CN1717766A - 碱金属发生剂、碱金属发生器、光电面、二次电子发射面、电子管、光电面的制造方法、二次电子发射面的制造方法和电子管的制造方法 - Google Patents

碱金属发生剂、碱金属发生器、光电面、二次电子发射面、电子管、光电面的制造方法、二次电子发射面的制造方法和电子管的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可以稳定地产生碱金属的用来形成光电面或二次电子发射面的碱金属发生剂等。该碱金属发生剂(1)用于形成对应于入射光而发射光电子的光电面，或者对应于入射电子发射二次电子的二次电子发射面。特别是，该碱金属发生剂(1)至少含有由以碱金属离子为配电离子的至少一种钒酸盐组成的氧化剂，和用来还原所述离子的还原剂。钒酸盐的氧化能力比铬酸盐的氧化能力弱，因此与还原剂的氧化还原反应比铬酸盐的情况进行得缓慢，容易控制反应速度。

Description

碱金属发生剂、碱金属发生器、光电面、二次电子发射面、电子管、 光电面的制造方法、二次电子发射面的制造方法和电子管的制造方法
技术领域
本发明涉及碱金属发生剂、碱金属发生器、光电面、二次电子发射面、电子管、该光电面的制造方法、该二次电子发射面的制造方法以及该电子管的制造方法。
背景技术
作为根据入射光而发射电子(光电子，一次电子)的光电面，已知的有在透明基板上形成的所谓透过型光电面，或在Ni等金属基板上所形成的所谓反射型光电面，这种光电面作为例如光电子倍增管、光电管、图像增强器和条纹管等电子管的重要的零件被采用。
目前实用化了的光电面的多数是在基板上所形成的包含碱金属的光电子发射材料(主要是金属间化合物，化合物半导体)，例如，由Sb与Cs组成的金属间化合物组成。
以往，作为构成元素包含上述碱金属的光电子发射材料，通过在保持规定的真空度(以残留气体的分压表达的情况下，优选为10-7～10-2Pa)与温度的气氛中，产生碱金属蒸汽，与碱金属反应的光电子发射材料的构成材料与碱金属蒸汽反应，从而形成光电子发射材料。例如，在由Sb与Cs组成的金属间化合物的光电子发射材料的形成中，例如，在基板上首先形成由与碱金属反应的光电子发射材料的构成材料Sb组成的蒸镀膜，接着，产生Cs的蒸汽，于由Sb组成的蒸镀膜上使Cs反应，从而形成金属间化合物的层。
这时，因为碱金属在大气中非常不稳定无法把其本身作为碱金属的蒸汽的发生源，所以使用的供给源(所谓碱源或碱金属源)作为构成成分含有在规定温度下由氧化还原反应能够生成碱金属的氧化剂和还原剂的组合物。作为此供给源，以往使用例如粉末状的碱金属源或加压成形为小片状的碱金属源。另外，在本说明书中，把含有上述氧化剂与还原剂的碱金属蒸汽的碱金属源(供给源)称为碱金属发生剂。
此外，这些粉末状的碱金属发生剂或者加压成形成小片(pellet)状的碱金属发生剂，在容纳于设有能够向外部释放碱金属蒸汽的开口的金属制外壳内的状态下被使用。此外，有时还使用此金属制外壳被封入玻璃制细颈瓶内的状态。而且，在形成光电面时，加热此金属制外壳，产生碱金属的蒸汽。
进一步，上述碱金属发生剂，在例如光电子倍增管中的倍增极的二次电子发射面的形成中也被使用。
作为这种碱金属发生剂，以往使用的有：作为还原剂含有Si、Ti或Al等，而且，作为氧化剂含有以碱金属离子为配电离子(countercation)的铬酸盐(例如Cs2CrO4等)的粉末状或者加压成形成小片状的碱金属发生剂，含有此类氧化剂的碱金属发生剂，例如，在特开昭55-78438号公报或特开昭53-124059号公报中被公开了。
发明内容
发明者们研究上述现有技术的结果发现以下这样的课题。在制造适用于上述电子管的光电面时，采用含有以碱金属离子为配电离子的铬酸盐作为氧化剂的碱金属发生剂，因为由上述铬酸盐组成的氧化剂与还原剂的氧化还原反应的反应速度极大，一旦反应场的温度缓缓上升达到能够进行反应的规定温度则反应急剧地进行，故存在着一旦反应开始进行利用调节反应温度控制反应速度就极其困难这样的制造方面的问题。
更具体地说，因为随着氧化还原反应的急剧进行反应场的温度急剧上升，故有时容纳碱金属发生剂本身或者碱金属发生剂的金属制外壳或玻璃制细颈瓶会破裂。如果在制造电子管内的光电面时发生这种状况，则碱金属量的控制变得困难，不能得到期望的性能。此外，在此情况下，由于制造效率上的制约等原因，用过的金属制外壳残留在玻璃制外壳等电子管的外壳内，此时如果金属制外壳破裂则成为外观上的不良制品。
进一步，因为氧化还原反应的急剧的进行致使碱金属的发生速度和收获率有很大变动，故存在着应该形成光电面的区域或倍增极的应该形成二次电子发射面的区域中的碱金属蒸镀状态不均的问题。例如，在通过高频加热方式加热碱金属发生剂时，如果使用以往的铬酸盐，氧化还原反应急剧地进行，通常无法确定停止加热的时机，在同样的条件下制造的多个光电面之间存在分光感度特性(放射敏感度和量子效率)上的偏差，在同样的条件下制造的多个倍增极，其倍增效率也参差不齐，有时成为不良品，生产效率降低。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种可以稳定地产生碱金属的光电面或二次电子发射面形成用的碱金属发生剂，含有该碱金属发生剂、并且可以容易地控制碱金属的发生速度的碱金属发生器，具有足够的分光感度特性的光电面，具有足够的倍增效率的二次电子发射面，以及具有足够的光电转换特性的电子管。此外，本发明的目的还在于提供一种容易形成且性能的再现性好的光电面的制造方法，二次电子发射面的制造方法，以及电子管的制造方法。
发明者们为了实现上述目的重复专心研究的结果，发现上述以往的氧化剂与还原剂的氧化还原反应的反应速度大的一大原因是，作为氧化剂的以碱金属离子作为配电离子的铬酸盐比还原剂具有非常强的氧化性。
而且，发明者们针对氧化性比上述铬酸盐要弱的氧化剂进行了研究，发现如果使用钒酸盐作为这种氧化剂，则可以容易且再现性好地制造具有匹敌于上述以往用铬酸盐所制造的光电面和二次电子发射面的性能的光电面和二次电子发射面。
也就是说，本发明是根据入射光而发射光电子的光电面，或者，根据入射电子而发射二次电子的二次电子发射面的形成中所使用的成为碱金属的供给源的碱金属发生剂，其中至少含有氧化剂和还原剂。特别是，在该碱金属发生剂中，上述氧化剂由以碱金属离子为配电离子的至少一种钒酸盐组成。上述还原剂在规定温度下开始与氧化剂的氧化还原反应，还原碱金属离子。
由于以碱金属离子为配电离子的钒酸盐的氧化性比上述铬酸盐弱，所以与还原剂的氧化还原反应比铬酸盐的场合缓慢地进行。因此，即使一旦反应开始进行也容易通过调节反应温度控制反应速度。换句话说，可以不使有关本发明的碱金属发生剂本身或容纳它的外壳破裂而稳定地产生碱金属(碱金属的蒸汽)。
因而，通过用这种含有钒酸盐的碱金属发生剂，可以容易且再现性好地制造具有足够的分光感度特性的光电面，或具有足够的倍增效率的二次电子发射面。
此外，本发明的碱金属发生器，产生根据入射光而发射光电子的光电面，或者，根据入射电子而发射二次电子的二次电子发射面的形成中所使用的碱金属。该碱金属发生器具备外壳、供给源、发射口。特别是，在该碱金属发生器中，上述外壳优选容纳供给源的金属制外壳。上述供给源是含有产生碱金属的原料的，具有上述结构的碱金属发生剂(本发明中的碱金属发生剂)。此外，上述发射口设在上述外壳上，从容纳供给源的该外壳的内部空间向该外壳的外部，发射在供给源中产生的碱金属的蒸汽。
将具有上述结构的碱金属发生剂容纳于内部的本发明的碱金属发生器，能够稳定的从外壳的发射口发射出由碱金属发生剂中的氧化剂与还原剂的氧化还原反应产生的碱金属(碱金属蒸汽)。
因此，可以通过使用本发明的碱金属发生器，容易且再现性好地制造具有足够分光感度特性的光电面，和具有足够的倍增效率的二次电子发射面。
本发明的光电面含有根据入射光而发射光电子的碱金属。该碱金属是从本发明的碱金属发生剂产生的碱金属。此外，该碱金属也可以是从本发明的碱金属发生器中产生的碱金属。无论在哪一种情况下，通过使用该碱金属发生剂或该碱金属发生器，都可以得到具有足够的分光感度特性的光电面。
本发明的二次电子发射面含有根据入射电子而发射二次电子的碱金属。该碱金属可以是从本发明的碱金属发生剂产生的碱金属，此外，也可以是从本发明的碱金属发生器产生的碱金属。这样，通过使用该碱金属发生剂或该碱金属发生器，可以构成具有足够的倍增效率的二次电子发射面。另外，入射于上述二次电子发射面的电子中，还包括从光电面发射的光电子。
进一步，本发明的电子管是具有根据入射光而发射光电子的光电面的电子管，本发明的光电面能够适用于此光电面。
这样，通过备有用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器所制造的光电面，可以得到具有足够的光电转换特性的电子管。另外，在电子管上设有一个或一个以上的二次电子发射面(例如，倍增极等的二次电子发射面)的情况下，根据上述观点上述二次电子发射面也优选采用有关本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器来制造。
本发明的电子管至少具备由一个或一个以上的倍增极所构成的电子倍增部，所述倍增极具有根据入射电子发射二次电子的二次电子发射面。这时，作为各倍增极中的二次电子发射面，也可以使用本发明相关的二次电子发射面。
这样，通过具备使用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器所制造的二次电子发射面，可以得到具有足够的光电转换特性的电子管。另外，在此情况下，设在上述电子管上的光电面也优选采用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器来制造。
进而，本发明的光电面的制造方法，作为碱金属的发生源准备有关本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器，加热该碱金属发生剂(碱金属发生器的情况下容纳于外壳内的碱金属发生剂)，而且，把通过该碱金属发生剂的加热而发生的碱金属引到光电面的形成区域。通过以上的工序，可以得到含有根据入射光而发射光电子的碱金属的光电面。
由此，通过用本发明的碱金属发生剂，可以得到形成容易且性能的再现性好的光电面。
本发明的二次电子发射面的制造方法，作为碱金属的发生源准备有关本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器，加热该碱金属发生剂(碱金属发生器的情况下是容纳于外壳内的碱金属发生剂)，而且，把通过碱金属发生剂的加热而发生的碱金属引到二次电子发射面的形成区域。借此，可以得到根据入射电子而发射二次电子的二次电子发射面。
由此，通过用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器，可以得到形成容易且性能的再现性好的二次电子发射面。
进而，本发明的电子管的制造方法，使至少具有光电面(含有根据入射光而发射光电子的碱金属)的电子管的制造成为可能。也就是说，该电子管的制造方法包括准备有关本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器，加热该碱金属发生剂(碱金属发生器的情况下是容纳于外壳内的碱金属发生剂)，把通过该碱金属发生剂的加热而发生的碱金属引到光电面的形成区域的工序。
这样，通过用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器来制造光电面，可以得到性能的再现性好的电子管。另外，在制造除了光电面外至少设有一个二次电子发射面(例如，倍增极等的二次电子发射面)的电子管时，根据上述观点该二次电子发射面也优选采用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器来制造。
本发明的电子管的制造方法，可以制造具备由一个或一个以上的倍增极(各自具有根据入射电子发射二次电子的二次电子发射面)构成的电子倍增部的电子管。这时同样，通过准备本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器、加热该碱金属发生剂(碱金属发生器的情况下是容纳于外壳内的碱金属发生剂)、把该碱金属发生剂的加热而产生的碱金属引到二次电子发射面的形成区域，可以得到各倍增极中的二次电子发射面。
由此，通过用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器来制造二次电子发射面，可以得到性能的再现性好的电子管。另外，此时，根据上述观点电子管中的光电面也优选采用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器来制造。
另外，可通过以下的详细说明和附图更加充分地理解本发明的各实施例。这些实施例仅是为了举例，不应认为对本发明的限定。
此外，通过以下的详细地说明将展示本发明的更多的应用范围。详细的说明和特定的事例虽表示本发明的适合的实施例，但仅仅是举例表示，通过这些详细说明本专业的技术人员显然会清楚本发明的思想和范围中的各种变形以及改良。
附图说明
图1是表示本发明的碱金属发生剂的一个实施例的结构的斜视图。
图2是表示本发明的碱金属发生器的第1实施例的结构的斜视图。
图3是第1实施例的碱金属发生器(图2)的沿I-I线的断面图。
图4是表示本发明的碱金属发生器的第2实施例的结构的断面图。
图5是表示本发明的碱金属发生器的第3实施例的结构的断面图。
图6是表示本发明的碱金属发生器的第4实施例的结构的断面图。
图7是表示本发明的碱金属发生器的第5实施例的结构的断面图。
图8是表示本发明的作为电子管的第1实施例的光电子倍增管的结构的图。
图9是用来说明用图6中所示的碱金属发生器的光电子倍增管的光电面以及倍增极的制造工序的图。
图10是表示本发明的作为电子管的第2实施例的光电子倍增管的结构的图。
图11是表示本发明的作为电子管的第3实施例的光电子倍增管的结构的图。
图12是表示本发明的作为电子管的第4实施例的像增强器(图像增强器)的结构的图。
图13是表示本发明的作为电子管的第5实施例的条纹管的结构的图。
图14是表示使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品，与使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例中的诸特性(平均值)的表。
图15是表示使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品，与使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例中的寿命特性(％)的表。
图16是表示使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品，与使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例中的放射敏感度特性和量子效率的曲线图。
图17是表示以使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品的寿命特性为基准的，使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例的寿命特性的相对输出的曲线图。
具体实施方式
下面参照图1～图17详细说明本发明相关的碱金属发生剂等的各实施例。另外，在附图的说明中，对同一或相当的部分赋予同一标号，省略了重复说明。
(碱金属发生剂)
图1是表示本发明的碱金属发生剂中的一个合适的实施例的构成的斜视图。
如上所述，图1中所示的碱金属发生剂1，成为光电面或二次电子发射面的形成中所使用的碱金属的供给源。而且，图1的碱金属发生剂1所有的构成成分通过压缩成形成圆柱状的小片。通过做成这样的小片，碱金属发生剂1的处置性提高，在后述的装载于碱金属发生器时，或制造光电面、二次电子发射面、电子管时的作业变得容易。
上述碱金属发生剂1中所含有的氧化剂，由以碱金属离子为配电离子的至少一种钒酸盐组成。作为这种钒酸盐，优选用化学式RVO3来表达的物质。另外，此化学式中的R表示从Na、K、Rb和Cs中选择的至少一种金属元素。
通过用以上述化学式中的R所表示的碱金属元素的阳离子为配电离子的钒酸盐(以下称为钒酸盐)作为氧化剂，可以更稳定地产生实用化了的光电面的材料中所使用的碱金属。此外，由钒酸盐组成的氧化剂的种类与各个的含有量，可以根据将要制造的光电面或将要制造的二次电子发射面的组成成分适当地选择。例如，可以组合不同种类的材料分别以规定的比率含有，也可以仅含有单一种类。
上述碱金属发生剂1中所含有的还原剂是，在规定温度下开始与上述氧化剂发生氧化还原反应还原碱金属离子的物质。作为这种还原剂，只要能够稳定地产生碱金属就没有特别限定，但优选为从Si、Zr、Ti和Al中选择的至少一种物质。通过对由上述钒酸盐组成的氧化剂，分别单独或任意组合这些Si、Zr、Ti和Al作为还原剂使用(例如，使用Si和Ti的混合物作为还原剂)，可以更稳定地产生碱金属。
另外，作为开始此还原剂与氧化剂的氧化还原反应的方法，可以举出在调节成规定真空度的气体环境中把碱金属发生剂加热到开始进行氧化还原反应的规定的温度的方法。这里，所谓“调节成规定的真空度的气体环境”用气体环境中残留气体的分压表示时意味着10-6～10-1Pa，优选10-6～10-3Pa的气体环境。
此外，在上述碱金属发生剂1中作为除上述氧化剂和还原剂以外的成分，也可以含有例如W、Al2O3等。
接下来，就上述碱金属发生剂1的制造方法的一个例子进行说明。上述碱金属发生剂1，除了在氧化剂中使用上述钒酸盐以外，可以通过与以往碱金属发生剂相同的使用铬酸盐作为氧化剂的技术来制造。
也就是说，一开始，针对所制造的光电面或倍增极(dynode)的二次电子发射面的组成成分选择钒酸盐作为氧化剂。
接着，依次进行计量工序、粉碎-混合工序、成形工序。在此计量工序中，适量计量氧化剂与还原剂(例如，Si、Zr、Al等)。在粉碎-混合工序中，把这些放入粉碎机中(例如玛瑙钵或球磨机等)，同时进行粉碎与混合。另外，在含有氧化剂和还原剂以外的成分时，在此粉碎-混合工序中，把该成分连同氧化剂和还原剂一起放入粉碎机进行混合和粉碎，以此得到碱金属发生剂的粉末。在成形工序中，通过用粉末压力机压制所得到的碱金属发生剂的粉末，得到成形为圆柱状小片的碱金属发生剂1。
另外，在上述成形工序中，碱金属发生剂1通过压缩成形成形为圆柱状的小片。但是，在压缩成形本发明的碱金属发生剂时，其形状没有特别限定。此外，虽然本发明的碱金属发生剂可以如上述实施例那样压缩成形，但是所有的构成成分全都是粉末状亦可。例如，可以原封不动地使用如上所述的成形前的粉末，也可以暂且成形为小片状后进行粉碎作为粉末使用。
(碱金属发生器)
接下来，说明本发明的碱金属发生器的合适的实施例。图2是表示本发明的碱金属发生器的第1实施例的构成的斜视图。此外，图3是图2中所示的碱金属发生器的沿I-I线的断面图，此图中还同时示出了加热装置。
图2和图3中所示的碱金属发生器2，产生光电面或二次电子发射面的形成中所使用的碱金属。而且，此碱金属发生器2，备有图1中所示的碱金属发生剂1，和容纳碱金属发生剂1的金属制外壳20。
上述外壳20备有设有容纳由上述碱金属发生剂1组成的小片的凹部的金属制的有底容器22，和以覆盖该有底容器22的整个凹部的状态焊接于有底容器22上的金属制的盖构件24。有底容器22的凹部具有大于由碱金属发生剂1组成的小片的容积，优选形成与该小片相似的形状。此外，以包围有底容器22的凹部的形式设有环状的法兰(flange)，此法兰与盖构件24的边缘部焊接。
这里，在有底容器22的法兰与盖构件24的边缘部之间，设有连通有底容器22的凹部(碱金属发生剂1的容纳空间)与有底容器22外部的未焊接部分，此未焊接部分成为用来把从碱金属发生剂1产生的碱金属的蒸汽向光电面的形成部位或倍增极的二次电子发射面的形成部位发射的发射口23。
另外，作为使容纳于此碱金属发生器2内的碱金属发生剂1的氧化还原反应开始的方法，可以举出在前述的调节成规定的真空度的气体环境中，加热碱金属发生剂1使其达到能够开始氧化还原反应的规定的温度的方法。
更具体地说，优选还备有用来发生碱金属的蒸汽的加热装置。作为这种加热装置，只要是具有可以在上述气体环境中加热碱金属发生剂1的构成就没有特别限定。例如，可以具有基于高频加热方式或电阻加热方式的构成。但是，从容易且均匀的加热碱金属发生剂1的观点来说，加热装置优选具有通过高频加热来加热碱金属发生剂1的构成。
高频加热方式的加热装置，如图3中所示，具备以包围容纳碱金属发生剂1的外壳20的方式卷绕的高频线圈25，和向该线圈25供给高频电流的高频电源。例如，也可以是与通过高频加热方式来加热以往的含有铬酸盐作为氧化剂的碱金属发生剂的情况下同样的构成。例如，也可以预先把碱金属发生剂1安装于应该形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面的电子管内，通过高频加热来加热使电子管内产生碱金属的蒸汽，使其在应该形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面的规定部位发生反应。
在上述碱金属发生器2的制造方法中，首先，如上所述制造碱金属发生剂1。接着，针对此碱金属发生剂1的形状和体积制作有底容器22与盖构件24。有底容器22在把碱金属发生剂1容纳于凹部的状态下与盖构件24焊接。有底容器22、盖构件24的制造方法和有底容器22与盖构件24的焊接方法没有特别限定，例如，可以通过公知的技术来进行。
另外，虽然在此碱金属发生器2中，就载入成形成小片的碱金属发生剂1的场合进行了说明，但是也可以是在与碱金属发生器2同样的外壳20内，填充形成碱金属发生剂1前的粉体状的碱金属发生剂，或者填充粉碎碱金属发生剂1后所得到的粉体状的碱金属发生剂。
接下来，说明本发明的碱金属发生器的第2实施例。图4是表示本发明的碱金属发生器的第2实施例的构成的断面图，此图中还同时示出了加热装置。图4中所示的碱金属发生器3，由具有与图2和图3中所示的碱金属发生器2同样的构成的主体部2A、装有此主体部2A的玻璃制细颈瓶32、以及连接于主体部2A的外壳20(具有发射口23)的棒状的支持构件34构成。
玻璃制细颈瓶32具有圆筒的形状，与支持构件34贯通的管座(stem)底面相对的上面部分(以下称为前端部分)的内径小于其他部分。此碱金属发生器3在形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面时，连接于应形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面的电子管上。此时，电子管内的应形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面的部位的空间，与玻璃制细颈瓶32内的空间以连通的方式连接。即，玻璃制细颈瓶32在光电面和/或二次电子发射面形成时被启封。
位于玻璃制细颈瓶32内的上述支持构件34的一端连接于外壳20的盖构件24的外面，该支持构件34的另一端通过设在玻璃制细颈瓶32上的贯通孔h32伸出到细颈瓶外部。此支持构件34紧贴贯通孔h32的内面使细颈瓶32内成为气密状态。
例如，由能够产生高频电流的高频电源26，和与之连接的可以通过高频电流的线圈25(感应加热炉)构成高频加热方式的加热装置。该线圈25配置成从玻璃制细颈瓶32的外部围绕主体部2A，通过加热可以开始从碱金属发生器3产生碱金属的蒸汽。
在上述碱金属发生器3的制造方法中，首先，如上所述制造碱金属发生剂1，用与碱金属发生器2同样的方法制造主体部2A。接着，支持构件34焊接于主体部2A后，与支持构件34一体化的主体部2A被封入玻璃制细颈瓶32内。主体部2A与支持构件34的焊接方法和这些向玻璃制细颈瓶32内封入的方法没有特别限定，例如，可以通过公知的技术来进行。
接下来，就本发明的碱金属发生器的第3实施例进行说明。图5是表示本发明的碱金属发生器的第3实施例的构成的断面图，此图同时示出了加热装置。图5中所示的碱金属发生器4由粉体状或成形为小片的碱金属发生剂1A，和容纳碱金属发生剂1A的金属制(例如Ni制)外壳20A来构成。此碱金属发生器1A具有与图1中所示的碱金属发生剂1同样的组成。
此外，此外壳20A由设有容纳碱金属发生剂1A的内部空间的金属制管子组成。而且，外壳20A的两端开口的边缘部分，例如用錾刀等进行敲击等操作使其铆接，以便碱金属发生剂1A不从内部空间漏出。但是，在外壳20A的铆接的边缘部分设有使内部空间与外壳20A的外部连通的未接触部分，此未接触部分成为用来把从碱金属发生剂1A产生的碱金属的蒸汽向光电面或二次电子发射面的形成部位发射的发射口23。另外，此发射口23的大小调节成使碱金属发生剂1A不会从内部空间漏出的程度。
此碱金属发生器4与上述碱金属发生器2和3同样，通过加热可以产生碱金属的蒸汽。另外，加热此碱金属发生器4的加热装置，如图5中所示，具备围着外壳20卷绕的高频线圈25，和向该线圈25供给高频电流的高频电源26。
在上述碱金属发生器4的制造方法中，首先，如上所述制造碱金属发生剂1A，这些填充于金属制外壳(金属管子)20A内。接着，通过铆接金属制外壳20A的两端的开口部得到该碱金属发生器4。铆接金属制外壳20A的两端开口部的方法没有特别的限制，例如，可以通过公知的技术来进行。
接下来，就本发明的碱金属发生器的第4实施例进行说明。图6是表示本发明的碱金属发生器的第4实施例的构成的断面图，此图中也同时示出了加热装置。图6中所示的碱金属发生器5备有与图5中所示的碱金属发生器4同样的构成的主体部4A，和装有此主体部4A的玻璃制细颈瓶52。此玻璃制细颈瓶52具有与图4中所示的玻璃制细颈瓶32同样的形状。此外，相对于玻璃制细颈瓶52的底面的前端部分的内径，调节成能够把主体部4A关入内部的大小。
此碱金属发生器5也同样，在形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面时，与图4中所示的碱金属发生器3同样连接于应形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面的电子管上。此时，电子管内的应形成光电面和/或倍增极的二次电子发射面的部位的空间，与玻璃制细颈瓶52内的空间以连通的方式连接。
此碱金属发生器5与上述碱金属发生器2～4同样，通过加热可以产生碱金属的蒸汽。另外，加热此碱金属发生器4的加热装置，如图6中所示，具备围着外壳20卷绕的高频线圈25，和向该线圈25供给高频电流的高频电源26。
在上述碱金属发生器5的制造方法中，首先，如上所述制造碱金属发生剂1A，与碱金属发生器4同样制造主体部4A。接着，主体部4A被封入玻璃制细颈瓶52内。将主体部4A封入玻璃制细颈瓶52内的方法没有特别限定，例如，可以通过公知的技术来进行。
接下来，就本发明的碱金属发生器的第5实施例进行说明。图7是表示本发明的碱金属发生器的第5实施例的构成的断面图(包括加热装置)。图7中所示的碱金属发生器6主要具备粉体状或成形为小片的碱金属发生剂1B，容纳碱金属发生剂1A的金属制外壳20B，配置于此金属制外壳20B的规定的位置上的两个电极64，以及分别电连接于两个电极64用来使电流从一方的电极64向另一方的电极64流过的有电源的通电装置68。
此碱金属发生剂1B，具有与图1中所示的碱金属发生剂1同样的组成。此外，此外壳20B具备设有容纳碱金属发生剂1的内部空间的金属制管子62，和堵住金属制管子62的两端开口的两个金属制的盖构件63。而且，两个电极64分别各一个地连接于两个金属制的盖构件63。此外，通过导线66通电装置68分别与两个电极64电连接。
进而，在金属制管子62的侧面设有使内部空间与外壳20B的外部连通的发射口23。靠此发射口23，可以把从碱金属发生剂1A产生的碱金属的蒸汽向光电面或二次电子发射面的形成部位发射。另外，此发射口23的大小调节成使碱金属发生剂1B不能从内部空间漏出的程度。此外，此发射口23只要是具有上述程度的大小即可，形状未特别限定，例如，也可以是窄缝状。
此碱金属发生器6，可以通过通电装置68基于电阻加热的方式加热碱金属发生剂1B。例如如果使几安培的电流流过金属制外壳20B，则靠金属制外壳20B中产生的焦耳热加热碱金属发生剂1B，可以产生碱金属的蒸汽。
在上述碱金属发生器6的制造方法中，首先，用与上述碱金属发生剂1同样的方法制造碱金属发生剂1B，碱金属发生剂1B填充于金属制管子62内。接着，金属制管子62的两端以覆盖整个开口的方式焊接盖构件63，从而分别被堵塞。进一步，在两个盖构件63上分别连接电极64，把各电极64连接于通电装置68，得到碱金属发生器6。
(光电面、二次电子发射面、以及电子管)
接下来，说明本发明的光电面、二次电子发射面以及电子管的合适的实施例。
首先，就本发明的电子管的第1实施例进行说明。图8是表示作为本发明的电子管的第1实施例的光电子倍增管的构成的图。图8中所示的光电子倍增管7具有设有透过型光电面的端窗(Head-on)型光电子倍增管(更详细地说，在图8中所示的光电子倍增管7的场合，电子倍增部是行聚焦(line focus)型)的构成。此光电子倍增管7主要具备：光电面C7；使从此光电面C7所发射的光电子e1入射的同时、含有倍增极D71～D79的电子倍增部D7，该倍增极D71～D79含有利用该光电子e1的冲击而发射二次电子e2的二次电子发射面FD7；配置于光电面C7与电子倍增部D72之间用来聚焦从光电面C7所发射的光电子e1并导入电子倍增部D7的聚焦电极E7；用来收集所倍增的二次电子e2使其作为电流取出到外部的阳极A7；以及用来容纳这些各个电极的筒状(例如圆筒状)的玻璃侧管72(例如，可使用可伐玻璃、UV玻璃等，此外，也可以用可伐金属、不锈钢等金属材料)，电位调节用的电压施加部(分压器电路)连接于各电极。
光电面C7主要由基板C71(面板)，和邻接于基板C71上而形成的、根据入射光L1而发射光电子e1的膜状的由光电子发射材料(例如金属间化合物、化合物半导体)组成的层C72(以下称为光电子发射材料层C72)来构成。
此光电面C7固定于侧管72的一面的开口部72a上。即，可以透过应该利用的光的基板C71(例如玻璃基板)，其受光面FC71朝外地热粘接并固定于侧管72的一面的开口部72a上。此外，与此基板C71的受光面FC71相反的内表面(里面)上形成有光电子发射材料层C72。
而且，在光电子发射材料层C72上含有由上述碱金属发生剂以及搭载它的碱金属发生器当中的某一个产生的碱金属。这里，作为光电子发射材料层C72有以碱金属为构成材料的金属间化合物(化合物半导体)，或者，由碱金属活性化处理的化合物半导体。例如，可以举出Sb-Cs、Sb-Rb-Cs、Sb-K-Cs、Sb-Na-K、Sb-Na-K-Cs、GaAs(Cs)、InGaAs(Cs)、InP/InGaAsP(Cs)、InP/InGaAs(Cs)等。另外，在上述举例表示中，例如，所谓CaAs(Cs)中的(Cs)意味着，由Cs进行活性化处理得到的GaAs。以下，InP/InGaAsP(Cs)和InP/InGaAs(Cs)中的(Cs)也具有相同的含义。此外，也可以是Cs-Te或Ag-O-Cs之类的光电子发射材料。
此光电子发射材料层C72在基板C71的里面上形成与锑或化合物半导体等碱金属反应的光电子发射材料的构成材料，接着，通过使碱金属的蒸汽反应可以得到。
此外，在侧管72的另一方的开口部72b上，焊接固定着玻璃制(例如可伐玻璃、UV玻璃等，此外，也可以用可伐金属、不锈钢等金属材料)的管座(stem)板78。这样一来，由侧管72、光电面C7、管座板78构成密封容器。
进而，在管座板4的中央固定着排气管73。此排气管73在光电子倍增管7的组装作业结束后，通过真空泵进行排气使密封容器内部成为真空状态的时候得到使用，同时，在形成光电子发射材料层C72的时候，作为将碱金属蒸汽导入密封容器内的导入管得到使用。
电子倍增部D7具备分别具有多个板状的倍增极的第1倍增极D71～第9倍增极D 79。第1倍增极D71～第9倍增极D79的每一个，都由基板，和配置于该基板上、具有利用入射的光电子e1发射二次电子e2的二次电子发射面FD7的、膜状的二次电子发射材料来构成。另外，以下，由二次电子发射材料组成的层称为二次电子发射材料层。
并且，第1倍增极D71～第9倍增极D79的每一个，例如，通过以贯通密封容器的方式设置的管座板管脚(stem pin)75(例如，可伐金属制)在密封容器中被支撑，各管座板管脚75的前端与第1倍增极D71～第9倍增极D79电连接。此外，在密封容器上设有用于贯通各管座板管脚75的管脚孔，例如，在各管脚孔中填充作为气密性密封件利用的小片(tablet)(例如可伐合金制)，各管座板管脚75经由小片固定于密封容器。进一步，另外，在各管座板管脚75中有第1倍增极D71～第9倍增极D79用的管脚(pin)和阳极A7用的管脚。
在此电子倍增部D7中，在各倍增极的二次电子发射材料层的二次电子发射材料中含有从上述碱金属发生剂以及装载它们的碱金属发生器当中的任一个产生的碱金属。这里，二次电子发射材料层中的二次电子发射材料只要是成为构成碱金属的材料，或者，由碱金属活性化处理的材料就没有特别限定。例如，可以举出任意碱金属与Sb的金属间化合物(化合物半导体)等。
进而，在电子倍增部D7与管座板78之间，配置有固定于管座板管脚75的阳极A7。此外，在电子倍增部D7与光电面C7之间配置有聚焦电极E7。在此聚焦电极E7上形成有，用来把所聚焦的光电子e1流向电子倍增部D7发射的开口部。
而且，分别连接于第1倍增极D71～第9倍增极D79和阳极A7的各管座板管脚75的另一端与电压施加部电连接，借此，将规定的电压供给到第1倍增极D71～第9倍增极D79和阳极A7，光电面C7与聚焦电极E7设定成同一电位，第1倍增极D71～第9倍增极D79和阳极A7的电位设定成从上级起依次成为高电位。
因而，入射于光电面C7的受光面FC71的光L1转换成光电子e1，从内面FC72发射。然后，光电子e1入射于电子倍增部D7，在第1倍增极D71～第9倍增极D79被多级倍增，入射于阳极A7，电流从阳极A7送出。
接下来，就光电子倍增管7的制造方法(本发明的光电面的制造方法，本发明的二次电子发射面的制造方法，以及本发明的电子管的制造方法的合适的实施例)进行说明。制造光电子倍增管7的方法用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器形成光电面C7以及第1倍增极D71～第9倍增极D79以外的条件和顺序未特别限定，可以通过公知的技术来制造。
也就是说，首先，通过加热，使侧管72与基板C71一体化(或者，也可以用侧管与基板形成为一体的玻璃管)。另外，在此阶段，光电面C7的基板C71上保持未形成光电子发射材料层C72的状态(未进行碱活性化的状态)。
接着，在贯通管座板78的管座板管脚75上组装阳极A7、聚焦电极E7和电子倍增部D7，从侧管72的开口部72b侧插入。另外，在此阶段，在电子倍增部D7内的成为倍增极的基板上保持未形成二次电子面的状态(未进行碱活性化的状态)。然后，与基板C71同样把管座板78与侧管72一体化，由此得到密封容器。
接下来，就用图6中所示的碱金属发生器5形成光电子倍增管7的光电面C7和第1倍增极D71～第9倍增极D79时的其中一例进行说明。图9是用来说明用图6中所示的碱金属发生器5形成光电子倍增管7的光电面C7和第1倍增极D71～第9倍增极D79的制造工序的图。另外，在图9中省略了光电子倍增管7的详细的内部结构。
首先，在基板C71上预先形成由与碱金属反应的光电子发射材料层C72的构成材料组成的层，并且在倍增极D7各个基板上预先形成由与碱金属反应的二次电子发射材料层的构成材料组成的层。例如，蒸镀源(由Sb等的碱金属以外的物质组成的光电子发射材料层C72的构成材料，或者，由碱金属以外的二次电子发射材料层的构成材料组成的蒸镀源)预先载入密封容器内。
接着，通过真空泵，密封容器的内部保持在规定的真空状态(密封容器内部的残留气体的总压为，例如，10-6～10-3Pa)。在这种真空状态下，通过向蒸镀源通电或进行高频加热，使构成蒸镀源的蒸镀物质蒸发。然后，把密封容器放入电炉等中保持于规定的温度，使蒸镀物质蒸镀于基板C71或倍增极D7各个的基板上。另外，也可以预先用别的蒸镀装置，使蒸镀物质蒸镀于基板C71或倍增极D7各个的基板上。
蒸镀后，在排气管73上形成开口部，借此使该排气管73内部的蒸镀物质向外部开放。接着，如图9中所示，准备底部附近配置有细颈瓶52的前端是开放状态的碱金属发生器5的有底玻璃管76，该玻璃管76的开口部，与排气管73的开口部以气密状态连接。同时，在玻璃管76的侧面设置有另一个开口部，该侧面开口以气密状态连接已连接在真空泵上的玻璃管77的开口部。然后，通过真空泵，经由排气管73使密封容器内部保持于规定的真空状态(密封容器的残留气体的总压，例如，10-6～10-3Pa)。
然后，通过上述高频加热方式的加热装置加热碱金属发生器5使碱金属发生器5内的碱金属发生剂1A的氧化剂(钒酸盐)与还原剂进行氧化还原反应，产生碱金属的蒸汽。
此时，以碱金属离子为配电离子的氧化剂(钒酸盐)比以碱金属离子为配电离子的铬酸盐氧化性弱，与还原剂的氧化还原反应比铬酸盐的场合缓慢地进行。因此，不会使碱金属发生剂1A本身或容纳它的外壳20A破裂，可以稳定地产生碱金属的蒸汽。
换句话说，通过高频加热方式的加热装置使氧化还原反应开始进行后，通过加热排气管73可以容易地进行反应温度的调节。然后，Cs蒸汽被引导到玻璃制细颈瓶52的前端部分，Cs的蒸汽或Cs的液体汇集于该前端部分。然后，密封容器的一部分放入电炉内，该电炉内保持于规定的温度(例如200℃)。此时，使碱金属发生器5向密封容器一侧移动，把碱金属发生器5的细颈瓶52的前端部分插入密封容器内。
借此，使细颈瓶52的前端部分在电炉内保持于规定的温度，可以使Cs等碱金属的蒸汽从该前端部分稳定地发射。即，可以容易且再现性好地制造具有匹敌于用以往的铬酸盐制造的光电面和倍增极的性能的光电面C7和第1倍增极D71～第9倍增极D79。
这样，从玻璃制细颈瓶52的前端部分向密封容器内稳定地发射的Cs等碱金属的蒸汽，与用来与光电面C7的碱金属反应而形成光电子发射材料层C72的原型的层、或者用来与第1倍增极D71～第9倍增极D79的碱金属反应而形成二次电子发射材料层的原型的层反应，生成光电子发射材料或二次电子发射材料。然后，形成具有足够的分光感度特性的光电子发射材料层C72或者具有足够的倍增效率的二次电子发射面FD7。
接着，从密封容器取出碱金属发生器5的前端，移到玻璃管76的底部一侧后，从排气管73断开玻璃管76。
通过重复操作以上作业使用的每种碱金属发生剂，在基板C71上形成具有规定的化学组成的光电子发射材料层C72，在倍增极的基板上形成具有规定的化学组成的二次电子发射材料层。在使用最后的碱金属发生器5之后，在保持光电子倍增管7内为规定的温度的状态下通过运转真空泵，充分除去光电子倍增管7内的残留气体，借此去除物理吸附于光电子倍增管7内的光电子发射材料或二次电子发射材料以外的部位的、从碱金属或其他蒸镀源产生的气体。然后，通过封固密封容器中的排气管73的开口部，可以得到具有足够的光电转换特性的光电子倍增管7。
接下来，说明本发明的电子管的第2实施例。图10是表示作为本发明的电子管的第2实施例的光电子倍增管的构成的图。另外，在此图10中，表示了图8中所示的光电子倍增管7的另一种构成。
图10中所示的光电子倍增管7A，主要具备电极部71、固定于电极部71的碱金属发生器2、容纳电极部71与碱金属发生器2的外形为大致圆柱状的玻璃制容器、分别电连接于电极部71的各电极的管座板管脚75A。另外，玻璃制容器由玻璃制侧管72A与玻璃制管座板78A来构成。上述电极部71，与图8的光电子倍增管7同样，是由光电面、聚焦电极、多个倍增极来构成的电子倍增部，和阳极构成。此外，各管座板管脚75A，与图8的光电子倍增管7同样，连接于电压施加部。
碱金属发生器2，具有与图2和图3中所示的碱金属发生器同样的构成。此外，碱金属发生器2在电极部71的光电面和电子倍增部中的倍增极的形成中得到使用。此碱金属发生器2靠金属制丝线固定于电极部71上。另外，虽然图10中的碱金属发生器2是一个，但是也可以根据应该形成的光电面的化学组成，或者，倍增极的二次电子发射面的化学组成，在电极部71上固定搭载具有不同的化学组成的碱金属发生剂1的多个碱金属发生器2。
此光电子倍增管7A是，在金属制基板上形成光电面的具有反射型光电面的侧窗(Side-on)型光电子倍增管。因此，构成玻璃容器的圆柱状的侧管72A对应该得到利用的光具有透光性，配置于电极部71内的光电面的基板由例如Ni等金属制的基板组成。而且，此光电子倍增管7A除了上述电极部71和固定于该电极部71的碱金属发生器2以外的构成，例如，具有与公知的侧窗型的光电子倍增管同样的构成。
在上述光电子倍增管7A的制造方法中，首先，在封住一方的底面的筒状的玻璃制侧管72A的开口部，固定着具有引脚(Lead-pin)75A和固定于该引脚75A的电极部71的玻璃制管座板78A。此时，碱金属发生器2也安装于电极部71。此外，暂时开放连接于管座板78A的排气管73A，其开口部连接于真空泵的吸入口。
此时，在光电面形成基板和倍增极的二次电子发射面上预先形成用来与碱金属反应而形成金属间化合物的层(例如，锑层)。
然后，在上述任一种场合，都利用真空泵，使玻璃容器内保持在规定的真空状态。在此真空状态下，从玻璃容器的外部以上述高频加热方式的加热装置加热碱金属发生器2或蒸镀源。借此，形成光电面的光电子发射材料层以及倍增极的二次电子发射材料层。
在此光电子倍增管7A场合也是，即使靠高频加热方式的加热装置加热碱金属发生器2，以碱金属离子为配电离子的氧化剂(钒酸盐)与还原剂的氧化还原反应也比铬酸盐的场合要缓慢地进行。因此，不会使碱金属发生剂1本身或容纳它的外壳20破裂，可以稳定的产生碱金属的蒸汽。此外，即使把外壳20留在玻璃容器内也不损害美观性。
由高频加热方式的加热装置使氧化还原反应开始后，把玻璃容器放入保持于规定的温度的电炉内，通过温度管理，可以使碱金属的蒸汽稳定地反应于光电面的形成部位或二次电子发射面的形成部位。碱金属的蒸汽，与用来与光电面的碱金属反应而形成光电子发射材料层的原型的层、或者用来与倍增极的碱金属反应而形成二次电子发射材料层的原型的层反应，生成光电子发射材料或二次电子发射材料。然后，形成具有足够的分光感度特性的光电面或者具有足够的倍增效率的二次电子发射面。
在形成了光电面或二次电子发射面后，在保持光电子倍增管7A内为规定的温度的状态下通过运转真空泵，除去光电子倍增管7A内的残留气体。借此除去物理吸附于光电子倍增管7内的光电子发射材料或二次电子发射材料以外的部位的、从碱金属或其他蒸镀源发生的气体。然后，通过封固密封容器中的排气管73A的开口部，可以得到具有足够的光电转换特性的光电子倍增管7A。
在形成此光电子倍增管7A时，也可以代替碱金属发生器2而使用图4中所示的碱金属发生器3或图6中所示的碱金属发生器5。在此情况下同样，按照与上述光电子倍增管7同样的顺序制造该光电子倍增管7A。
以上，作为本发明的电子管，就具有光电子倍增管的种种电子管进行了说明，但是本发明的电子管，在具有光电子倍增管的构成时，只要在光电面的光电子发射材料层以及倍增极的二次电子发射材料层的至少一方，用从本发明的碱金属发生剂或搭载碱金属发生剂的碱金属发生器产生的碱金属的蒸汽来形成即可。例如，如上述实施例(光电子倍增管7和光电子倍增管7A)，也可以是光电面和倍增极全都用从本发明的碱金属发生剂或搭载它的碱金属发生器产生的碱金属的蒸汽来形成。此外，也可以仅光电面的光电子发射材料层以及倍增极的二次电子发射材料层当中的任一方，用从本发明的碱金属发生剂或搭载它的碱金属发生器产生的碱金属的蒸汽来形成。但是，从制造效率的观点来说优选前者。
此外，在本发明的电子管中，如上述实施例(光电子倍增管7和光电子倍增管7A)，具有具备倍增极的构成的场合，其倍增极的形状未特别限定。例如，在上述实施例中，就作为倍增极D7搭载行聚焦型倍增极的场合进行了说明，但是也可以具备箱型、威尼斯百叶窗型、网眼型、金属通道倍增极型等的倍增极。
接下来，说明本发明的电子管的第3实施例。图11是表示作为本发明的电子管的第3实施例的光电管的构成的图。
图11中所示的光电管8，除了没有图8中所示的构成光电子倍增管7的聚焦电极E7、电子倍增部D7这一点外，具有与该光电子倍增管7同样的构成。此光电管8的光电面C7也是，与上述光电子倍增管7以及7A的光电面C7相同，可以容易地制造。而且，所得到的光电管8可以得到足够的光电转换特性。另外，此电子管8中的玻璃容器，由玻璃制侧管72、光电面C7、以及玻璃制管座板78构成。
接下来，说明本发明的电子管的第4实施例。图12是表示作为本发明的电子管的第4实施例的像增强器(图像增强器(image intensifier))的构成的图。
图12中所示的图像增强器9具备光电面C7、倍增从此光电面C7发射的光电子e1的微通道板MCP、把从微通道板MCP发射的电子e2转换成光的荧光面90。此外，在侧管72上设有排气管。另外，对MCP不进行通过碱金属发生剂进行的碱活性化。此外，也可以是没有MCP的构成。此外，上述像增强器包括把X射线图像转换成可视图像的X射线像增强器。
在图12中所示的图像增强器9的场合，光电面C7在光电子发射材料层C72(例如，具有GaAs-CsO等组成的光电面)中含有光学上的二维信息的入射光L1被光电转换，根据该入射光L1的光电子e1从内面FC72发射。而且，微通道板MCP通过电压施加部74相对于光电面C7保持高电位，如果光电子e1入射，则利用该光电子e1的冲击发射二次电子e2。在微通道板MCP的光电子e1的入射面F91与二次电子发射面F92之间，靠规定的电压施加部施加例如大约1000V的电压，可以得到几千～几万倍的电子倍增率。
荧光面90由透明基板94、在该透明基板94上形成的荧光体层92、以及在该荧光体层92的表面上形成的电极75构成。此电极75是用来加速倍增的二次电子e2的电极，为了施加电压调节成规定的电位。也就是说，此电极75也是相对于微通道板MCP的二次电子发射面F92电压施加部74保持高电位。
进一步，构成荧光体层92的构成材料和构成基板94的构成材料未特别限定，可以使用公知的材料。例如可以是，作为基板94使用集束光纤而形成的光纤板，在光纤板与荧光体层之间配置金属薄膜的构成。
此图像增强器9的光电面C7也是与上述光电子倍增管7和7A的光电面C7相同，可以容易地制造。而且，所得到的图像增强器9可以得到足够的光电转换特性。
接下来，说明本发明的电子管的第5实施例。图13是表示作为本发明的电子管的第5实施例的条纹管(streak tube)的构成的图。
图13中所示的条纹管10与图8中所示的光电子倍增管7相同，在侧管72一方的开口部72a的一侧配置有光电面C7。从外部入射的被测定光L1在此光电面C7的光电子发射材料层C72中转换成光电子。
此外，在侧管72内光电面C7的旁边，配置有使从内面FC72发射的光电子加速的平板状的加速电极11。此加速电极11以其电极面的法线与内面FC72的法线相互大致平行的方式配置。在加速电极11的旁边，配置有用来聚焦由加速电极11所加速的一次电子的聚焦电极12。聚焦电极12由一对平板状的电极构成，以各个电极面相互平行、且相对于内面FC72大致垂直的方式配置。此外，在聚焦电极12的旁边，形成有可以通过由聚焦电极12聚焦的一次电子的连通孔H10，配置有靠电作用吸引电子使之通过连通孔H10内的圆板状的阳极A10。
进一步，在阳极A10旁边配置有用来以高速扫描通过阳极A10的开口H10的电子的偏转电极14。此偏转电极14由相对配置的一对平板状的电极构成。这一对电极中的电极面的各法线相互平行，且各法线相对于内面FC72的法线垂直。而且，在一对平板状的电极间施加了规定的偏转电压，借此，通过开口H10而从阳极A10发射的一次电子，向规定的方向扫描。
此外，在偏转电极14的旁边配置有倍增由偏转电极14扫描的电子的微通道板MCP。另外，该条纹管10也可以是没有此微通道板MCP的结构。
在微通道板MCP旁边配置有把从微通道板MCP发射的电子转换成光的荧光面90。此荧光面90具有与图12中所示的荧光面90相同的结构。而且，密封容器由面板C71、透明基板94和侧管72来构成。
在上述条纹管10中，如果经由裂缝板使被测定光L1入射于光电面C7，则此被测定光被转换成电子图像，被加速电极11加速的同时，被吸引到阳极A10。然后，此电子图像通过阳极A10进入两个偏转电极14之间，在平行于此偏转电极14的电极面的法线方向的方向上被高速扫描。高速地扫描电子是因为，偏转电极14的电子数，根据相对于时间高速地变化的被测定光的光强度的时间变化而变化的缘故。
如此被高速扫描的电子被微通道板MCP倍增，被该微通道板MCP倍增的电子被荧光面90转换成光学图像(也称为条纹图像)。这样，被测定光的强度的时间变化在荧光面90处被转换成强度的空间变化。因为在条纹管动作时，电子与其通过时刻同步地被扫描，故通过分析投影于荧光体电极90上的光强度的空间变化，即分析条纹图像，可以知道其时间变化。
此条纹管10的光电面与上述光电子倍增管7以及7A相同，也可以容易地制造并得到。而且，所得到的条纹管10可以得到足够的光电转换特性。
(实验)
下面，举出本发明的碱金属发生剂的样品和其比较例详细地进行说明。另外，本发明并不限定于以下的实施例样品。
(样品)
作为样品，发明者们制作了多个分别搭载用以下所示的碱金属发生剂所形成的光电面(锑碱光电面：Sb-Cs，基板材料为Ni)，和用以下所示的碱金属发生剂所形成的二次电子发射面(Cs-Sb)以外，其他构成与市售的侧窗型光电子倍增管相同的光电子倍增管(具有与图10同样的结构)。
用来形成光电面的碱金属发生剂含有作为氧化剂的钒酸盐(CsVO3)和作为还原剂的Si，总重量为94mg。此外，该碱金属发生剂的样品的形状与图1相同是小片状，物质量比为CsVO3∶Si＝1∶1.1。
此外，在此样品中，二次电子发射面也可以利用用来形成光电面的碱金属发生剂。
碱金属发生剂是通过对上述钒酸盐的混合物依次进行上述计量工序、粉碎-混合工序、以及成形工序而得到的。
然后，这些碱金属发生剂的样品，分别容纳于图2以及图3中所示的金属制外壳20中，进一步，此金属制外壳20如图4中所示容纳于玻璃制细颈瓶32内，借此可以制作具有与碱金属发生器3同样的结构的碱金属发生器。
除了用碱金属发生器以外，通过与用图9所说明的光电子倍增管7的制造方法同样的方法，制作光电面和二次电子发射面，得到了光电子倍增管。
(比较例)
另一方面，作为比较例，发明者们通过与上述样品同样的方法制作了多个具有与市售的侧窗型的光电子倍增管同样的结构的光电子倍增管。另外，搭载于此比较例的光电子倍增管的光电面是用铬酸盐(Cs2CrO4)作为氧化剂、Si作为还原剂的以往的碱金属发生剂所形成的光电面(锑碱光电面：Sb-Cs)。该比较例的碱金属发生剂的总重量为82mg，物质量比为Cs2CrO4∶Si＝1∶1.3。
(特性评价试验)
针对如上所述所制造的样品以及比较例的光电子倍增管，除了阴极输出(Sk：μA/lm)、阳极输出(Sp：μA/lm)、暗电流(Idb：nA)、以及残留脉冲(after pulse)(％)等诸特性之外，还就放射敏感度(mA/W)、寿命(Life)(％)(Sp的经时变化)进行了测定。图14～图17是表示其测定结果的表和曲线图。另外，上述诸特性的测定是基于《光电子倍增管—其基础与应用—》(浜松光子学有限公司编辑委员会著)中所述的方法(例如第34～39页：“光电面的基本特性”，第60～73页：“光电子倍增管的诸特性”等)来进行的。
另外，图14是表示使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品与使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例中的诸特性(平均值)的表。图15是表示使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品与使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例中的寿命特性(％)的表。图16是表示使用本发明的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品与使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例中的放射敏感度特性和量子效率的曲线图。在此图16中，曲线G1610表示该样品的光电子倍增管的放射敏感度，曲线G1620表示比较例的光电子倍增管的放射敏感度，曲线G1630表示该样品的光电子倍增管的量子效率，曲线G1640表示比较例的光电子倍增管的量子效率。图17是以使用比较例的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的样品的寿命特性为基准的，表示使用以往的碱金属发生剂所制造的光电子倍增管的比较例的寿命特性的相对输出的曲线图。在此图17中，曲线P1表示该样品的光电子倍增管的寿命特性，曲线P2～P4表示以曲线P1为基准的比较例的光电子倍增管的寿命特性的相对输出。
特别是，图17中所示的比较例的光电子倍增管(市售的光电子倍增管)的寿命特性的相对输出P2～P4是，通过对多个(35个)样品测定的数据而得到。也就是说，曲线P2表示所有数据的平均值，曲线P3表示所有数据的平均值+σ(σ是标准偏差)，而且，曲线P4表示所有数据的平均值-σ(σ是标准偏差)。
从图16中所示的测定结果可以看出，可以确认作为本发明的光电子倍增管所制造的样品具有与比较例的以往的光电子倍增管同等的放射敏感度和量子效率。
此外，从图15中所示的表也可以看出，可以确认该样品的光电子倍增管具有与比较例的以往的光电子倍增管同等的寿命特性。另外，此寿命特性评价试验是在各光电子倍增管的动作电流(输出电流)为100μA、光电面与阳极之间的施加电压为1000V的条件下进行的。此外，图15中所示的表的寿命特性(相对输出)值表示的是，从开始测定经过1小时后的阳极输出(Sp)的值为100％的相对值。
进一步，如图17中所示，可以确认本发明的光电子倍增管的样品(图17中的表示该样品的寿命特性的曲线P1是5个样品的平均值)，可以得到与比较例的光电子倍增管大致同等的表示寿命特性的相对输出，具有优秀的再现性。
此外，如图14的表中所示，可以确认该样品的光电子倍增管(本发明相关的光电子倍增管)，具有与比较例的以往的光电子倍增管同等的阴极输出、阳极输出、暗电流和残留脉冲特性这一点。另外，残留脉冲特性的测定是基于，使用LED(半导体激光器)从该样品和比较例各自的光电子倍增管输出脉冲信号、信号输出后的0.5～10μsec之间发生的残留脉冲算出的。
从以上的本发明的说明可知，本发明可以进行种种变形。这种变形不能看成脱离了本发明的思想和范围，本专业的技术人员所作的所有的显然的改良，都包含在本申请的权利要求书中。
工业实用性
如上说明所述，根据本发明，以碱金属离子为配电离子的氧化剂(钒酸盐)与还原剂的氧化还原反应，仅通过反应温度的控制就可以容易地控制反应速度。因此，可以提供在规定的温度下稳定地产生碱金属的光电面或二次电子发射面形成用的碱金属发生剂。此外，通过具备此碱金属发生剂还可以提供容易地控制碱金属的发生速度的碱金属发生器。
此外，通过使用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器，可以得到兼具具有足够的分光敏感度特性的光电面，具有足够的倍增效率的二次电子发射面，以及，足够的光学特性与电气特性的电子管。
进一步，通过使用本发明的碱金属发生剂或碱金属发生器，可以提供形成容易且所得到的性能的再现性优秀的光电面的制造方法，二次电子发射面的制造方法，以及，电子管的制造方法。

Claims (34)

1.一种碱金属发生剂，其在对应于入射光发射光电子的光电面，或者，对应于入射电子发射二次电子的二次电子发射面的形成中作为碱金属的供给源使用，其中至少含有：
由以碱金属离子为配电离子的至少一种钒酸盐组成的氧化剂；
在规定温度下与所述氧化剂开始进行氧化还原反应，还原所述碱金属离子的还原剂。
2.如权利要求1所述的碱金属发生剂，其特征在于：
所述的钒酸盐，在令从Na、K、Rb和Cs中选择的至少一种金属元素为R时，可以用化学式RVO3来表达。
3.如权利要求1或2所述的碱金属发生剂，其特征在于：
所述还原剂为从Si、Zr、Ti和Al中选择的至少一种。
4.如权利要求1～3的任一项所述的碱金属发生剂，其特征在于：
所述碱金属发生剂是粉末状。
5.如权利要求1～3的任一项所述的碱金属发生剂，其特征在于：
所述碱金属发生剂通过压缩成形成形为具有规定的形状的小片。
6.一种碱金属发生器，是产生对应于入射光发射光电子的光电面，或者，对应于入射电子发射二次电子的二次电子发射面的形成中所使用的碱金属的碱金属发生器，其特征在于，具备：
外壳；
容纳于所述外壳内，含有权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂的供给源；以及，
设在所述外壳上，用来从容纳所述供给源的所述外壳的内部空间向该外壳的外部，发射在所述供给源中产生的所述碱金属的蒸汽的发射口。
7.如权利要求6所述的碱金属发生器，其特征在于：
所述外壳为金属制外壳。
8.如权利要求6或7所述的碱金属发生器，其特征在于：
所述外壳具备：
在两端设有开口部的同时，在其侧面上设置了所述发射口的金属制的中空容器；
分别覆盖所述中空容器的两端开口的金属制的盖构件。
9.如权利要求6或7所述的碱金属发生器，其特征在于：
所述外壳是在两端设有开口部的金属制的中空容器；
所述中空容器，在确保用来容纳所述碱金属发生剂的内部空间的状态下，其两端开口部被密闭；而且，
在密闭的所述中空容器的两端的至少一方设有所述发射口。
10.如权利要求6或7所述的碱金属发生器，其特征在于：
所述碱金属发生剂成形为具有规定的形状的小片；
所述外壳由具有用来容纳所述碱金属发生剂的凹部的金属制的有底容器，和在覆盖该凹部的开口的状态下焊接于该有底容器的金属制的盖构件来构成；而且，
所述外壳的所述发射口形成于所述有底容器与所述盖构件之间的未焊接部分。
11.如权利要求6～10的任一项所述的碱金属发生器，其特征在于：
还具备容纳所述外壳的整体的玻璃制细颈瓶。
12.如权利要求6～11的任何一项所述的碱金属发生器，其特征在于：
还备有用来开始所述碱金属发生剂的氧化还原反应，产生所述碱金属的蒸汽的加热装置。
13.如权利要求12所述的碱金属发生器，其特征在于：
所述加热装置包括通过高频加热来加热所述碱金属发生剂的高频电源。
14.一种对应于入射光发射光电子的光电面，其特征在于：
含有从权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂产生的碱金属。
15.一种对应于入射光发射光电子的光电面，其特征在于：
含有从权利要求6～13的任一项所述的碱金属发生器产生的碱金属。
16.一种对应于入射电子发射二次电子的二次电子发射面，其特征在于：
含有从权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂产生的碱金属。
17.一种对应于入射电子发射二次电子的二次电子发射面，其特征在于：
含有从权利要求6～13的任一项所述的碱金属发生器发生的碱金属。
18.一种电子管，其特征在于：
具备权利要求14或15中所述的光电面。
19.如权利要求18所述的电子管，其特征在于，还具备：
由一个或一个以上的倍增极构成的电子倍增部；以及，
用来收集从所述电子倍增部输出的所述二次电子，把该所收集的二次电子作为电流输出到外部的阳极；
所述倍增极各自具有根据从所述光电面所发射的光电子的入射而发射二次电子的二次电子发射面。
20.如权利要求18所述的电子管，其特征在于，还具备：
用来收集从所述光电面所发射的所述光电子，把该所收集的光电子作为电流输出到外部的阳极。
21.如权利要求18所述的电子管，其特征在于，包括：
至少具备把从所述光电面发射的光电子转换成光的荧光面的像增强器。
22.如权利要求18所述的电子管，其特征在于，还包括：
加速从所述光电面所发射的光电子的加速电极；
用来聚焦由所述加速电极加速的所述光电子的聚焦电极；
设有能够通过由所述聚焦电极聚焦的所述光电子的开口的阳极；
具有相互对峙配置的一对电极板，靠施加于所述一对电极板间的规定的偏转电压，能够在规定的方向上扫描通过设在所述阳极上的开口的所述光电子的偏转电极；以及，
具备把在所述偏转电极中被偏转的所述光电子转换成光的荧光面的条纹管。
23.一种电子管，其特征在于具备：
由一个或一个以上的倍增极构成的电子倍增部；
所述倍增极各自具有权利要求16或17所述的具有二次电子发射面。
24.如权利要求23所述的电子管，其特征在于，还具备：
根据入射光向所述电子倍增部发射光电子的光电面；以及，
用来收集从所述电子倍增部发射的二次电子，把该所收集的二次电子作为电流输出到外部的阳极。
25.一种根据入射光发射光电子的含有碱金属的光电面的制造方法，其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂；
加热所述碱金属发生剂；而且，
把通过加热所述碱金属发生剂产生的碱金属导入到所述光电面的形成区域。
26.一种根据入射光发射光电子的含有碱金属的光电面的制造方法，其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求6～13的任一项所述的碱金属发生器；
加热容纳于所述碱金属发生器的外壳内的碱金属发生剂；而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入到所述光电面的形成区域。
27.一种根据入射电子发射二次电子的二次电子发射面的制造方法，是其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂；
加热所述碱金属发生剂；而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入到所述二次电子发射面的形成区域。
28.一种根据入射电子发射二次电子的二次电子发射面的制造方法，其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求6～13的任一项所述的碱金属发生器；
加热容纳于所述碱金属发生器的外壳内的碱金属发生剂；而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入到所述二次电子发射面的形成区域。
29.一种至少具备根据入射光发射光电子的含有碱金属的光电面的电子管的制造方法，其特征在于，包括：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂；
加热所述碱金属发生剂；而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入到所述光电面的形成区域的工序。
30.一种至少具备根据入射光发射光电子的含有碱金属的光电面的电子管的制造方法，其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求6～13的任一项所述的碱金属发生器；
加热容纳于所述碱金属发生器的外壳内的碱金属发生剂；而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入到所述光电面的形成区域的工序。
31.如权利要求29或30所述的电子管的制造方法，其特征在于：
所述电子管包括光电子倍增管、光电管、像增强器以及条纹管中的任一种。
32.一种电子管的制造方法，该电子管具备由一个或一个以上的倍增极构成的电子倍增部，所述倍增极各自具有根据入射电子而发射二次电子的二次电子发射面，其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求1～5的任一项所述的碱金属发生剂，
加热所述碱金属发生剂，而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入所述二次电子发射面的形成区域的工序。
33.一种电子管的制造方法，该电子管具备由一个或一个以上的倍增极构成的电子倍增部，所述倍增极各自具有根据入射电子发射二次电子的二次电子发射面，其特征在于：
作为所述碱金属的发生源，准备权利要求6～13的任一项所述的碱金属发生器，
加热容纳于所述碱金属发生器的外壳内的碱金属发生剂，而且，
把通过加热所述碱金属发生剂而产生的碱金属导入所述二次电子发射面的形成区域的工序。
34.如权利要求32或33所述的电子管的制造方法，其特征在于：
所述电子管含有光电子倍增管、像增强器以及条纹管中的任意一种。
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