CN101189700A - 光电倍增器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电倍增器，其具有能实现高倍增效率的微细结构。该光电倍增器具备将内部维持在真空的外围器，在规定该外围器的内部空间的内壁面的一部分即器件搭载面(40a)上，配置有反射型光电面即光电面(22)、电子倍增部(31)、阳极(32)、电压分配部(311)。尤其是，电子倍增部由用于对来自光电面的光电子进行级联倍增的多段倍增电极构成，向这些各段倍增电极分别施加相应电压的电压分配部，和电子倍增部一起位于同一平面上。

Description

光电倍增器

技术领域

本发明涉及一种光电倍增器，其具有对由光电面生成的光电子进行级联倍增的电子倍增部。

背景技术

目前，光电倍增器(PMT：Photo-Multiplier Tube)作为光传感器已被人所知。光电倍增器构成为，具备将光变换为电子的光电面(Photocathode)、聚焦电极、电子倍增部、以及阳极，并且，这些被收容在真空容器中。在这种光电倍增器中，当光向光电面入射时，光电子从光电面被释放到真空容器中。该光电子被聚焦电极导入到电子倍增部，并被该电子倍增部进行级联倍增。阳极将已倍增的电子中到达此处的电子作为信号而输出(例如，参照下述专利文献1以及专利文献2)。

专利文献1：日本国特许第3078905号公报(日本国特开平5-182631号公报)

专利文献2：日本国特开平4-359855号公报

发明内容

发明者们对目前的光电倍增器进行了研讨，结果发现了以下的问题。即，随着光传感器用途的多样化，需要更加小型的光电倍增器。另一方面，伴随着这种光电倍增器的小型化，对构成该光电倍增器的部件提出了高精度的加工技术的要求。特别是随着部件自身的微细化的进展，这些部件之间的精密配置变得越来越难以实现，因此无法获得高检测精度，而且，每个被制造出来的光电倍增器的检测精度的偏差也变大。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能获得更高倍增效率的微细结构的光电倍增器。

本发明涉及的光电倍增器是具有电子倍增部的光传感器，该电子倍增部对由光电面生成的光电子进行级联倍增，根据该光电面的配置位置，光电倍增器分为，沿着与光的入射方向相同的方向释放光电子的具有透过型光电面的光电倍增器、以及沿着与光入射方向不同的方向释放光电子的具有反射型光电面的光电倍增器。

具体地说，该光电倍增器具有：外围器，使由包括器件搭载面的内壁面所规定的内部空间维持真空状态；被容纳于该外围器内的光电面；被容纳于该外围器内的电子倍增部；至少一部分被容纳于该外围器内的阳极；以及电压分配部。上述外围器由玻璃材料制的下侧框架(frame)，电子倍增部、阳极、电压分配部被一体地蚀刻加工的侧壁框架，以及玻璃材料或硅材料制的上侧框架构成。而且，在这种情况下，器件搭载面相当于下侧框架的上面。

上述电子倍增部由沿着电子的行进方向依次配置在器件搭载面上的多段倍增电极构成，这些多段倍增电极分别被设定在不同的电位。通过这种多段倍增电极的级联倍增而实现了高倍增效率。并且，上述电压分配部与电子倍增部一起被配置在器件搭载面上，并向构成该电子倍增部的多段倍增电极的每一个施加规定电压。如此，通过将电子倍增部和电压分配部共同配置在同一平面上，能够实现该光电倍增器的小型化。

本发明涉及的光电倍增器中，由于上述电压分配部与电子倍增部一起被容纳于外围器的内部空间内，所以优选为具有主轴部和从该主轴部延伸的多个连接部的形状。该主轴部沿着电子倍增部中的电子行进方向延伸，多个连接部的一端与多段倍增电极中相应段的倍增电极相连。并且，优选各连接部被整形为，至少与主轴部相连的连接端部的在该主轴部的延伸方向上规定的厚度，小于在该主轴部的延伸方向上规定的各段倍增电极的宽度。这是因为：由于在两端被施加了规定电压的主轴部上形成有连续的电位梯度，因而，如果连接部的连接端部(主轴部和连接部的连接部分)的厚度大，那么将不能忽视在向着该连接部的光电面侧的侧面和向着阳极侧的侧面之间产生的电位差(相应段的倍增电极的电位控制变难)。与此相反的是，为了减小电阻，优选增大除了该连接端部的该连接部的截面。

本发明涉及的光电倍增器中，优选上述多段倍增电极分别具有沿着器件搭载面配置的多个沟部。1个倍增电极的各个沟部分别构成多个电子倍增通道的一部分。

并且，本发明涉及的光电倍增器中，在上述电压分配部的主轴部的两端上，连接有用于向电子倍增部施加规定电压的金属端子。这些金属端子插入到连接外围器的外部和内部空间的贯通孔内。

而且，本发明涉及的光电倍增器中，从容易加工的角度考虑，优选至少上述电子倍增部由硅构成。例如，在上述侧壁框架由硅材料构成的情况下，由于电子倍增部、阳极、以及电压分配部能够一体地通过蚀刻加工而实现，因此，能够实现在上述下侧框架的器件搭载面上的这些构成要素的二维配置，从而能够实现该光电倍增器的小型化。

另外，通过下面的详细说明以及附图可以更充分地理解本发明相关的各实施例。这些实施例仅仅是例示，不能认为是对本发明的限定。

并且，本发明的更大的应用范围将从以下的详细说明而变得清楚。然而，详细的说明和特定的事例虽然表示了本发明的优选实施例，但是这些仅仅是为了例示而表示的。从这些详细说明本领域技术人员显然可以知晓包含于本发明的思想以及范围中的各种变形以及改良。

如上所述，根据本发明，电子倍增部和电压分配部被配置在同一平面上，其中，电子倍增部由具有分别构成电子倍增通道的多个沟部的多段倍增电极构成，并实现了高倍增效率，电压分配部用于向这些多段倍增电极施加规定的电压。如此，由于光电倍增器的主要构成要素能够被二维地配置，因此能够获得具有更高倍增效率的微细结构的光电倍增器。

附图说明

图1是本发明涉及的光电倍增器的一实施例的构成的立体示意图。

图2是图1所示的光电倍增器的组装工序图。

图3是分别沿着图1中的I-I线和II-II线被剖开的光电倍增器的结构的截面示意图。

图4是图1所示的光电倍增器中电子倍增部的结构的立体示意图。

图5是用于说明电子倍增部的多种结构的平面图。

图6是图1所示的光电倍增器的制造工序的说明图(其1)。

图7是图1所示的光电倍增器的制造工序的说明图(其2)。

图8是采用本发明涉及的光电倍增器的检测模块的构成示意图。

符号说明

1a…光电倍增器，2…上侧框架，3…侧壁框架，4…下侧框架(玻璃基板)，22…光电面，31…电子倍增部，32…阳极，42…阳极端子，311…电压分配部，311a、311b…端部。

具体实施方式

下面，使用图1～图8详细地说明本发明涉及的光电倍增器及其制造方法。而且，在附图的说明中，使用相同的符号标记相同的部分，省略重复的说明。

图1是本发明涉及的光电倍增器的一个实施例的结构的立体示意图。该图1中所示的各光电倍增器1a是具有反射型光电面的电子倍增器，包括由上侧框架2(玻璃基板)、侧壁框架3(硅基板)、下侧框架4(玻璃基板)构成的外围器。该光电倍增器1a是如下所述的光电倍增器：当光向着光电面入射的方向和电子倍增部的电子的运动方向相交叉，即光从图1中的箭头A所示的方向入射，那么通过从光电面释放出的光电子入射到电子倍增部，该光电子沿着箭头B所示的方向运动，从而将二次电子级联倍增。接着，对各构成要素进行说明。

图2是将图1所示的光电倍增器1a分解为上侧框架2、侧壁框架3、以及下侧框架4的立体示意图。上侧框架2以矩形平板状的玻璃基板20作为基体材料而形成。在玻璃基板20的主面20a上形成有矩形的凹部201，凹部201的外周沿着玻璃基板20的外周形成。

侧壁框架3以矩形平板状的硅基板30作为基体材料而构成。从硅基板30的主面30a到与其相对的面30b之间形成有贯通部301(电子倍增部31侧)以及贯通部302(阳极32侧)。贯通部301以及贯通部302的开口均为矩形，贯通部301以及贯通部302互相连接，其外周沿着硅基板30的外周形成。

在贯通部301内形成有反射型光电面22、电子倍增部31、阳极32、电压分配部311。电子倍增部31由从光电面22到阳极32的被设定在不同电位的多段倍增电极构成。这些多段倍增电极上分别形成有含有底部的沟部，在这些壁部(规定各沟部的侧壁)以及底部上形成有由二次电子释放材料构成的二次电子释放面。

而且，在贯通部302内将电压分配部311以及阳极32配置为，在与该贯通部302的内壁之间设置空隙部。电压分配部311由沿着电子倍增部31中的电子运动方向延伸的主轴部、以及从该主轴部延伸并且一端连接于对应段的倍增电极的连接部构成。并且，在电压分配部311的第1端部311a和第2端部311b之间施加规定电压，通过连接部将电子倍增器31中的各段倍增电极设定为规定电位。光电面侧端子311a的一部分相对于光的入射方向(图1中的箭头A所示的方向)被倾斜地切掉，从而与阳极32相对，并且在该切面上形成反射型光电面22。阳极32与光电面22一起被配置在夹着电子倍增器31的位置上。这些光电面22、电子倍增部31、电压分配部311以及阳极32通过阳极接合、扩散接合、以及使用低熔点金属(例如铟)等密封材料的接合等(下面，在仅记载接合的情况下，指的是这些接合中的任何一种)分别被固定在下侧框架4上，由此，二维地配置在该下侧框架4的器件搭载面上。

下侧框架4以矩形平板状的玻璃基板40作为基体材料而构成。从玻璃基板40的主面40a(器件搭载面)到与此相对的面40b之间，分别设有孔401、孔402、以及孔403。在孔401、孔402、孔403内分别插入并固定有光电面侧端子41、阳极端子42、阳极侧端子43。并且，光电面侧端子41与电压分配部311的第1端部311a电接触，阳极端子42与侧壁框架3的阳极32电接触，并且，阳极侧端子43与电压分配部311的第2端部311b电接触。

图3是分别沿着图1中的I-I线以及II-II线被剖开的光电倍增器1a的结构的截面示意图。特别是在图3中，区域(a)表示沿着I-I线被剖开的光电倍增器(图1)的结构，区域(b)表示沿着II-II线被剖开的光电倍增器的结构。如前所述，在上侧框架2上形成有用于规定外围器的内部空间的凹部201。通过接合该上侧框架2的主面20a(参照图2)和侧壁框架3的主面30a(参照图2)，将上侧框架2固定在侧壁框架3上。

如图(3)的区域(a)所示，在与上侧框架2的凹部201相对应的位置上配置有侧壁框架3的贯通部301(电子倍增部31侧)以及贯通部302(阳极32侧)。电子倍增部31和电压分配部311的一部分一起被配置在侧壁框架3的贯通部301中。电压分配部311的第1端部311a被配置为，在侧壁框架3和该第1端部311a之间形成有空隙部301a，在该第1端部311a和电子倍增部31之间形成有空隙部301b。并且，在位于电子倍增部31的电子出射端侧的侧壁框架3的贯通部302内配置有阳极32。由于阳极32被配置为不与贯通部302的内壁相接触，因此在侧壁框架3和阳极32之间以及电子倍增部31和阳极32之间形成有空隙部302a。并且，在贯通部302中还配置有包括第2端部311b的电压分配部311的一部分。电压分配部311的第1端部311a位于电子倍增器31的电子入射端侧，在形成于该第1端部311a的切面上还设有反射型光电面即光电面22。当经过上侧框架2的入射光到达光电面22时，对应于该入射光的光电子从光电面22向着电子倍增部31释放。如此，在被侧壁框架3的内壁所包围的贯通部301以及贯通部302内，配置有光电面22、电子倍增部31、电压分配部311以及阳极32，这些接合在下侧框架4的主面40a(参照图2)上。

而且，为了实现更高倍增率，电子倍增器31由从光电面22向着阳极32依次配置的多段倍增电极构成。由于这些倍增电极的各段分别被设定在不同的电位，所以这些倍增电极彼此电分离。另一方面，如图3中的区域(b)所示，指定段的倍增电极设有分别构成不同的电子倍增通道的一部分的多个沟部，并以底部为共通部分。

通过接合侧壁框架3的面30b(参照图2)和下侧框架4的主面40a(参照图2)，将下侧框架4固定在侧壁框架3上。这时，侧壁框架3的光电面22、电子倍增部31、电压分配部311以及阳极32也与下侧框架4相接合。由此，将该光电倍增器的主要要素即光电面22、电子倍增部31、电压分配部311以及阳极32被配置在相当于下侧框架4的主面40a的器件搭载面上。分别由玻璃材料构成的上侧框架2以及下侧框架4以夹着侧壁框架3的状态通过分别接合于该侧壁框架，得到该电子倍增器1a的外围器。另外，在该外围器的内部形成有空间，在组装由这些上侧框架2、侧壁框架3、以及下侧框架4构成的外围器时，进行真空气密处理，将该外围器的内部维持在真空状态(详细情况在后面叙述)。

由于下侧框架4的光电面侧端子401以及阳极侧端子403分别电接触于电压分配部311的第1以及第2端部311a、311b，因此，通过分别向光电面侧端子401以及阳极侧端子403施加规定的电压，能够在硅基板30的长度方向(从光电面22释放出光电子的方向，也是二次电子在电子倍增部31中的运动方向)上产生电位差。并且，由于下侧框架4的阳极端子402与侧壁框架3的阳极32相接触，因此能够将到达阳极32的电子作为信号而取出。

图4中显示了侧壁框架3的壁部附近的结构。虽然在硅基板30的贯通部301内配置有光电面22、电压分配部311、电子倍增部31以及阳极32，但是在该图4中，作为立体图主要显示了光电面22附近的结构。为了实现了更高的倍增率，电子倍增部31由从光电面22向着阳极32依次配置的多段倍增电极构成。这些倍增电极由于各段设定在不同的电位，因此彼此电分离，但是构成相同段的电子倍增通道的一部分的多个沟部以底部为共通的部分而电相连。并且，与电子倍增部31并排设置的电压分配部311具有，平行于电子倍增部31设置的主轴部、以及从主轴部伸出并分别与对应段的倍增电极相连的连接部。而且，这些连接部从光电面22到阳极32分别彼此隔开规定的距离，如果在第1端部311a与第2端部311b之间施加规定电压，则由于主轴部中的电压下降，各段的倍增电极分别被设定在不同的规定电位。并且，在电压分配部311的第1端部311a的切面上设有反射型光电面即光电面22，在该光电面22和电子倍增部31之间设有用于有效地向电子倍增部31导入来自该光电面22的光电子的聚焦电极31a。聚焦电极31a也和倍增电极同样，以底部为共通部分而电相连。

光电倍增器1a如下地工作。即，分别向下侧框架4的光电面侧端子401和阳极侧端子403施加-1000V和0V的电压。另外，硅基板30的电阻约为10MΩ。而且，硅基板30的电阻值可以通过改变硅基板30的体积例如厚度进行调整。例如，通过减小硅基板的厚度和宽度可以提高电阻值。这里，当光经过由玻璃材料构成的上侧框架2入射到侧壁框架3的反射型光电面即光电面22时，光电子从光电面22向着聚焦电极31a放出，而且，经过聚焦电极31a的光电子到达电子倍增部31。在电压分配部311上，由于沿着硅基板30的长度方向有电位差产生，因此到达电子倍增部31的光电子向着阳极32侧运动。电子倍增部31由分别作为不同的电子倍增通道的一部分并具有多个沟部的多段倍增电极构成。所以，从光电面22到达电子倍增部31的光电子在各段倍增电极的沟部依次倍增，效率良好地释放多个二次电子。如此，在电子倍增部31中相继地进行二次电子的级联倍增，对应于从光电面到达电子倍增部的每1个光电子，生成10⁵～10⁷个二次电子。这些生成的二次电子到达阳极32，作为信号从阳极端子402被取出。

接着，使用图5说明侧壁框架3中的电子倍增部31的多种结构。

首先，图5中的区域(a)是如上所述由分别具有多个沟部的多段倍增电极构成的多通道电子倍增部的构成的平面示意图。在该图5中的区域(a)所示的电子倍增部31中，从光电面22至阳极32依次配置有各段分别被设定在不同电位的多段倍增电极。而且，各段倍增电极设有多个沟部，多段倍增电极各自的沟部中，由从光电面22至阳极32排列成一列的沟部构成了1个电子倍增通道。而且，各段倍增电极电连接于从电压分配部311的主轴部伸出的连接部，并通过第1以及第2端部311a、311b之间的电压下降而被设定在不同的电位。这时，各连接部的形状为，至少和主轴部相连的连接端部的在该主轴部的延伸方向上规定的厚度，小于在该主轴部的延伸方向上规定的各段倍增电极的宽度。由于在两端施加有规定电压的电压分配部311的主轴部上形成有连续的电位梯度，所以，如果连接部的连接端部(主轴部和连接部的连接部分)的厚度大，那么，很难将各段倍增电极设定在期望的电位，然而，通过至少减小连接端部的厚度，能够容易地得到期望的电压。并且，为了减小电阻，也可以增大除了连接端部之外的该连接部的截面积。

另一方面，虽然图5中的区域(b)中所示的电子倍增部31也由多段倍增电极构成，但是，其与图5中的区域(a)中所示的结构的电子倍增部31的不同点在于，从光电面22到阳极32的相邻段的倍增电极的电子入射面彼此相向。并且，在该实施例所示的结构中，在第一段以后的各段倍增电极的电子入射开口处设有栅电极，其结构和聚焦电极31a相同。如此，该发明涉及的光电倍增器也可以具有单通道的电子倍增部。在该构成中也优选连接部的截面积小于主轴部的截面积。

另外，上述的实施例中虽然对反射型的光电子电子倍增器进行了说明，但是，本发明涉及的光电倍增器也可以具有透过型光电面。例如，通过在由玻璃材料构成的上侧框架2的凹部201的底面的对应于电子倍增部31的电子入射端的位置上形成光电面，或者在与电子倍增部31的阳极侧端相反的端部上形成透过窗、并且以覆盖该透过窗的方式再形成透过型光电面，从而得到具有透过型的光电面的光电倍增器。在反射型以及透过型的任何一种结构中，在其他结构与上述的电子倍增器1a的结构相同的状态下，可以得到本发明涉及的光电倍增器。

并且，上述的实施例中，配置在外围器内的电子倍增部31以离开构成侧壁框架3的硅基板30的状态下一体地形成。通常，在侧壁框架3和电子倍增部31相接触的状态下，该电子倍增部31受到经由侧壁框架3的外部杂音的影响，检测精度有可能降低。因此，在该发明中，侧壁框架3和一体地形成的电子倍增部31、电压分配部311以及阳极32，以从该侧壁框架3隔开规定距离的状态下，分别配置在玻璃基板40(下侧框架4)上。

并且，在上述的实施例中，构成外围器的一部分的上侧框架2由玻璃基板20构成，该玻璃基板20自身作为透过窗而发挥作用。然而，上侧框架2也可以由硅基板构成。这种情况下，在该上侧框架2或侧壁框架3的任何一个上形成透过窗。关于透过窗的形成方法，例如，可以对以硅基板夹着玻璃层(SiO₂)的两面的SOI(Silicon On Insulator)基板的两面进行蚀刻，然后将露出的玻璃层(SiO₂)的一部分作为透过窗加以利用。而且，也可以在硅基板上形成数μm的柱状或网眼状的图案，然后热氧化该部分使其玻璃化。而且，也可以将透过窗形成区域的硅基板蚀刻到数μm左右的厚度，然后通过热氧化使其玻璃化。这种情况下，可以从硅基板的两面进行蚀刻，也可以仅从一侧进行蚀刻。

接着，对图1所示的光电倍增器1a的制造方法的一个示例进行说明。在制造该光电倍增器时，准备直径为4英寸的硅基板(图2的侧壁框架3的构成材料)和相同形状的2片玻璃基板(图2的上侧框架2以及下侧框架4的构成材料)。对他们的每个微小的区域(例如，几毫米～几十毫米四方)上实施在下面进行说明的加工。当下面说明的加工完成时，按照各个区域进行分割，完成光电倍增器。接着，使用图6以及图7对该加工方法进行说明。

首先，如图6的区域(a)所示，准备厚度为0.3mm、电阻率为30kΩ·cm的硅基板50(相当于侧壁框架3)。该硅基板50的两面上分别形成有硅热氧化膜60以及硅热氧化膜61。硅热氧化膜60以及硅热氧化膜61作为DEEP-RIE(Reactive Ion Etching)加工时的掩模而起作用。接着，如图6中的区域(b)所示，抗蚀剂膜70形成在硅基板50的背面侧上。在抗蚀剂膜70上形成有与图3中所示的区域(a)的空隙部302a相对应的除去部701。这时，还形成对应于用于将构成电子倍增部31的各段倍增电极分离的空隙部的除去部。如果在该状态下蚀刻硅热氧化膜61，那么，在形成与图3中所示的区域(a)的空隙302a相对应的除去部611的同时，形成与各段的倍增电极的空隙部相对应的除去部。

从如图6中的区域(b)所示的状态除去抗蚀剂膜70后，进行DEEP-RIE加工。这时，在进一步提高DEEP-RIE加工时的选择性(加工处和非加工处的蚀刻速率比)的情况下，或者在要求深加工的情况下，也可以不除去抗蚀剂膜70，将其作为掩模使用。如图6中的区域(c)所示，在硅基板50上形成有，与图3中所示的区域(a)的空隙部302a相对应的空隙部501、以及与空隙部301a、301b相对应的空隙部。接着，如图6中的区域(d)所示，抗蚀剂膜71形成在硅基板50的表面侧。在抗蚀剂71上形成有，与图3中所示的区域(a)的空隙部301a、301b相对应的除去部711、与图3中所示的区域(a)的空隙部302a相对应的除去部712、以及与各段的倍增电极间的空隙部相对应的除去部。如果在该状态下蚀刻硅热氧化膜60，则形成与图3中所示的区域(a)的空隙部301a、301b相对应的除去部601、与图3中所示的区域(a)的空隙部302a相对应的除去部602、以及与各段的倍增电极间的空隙部相对应的除去部。

从如图6所示的区域(d)的状态除去硅热氧化膜61后，玻璃基板80(相当于下侧框架4)被阳极接合在硅基板50的背面侧(参照图6中所示的区域(e))。在该玻璃基板80上预先加工有相当于图2的孔401的孔801、以及对应于图2的孔402的孔802。另外，虽然没有图示，但是还预先加工有与孔802并排且对应于图2的孔403的孔803。接着，在硅基板50的表面侧进行DEEP-RIE加工。抗蚀剂膜71作为DEEP-RIE加工时的掩模材料而起作用，使深宽比大的加工成为可能。DEEP-R1E加工后除去抗蚀剂膜71以及硅热氧化膜61。如图7中的区域(a)所示，通过对预先从背面进行了空隙部501的加工的部分形成到达基板80的贯通部，形成相当于图2的阳极32的岛状部52。相当于该阳极32的岛状部52和玻璃基板80相接合。并且，在进行DEEP-RIE加工时，还形成相当于各段的倍增电极的部分51，和相当于电压分配部311的第1端部311a的岛状部503。这里，在设置于各倍增电极部分51的沟部以及底部上形成有二次电子释放面。而且，这时，在岛状部503上形成有切面，并在该切面上形成反射型光电面22(参照图7中所示的区域(c))。

接着，如图7中的区域(b)所示，准备相当于上侧框架2的玻璃基板90。在玻璃基板90上，通过沉孔加工形成有凹部901(相当于图2的凹部201)。

如上所述地加工进行到图7中所示的区域(c)的硅基板50以及玻璃基板80和加工进行到如图7中所示的区域(b)的玻璃基板90，如图7中的区域(d)所示，以真空气密的状态接合。然后，分别地，将相当于图2的光电面侧端子41的光电面侧端子81插入并固定在孔801内，将相当于图2的阳极端子42的阳极端子82插入并固定在孔802内，将相当于图2的阳极侧端子43的阳极侧端子83插入并固定在孔803内，从而形成图7中的区域(e)中所示的状态。然后，通过以芯片为单位进行切割，能够得到具有如图1以及图2所示结构的光电倍增器。

接着，对采用具有上述结构的光电倍增器1a的光模块进行说明。图8中所示的区域(a)是采用光电倍增器1a的分析模块的结构示意图。分析模块85具有：玻璃板850、气体导入管851、气体排气管852、溶剂导入管853、试剂混合反应通路854、检测部855、废液积存处856、试剂通路857。气体导入管851以及气体排气管852是为了向分析模块85导入或从其排出作为分析对象的气体而设置的。从气体导入管851导入的气体经过在玻璃基板850上形成的提取通路853a从气体排出管852向外部排出。所以，当被导入的气体中存在着特定的相关物质(例如，环境荷尔蒙或微粒)时，通过使从溶剂导入管853被导入的溶剂经过提取通路853a，能够将其从溶剂中提取出来。

经过提取通路853a的溶剂含有被提取出的相关物质，并被导入到试剂混合反应通路854中。试剂混合反应通路854有多个，通过从试剂通路857分别导入相应的试剂，使试剂和溶剂混合。混合有试剂的溶剂一边进行反应，一边在试剂混合反应通路854中向检测部855行进。在检测部855中结束相关物质的检测的溶剂废弃于废液积存处856。

参照图8中所示的区域(b)对检测部855的构成进行说明。检测部855具有：发光二极管阵列855a、光电倍增器1a、电源855c、输出电路855b。发光二极管阵列855a中设有多个分别对应于玻璃板850的试剂混合反应通路854的发光二极管。从发光二极管阵列855a出射的激发光(图中的实线箭头)被导入到试剂混合反应通路854中。在试剂混合反应通路854中流过能含有相关物质的溶剂，并且，相关物质在试剂混合反应通路854内与试剂发生反应之后，激发光向与检测部855相对应的试剂混合反应通路854照射，荧光或透过光(图中的虚线箭头)到达光电倍增器1a。该荧光或透过光照射在光电倍增器1a的光电面22上。

如前所述，由于光电倍增器1a内设有具备多个沟(例如相当于20个通路的分量)的电子倍增部，因此能够检测出哪个位置的(哪个试剂混合反应通路854的)荧光或透过光发生了变化。该检测结果从输出电路855b输出。而且，电源855c是用于驱动光电倍增器1a的电源。另外，玻璃板850上配置有玻璃薄板(图中未显示)，除了气体导入管851、气体排气管852、溶剂导入管853和玻璃板850的接点部、以及废液积存部856和试剂通路857的试料注入部之外，覆盖提取部853a、试剂混合反应通路854、试剂通路857(除了试剂注入部)等。

如上所述，根据本发明，通过将构成电子倍增部31的多段倍增电极二维地配置，能够得到使电子倍增效率显著提高的微细结构的光电倍增器。

而且，通过对硅基板30a进行微细加工，能够在电子倍增部31上形成沟，而且，由于硅基板30a和玻璃基板40a相接合，因此没有振动的部分。所以，各实施例涉及的光电倍增器具有优良的抗震性、抗冲击性。

由于阳极32和玻璃基板40a相接合，因而焊接时没有金属飞沫。因此，各实施例涉及的光电倍增器的电稳定性和抗震性、抗冲击性得到了提高。由于阳极32以在其整个下面和玻璃基板40a相接合，因而不会因冲击、振动而发生振动。因此，提高了该光电倍增器的抗震性、抗冲击性。

而且，在该电子倍增器的制造过程中，没有必要组装内部结构，且操作简单，因而作业时间短。由于由上侧框架2、侧壁框架3、以及下侧框架4构成的外围器(真空容器)和内部结构一体地构成，因而能够容易地实现小型化。由于在内部没有单独的部件，因而不需要电气性的、机械性的接合。

电子倍增部31由配置成平面的多段倍增电极构成，电子一边轰击设置在各段的倍增电极上的多个沟部，一边进行级联倍增。如此，由于该光电倍增器是平面的结构，且不需要很多的部件，因此容易实现小型化。

根据采用具有上述结构的光电倍增器的分析模块85，能够检测微小的粒子。而且，能够连续地进行从提取到反应、检测的过程。

根据以上的本发明的说明可知可以对本发明进行多种变形。这种变形不能被认为是脱离了本发明的思想以及范围，对本领域技术人员来说不言而喻的改良均包含在本发明的权利要求的范围内。

产业上利用的可能性

本发明涉及的光电倍增器能够用于需要检测微弱光的多种检测领域。

Claims (6)

1.一种光电倍增器，其特征在于，具备：

外围器，使由包括器件搭载面的内壁面所规定的内部空间维持真空状态；

光电面，被容纳于所述外围器内，相应于经过该外围器取入的光而向该外围器的内部释放电子；

电子倍增部，被容纳于所述外围器内，并具有沿着电子的行进方向依次配置在所述器件搭载面上的多段倍增电极；

阳极，被容纳于所述外围器内，用于将在所述电子倍增部被级联倍增的电子中到达的电子作为信号而取出；以及，

电压分配部，被容纳于所述外围器内，用于向构成所述电子倍增部的多段倍增电极分别施加规定电压，并且与所述电子倍增部一起被配置在所述器件搭载面上。

2.根据权利要求1所述的光电倍增器，其特征在于：

所述电压分配部具备：主轴部，沿着所述电子倍增部中的电子行进方向延伸；多个连接部，分别从该主轴部伸出，并且一端与所述多段倍增电极中相应段的倍增电极相连。

3.根据权利要求2所述的光电倍增器，其特征在于：

所述多个连接部分别被整形为，至少与所述主轴部相连的连接端部的在所述主轴部的延伸方向上的规定厚度，小于在所述主轴部的延伸方向上所规定的各段倍增电极的宽度。

4.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的光电倍增器，其特征在于：

所述多段倍增电极分别具有沿着所述器件搭载面配置的多个沟部。

5.根据权利要求2或3所述的光电倍增器，其特征在于：

在所述电压分配部中的所述主轴部的两端，连接有用于向所述电子倍增部施加规定电压的金属端子。

6.根据权利要求1至5中任何一项权利要求所述的光电倍增器，其特征在于：

所述电子倍增部由硅形成。

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