DE112014001095T5

DE112014001095T5 - Substrat für elektronische Verstärkung und Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung

Info

Publication number: DE112014001095T5
Application number: DE112014001095.2T
Authority: DE
Inventors: Takashi Fushie
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2015-11-12
Also published as: WO2014132909A1; US20150380224A1; JP2014170642A

Abstract

Ein Substrat für elektronische Verstärkung 10 wird hier vorgeschlagen, welches enthält: ein Glas-Basismaterial 11, welches eine Isoliereigenschaft aufweist; leitende Schichten 12 und 13, welche auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials 11 gebildet sind; und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 15, welche auf einem Laminierungskörper 14 des Glas-Basismaterials 11 und der leitenden Schicht 14 gebildet sind, wobei ein elektrisches Feld in dem Durchgangsloch 15 durch einen Potentialunterschied zwischen beiden leitenden Schichten während Anlegung einer Spannung an eine Oberfläche der leitenden Schicht derart gebildet wird, dass eine Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch auftritt, und ein Isolierteil 20 auf wenigstens einer Hauptoberfläche des Glas-Basismaterials gebildet ist, wobei einer der Endbereiche des Isolierteils derart gebildet ist, dass er ein Öffnungsteil des Durchgangslochs 15 des Glas-Basismaterials 11 umgibt, und der andere Endbereich in Kontakt mit den Endbereichen der leitenden Schichten 12a und 13a gebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substrat für elektronische Verstärkung und ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung.
Beschreibung von verwandtem Stand der Technik
In den letzten Jahren ist eine Technik zum Benutzen einer Elektronen-Avalancheverstärkung durch einen Gaselektronenverstärker (nachfolgend abgekürzt „GEM”) als ein Detektor zum Erfassen eines Teilchenstrahls oder einer elektromagnetischen Welle bekannt geworden.
Ein allgemeiner GEM ist mit einem Substrat für elektronische Verstärkung mit beiden Oberflächen eines plattenartigen Teils, welches aus Polyimid etc. hergestellt ist, das Isoliereigenschaften aufweist, abgedeckt mit einer Elektrodenschicht, welche aus Kupfer etc. hergestellt ist, die Leitfähigkeit aufweist, und aufweisend eine Mehrzahl von darauf derart gebildeten Durchgangslöchern versehen, dass sie durch eine Frontseite und eine Rückseite eines Laminierungskörpers des plattenartigen Teils und der Elektrodenschicht hindurchgehen. Ein starkes elektrisches Feld wird dann in einer Mehrzahl von Durchgangslöchern durch Anlegen eines Potentialunterschieds zwischen Elektrodenschichten des Substrats für elektronische Verstärkung in einem Zustand erzeugt, in dem das Substrat für elektronische Verstärkung in einem Erfassungsgas angeordnet ist, und eine Elektronen-Avalancheverstärkung wird durch dieses elektrische Feld derart verursacht, dass die Zahl ionisierter Elektronen erhöht wird, welche als ein Signal erfasst werden. Die ionisierten Elektronen in dem Erfassungsgas können somit gemessen werden (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
In Bezug auf GEM ist es, wenn die Elektronen-Avalancheverstärkung verursacht wird, im Übrigen erwünscht, dass ein hoher Verstärkungsfaktor (Verstärkungsgrad) pro Blatt des Substrats für elektronische Verstärkung erhalten werden kann. Dies bedeutet, dass dann wenn der hohe Verstärkungsfaktor pro Blatt erhalten werden kann, mehrere Ebenen des Substrats für elektronische Verstärkung nicht erforderlich sind und eine Erfassung von Neutronen als ein Beispiel eines Teilchenstrahls durch Verbesserung einer Messfähigkeit erwartet werden kann.
Um den hohen Verstärkungsfaktor zu erhalten, kann es berücksichtigt werden, dass ein starkes elektrisches Feld in dem Durchgangsloch durch Erhöhen einer an jede Elektrodenschicht in dem Substrat für elektronische Verstärkung angelegten Spannung gebildet wird, wodurch der Potentialunterschied zwischen Elektrodenschichten erhöht wird. Wenn die angelegte Spannung erhöht wird, tritt jedoch voraussichtlich eine Entladung zwischen den Elektrodenschichten (das heißt, in dem Durchgangsloch) auf und es besteht daher ein Problem, dass eine elektrische Schaltung etc. zum Messen (das heißt, Lesen eines Signals) der ionisierten Elektronen auf Grund der Entladung kaputt geht.
Wie in 7 gezeigt, schlägt zum Beispiel Nichtpatentdokument 1 daher vor, dass ein Schutzteil 53 an jeder Seite beider Oberflächen eines plattenartigen Teils 52 zum Zwecke des Unterdrückens einer Erzeugung von Entladung in einem Durchgangsloch 51 vorgesehen ist. Das Schutzringteil 53 ist eine ebene, ringförmige Abstandsrille, die entlang eines äußeren Umfangs eines Öffnungsteils des Durchgangslochs 51 gebildet ist. Ein Stegteil 55 ist auf der umlaufenden Kante des Öffnungsteils des Durchgangslochs 51 derart vorhanden, dass es nicht mit einer Elektrodenschicht 54 in Verbindung steht. In dem Substrat für elektronische Verstärkung mit dieser Struktur, in der das Schutzringteil 53 und das Stegteil 55 vorhanden sind, wird, wenn eine Spannung an jede Elektrodenschicht 54 angelegt wird, die auf beiden Oberflächen des plattenartigen Teils 52 angeordnet ist, ein elektrisches Feld zwischen Stegteilen 55 (nämlich in dem Durchgangsloch 51), welche auf beiden Oberflächen des plattenartigen Teils 52 angeordnet sind, auf Grund eines zwischen der Elektrodenschicht 54 und dem Stegteil 55 erzeugten dielektrischen Effekts gebildet. Ein Spannungsabfall tritt jedoch zwischen der Elektrodenschicht 54 und dem Stegteil 55 auf, weil das Schutzringteil 53 als ein elektrischer Widerstand wirkt. Entsprechend tritt der Spannungsabfall in der Elektrodenschicht 54 in der Nähe der umlaufenden Kante des Durchgangslochs 51 auf, sogar wenn dieselbe Spannung an die Elektrodenschicht 54 angelegt wird, verglichen mit einem Fall, in dem das Schutzringteil 53 und das Stegteil 55 nicht vorhanden sind und daher die Entladung in dem Durchgangsloch 51 kaum auftritt.
Dokument des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-302844

Nichtpatentdokument

Nichtpatentdokument 1: „Development of GlassGEM detector”, von Vuki Mitsuya Isotope News March, 2011 (Seiten 16–18, 2010 IEEE Nuclear Science Symposium, 30. Oktober–5. November, N66-5, Knoxville, USA

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Das Substrat für elektronische Verstärkung, welches eine Struktur aufweist, in der das Schutzringteil 53 auf beiden Oberflächen des plattenartigen Teils 52 vorgesehen ist, bringt jedoch ein Problem, wie folgt, mit sich.
In der oben genannten Struktur tritt der Spannungsabfall jeweils auf beiden Oberflächen des plattenartigen Teils 52 auf und ein starkes elektrisches Feld kann daher nicht zwischen Stegteilen 55 auf den beiden Oberflächen (das heißt, in dem Durchgangsloch 51) gebildet werden, sogar wenn dieselbe Spannung daran angelegt wird, verglichen mit einem Fall, in dem das Schutzringteil 53 und das Stegteil 55 nicht vorhanden sind. Um eine solche Situation zu vermeiden, kann unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls wahrscheinlich Hochspannung angelegt werden. In diesem Fall besteht jedoch ein Risiko des Erzeugens der Entladung zwischen der Elektrodenschicht 54 und dem Stegteil 55 mit dem zwischen diesen eingefügten Schutzringteil 53, weil eine Rillenbreite des Schutzringteils 53 extrem viel kleiner als eine Plattendicke des plattenartigen Teils 52 ist.
Das heißt, in der oben beschriebenen Struktur würde es schwierig sein, ein starkes elektrisches Feld in dem Durchgangsloch 51 zu bilden, und ein ausreichender Verstärkungsgrad kann nicht in der Elektronen-Avalancheverstärkung erhalten werden. Wenn versucht wird, das starke elektrische Feld in dem Durchgangsloch 51 zu bilden, tritt andererseits die Entladung möglicherweise an einem Bereich auf, der von dem Durchgangsloch 51 verschieden ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat für elektronische Verstärkung und ein Verfahren zum Herstellen desselben vorzuschlagen, welches zum Erhalten eines ausreichenden Verstärkungsgrads zur Zeit der Elektronen-Avalancheverstärkung geeignet ist, während die Erzeugung der Entladung unterdrückt wird, welche zu einer Zerstörung einer elektrischen Schaltung etc. zum Lesen eines Signals führt, ohne dass eine Anlegungsspannung in einer Elektrodenschicht in der Nähe des Durchgangslochs (in der Nähe eines Endbereichs der Elektrodenschicht) reduziert wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Substrat für elektronische Verstärkung vorgesehen, welches enthält:
ein Glas-Basismaterial, welches eine Isoliereigenschaft aufweist;
leitende Schichten, welche auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials gebildet sind; und
eine Mehrzahl von Durchgangslöchern, welche auf einem Laminierungskörper des Glas-Basismaterials und der leitenden Schicht gebildet sind,
wobei ein elektrisches Feld in den Durchgangslöchern durch einen Potentialunterschied zwischen beiden leitenden Schichten während Anlegung einer Spannung an eine Oberfläche der leitenden Schicht derart gebildet wird, dass eine Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch auftritt, und
ein Isolierteil auf wenigstens einer Hauptoberfläche des Glas-Basismaterials gebildet ist, wobei einer der Endbereiche des Isolierteils derart gebildet ist, dass er ein Öffnungsteil des Durchgangsloches des Glas-Basismaterials umgibt, und der andere Endbereich in Kontakt mit den Endbereichen der leitenden Schichten gebildet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung vorgesehen, welches enthält:
ein Glas-Basismaterial, welches eine Isoliereigenschaft aufweist;
leitende Schichten, welche auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials gebildet sind; und
eine Mehrzahl von Durchgangslöchern, welche auf einem Laminierungskörper des Glas-Basismaterials und der leitenden Schicht gebildet sind,
wobei eine Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch durch Bilden eines elektrischen Feldes in dem Durchgangsloch durch einen Potentialunterschied zwischen beiden leitenden Schichten auftritt, wenn eine Spannung an eine Oberfläche der leitenden Schicht angelegt wird,
wobei das Verfahren umfasst:
Schaffen eines Endbereiches der leitenden Schicht, welcher auf wenigstens einer Hauptoberfläche des Glas-Basismaterials gebildet ist, derart, dass er von einem Öffnungsteil des Durchgangsloches des Glas-Basismaterials zurücktritt, durch Anwenden von Verarbeitung auf die gebildeten leitenden Schichten mittels eines Laserstrahls.
Vorteil der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein ausreichender Verstärkungsgrad zu der Zeit von Elektronen-Avalancheverstärkung erhalten werden, während eine Erzeugung einer Entladung unterdrückt wird, welche zu einer Zerstörung einer elektrischen Schaltung etc. zum Lesen eines Signals führt, ohne dass eine an eine Elektrodenschicht angelegte Spannung reduziert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine erläuternde Ansicht welche ein schematisches grundlegendes Beispiel eines Detektors gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
2 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein grundlegendes Beispiel eines wesentlichen Teils eines Substrats für elektronische Verstärkung gemäß dieser Ausführungsform zeigt, wobei (a) eine Perspektivansicht und (b) eine laterale Querschnittsansicht ist.
3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel des Substrats für elektronische Verstärkung zeigt.
4 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Abschrägens eines Eckbereichs eines Glas-Basismaterials in dem Substrat für elektronische Verstärkung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht (Nr. 1), welche ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
6 ist eine erläuternde Ansicht (Nr. 2), welche ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Perspektivansicht, welche ein grundlegendes Beispiel eines wesentlichen Teils des Substrats für elektronische Verstärkung gemäß einem herkömmlichen Beispiel zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird im Detail basierend auf einer in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform in der folgenden Reihenfolge beschrieben.

1. Schematische Struktur eines Detektors
2. Struktur eines Substrats für elektronische Verstärkung
3. Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung
4. Messvorgang von ionisierten Elektronen in dem Detektor
5. Wirkung dieser Ausführungsform
6. Modifiziertes Beispiel etc.

(1. Schematische Struktur eines Detektors)
Eine schematische Struktur eines mittels eines Substrats für elektronische Verstärkung dieser Ausführungsform gebildeten Detektors wird zuerst beschrieben. Der Detektor macht es möglich, ionisierte Elektronen unter Verwendung einer Elektronen-Avalancheverstärkung in einem Erfassungsgas zu messen, wodurch ein Teilchenstrahl oder eine elektromagnetische Welle erfasst wird.
Die durch den Detektor benutzte „Elektronen-Avalancheverstärkung” ist ein Phänomen, wie folgt: Wenn freie Elektronen mit Gasmolekülen in einem starken elektrischen Feld zusammenstoßen, werden neue Elektronen herausgeschlagen, welche dann in dem elektrischen Feld derart beschleunigt werden, dass sie dadurch ferner mit anderen Molekülen zusammenstoßen, und eine Erhöhung der Zahl von Elektronen wird weiter beschleunigt. Der Detektor, welcher die Elektronen-Avalancheverstärkung nutzt, enthält einen Kapillargasproportionalzähler (Capillary Gas Proportional Counter, CGPC). In dieser Ausführungsform wird jedoch ein Gerät, welches die Elektronen-Avalancheverstärkung mittels GEM verursacht, der Detektor genannt.
Hier ist der „GEM” der Detektor, welcher dazu eingerichtet ist, das starke elektrische Feld in dem Durchgangsloch in dem Substrat für elektronische Verstärkung in einem Zustand zu erzeugen, in dem das Substrat für elektronische Verstärkung, welches eine Mehrzahl von feinen Durchgangslöchern aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, in dem Erfassungsgas angeordnet ist, und eine Elektronen-Avalancheverstärkung durch dieses elektrische Feld zu verursachen. Das Substrat für elektronische Verstärkung kann eine einzelne plattenartige Form aufweisen oder kann in einer Mehrschichtstruktur einer Mehrzahl von Blättern gebildet sein.
Der durch den Detektor zu erfassende „Teilchenstrahl” enthält Alphastrahlung, Betastrahlung, Protonenstrahlen, stark geladene Teilchenstrahlung, Elektronenstrahlen (welche Elektronen in einem Beschleuniger unabhängig von einem nuklearen Verfall beschleunigen), Neutronenstrahlung und kosmische Spuren etc. Die „elektromagnetische Welle” enthält ebenso Radiowellen (Niedrigfrequenz, Längstwelle (VLF), Langwelle, Mittelwelle, Kurzwelle, Ultrakurzwelle (VHF) und Mikrowelle), Licht (infrarot, sichtbar, ultraviolett), Röntgenstrahlung und Gammastrahlung etc. Welche von diesen Strahlen ausgewählt wird, um sie zu erfassen, kann als Gewünschte durch geeignetes Auswählen der Art des Erfassungsgases oder elektrischer Feldstärke etc. eingestellt werden.
Der oben genannte Detektor, nämlich der Detektor, welcher Erfassung des Teilchenstrahls oder der elektromagnetischen Welle unter Verwendung der Elektronen-Avalancheverstärkung durch GEM durchführt, weist eine Struktur auf, wie in 1 gezeigt.
Ein Detektor 1, wie in 1 gezeigt, enthält eine Driftelektrode 3 und eine Leseelektrode 4 in einer Kammer 2, die mit einer bestimmten Art von Erfassungsgas gefüllt ist, und enthält ebenfalls ein Substrat für elektronische Verstärkung 10, welches zwischen der Driftelektrode 3 und der Leseelektrode 4 angeordnet ist. Das Substrat für elektronische Verstärkung 10 realisiert eine Funktion als GEM durch Verursachen der Elektronen-Avalancheverstärkung und ist gebildet durch zweidimensionales Anordnen einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 15 auf einem Laminierungskörper 14, in welchem leitende Schichten 12 und 13 auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials 11 gebildet sind. Die Mehrzahl von Durchgangslöchern 15 ist bei konstanten Intervallen angeordnet, wobei jedes von diesen eine kreisförmige Form aufweist, wenn das Substrat für elektronische Verstärkung 10 in Draufsicht betrachtet wird. Die Kammer 2 ist derart eingerichtet, dass der Teilchenstrom oder die elektromagnetische Welle von außen so einfallen kann, dass sie zu erfassen ist.
Eine bestimmte Spannung wird an die Driftelektrode 3 und die Leseelektrode 4 in der Kammer 2 von einem nicht gezeigten Energiezuführungsteil angelegt. Die bestimmte Spannung wird ferner ebenfalls an die leitenden Schichten 12 bzw. 13 auf beiden Hauptoberflächen des Substrats für elektronische Verstärkung 10 von dem nicht gezeigten Energiezuführungsteil derart angelegt, dass jede von diesen als eine Elektrode wirkt. Durch die Anlegung von Spannung von einem solchen Energiezuführungsteil wird ein elektrisches Feld E1 in einem Bereich 5 (nachfolgend ein „Driftbereich” genannt) zwischen der Driftelektrode 3 und dem Substrat für elektronische Verstärkung 10 erzeugt und ein elektrisches Feld E3 wird in einem Bereich 6 (nachfolgend ein „Induktionsbereich” genannt) zwischen dem Substrat für elektronische Verstärkung 10 und der Leseelektrode 4 erzeugt. Ein elektrisches Feld E2 wird ebenfalls in dem Durchgangsloch 15 des Substrats für elektronische Verstärkung 10 erzeugt. Das elektrische Feld E2 läuft dann in dem Durchgangsloch 15 zusammen und die in das elektrische Feld E2 eindringenden Elektronen werden beschleunigt, wodurch die Elektronen-Avalancheverstärkung verursacht wird, und die durch diese Elektronen-Avalancheverstärkung vervielfachten Elektronen werden durch die Leseelektrode 4 gemessen.
Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 7 (nachfolgend mit „ASIC” abgekürzt), welche eine Funktion als eine Schutzschaltung, eine Verstärkerschaltung und eine Rauschfilterschaltung etc. aufweist, ist ferner an die Leseelektrode 4 angeschlossen. Die ASIC 7 ist die Schaltung zum Erlauben eines Signals betreffend eines durch die Leseelektrode 4 erhaltenen Messergebnisses, an ein externes Gerät (zum Beispiel ein Gerät eines höheren Levels des Detektors 1) auszugeben, und wirkt als eine elektrische Schaltung zum Lesen eines Signals. Das heißt, der Detektor 1 ist dazu eingerichtet, die Elektronen durch die Leseelektrode 4 zu messen, wobei die Elektronen durch die Elektronen-Avalancheverstärkung vervielfacht werden, welche in dem Durchgangsloch 15 des Substrats für elektronische Verstärkung 10 erzeugt wird, und das Messergebnis durch die an die Leseelektrode 4 angeschlossene ASIC 7 nach außen auszugeben.
(2. Struktur des Substrats für elektronische Verstärkung)
Die Struktur des Substrats für elektronische Verstärkung 10 gemäß dieser Ausführungsform wird mittels 2 nachfolgend beschrieben.
Das Substrat für elektronische Verstärkung 10 weist eine Struktur auf, in welcher eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 15 zweidimensional auf dem aus leitenden Schichten 12 und 13 auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials 11 gebildeten Laminierungskörpers 14 angeordnet sind. 2 zeigt nur ein Durchgangsloch. Das elektrische Feld wird in dem Durchgangsloch 15 derart gebildet, dass die Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch 15 durch Herstellen eines Potentialunterschieds zwischen beiden leitenden Schichten 12 und 13 durch Anlegen einer Spannung an jede der leitenden Schichten 12 und 13 auftritt.
Das Basismaterial zum Bilden des Substrats für elektronische Verstärkung 10 erfordert, dass es eine Isoliereigenschaft aufweist. Zum Beispiel wird ein Harzmaterial wie zum Beispiel Polyimid als das Basismaterial für den allgemeinen GEM verwendet. Das Harzmaterial weist jedoch ein Problem auf, dass auf Grund niedriger Hitzebeständigkeit, Ebenheit und Festigkeit etc. Ausgasung erzeugt werden würde. Entsprechend wird das Glas-Basismaterial 11 als ein Material verwendet, welches die Isoliereigenschaft aufweist. Das Glas-Basismaterial 11 wird jedoch durch Anordnen der Durchgangslöcher 15 mit feinen Abständen gebildet, wobei jedes einen feinen Durchmesser aufweist, und daher wird ein feinverarbeitetes Glasmaterial verwendet. In dieser Ausführungsform wird vorzugsweise ein photosensitives Glas als das Glas-Basismaterial verwendet. Durch Verwenden des photosensitiven Glases kann eine für einen Halbleiterherstellungsprozess verwendete Feinverarbeitungstechnik derart angewendet werden, dass dadurch eine Mehrzahl von Durchgangslöchern gebildet wird, welche eine gewünschte Dimension und einen gewünschten Anordnungsabstand aufweisen.
In dieser Ausführungsform wird ein Glas als das „photosensitive Glas” verwendet, welches kleine Mengen von Au, Ag und Cu in SiO₂-Li₂O-AL₂O₃-basiertem Glas als photosensitive Komponenten enthält und welches ferner CeO₂ darin als Sensibilisator enthält. Durch Bestrahlen des photosensitiven Glases mit ultravioletter Strahlung tritt eine Oxidationsreduktionsreaktion zwischen dem Sensibilisator und der photosensitiven Komponente auf und Metallatome werden erzeugt. Wenn das photosensitive Glas ferner in diesem Zustand erwärmt wird, sammeln sich die Metallatome derart an, dass sie ein Kolloid bilden, und ein Kristall von Li₂O·SiO₂ (Lithiummetasilikat) wird ausgefällt und wächst mit dem Kolloid als ein Kristallkern. Ausgefälltes Li₂O·SiO₂ (Lithiummetasilikat) wird leicht in Wasserstofffluorid (HF) gelöst und es besteht ein Unterschied von ungefähr 50 mal zwischen einer Auflösungsrate von HF und einer Auflösungsrate eines Glasbereiches, welcher nicht mit ultravioletter Strahlung bestrahlt wurde. Durch Benutzen eines solchen Unterschieds der Auflösungsrate kann selektives Ätzen derart durchgeführt werden, dass Ätzen ausschließlich auf einem mit ultravioletter Strahlung bestrahlten Bereich (Kristallbereich) angewendet wird, und eine Feinverarbeitung kann ohne Verwenden einer mechanischen Verarbeitung durchgeführt werden. Zum Beispiel kann „PEG3 (Produktname)” von HOYA Corporation als ein solches photosensitives Glas festgelegt werden.
Ferner werden die leitenden Schichten 12 und 13 jeweils auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials 11 in dem Substrat für elektronische Verstärkung 10 gebildet. Die leitenden Schichten 12 und 13 werden aus einem Material hergestellt, welches Leitfähigkeit aufweist und dessen Oberflächenschicht eine Rolle als eine Elektrodenschicht aufweist. Ein Metallmaterial wie Cu (Kupfer) kann zum Beispiel als das Material verwendet werden, welches Leitfähigkeit aufweist. Die leitenden Schichten 12 und 13 erfordern jedoch nicht notwendigerweise, dass sie eine Einschichtstruktur aufweisen, und können eine Mehrschichtstruktur aufweisen, wenn jede Schicht elektrisch miteinander verbunden ist. Um eine Anhaftung an das Glas-Basismaterial 11 zu verbessern, kann zum Beispiel eine aus Cr (Chrom) etc. hergestellte Schicht zwischen das Glas-Basismaterial 11 und die Kupferschicht zwischengelegt werden.
Wie in 2(a) und 2(b) gezeigt, treten in dem Substrat für elektronische Verstärkung 10 dieser Ausführungsformen Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 von dem Öffnungsteil des Durchgangsloches 15 über den gesamten Umfang des Durchgangslochs 15 zurück. Das auf dem Substrat 10 gebildete Durchgangsloch 15 ist in anderen Worten aus einem auf dem Glas-Basismaterial 11 gebildeten Durchgangsloch 15a und zwei auf den leitenden Schichten 12 und 13 gebildeten Durchgangslöchern 15b gebildet. Wie durch 2(a) und 2(b) klargestellt wird, ist der Durchmesser des Durchgangsloches 15b größer als der Durchmesser des Durchgangslochs 15a.
Durch eine solche Struktur besteht die leitende Schicht nicht zwischen einer bündigen Position und einer zurücktretenden Position und stattdessen wird ein Isolierteil 20 gebildet, verglichen mit einem Fall, in dem die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 und das Öffnungsteil des Durchgangslochs 15a des Glas-Basismaterials 11 bündig miteinander sind (ein Fall, in dem der Durchmesser des Durchgangslochs 15b und der Durchmesser des Durchgangslochs 15a dieselben sind). Das heißt, das Öffnungsteil des Durchgangslochs 15a ist von einem der Endbereiche des Isolierteils 20 umgeben und der andere Endbereich des Isolierteils 20 ist in Kontakt mit dem Endbereich der leitenden Schicht gebracht. In dieser Ausführungsform wird der Isolierteil 20 durch einen Raum gebildet, in welchem die leitenden Schichten 12 und 13 nicht gebildet sind. Ein Isoliereffekt wird in anderen Worten durch ein Gas verursacht, welches in diesem Raum vorhanden ist (wie ein Erfassungsgas, mit welchem eine Kammer gefüllt ist). Der Isolierteil 20 kann ebenfalls aus Harz etc. hergestellt sein, welches eine Isoliereigenschaft aufweist.
Elektrische Kraftlinien werden leicht an dem Endbereich der leitenden Schicht konzentriert, wenn die Spannung an das Substrat für elektronische Verstärkung angelegt wird und das elektrische Feld erzeugt wird. Wie durch die Punktlinie in 2(b) gezeigt, ist daher wahrscheinlich, wenn der Endbereich der leitenden Schicht mit dem Öffnungsteil des Durchgangslochs bündig ist, das Entladung zwischen leitenden Schichten auftritt, nämlich zwischen leitender Schicht 12 und leitender Schicht 13, welche auf beiden Hauptoberflächen des Substrats für elektronische Verstärkung gebildet sind.
Wenn eine solche Entladung zwischen den leitenden Schichten durch das Durchgangsloch auftritt, wird auf dem Substrat ein Schaden hinzugefügt und die Elektronen-Avalancheverstärkung tritt nicht auf oder ist ungenügend in dem Durchgangsloch. Es besteht ferner ein Risiko, dass der an die Leseelektrode 4 angeschlossene ASIC 7 zerstört wird. Wenn die Entladung auftritt, kann daher eine Leistung als das Substrat für elektronische Verstärkung nicht an den Tag gelegt werden.
In dieser Ausführungsform wird andererseits auf Grund des Vorhandenseins des Isolierteils 20 ein Abstand zwischen dem Endbereich 12a der leitenden Schicht 12 und dem Endbereich 13a der leitenden Schicht 13 groß. Eine solche Situation bedeutet, dass eine virtuelle leitende Leitung, welche die leitenden Schichten 12 und 13 verbindet, lang wird und die Entladung zwischen den leitenden Schichten kann daher unterdrückt werden. Zusätzlich wird nicht nur der Entladungsabstand einfach erweitert, sondern ein Umfangsbereich des Lochs, in dem die elektrischen Kraftlinien konzentriert sind, kann ebenso mit einem Abstand weg von dem Loch positioniert werden. Entsprechend ist es vorstellbar, dass die Entladung ausschließlich durch ein leichtes Zurücktreten des Endbereichs der leitenden Schicht von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs unterdrückt wird. Die Endbereiche der leitenden Schichten 12 und 13 treten von dem Öffnungsteil des Durchganslochs 15a zurück und ein leitender Teil ist nicht nicht zwischen dem Endbereich und dem Öffnungsteil vorhanden. Eine Anlegungsspannung wird daher sogar in der Nähe des Endbereichs der leitenden Schicht nicht verringert.
Wenn die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 zurücktreten, wird im Allgemeinen die Zahl der elektrischen Kraftlinien in dem Durchgangsloch 15 verringert und als ein Ergebnis ist es leicht vorausgesagt, dass der Verstärkungsgrad in dem Durchgangsloch 15 ebenfalls verringert wird. Ein Fachmann wird entsprechend nicht die Struktur derart ausführen, dass die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs 15a zurücktreten. Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch überlegt, dass der Effekt des Verbesserns des Verstärkungsgrads durch Anlegen einer höheren Spannung durch Unterdrücken von Entladung tatsächlich größer als eine Verringerung des Verstärkungsgrads in dem Durchgangsloch 15 durch Zurücktreten des Endbereichs ist. Basierend auf diesem Konzept schufen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Struktur.
Wie durch die Punktlinie in 2(b) gezeigt, sind die Endbereiche der leitenden Schichten 12 und 13 bündig mit dem Öffnungsteil des Durchgangslochs. Wie in 3 gezeigt, steht jedoch der Endbereich der leitenden Schicht manchmal mehr zu einer Mittelseite des Durchgangslochs als das Öffnungsteil des Durchgangslochs in einem gegenwärtigen Substrat für elektronische Verstärkung auf Grund einer Variation oder Dimensionstoleranz zur Zeit der Herstellung in Abhängigkeit von den Bildungsmitteln des Durchgangslochs vor. In einem solchen Fall sind die Endbereiche der leitenden Schichten gegenüberliegend zueinander, womit es leicht ermöglicht wird, dass Entladung auftritt. Durch Einsetzen der oben beschriebenen Struktur kann dementsprechend eine größere Wirkung erhalten werden.
Ein Rücktrittsabstand der Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 kann unter Berücksichtigung der Verringerung des Verstärkungsgrads in dem Durchgangsloch auf Grund von Zurücktreten des Endes und Verbesserung des Verstärkungsgrads durch Unterdrücken der Entladung bestimmt werden. Die Wirkung des Unterdrückens der Entladung auf Grund von Zurücktreten des Endbereichs ist jedoch groß und daher ist der Rücktrittsabstand vorzugsweise klein und ist vorzugsweise eingestellt auf 30 μm oder weniger in dieser Ausführungsform. Der Rücktrittsabstand des Endbereichs hängt ferner ebenfalls von Genauigkeit etc. der Feinverarbeitungstechnik ab. Wenn der Durchmesser des Durchgangslochs 15 170 bis 185 μm beträgt und ein Anordnungsabstand des Durchgangslochs 280 μm beträgt, ist zum Beispiel in dieser Ausführungsform der Rücktrittsabstand ungefähr 10 μm.
In 2(a) und 3(b) wird das auf dem Glas-Basismaterial 11 gebildete Durchgangsloch 15a durch das umlaufende Kantenteil (Isolierteil 20) des auf den leitenden Schichten 12 und 13 gebildete Durchgangsloch 15b in einer Ringform umgeben. Das heißt, obwohl das Isolierteil derart gebildet ist, dass der Rücktrittsabstand des Endbereichs über den gesamten Umfang des Durchgangslochs 15 konstant ist, muss der Rücktrittsabstand nicht notwendigerweise konstant sein, wenn er derart gebildet ist, dass er von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs zurücktritt. Das heißt, das Isolierteil kann derart gebildet sein, dass der Rücktrittsabstand variiert. Der Rücktrittsabstand des Endbereichs in der leitenden Schicht 12 und der Rücktrittsabstand des Endbereichs in der leitenden Schicht 13 können ferner unterschiedlich voneinander sein.
In dieser Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, wird vorzugsweise Abschrägen auf einen Eckbereich 11a des Öffnungsteils des Durchgangslochs 15b des Glas-Basismaterials 11 angewendet. Da das Glas-Basismaterial eine Isoliereigenschaft aufweist, werden in dem Durchgangsloch verstärkte Elektronen manchmal auf dem Glas-Basismaterial aufgeladen. Eine Aufladung ist wahrscheinlich, dass sie auf einem störungsempfindlichen Teil wie Erhöhungen auftritt, und daher ist der Eckbereich vorzugsweise abgeschrägt. Die Form der Abschrägung ist nicht besonders beschränkt und die zum Unterdrücken der Aufladung geeignete Form kann gewählt werden. Zum Beispiel kann der Eckbereich eine ebene Form haben oder kann eine gerundete Form haben.
Da „PEG3”, welches ein photosensitives Glas ist, einen spezifischen Durchgangswiderstand von ungefähr 8,5 × 10¹² Ωm oder mehr aufweist, ist Aufladung auf Grund eines niedrigen Isolierwiderstands verglichen mit Polyimid etc., welches einen spezifischen Durchgangswiderstand von 10¹⁵ Ωm oder mehr aufweist, daher schwierig. Die Aufladung wird ferner daher dadurch unterdrückt, dass Abschrägen ausgeführt wird. Es ist durch Ausführen von Abschrägen absehbar, dass Entladung zwischen den leitenden Schichten 12 und 13 erzeugt wird, und daher wird eine Abschrägungsmenge vorzugsweise unter Berücksichtigung dieses Punktes eingestellt.
(3. Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung)
Ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung 10 dieser Ausführungsform wird mittels 5 und 6 nachfolgend beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird zunächst, wie in 5(a) gezeigt, ein ebenes plattenförmiges Glas-Basismaterial 11 vorbereitet, welches aus einem photosensitiven Glas hergestellt ist, wie „PEG3”. Das Glas-Basismaterial 11 weist eine gewünschte Dimension auf und weist zum Beispiel eine in einer rechtwinkligen Form von 300 mm × 300 mm gebildete äußere Form mit einer Dicke von ungefähr 0,3 mm bis 1 mm auf.
Danach wird, wie in 5(b) gezeigt, eine Photomaske 21, welche ein darauf gebildetes gewünschtes Muster aufweist, auf das vorbereitete Glas-Basismaterial 11 aufgebracht und das Glas-Basismaterial 11 wird mit UV-Strahlung 22 durch die Photomaske 21 bestrahlt. In dem Glas-Basismaterial 11 tritt daher eine Oxidationsreduktionsreaktion zwischen einer photosensitiven Komponente und einem Sensibilisator an einen mit der UV-Strahlung bestrahlten Ort auf und Metallatome werden erzeugt.
Darauffolgend wird eine Wärmebehandlung auf das Glas-Basismaterial 11 nach Bestrahlung der UV-Strahlung bei einer Temperatur von zum Beispiel 450 bis 600°C angewendet. Wie in 5(c) gezeigt, werden dann durch Bestrahlung der UV-Strahlung erzeugte Metallatome in dem Glas-Basismaterial 11 derart angesammelt, dass ein Kolloid gebildet wird, und ein Kristallbereich 23 von Li₂O·SiO₂ (Lithiummetasilikat) wird ausgefällt und gewachsen mit dem Kolloid als ein Kristallkern.
Wie oben beschrieben, wird hier ausgefälltes Li₂O·SiO₂ (Lithiummetasilikat) leicht in HF (Wasserstofffluorid) aufgelöst und daher, wie in 5(b) gezeigt, wird Ätzen auf das Glas-Basismaterial 11 mittels HF angewendet. Ätzen zum Entfernen des durch Wärmebehandlung ausgefällten Kristallbereichs 23, nämlich selektives Ätzen unter Verwendung eines Unterschieds einer Auflösungsrate, kann daher durchgeführt werden. Als ein Ergebnis kann ein feines Durchgangsloch 15 (zum Beispiel aufweisend einen Lochdurchmesser von ungefähr ϕ30 μm bis 170 μnm bei einem Anordnungsabstand von ungefähr 50 μm bis 340 μm) auf dem Glas-Basismaterial 11 mit ungefähr derselben Genauigkeit wie das Muster der Photomaske 21 ohne Verwenden der mechanischen Verarbeitung gebildet werden.
Nachfolgend werden, wie in 5(e) gezeigt, leitende Schichten 12 und 13 auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials 11 gebildet, welches die darin gebildeten Durchgangslöcher aufweist. In dieser Ausführungsform wird die leitende Schicht einer Zwei-Schichtstruktur einer Chrom(Cr)-Schicht und einer Kupfer(Cu)-Schicht gebildet.
Das Verfahren zum Bilden der leitenden Schicht ist nicht besonders beschränkt und ein Sputterverfahren und ein Beschichtungsverfahren etc. können verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird zunächst eine Chromschicht auf der Oberfläche des Glas-Basismaterials, welches die darauf gebildeten Durchgangslöcher aufweist, durch Sputtern gebildet und darauf wird eine Kupferschicht gebildet. Die Dicke der leitenden Schicht ist auf ungefähr 2 μm eingestellt.
Danach treten die Endbereiche der leitenden Schichten 12 und 13 des Glas-Basismaterials 11 von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs 15 des Glas-Basismaterials 11 zurück. Das Verfahren des Zurücktretens des Endbereichs der leitenden Schicht ist nicht besonders beschränkt und es gibt zum Beispiel ein Verfahren zum Entfernen eines Teils der leitenden Schicht mittels Laserstrahlen oder ein Verfahren zum Entfernen eines Teils der leitenden Schicht durch Ätzen unter Verwendung eines Abdeckfilms oder einer Maske. In dieser Ausführungsform tritt der Endbereich der leitenden Schicht durch Verarbeiten mittels eines Laserstrahls zurück.
Wie in 6(a) gezeigt, wird im Besonderen der umlaufende Kantenteil des Durchgangslochs 15, welches ein Bereich zur vorgesehenen Entfernung 30 der leitenden Schichten 12 und 13 ist, mit einem Laserstrahl 31, welcher eine vorgeschriebene Energie aufweist, bestrahlt, wodurch der Durchmesser des Durchgangslochs 15b, das auf Bereichen der leitenden Schichten 12 und 13 gebildet ist, vergrößert wird. Das heißt, Laserstrahlabtastung mittels des Laserstrahls 31 wird derart durchgeführt, dass ein Loch auf der leitenden Schicht gebildet wird, wobei das Loch einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des Durchgangslochs 15 aufweist, welches auf dem Glas-Basismaterial 11 gebildet ist (zum Beispiel ein um 40 mm größerer Durchmesser als der Durchmesser des Durchgangslochs 15a). Der Bereich zur vorgesehenen Entfernung 30 der leitenden Schicht (Chromschicht und Kupferschicht), der mit dem Laserstrahl 31 bestrahlt ist, wird nach Abtastung bedampft und die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 treten von dem Öffnungsteil zurück und das Isolierteil 20 wird gebildet. Das heißt, das Substrat für elektronische Verstärkung, welches die Struktur aufweist, wie in 6(b) gezeigt, kann erhalten werden.
Ein UV-Laser oder Femtosekunden-Laser wird als der Laserstrahl bevorzugt. Eine Ausgabe des Laserstrahls kann unter Berücksichtigung der Rücktrittsmenge des Endbereichs, Zusammensetzung der zu entfernenden leitenden Schicht und der Dicke etc. bestimmt werden.
Der Endbereich der leitenden Schicht kann durch das Verarbeiten mittels des Laserstrahls effizient und genau zurücktreten.
Kupferbeschichtung etc. kann auf der leitenden Schicht ausgeführt werden, nachdem Verarbeiten des Zurücktretens des Endbereichs der leitenden Schicht ausgeführt ist. Durch Ausführen einer solchen Beschichtung rückt der Endbereich der leitenden Schicht vor (die leitende Schicht wird in Richtung der Mittelseite des Durchgangslochs gebildet). Weil der maximale Umfang des Vorrückens ungefähr 1 μm beträgt, kann die oben genannte Wirkung durch Einstellen des Rücktrittsumfangs unter Berücksichtigung des Umfangs des Vorrückens durch Beschichten jedoch ausreichend erhalten werden.
Der Eckbereich des auf dem Glas-Basismaterial 11 gebildeten Durchgangslochs 15a liegt frei, nach Zurücktreten der Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13. In diesem Fall wird Abschrägen auf den Eckbereich 11a des auf dem Glas-Basismaterial 11 gebildeten Durchgangslochs 15a, wie benötigt, durchgeführt. Obwohl das Verfahren zum Abschrägen nicht besonders beschränkt ist, wird in dieser Ausführungsform Abschrägen durch Ätzen ausgeführt. Im Besonderen wird Abschrägen mittels eines Ätzmittels mit erhöhter Aktivität als ein zum Bilden des Durchgangslochs 15 auf dem Glas-Basismaterial 11 verwendeten Ätzmittels ausgeführt. Wenn Ätzen auf das Glas-Basismaterial 11 mittels eines solchen Ätzmittels angewendet wird, wird der Eckbereich 11a, welches der Glasbereich ist, teilweise entfernt und abgeschrägt auf Grund hoher Aktivität des Ätzmittels. Das Verfahren zum Erhöhen der Aktivität des Ätzmittels ist nicht besonders beschränkt und eine Temperatur des Ätzmittels kann zum Beispiel erhöht werden oder eine Flüssigkeitseigenschaft des Ätzmittels kann geändert werden oder dergleichen.
(4. Messverfahren der ionisierten Elektronen in dem Detektor)
Als nächstes wird, wenn ein Detektor 1 mittels des Substrats für elektronische Verstärkung 10 dieser Ausführungsform gebildet wird, nachfolgend eine Erläuterung für ein Verfahren zum Messen der ionisierten Elektronen und Erfassen eines Partikelstrahls oder einer elektromagnetischen Welle durch diesen Detektor 1 mit Bezug zu 1 besonders gegeben. Wobei zum Beispiel eine Röntgenstrahlung ein zu erfassendes Objekt ist und Erläuterung wir gegeben, wie folgt.
Die Kammer 2 des Detektors 1 ist gefüllt mit einer vorgeschriebenen Art von Erfassungsgas. Um in dem Driftbereich 5 erzeugte Elektronen in Richtung der Leseelektrode 4 zu ziehen, wird eine Größe der Spannung an die Driftelektrode 3, die Leseelektrode 4 und die leitenden Schichten 12 bzw. 13 des Substrats für elektronische Verstärkung 10 derart angelegt, dass dabei elektrische Felder E1, E2 und E3 erzeugt werden. Das heißt, um einen Potentialunterschied derart vorzugeben, dass eine Elektronenzugkraft größer in Richtung der Leseelektrode 4 wird, wird die Spannung an die Driftelektrode 3, die Leseelektrode 4 und die leitenden Schichten 12 bzw. 13 des Substrats für elektronische Verstärkung 10 angelegt.
Im Besonderen wird zum Beispiel die Kammer 2 mit einem gemischten Gas von Ar 70% und CH₄ 30% als ein Erfassungsgas bei einem Druck von 1 atm gefüllt. Ferner wird zum Beispiel die Größe der Anlegungsspannung an die Driftelektrode 3, die Leseelektrode 4 und das Substrat für elektronische Verstärkung 10 und jede Positionsbeziehung (Größe eines Intervalls) so geeignet eingestellt, dass ein elektrisches Feld E1 des Driftbereichs 5 ungefähr 125 bis 500 V/cm und ein elektrisches Feld E3 des Induktionsbereichs 6 2,5 bis 5 kV/cm ist. Ferner wird zum Beispiel die Anlegungsspannung an die leitenden Schichten 12 und 13 des Substrats für elektronische Verstärkung 10 ebenfalls so geeignet eingestellt, dass ein ausreichendes elektrisches Feld E2 zum Verursachen der Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch 15 gebildet werden kann.
Wenn zum Beispiel die von einer Quelle von 55Fe emittierte Röntgenstrahlung auf die Kammer 2 einfällt, wird das Gas in dem Driftbereich 5 durch die einfallende Röntgenstrahlung ionisiert und durch diese Ionisationswirkung werden Elektronen erzeugt. Zu dieser Zeit wird das elektrische Feld E1 in dem Driftbereich 5 gebildet und erzeugte Elektronen werden daher zu dem Substrat für elektronische Verstärkung 10 gezogen und sind bereit dazu, durch das Durchgangslochs 15 des Substrats für elektronische Verstärkung 10 hindurch zu gehen.
Ein hohes elektrisches Feld wird jedoch in dem Durchgangsloch 15 durch Bildung des elektrischen Feldes E2 erzeugt. Eine Geschwindigkeit der Elektronen, welche durch das Durchgangsloch 15 hindurchgehen, wird daher durch ein hohes elektrisches Feld derart beschleunigt, dass somit eine kinetische Energie erhöht wird und Energie an andere umgebende Elektronen abgegeben wird, wodurch Elektronen durch eine neue Ionisationswirkung entladen werden. Durch Wiederholen dieses Vorgangs werden die Elektronen verstärkt, was zu einer Avalancheverstärkung führt. Das heißt, wenn die Elektronen durch das Durchgangsloch 15 hindurchgehen, tritt die Elektronen-Avalancheverstärkung auf.
Die durch die Elektronen-Avalancheverstärkung verstärkten Elektronen werden zur Leseelektrode 4 durch das in dem Induktionsbereich 6 gebildete elektrische Feld E3 gezogen. Die Zahl von Elektronen wird dann als ein Signal durch die Leseelektrode 4 gelesen. Die Leseelektrode 4, welche Lesen eines Signals ausführt, wie oben beschrieben, ist in kleine Bereiche geteilt. Welcher Bereich ausgewählt wird, um die Elektronen zu messen, kann daher bestimmt werden.
Durch das oben beschriebene Verfahren kann der Detektor 1 die zu erfassende Röntgenstrahlung erfassen.
(5. Wirkung dieser Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform treten die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs 15a des Glas-Basismaterials 11 zurück. Der Durchmesser des auf den leitenden Schichten 12 und 13 gebildeten Durchgangslochs 15b ist in anderen Worten größer als der Durchmesser des auf dem Glas-Basismaterial gebildeten Durchgangslochs 15a gebildet. Dies bedeutet, dass das Öffnungsteil des Durchgangslochs 15a des Glas-Basismaterials 11 von dem Isolierteil 20 umgeben ist. Der Abstand zwischen den auf den beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials 11, nämlich in dem Durchgangsloch 15, gebildeten leitenden Schichten 12 und 13, der Abstand (Entladungsabstand) zwischen den Endbereichen der leitenden Schichten wird daher verlängert und zusätzlich kann ein umlaufender Bereich des Lochs, an dem die elektrischen Kraftlinien konzentriert werden, entfernt von dem Loch gehalten werden und daher kann die Entladung effektiv unterdrückt werden. Eine solche Wirkung kann ferner durch die oben genannte einfache Struktur erhalten werden.
Da die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 zurücktreten, besteht eine Möglichkeit, dass die Zahl der durch das Durchgangsloch 15 hindurchlaufenden elektrischen Kraftlinien verringert wird. Durch Unterdrücken der Entladung kann eine Anlegungsspannung jedoch hoch sein und als ein Ergebnis kann der Verstärkungsfaktor verbessert werden. Der Verstärkungsfaktor von 10⁴ oder mehr und vorzugsweise ungefähr 10⁵ kann im Besonderen erhalten werden.
Wenn die in 7 gezeigte Struktur mit dem Substrat für elektronische Verstärkung verglichen wird, wird die Anlegungsspannung ferner sogar in der Nähe des Endbereichs der leitenden Schicht nicht reduziert. Ein starkes elektrisches Feld kann daher in dem Durchgangsloch gebildet werden. Entsprechend kann ein ausreichender Verstärkungsfaktor gesichert werden.
In dieser Ausführungsform ist der Eckbereich 11a des Durchgangslochs 15a des Glas-Basismaterials 11 ferner abgeschrägt. Das heißt, der Eckbereich 11a des Durchgangslochs 15a muss keine scharfe Form aufweisen und die in dem Durchgangsloch 15 erzeugten Elektronen werden daher kaum auf dem Glas-Basismaterial 11, welches die Isoliereigenschaft aufweist, aufgeladen. Entsprechend können die in dem Durchgangsloch 15 erzeugten Elektronen die Leseelektrode 4 erreichen, ohne auf dem Glas-Basismaterial absorbiert zu werden.
In dieser Ausführungsform wird das Substrat für elektronische Verstärkung 10, welches die oben genannte Struktur aufweist, ferner durch Verarbeiten mittels eines Laserstrahls hergestellt. Durch Aufdampfen eines Teils der leitenden Schichten 12 und 13 durch Bestrahlen des Laserstrahls treten die Endbereiche 12a und 13a der leitenden Schichten 12 und 13 von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs 15 des Glas-Basismaterials 11 zurück. Durch Einsetzen einer Verarbeitungstechnik mittels des Laserstrahls kann der Endbereich der leitenden Schicht leicht und effizient mit hoher Genauigkeit zurücktreten.
Eine solche Wirkung kann nicht erhalten werden, wenn das Harzmaterial wie Polyimid als das Basismaterial des Substrats für elektronische Verstärkung verwendet wird. Falls die Verarbeitungstechnik des Verwendens des Laserstrahls versucht wird, auf das Harzmaterial anzuwenden, wird das Harzmaterial selbst manchmal durch eine Bestrahlungsenergie des Laserstrahls verdampft. Sogar wenn die Verarbeitungstechnik mittels des Laserstrahls auf das Harzmaterial angewendet werden kann, ist es sehr schwierig, eine Bestrahlungsposition des Laserstrahls geeignet zu positionieren, auf Grund von Deformation etc. des Harzmaterials, sogar beim Fixieren des Harzmaterials während der Verarbeitung, wodurch es unmöglich gemacht wird, einen großen Fehler in der Bestrahlungsposition zu vermeiden. Danach kann möglicherweise eine Verarbeitung nicht mehr durchgeführt werden, um der Genauigkeit des Durchmessers des Durchgangslochs und eines Anordnungsabstands, welcher für das Substrat für elektronische Verstärkung erforderlich ist, zu entsprechen. Wenn der Endbereich der leitenden Schicht zum Beispiel versucht wird, durch das Verarbeiten mittels dem auf das Basismaterial, welches aus Polyimid hergestellt ist, angewendeten Laserstrahl zurückzutreten, kann zum Beispiel nachfolgendes in Betracht gezogen werden: Zum Beispiel übersteigt eine Rücktrittsabstand des Endbereichs der leitenden Schicht 150 μm und der Anordnungsabstand übersteigt 400 μm.
(6. Modifiziertes Beispiel etc.)
In der oben beschriebenen Ausführungsform treten die Endbereiche der leitenden Schichten 12 und 13, die auf beiden Hauptoberflächen des Substrats für elektronische Verstärkung 10 gebildet sind, zurück. Es ist jedoch ebenfalls akzeptabel, dass nur ein Endbereich einer der leitenden Schichten zurücktritt. Sogar mit dieser Struktur kann die Wirkung des Unterdrückens der Entladung, wie oben beschrieben, erhalten werden. Es besteht jedoch eine Möglichkeit, dass ein Entladungsrisiko erhöht wird, verglichen mit der obigen Ausführungsform.
In dem Fall der oben genannten Struktur tritt der Endbereich der leitenden Schicht 12 zurück, das heißt der Endbereich der leitenden Schicht, die an einer Eingangsseite (Seite der Driftelektrode 3) der Elektronen angeordnet ist, tritt zurück, und der Endbereich der leitenden Schicht 13 tritt zurück, das heißt der Endbereich der leitenden Schicht, welche an einer Ausgangseite der Elektroden (Seite der Leseelektrode 4) angeordnet ist, tritt zurück. Durch Einsetzen dieser Struktur kann zusätzlich zum Effekt des Unterdrückens der Entladung die Zahl der durch die Leseelektrode 4 gemessenen Elektronen erhöht werden, ohne dass den Elektronen erlaubt wird, sich in einer horizontalen Richtung auszubreiten, wenn die in dem Durchgangsloch 15 verstärkten Elektronen aus dem Durchgangsloch 15 heraustreten. Als ein Ergebnis kann eine Genauigkeit des Erfassens des Teilchenstrahls oder der elektromagnetischen Welle, der/die zu erfassen ist, verbessert werden. Diese Struktur ist entsprechend bevorzugt, wenn eine Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit mehr zur Geltung gebracht wird als Unterdrückung der Entladung.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das photosensitive Glas als Glas-Basismaterial verwendet. Ein durch Kristallisieren des photosensitiven Glases erhaltenes kristallisiertes Glas kann jedoch zum Beispiel verwendet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird ferner ein Teil der leitenden Schicht durch die Verarbeitungstechnik des Verwendens des Laserstrahls entfernt. Ein Teil der leitenden Schicht kann jedoch durch Ätzen mittels eines Abdeckfilms oder einer Maske entfernt werden. Der Abdeckfilm ist im Besonderem auf dem Substrat gebildet, bevor/nachdem das Durchgangsloch 15a auf dem Glas-Basismaterial 11 gebildet wird, oder ein Bereich, der als ein Isolierbereich wirken soll, welcher das Öffnungsteil des Durchgangslochs 15a umgibt, wird mit einer darauf überlagerten Maske freigelegt und dieser Bereich kann danach durch Nassätzen etc. entfernt werden.
Die oben beschriebene Ausführungsform zeigt ferner einen Fall, in dem zum Beispiel nur ein Substrat für elektronische Verstärkung 10 in der Kammer 2 vorhanden ist. Eine Mehrzahl von Substraten für elektronische Verstärkung 10 kann jedoch in der Kammer 2 vorgesehen sein. In dem Detektor 1 mit einer Struktur, dass eine Mehrzahl von Substraten für elektronische Verstärkung 10 vorgesehen ist, wird eine Vorrichtungsstruktur verglichen mit einem Fall, dass nur ein Substrat für elektronische Verstärkung 10 vorhanden ist, kompliziert. Es wird jedoch leicht sein, die Verstärkung während der Elektronen-Avalancheverstärkung zu erhöhen.
Die oben beschriebene Ausführungsform zeigt ferner einen Fall, dass das Durchgangsloch 15 auf dem Substrat für elektronische Verstärkung 10 zum Beispiel ein rundes Loch ist. Wenn das elektrische Feld in dem Loch gebildet wird, muss das Durchgangsloch 15 jedoch nicht notwendigerweise ein rundes Loch sein, sondern es kann andere Formen wie ein quadratisches Loch etc. aufweisen.
Die oben beschriebene Ausführungsform zeigt ferner einen Fall, dass die Leseelektrode 4 etc. in der Kammer 2, welche den Detektor 1 bildet, in einer flachen Plattenform gebildet ist. Die Leseelektrode 4 etc. kann jedoch zum Beispiel in einer geraden Linienform, die ein Mikrostreifen genannt wird, gebildet sein.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt und kann in einem Bereich verschieden modifiziert werden, welcher nicht vom Geist der vorliegenden Erfindung abweicht.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend basierend auf weiteren detaillierten Beispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
PEG3 von HOYA Corporation wurde als das Glas-Basismaterial verwendet. Das PEG3 war ein photosensitives Glas und wies eine Zusammensetzung von SlO₂-Li₂O-Al₂O₃ auf. Eine Dicke des PEG3 war ferner 0,7 mm.
Belichtung wurde auf das Glas-Basismaterial durch UV-Strahlung mittels einer Maske durchgeführt, welche ein Muster zum Bilden des Durchgangslochs aufweist, welches einen Durchmesser von 50 μm bei einem Anordnungsabstand von 150 μm aufweist, um dabei einen Kristall auf einem mit der UV-Strahlung bestrahlten Bereich auszufällen, und ferner wurde eine Wärmebehandlung bei 600°C darauf angewendet, und nachfolgend wurde Ätzen mittels Wasserstofffluorid (HF) darauf derart durchgeführt, dass der mit der UV-Strahlung bestrahlte Bereich entfernt wurde, wodurch das Durchgangsloch gebildet wurde, welches einen Durchmesser von 50 μm aufweist.
Ein Chrom-Dünnfilm wurde auf dem Glas-Basismaterial durch auf das Glas-Basismaterial mit dem darauf gebildeten Durchgangsloch angewendetes Sputtern gebildet und eine leitende Schicht wurde durch Bilden eines Kupfer-Dünnfilms darauf gebildet. Die Dicke der leitenden Schicht war 2 μm.
Verarbeiten des Zurücktretens der Endbereiche der beiden leitenden Schichten wurde auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials, welche darauf gebildete leitende Schichten aufweist, mittels eines UV-Lasers (aufweisend eine Wellenlänge von 355 nm) durchgeführt. Ein Rücktrittsabstand war 20 μm.
Auf dem erhaltenen Substrat für elektronische Verstärkung wurde das Durchgangsloch, welches einen Durchmesser von 50 μm aufweist, bei einem Anordnungsabstand von 150 μm gebildet und der Endbereich der leitenden Schicht trat um 20 μm von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs zurück. Der Detektor wurde mittels des Substrats für elektronische Verstärkung gebildet und Röntgenstrahlung von ⁵⁵Fe wurde in einer Atmosphäre von fliesenden Gasen wie Ar 70% und CH₄ 30% erfasst. Als ein Ergebnis trat, sogar wenn die Anlegungsspannung auf 3000 V eingestellt war, keine Entladung zwischen den leitenden Schichten auf. Wenn das Substrat verwendet wird, in welchem der Endbereich der leitenden Schicht nicht zurücktrat, trat die Entladung bei einer Anlegungsspannung von 2200 V auf.
(Beispiel 2)
PEG3 ähnlich dem PEG3 von Beispiel 1 wurde als das Glas-Basismaterial verwendet. Belichtung auf das Glas-Basismaterial durch UV-Strahlung mittels der Maske, welche das Muster zum Bilden des Durchgangslochs aufweist, welches einen Durchmesser von 50 μm bei einem Anordnungsabstand von 150 μm aufweist, wurde durchgeführt, wodurch ein Kristall auf einem mit der UV-Strahlung bestrahlten Bereich ausfällt, und ferner wurde darauf eine Wärmebehandlung bei 600°C angewendet. Nachfolgend wurde ein Chrom-Dünnfilm durch Sputtern auf dem Glas-Basismaterial gebildet und ein Kupfer-Dünnfilm wurde darauf gebildet, wodurch die leitende Schicht gebildet wurde. Eine Dicke der leitenden Schicht war 2 μm.
Nachfolgend wurde ein Abdeckfilm auf der leitenden Schicht gebildet und eine Laserbelichtungsentwicklung wurde darauf durchgeführt. Zu dieser Zeit wurde eine Belichtung auf einen Bereich, welcher einen um 40 μm größeren Durchmesser als der Durchmesser des gebildeten Durchgangslochs durchgeführt.
Nach Belichtung wurde Ätzen mittels Eisenchlorid (FeCL₃) durchgeführt, wodurch die leitende Schicht entfernt wurde. Das heißt, ein Loch, welches einen Durchmesser von 90 μm aufweist, wurde auf der leitenden Schicht bei einem Anordnungsabstand von 150 μm gebildet.
Ätzen wurde auf dem Glas-Basismaterial, welches durch auf die leitende Schicht angewendetes Ätzen freigelegt wurde, derart durchgeführt, dass ein mit UV-Strahlung bestrahlter Bereich entfernt wurde, wodurch das Durchgangsloch gebildet wurde. Das Durchgangsloch, welches einen Durchmesser von 50 μm aufweist, wurde auf dem erhaltenen Substrat für elektronische Verstärkung bei einem Anordnungsabstand von 150 μm gebildet und der Endbereich der leitenden Schicht trat um 20 μm von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs zurück. Ein Detektor wurde mittels des Substrats für elektronische Verstärkung gebildet, um dadurch die Röntgenstrahlung zu erfassen. Als ein Ergebnis trat eine Entladung zwischen den leitenden Schichten sogar dann nicht auf, wenn die Anlegungsspannung auf 3000 V eingestellt wurde.
(Beispiel 3)
Ätzen wurde ferner auf das Substrat für elektronische Verstärkung, welches für Beispiel 2 erhalten wurde, mittels Wasserstofffluorid (HF) bei 60°C derart angewendet, dass der Eckbereich des Öffnungsteils des Durchgangslochs abgerundet wurde. Der Detektor wurde mittels des erhaltenen Substrats für elektronische Verstärkung gebildet, um dadurch die Röntgenstrahlung zu erfassen. Als ein Ergebnis wurde bestätigt, dass die Entladung zwischen den leitenden Schichten nicht auftrat und die Aufladung in dem Durchgangsloch unterdrückt wurde, sogar wenn die Anlegungsspannung auf 3000 V eingestellt wurde.
Bezugszeichenliste

1: Detektor
2: Kammer
3: Driftelektrode
4: Leseelektrode
10: Substrat für elektronische Verstärkung
14: Laminierungskörper
11: Glas-Basismaterial
12, 13: leitende Schicht
15: Durchgangsloch

Claims

Substrat für elektronische Verstärkung, umfassend: ein Glas-Basismaterial, welches eine Isoliereigenschaft aufweist; leitende Schichten, welche auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials gebildet sind; und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern, welche auf einem Laminierungskörper des Glas-Basismaterials und der leitenden Schicht gebildet sind, wobei ein elektrisches Feld in den Durchgangslöchern durch einen Potentialunterschied zwischen beiden leitenden Schichten während Anlegung einer Spannung an eine Oberfläche der leitenden Schicht derart gebildet wird, dass eine Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch auftritt, und ein Isolierteil auf wenigstens einer Hauptoberfläche des Glas-Basismaterials gebildet ist, wobei einer der Endbereiche des Isolierteils derart gebildet ist, dass er ein Öffnungsteil des Durchgangslochs des Glas-Basismaterials umgibt, und der andere Endbereich in Kontakt mit den Endbereichen der leitenden Schichten gebildet ist.
Substrat für elektronische Verstärkung nach Anspruch 1, wobei der Endbereich der leitenden Schicht auf wenigstens einer Hauptoberfläche des Glas-Basismaterials derart gebildet ist, dass er von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs des Glas-Basismaterials zurücktritt.
Substrat für elektronische Verstärkung nach Anspruch 2, welches zwischen einer Driftelektrode und einer Leseelektrode angeordnet ist, die einen Detektor bilden, wobei der Endbereich der leitenden Schicht, welcher auf einer Hauptoberfläche gegenüberliegend zur Leseelektrode gebildet ist, von dem Öffnungsteil des Durchgangsloches des Glas-Basismaterials zurücktritt.
Substrat für elektronische Verstärkung nach Anspruch 2 oder 3, welches zwischen der Driftelektrode und der Leseelektrode angeordnet ist, die den Detektor bilden, wobei in einer Querschnittsoberfläche des Substrats für elektronische Verstärkung die Endbereiche der leitenden Schicht, welche auf beiden Hauptoberflächen gebildet sind, von dem Öffnungsteil des Durchgangslochs des Glas-Basismaterials zurücktreten.
Substrat für elektronische Verstärkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Eckbereich des Durchgangsloches, welcher auf dem Glas-Basismaterial gebildet ist, abgeschrägt ist.
Substrat für elektronische Verstärkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Endbereich der leitenden Schicht von dem Öffnungsteil des Durchgangsloches des Glas-Basismaterials durch Verarbeiten mittels eines Laserstrahls zurücktritt.
Substrat für elektronische Verstärkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Glas-Basismaterial aus einem photosensitiven Glas gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektronische Verstärkung, umfassend: ein Glas-Basismaterial, welches eine Isoliereigenschaft aufweist; leitende Schichten, welche auf beiden Hauptoberflächen des Glas-Basismaterials gebildet sind; und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern, welche auf einem Laminierungskörper des Glas-Basismaterials und der leitenden Schicht gebildet sind, wobei eine Elektronen-Avalancheverstärkung in dem Durchgangsloch durch Bilden eines elektrischen Feldes in dem Durchgangsloch durch einen Potentialunterschied zwischen beiden leitenden Schichten auftritt, wenn eine Spannung an eine Oberfläche der leitenden Schicht angelegt wird, wobei das Verfahren umfasst: Schaffen eines Endbereichs der leitenden Schicht, welcher auf wenigstens einer Hauptoberfläche des Glas-Basismaterials gebildet ist, derart, dass er von einem Öffnungsteil des Durchgangslochs des Glas-Basismaterials zurücktritt, durch Anwenden von Verarbeitung auf die gebildeten leitenden Schichten mittels eines Laserstrahls.