被极薄且均一地形成的活性层BB20所覆盖。

玻璃面板BB31被真空容器BB38的一个端部支撑，玻璃面板BB31和真空容器BB38被由In等构成的密封部BB40密封。被密封的真空容器BB38的内部是真空状态。在真空容器BB38的内部，从玻璃面板BB31侧开始依次配置有电场辅助型光电阴极BB100、微通道板BB32、荧光体BB34、以及玻璃纤维板BB36。电场辅助型光电阴极BB100在真空容器BB38内部的一端，以使得第2电极BB4位于玻璃面板BB31侧、第1电极BB106位于微通道板BB32侧的方式安装。在第1电极BB106上连接有电极BB42，在第2电极BB4上连接有电极BB43。在微通道板BB32以及荧光体BB34上设置有用于施加所希望的电位的多个电极BB44、BB46、BB48。

通过电极BB42、BB43，在电场辅助型光电阴极BB100的第1电极BB106与第2电极BB4之间施加电压。通过电极BB42、BB44，在电场辅助型光电阴极BB100与微通道板BB32之间施加电压。另外，通过连接于微通道板BB32的各电极BB44、BB46，在微通道板BB32的上面侧(以下称作“输入侧”)与微通道板BB32的下面侧(以下称作“输出侧”)之间施加倍增用的电压。另外，通过连接于微通道板BB32的电极BB46以及连接于荧光体BB34的电极BB48，在微通道板BB32与荧光体BB34之间施加数kV程度的电压。

下面说明具有这样的构成的图像增强管BB30的动作。光(hv)入射到成为图像增强管BB30的入射窗的玻璃面板BB31时，入射光(hv)透过玻璃面板BB31、电场辅助型光电阴极BB100的支撑基板BB2、光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB102，到达电场辅助型光电阴极BB100的第1电极BB106。入射光(hv)到达第1电极BB106后，由于入射光(hv)中所含的波长λ_x的光，在第1电极BB106上发生表面等离子体共振。其结果，从第1电极BB106的贯通孔BB114输出强近场光。输出的近场光的波长为λ_y，是能够被光吸收层BB6吸收的波长。

近场光被光吸收层BB6所接受。光吸收层BB6上的贯通孔BB108、BB114的周边部分接受近场光，从而产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子。在电子放射层BB8与接触层BB102之间形成有pn结，因此通过在第1电极BB106与第2电极BB4之间施加的电压而产生的电场的作用，在光吸收层BB6中产生的光电子，被输送到电子放射层BB8内。此时，在光吸收层BB6上产生的光电子中，在贯通孔BB108、BB114的周边部分上产生的光电子，即由于近场光而产生的光电子，被输送到电子放射层BB8内的贯通孔BB108、BB114的周边部分。被输送到贯通孔BB108、BB114的周边部分的光电子，经过由于活性层BB20而降低了功函数的接触层BB102的贯通孔BB108以及第1电极BB106的贯通孔BB114，向真空的外部放射。

这里，近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ_x的光的强度成比例，且大于它。因此，在光吸收层BB6上的贯通孔BB108、BB114的周边部分会产生足够量的光电子，其结果，从第1电极BB106的贯通孔BB114会输出足够量的光电子。另外，在光吸收层BB6中的贯通孔BB108、BB114的周边的部分上，除了光电子之外还产生热电子。由于贯通孔BB114的直径小于入射光(hv)，因此在贯通孔BB108、BB114的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层BB6整体上产生的热电子的合计量，非常少。因此，从第1电极BB106的贯通孔BB114放射的热电子的量也会非常少。

从电场辅助型光电阴极BB1射出到真空中的光电子以及热电子，被施加在电场辅助型光电阴极BB100与微通道板BB32之间的电压加速，同时，向微通道板BB32入射。入射的光电子以及热电子被微通道板BB32二次电子倍增之后，再向真空中输出。然后，在被施加在微通道板BB32与荧光体BB34之间的电压的作用下被加速的同时，向荧光体BB34入射并发光。从荧光体BB34发出的光通过玻璃纤维板BB36向图像增强管BB30的外部取出。

如上所述，第2实施方式相关的图像增强管BB30具备电场辅助型光电阴极BB100。电场辅助型光电阴极BB100中，光电子的放射量变多，而另一方面热电子的放射量变少。因此，能够降低由于热电子而产生的噪音。因此可以提供S/N比得到提高且具有优良的光检测灵敏度的图像增强管BB30。另外，由于仅仅通过在第1电极BB106上形成贯通孔BB114就能够降低由于热电子产生的噪音，因此没有必要另外设置冷却装置等。由此，可以使电场辅助型光电阴极BB100小型化，其结果是，可以达到使图像增强管BB30也小型化的目的。

本发明并不限定于上述实施方式，可以有各种变形。例如，在第2实施方式的图像增强管BB30中，将电场辅助型光电阴极BB100用作从与入射光(hv)的入射面相反的一侧的面输出光电子的透过型光电面，但也可以将电场辅助型光电阴极BB100用作从入射光(hv)的入射面输出光电子的反射型光电面。

另外，作为电场辅助型光电阴极BB100的替代，也可以使用排列多个电场辅助型光电阴极BB100而成的电场辅助型光电阴极阵列。在电场辅助型光电阴极阵列中，对第1以及第2电极BB12、BB4的电压的施加，是对于每个电场辅助型光电阴极BB100分别进行的情况下，可以适当地改变进行动作的电场辅助型光电阴极BB100的数目。其结果，可以改变波长λ_x的光的检测灵敏度。

(线性聚焦型光电倍增管)

接下来说明线性聚焦型光电倍增管。图27是光电倍增管BB60的截面示意图。光电倍增管BB60具备：玻璃面板BB61、如图13所示的电场辅助型光电阴极BB1、真空容器BB62、聚焦电极BB64、多个倍增器电极BB66、末级倍增器电极BB68、阳极电极BB70。玻璃面板BB61被真空容器BB62的一个端部所支撑，玻璃面板BB61和真空容器BB62是密封的。密封的真空容器BB62的内部是真空状态。在真空容器BB62的内部，从玻璃面板BB61侧开始依次配置有电场辅助型光电阴极BB1、聚焦电极BB64、多个倍增器电极BB66、以及末级倍增器电极BB68。电场辅助型光电阴极BB1在真空容器BB62的一端，以第2电极BB4位于玻璃面板BB61侧、第1电极BB12位于内侧的方式安装。在电场辅助型光电阴极BB1上的第1电极BB12以及第2电极BB4连接于外部电路，可以施加偏压BB-Va。在电场辅助型光电阴极BB1上的第1电极BB12以及第2电极BB70连接于外部电路，可以施加偏压BB-Vb。

聚焦电极BB64以与电场辅助型光电阴极BB1隔开规定间隔相对的方式，设置在真空容器BB62的内部。在聚焦电极BB64的中心部设置有开口BB64a。多个倍增器电极BB66，是用于接受从电场辅助型光电阴极BB1射出的光电子而产生二次电子，或者接受来自其他倍增器电极BB66的二次电子而产生更多个二次电子的电子倍增装置。多个倍增器电极BB66呈曲面状，以使其他倍增器电极BB66能够接受各个倍增器电极BB66所射出的二次电子的方式，倍增器电极BB66的多个级被反复地配置。末级倍增器电极BB68是最后接受被多个倍增器电极BB66所倍增的二次电子的部分。阳极电极BB70连接于末级倍增器电极BB68以及未图示的管座引线。

说明具有这样的构成的光电倍增管BB60的动作。当光(hv)入射到光电倍增管BB60的玻璃面板BB61上时，入射光(hv)透过玻璃面板BB61、电场辅助型光电阴极BB1的支撑基板BB2、光吸收层BB6、电子放射层BB8、以及接触层BB10，到达电场辅助型光电阴极BB1的第1电极BB12。当入射光(hv)到达第1电极BB12上时，由于入射光(hv)中所含的波长λ_x的光，在第1电极BB12上产生表面等离子体共振。其结果，从第1电极BB12的贯通孔BB18输出强近场光。输出的近场光的波长为λ_y，是能够被光吸收层BB6吸收的波长。

近场光被光吸收层BB6所接受。光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分接受近场光，从而产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子。通过在第1以及第2电极BB12、BB4之间施加的偏压而产生的电场的作用，在光吸收层BB6中产生的电子，被输送到电子放射层BB8内。此时，在光吸收层BB6上产生的光电子中，在贯通孔BB11、BB18的周边部分上产生的光电子，即由于近场光而产生的光电子，被输送到电子放射层BB8内的、贯通孔BB11、BB18的周边部分。被输送到贯通孔BB11、BB18的周边部分的光电子，经过由于活性层BB20而降低了功函数的接触层BB10的贯通孔BB11以及第1电极BB12的贯通孔BB18，向真空的外部放射。

在此，近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ_x的光的强度成比例，且大于它。因此，在光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分会产生充足量的光电子，其结果，从第1电极BB12的贯通孔BB18会输出充足量的光电子。另外，在光吸收层BB6中的贯通孔BB11、BB18的周边的部分上，热电子与光电子同时产生。由于贯通孔BB18非常狭窄，在贯通孔BB11、BB18的周边部分上产生的热电子的量，相比于在光吸收层BB6整体上产生的热电子的合计量，非常少。因此，从贯通孔BB18放射的热电子的量也会非常少。

从电场辅助型光电阴极BB1向真空中放射的光电子以及热电子，被聚焦电极BB64引出的同时被聚焦，通过聚焦电极BB64的开口BB64a。接受了通过开口BB64a的光电子以及热电子的多个倍增器电极BB66，产生二次电子，并对产生的二次电子进行倍增。倍增的二次电子输入到末级倍增器电极BB68，被末级倍增器电极BB68进一步倍增。由于在阳极电极BB70和阴极电极BB72上施加了偏压BB-Vb，由末级倍增器电极BB68倍增的二次电子，被阳极电极BB70收集，经由连接于阳极电极BB70的未图示的管座引线向光电倍增管BB60的外部输出。

如上所述，第2实施方式相关的光电倍增管BB60具备上述实施方式相关的电场辅助型光电阴极BB1。在电场辅助型光电阴极BB1中，光电子的放射量变多，而另一方面热电子的放射量变少。因此，能够降低由于热电子产生的噪音。因此可以提供S/N比得到提高且具有优良的光检测灵敏度的光电倍增管BB60。另外，由于仅仅通过在第1电极BB12上形成贯通孔BB18、凸部BB14、以及凹部BB16就能够降低由于热电子产生的噪音，因此没有必要另外设置冷却装置等。由此，可以达到使电场辅助型光电阴极BB1小型化的目的。其结果，可以达到使图像增强管BB60也小型化的目的。

本发明并不限定于上述实施方式，可以有各种变形。例如，在光电倍增管BB60中，将电场辅助型光电阴极BB1用作从与入射光(hv)的入射面相反的一侧的面输出光电子的透过型光电面，但也可以将电场辅助型光电阴极BB1用作从入射光(hv)的入射面输出光电子的反射型光电面。

另外，作为电场辅助型光电阴极BB1的替代，也可以使用排列多个电场辅助型光电阴极BB1而成的电场辅助型光电阴极阵列。在电场辅助型光电阴极阵列中，在使对第1以及第2电极BB12、BB4的电压的施加能够对于每个电场辅助型光电阴极BB1个别进行的情况中，可以适当地改变进行动作的电场辅助型光电阴极BB1的数目。其结果，可以改变波长λ_x的光的检测灵敏度。

此外，作为如图13所示的电场辅助型光电阴极BB1的替代，也可以使用如图23、图24中所示的电场辅助型光电阴极BB1。此时，如果可以分别对第1电极BB122a、BB122b、BB122c个别地施加电压，则可以在全部第1电极BB122a、BB122b、BB122c与第2电极BB4之间施加偏压，也可以仅仅在第1电极BB122a与第2电极BB4之间施加偏压。例如，仅在第1电极BB122a与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，仅从第1电极BB122a的贯通孔BB18输出光电子。由此，可以仅仅检测出在第1电极BB122a上发生等离子体共振的波长的光。同样地，仅在第1电极BB122b与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，可以仅仅检测出在第1电极BB122b上发生等离子体共振的波长的光；仅在第1电极BB122c与第2电极BB4之间施加偏压的情况下，可以仅仅检测出在第1电极BB122c上发生等离子体共振的波长的光。其结果，可以以光电倍增管BB60一个元件，来分别个别地检测出入射光(hv)中所含的多个波长的光。

(电子轰击型光电倍增管)

接下来说明电子轰击型光电倍增管。图28是光电倍增管BB80的截面示意图。光电倍增管BB80具备：玻璃面板BB81、如图13中所示的电场辅助型光电阴极BB1、真空容器BB82、光电二极管BB84。

玻璃面板BB81被真空容器BB82的一个端部所支撑，底板部BB85被真空容器BB82的另一个端部所支撑。玻璃面板BB81和底板部BB85将真空容器BB82气密封，使真空容器BB82内部保持真空状态。在真空容器BB82的内部，从玻璃面板BB81侧开始依次配置有电场辅助型光电阴极BB1以及光电二极管BB84。电场辅助型光电阴极BB1在真空容器BB82内部的一端，以第2电极BB4位于玻璃面板BB81侧、第1电极BB12位于光电二极管BB84侧的方式安装。在底板部BB85的上面，与电场辅助型光电阴极BB1相对地，设置有在光电子轰击时具有倍增作用的光电二极管BB84。光电二极管BB84上连接有管座引线BB88，管座引线BB88的一端以贯通底板部BB85的方式延伸。

通过管座引线BB88在光电二极管BB84上施加了电压。另外，在管座引线BB88与电场辅助型光电阴极BB1的第1电极BB12之间、以及在电场辅助型光电阴极BB1的第1电极BB1与第2电极BB4之间，也分别施加了电压。

说明具有这样的构成的光电倍增管BB80的动作。当光(hv)入射到光电倍增管BB80的成为入射窗的玻璃面板BB81上时，入射光(hv)透过玻璃面板BB81，到达电场辅助型光电阴极BB1上。电场辅助型光电阴极BB1进行与线性聚焦型光电倍增管BB60中的电场辅助型光电阴极BB1相同的动作。也就是说，由于入射光(hv)中所含的波长λ_x的光，电场辅助型光电阴极BB1的第1电极BB12发生表面等离子体共振。然后，从贯通孔BB18输出波长为λ_y的近场光。光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分接受近场光，从而产生相应于近场光的强度(受光量)的量的光电子。在光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分产生的光电子，经过由于活性层BB20而使得功函数得到降低的接触层BB10的贯通孔BB11以及第1电极BB12的贯通孔BB18，向外部放射。

在此，近场光的强度与入射光(hv)中所含的波长λ_x的光的强度成比例，且大于它，因此，从第1电极BB12的贯通孔BB18会输出充分量的光电子。另外，从第1电极BB12的贯通孔BB18，还放射在光吸收层BB6上的贯通孔BB11、BB18的周边部分产生的热电子，但放射的热电子的量，相比于在光吸收层BB6整体上产生的热电子的合计量，非常少。

从电场辅助型光电阴极BB1输出到真空中的光电子以及热电子，被施加在电场辅助型光电阴极BB1与光电二极管BB84之间的电压而加速的同时，向光电二极管BB84入射。入射了光电子以及热电子的光电二极管BB84，对于每个光电子以及热电子产生被倍增几1000倍的二次电子。倍增后的二次电子经由管座引线BB88向光电倍增管BB80的外部输出。

如上所述，第2实施方式相关的光电倍增管BB80具备上述实施方式相关的电场辅助型光电阴极BB1。在电场辅助型光电阴极BB1中，光电子的放射量变多，而另一方面热电子的放射量变少。因此，能够降低由于热电子产生的噪音。由此，可以提供S/N比得到提高，具有优良的光检测灵敏度的光电倍增管BB80。另外，由于仅仅通过在第1电极BB12上形成贯通孔BB18、凸部BB14以及凹部BB16，能够降低由于热电子产生的噪音，因此没有必要另外设置冷却装置等。由此，可以达到使电场辅助型光电阴极BB1小型化的目的。其结果，也可以达到使光电倍增管BB80小型化的目的。

本发明并不限定于上述实施方式，可以有各种变形。例如，在光电倍增管BB80中，将电场辅助型光电阴极BB1用作从与入射光(hv)的入射面相反的一侧的面输出光电子的透过型光电面，但也可以将电场辅助型光电阴极BB1用作从入射光(hv)的入射面输出光电子的反射型光电面。

另外，作为电场辅助型光电阴极BB1的替代，也可以使用排列多个电场辅助型光电阴极BB1而成的电场辅助型光电阴极阵列。在电场辅助型光电阴极阵列中，对第1以及第2电极BB12、BB4的电压的施加，可以对于每个电场辅助型光电阴极BB1单独进行的情况下，可以适当地改变进行动作的电场辅助型光电阴极BB1的数目。其结果，可以改变波长λ_x的光的检测灵敏度。

此外，作为如图13所示的电场辅助型光电阴极BB1的替代，也可以使用如图23、图24中所示的电场辅助型光电阴极BB1。此时，与光电倍增管BB60同样地，可以以一个元件来分别个别地检测出入射光(hv)中所含的多个波长的光。

另外，在光电倍增管BB80中，光电子入射到光电二极管BB84上，但也可以用电荷耦合元件(CCD)来代替光电二极管BB84。

Claims (23)

1.一种光电阴极，其特征在于，具备：

天线层，其具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案；和

光电转换层，其与所述天线层接合，并吸收从所述贯通孔输出的光从而产生光电子。

2.如权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，

在所述光电转换层上产生的所述光电子从所述天线层的所述贯通孔向外部输出。

3.如权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，

所述天线层具有多个凸部和位于该凸部之间的凹部，所述凸部以及所述凹部形成所述图案，所述贯通孔设置在所述凹部。

4.如权利要求3所述的光电阴极，其特征在于，

所述图案上的所述规定规则被规定成，使得在所述光电转换层上产生的光电子的量，多于在将具有贯通孔且表面没有形成凸部以及凹部的天线层接合于所述光电转换层时、在该光电转换层上产生的光电子的量。

5.如权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，

所述天线层具有多个所述贯通孔，该多个贯通孔形成所述图案。

6.如权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，

所述贯通孔的最短宽度短于入射到所述天线层上的光的波长。

7.如权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，

在所述光电转换层的表面上，在从所述天线层的所述贯通孔露出的部分上，形成有用于降低该部分的功函数的活性层。

8.如权利要求7所述的光电阴极，其特征在于，

所述活性层由碱金属、碱金属氧化物、或者碱金属的氟化物构成。

9.一种电子管，其特征在于，

具备光电阴极，

该光电阴极具备：

天线层，其具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案；和

光电转换层，其与所述天线层接合，并吸收从所述贯通孔输出的光从而产生光电子。

10.一种电场辅助型光电阴极，其特征在于，

具备：

光吸收层，吸收入射的光而产生光电子；

第1电极，形成在所述光吸收层的一个主面侧；和

第2电极，形成在所述光吸收层的另一个主面侧，与所述第1电极一起用于在所述光吸收层的一个主面与另一个主面之间施加电压，

所述第1电极具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案，

所述光吸收层吸收从所述第1电极的所述贯通孔输出的光并产生所述光电子，并且，将产生的该光电子经由所述第1电极的所述贯通孔向外部放射。

11.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

还具备：

支撑基板；

电子放射层，形成在所述光吸收层上，将在所述光吸收层上产生的光电子加速；和

接触层，形成在所述电子放射层上，

所述光吸收层形成在所述支撑基板上，

所述第1电极与所述接触层电连接，

所述第2电极与所述支撑基板电连接。

12.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

还具备：

支撑基板；和

电子放射层，形成在所述光吸收层上，将在所述光吸收层上产生的光电子加速，

所述光吸收层形成在所述支撑基板上，

所述第1电极与所述电子放射层进行肖特基接合，

所述第2电极与所述支撑基板电连接。

13.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

所述第1电极具有多个凸部和位于该凸部之间的凹部，所述凸部以及所述凹部形成所述图案，所述贯通孔设置在所述凹部上。

14.如权利要求13所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

所述图案上的所述规定规则被规定成，使得在所述光吸收层上产生的光电子的量，多于在具备具有贯通孔且表面没有形成凸部以及凹部的第1电极时、在所述光吸收层上产生的光电子的量。

15.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

所述第1电极具有多个所述贯通孔，该多个贯通孔形成所述图案。

16.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

所述贯通孔的最短宽度短于入射到所述第1电极上的光的波长。

17.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

从所述光吸收层的主面方向上看时，在所述第1电极的所述贯通孔的内侧，形成有用于降低该部分的功函数的活性层。

18.如权利要求17所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

所述活性层由碱金属、碱金属氧化物、或者碱金属的氟化物构成。

19.如权利要求10所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

具备多个所述第1电极，

在所述多个第1电极中的至少2个上，所述图案的周期互相不同。

20.如权利要求19所述的电场辅助型光电阴极，其特征在于，

所述多个第1电极能够分别单独施加电压。

21.一种电场辅助型光电阴极阵列，其特征在于，

具备多个电场辅助型光电阴极，该电场辅助型光电阴极的特征在于，

具备：

光吸收层，吸收入射的光并产生光电子；

第1电极，形成在所述光吸收层的一个主面侧；和

第2电极，形成在所述光吸收层的另一个主面侧，与所述第1电极一起用于在所述光吸收层的一个主面与另一个主面之间施加电压，

所述第1电极具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案，

所述光吸收层吸收从所述第1电极的所述贯通孔输出的光并产生所述光电子，并且，将产生的该光电子经由所述第1电极的所述贯通孔向外部放射，

所述电场辅助型光电阴极的所述第1以及第2电极，能够给每个所述电场辅助型光电阴极施加电压。

22.一种电场辅助型电子管，其特征在于，

具备电场辅助型光电阴极，该电场辅助型光电阴极的特征在于，

具备：

光吸收层，吸收入射的光并产生光电子；

第1电极，形成在所述光吸收层的一个主面侧；和

第2电极，形成在所述光吸收层的另一个主面侧，与所述第1电极一起用于在所述光吸收层的一个主面与另一个主面之间施加电压，

所述第1电极具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案，

所述光吸收层吸收从所述第1电极的所述贯通孔输出的光并产生所述光电子，并且，将产生的该光电子经由所述第1电极的所述贯通孔向外部放射。

23.一种电场辅助型电子管，其特征在于

具备电场辅助型光电阴极阵列，该电场辅助型光电阴极阵列的特征在于，

具备多个电场辅助型光电阴极，该电场辅助型光电阴极的特征在于，

具备：

光吸收层，吸收入射的光并产生光电子；

第1电极，形成在所述光吸收层的一个主面侧；和

第2电极，形成在所述光吸收层的另一个主面侧，与所述第1电极一起用于在所述光吸收层的一个主面与另一个主面之间施加电压，

所述第1电极具有在厚度方向上贯通的贯通孔，并且在其表面上形成有用于产生表面等离子体共振的遵从规定规则的图案，

所述光吸收层吸收从所述第1电极的所述贯通孔输出的光并产生所述光电子，并且，将产生的该光电子经由所述第1电极的所述贯通孔向外部放射，

所述电场辅助型光电阴极的所述第1以及第2电极，能够给每个所述电场辅助型光电阴极施加电压。

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