DE2527493C3

DE2527493C3 - Microchannel plate with a rounded entrance surface and method for producing such a plate

Info

Publication number: DE2527493C3
Application number: DE19752527493
Authority: DE
Inventors: Remy Henri Francois Villecresnes Val-de-Marne; Duchenois Valere Dominique Louis Paris; Ducarre Alphonse Ste Genevieve des Bois; Rodiere Jean Saint-Maur; Polaert (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1977-12-15

Description

Pholokalhode ausgesandlen Pnmärdeklronen am Ein- ίκ> zum anderen wira »"»;"" Fin'allsrichlone verrrögang tier Kanalplatte auf die Endflächen der Wände durch die weniger «reifende^ » X "nd "ri Λ !iici,Kun»le.4se Elektronen haben eine Energie ^^^^^Ζ^^Ά^Ά Pholokalhode sent out Pnmärdeklronen on the one ίκ> to the other wira »"»;""Fin'allsrichlone verrögang tier channel plate on the end surfaces of the walls through the less« ripening ^ »X" nd "ri Λ! Iici, Kun» le.4se electrons have an energy ^^^^^ Ζ ^^ Ά ^ Ά

chen oder Ionen, usw. verwendet wird.Chen or ions, etc. is used.

In allen Ausführungsformen einer Mikrokanalplatte, deren Kanalenden abgerundet sind, >st es möglich, das Einfangen am Eingang der Mikrokanalplatte zu verstärken und den Wirkungsgrad der Detektion zu vergrößern.In all embodiments of a microchannel plate, the channel ends of which are rounded, it is possible that Increase capture at the entrance of the microchannel plate and increase the detection efficiency enlarge.

Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich gleichfalls auf ein Verfahren zur Bildung der gewünschten abgerundeten Form am Enda der erwähnten Mikrokanäle. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Kanalwände an der Eingangsoberfläche erwärmt werden, um das Glas in den Erweichungszustand zu bringen, und unter dem Einfluß von Kräften, z. B. der Schwerkraft, und von Oberflächenspannungen erkalten zulassen.A further development of the invention also relates to a method for forming the desired rounded shape at the end of the mentioned Microchannels. This method consists in heating the channel walls at the entrance surface to bring the glass into the softening state, and under the influence of forces, e.g. B. the Allow gravity and surface tension to cool.

Das erwähnte Verfahren bedeutet eine Verbesserung eines bekannten Verfahrens zum Scnleifen des Glases, das in der Zeitschrift »Verres el Refractaires«, Band 23. Nr. 6, Seiten 693 bis 697, Veröffentlichung November-Dezember 1969, angegeben ist.The mentioned method represents an improvement of a known method for grinding the glass, that in the magazine "Verres el Refractaires", Volume 23. No. 6, pages 693 to 697, published November-December 1969, is given.

Neben einem Verfahren zum Erhallen der erwähnten gerundeten Form bezieht sich eine weitere Ausbildung der Erfindung gleichfalls auf die Verwendung derariiger Mikrokanalplatten in Biidvcrstärkerröhren, Photovervielfacherröhren oder Teilchendetektoren.In addition to a method for achieving the aforementioned rounded shape, another embodiment relates of the invention also to the use of such Microchannel plates in picture amplifier tubes, photomultiplier tubes or particle detectors.

Nachstehend werden einige bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung an 1 land der Zeichnung näher erläutert. Es zeiglSome preferred embodiments according to the invention are shown below with reference to the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Struktur einer bekannten Mikrokanalplatte,1 shows a section through a structure of a known microchannel plate,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Struktur einer Mikrokanalplatte nach der Erfindung, und2 shows a section through a structure of a microchannel plate according to the invention, and

F i g. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.F i g. 3 shows an embodiment of the method according to the invention.

Eine Kanalplatte nach Fig. 1 zeigt eine Ausgangshauptoberfläche 12, die durch Kanäle 17, 18 und 19 mit Kanalwänden 13, 14, 15 und 16 verbunden ist. Die Begrenzungen dieser Wände fallen mit der Eingangsund mit der Ausgangsoberfläche der Mikrokanalplatte zusammen.A channel plate according to Fig. 1 shows a major exit surface 12, which is connected to channel walls 13, 14, 15 and 16 by channels 17, 18 and 19. the Boundaries of these walls coincide with the entrance and exit surfaces of the microchannel plate together.

Die Endflächen der Mikrokanalplatte sind beide mit einer nicht dargestellten Metallschicht zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Platte bedeckt.The end surfaces of the microchannel plate are both provided with a metal layer (not shown) for application of an electric field on the plate.

Ein primäres Elektron 10 bewegt sich z. B. zur Wand 14 hin und berührt diese Wand in einem Punkt A. Die Richtungsverteilung für Sekundärelektronen vom Punkt A aus ist mit einem Kreis 9 angegeben. Durch das Einfangen eines Elektrons im Punkt A ist die Wahrscheinlichkeit sekundärer Elektronenemission in Richtung senkrecht auf der Mikrokanalplattenoberfläehe 11 im Punkt A maximal. Die in dieser Richtung ausgesandten Elektronen, z. B. ein Elektron 8, tragen nicht zur Verstärkung bei.A primary electron 10 moves e.g. B. towards wall 14 and touches this wall at a point A. The directional distribution for secondary electrons from point A is indicated by a circle 9. By trapping an electron at point A , the probability of secondary electron emission in the direction perpendicular to the microchannel plate surface 11 at point A is maximum. The electrons emitted in this direction, e.g. B. an electron 8, do not contribute to the amplification.

In F i g. 2 sind die Wände 13,14,15 und 16 an der Seite der Eingangsoberfläche abgerundet, und zwar derart, daß im Querschnitt die Enden durch Profile 21, 22, 23 und 24 wiedergegeben werden.In Fig. 2 are the walls 13,14,15 and 16 on the side the input surface rounded, in such a way that in cross section the ends through profiles 21, 22, 23 and 24 are reproduced.

Ein Elektron 9 trifft die Wand 14 in einem Punkt ß. Für diesen Punkt gibt ein Kreis 4 die Sekundäremissionsrichtungsverteilung an. Die Wahrscheinlichkeit des Ausstrahlens sekundärer Elektronen ist in einer Richtung 5 maximal, die schräg zur Eingangsoberfläche steht. Zwei Elektronen 6 und 7, die in der erwähnten Richtung ausgesandt werden, können durch die Kanäle 18 und 19 eingefangen werden und auf diese Weise zur Verstärkung beitragen.An electron 9 hits the wall 14 at a point β. For this point, a circle 4 gives the secondary emission direction distribution on. The probability of emitting secondary electrons is maximum in a direction 5, which is oblique to the input surface stands. Two electrons 6 and 7, which are emitted in the mentioned direction, can pass through the channels 18 and 19 and thus contribute to reinforcement.

Aus den bereits erwähnten Gründen ist der kanalweise erzeugte Lichtfleck (/. B. ein Leuchtschirm) am Ausgang der Mikrokap.a^platte vergrößert, das Auflösungsvermögen der Anordnung, zu der eine derartige Kanalplatte gehört, wird aber nahezu nicht verringert, während der Wirkungsgrad der Detektion und die Verstärkung größer sind.For the reasons already mentioned, the light spot generated channel by channel (/. B. a fluorescent screen) at the exit of the Mikrokap.a ^ plate, the resolving power of the arrangement to the one such a channel plate heard, but is almost not reduced, while the efficiency of the detection and the gain is greater.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung, die das Verfahren zum Herstellen einer derartigen Kanalplatte veranschaulicht. Die Anordnung befindet sich in einem nicht dargestellten Raum, in dem ein Vakuum zwischen z. B. 10 ⁵ und 10^h mm Quecksilber aufrechterhalten wird.Fig. 3 shows schematically an arrangement which illustrates the method for producing such a channel plate. The arrangement is located in a space, not shown, in which a vacuum between z. B. 10 ⁵ and 10 ^h mm of mercury is maintained.

In der Figur ist eine Mikrokanalplatte 30 angegeben, deren ursprüngliche Eingangs- und Hauptoberflächen flach waren, und wobei die Ebenen der erwähnten Querschnitte mit der Ebene zusammenfallen, in der auch die Eingangsoberfläehc31 der Mikrokanalplatte liegt.In the figure, a microchannel plate 30 is indicated, whose original entrance and major surfaces were flat, and being the planes of those mentioned Cross-sections coincide with the plane in which the input surface 31 of the microchannel plate also lies.

Ein Elektronenstrahl 33, der durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 34 geliefert wird, z. B. vom Pierce-Typ, das z. B. mit einer Fokussierungsspule und mit Spulen 35 für die Ablenkung des erwähnten Elektronenstrahls ausgerüstet ist, wird an der Eingangsoberfläche der Mikrokanalplatte fokussiert. An electron beam 33 produced by an electron gun 34 is delivered, e.g. B. of the Pierce type, e.g. B. with a focusing coil and is equipped with coils 35 for the deflection of the aforementioned electron beam, is focused on the input surface of the microchannel plate.

Weiterhin kann die erwähnte Anordnung einen Ofen zum Erwärmen der Mikrokanalplatte enthalten, um auf diese Weise das Glas auf eine Temperatur nahe der Erweichungstemperatur, jedoch etwas darunter, zu erwärmen.Furthermore, the mentioned arrangement can contain an oven for heating the microchannel plate in order to this brings the glass to a temperature close to, but slightly below, the softening temperature heat.

Die erwähnte Vorerwärmung kann auch mit Hilfe eines nicht konzentrierten Elektronenstrahls erfolgen.The aforementioned preheating can also be carried out with the aid of a non-concentrated electron beam.

Am Ende der erwähnten Vorerwärmung hat das Glas eine Temperatur von z. B. 450°, während die Erweichungstemperatur des Glases ungefähr 500° C beträgt. Danach wird die Oberfläche der Mikrokanalplatte mit Hilfe eines fokussierten Elektronenstrahls hoher Leistung abgetastet.At the end of the preheating mentioned, the glass has a temperature of e.g. B. 450 °, while the softening temperature of the glass is approximately 500 ° C. After that, the surface of the microchannel plate is made with Scanned using a focused high power electron beam.

Bei Versuchen, die an einer Mikrokanalplatte mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von 2 mm durchgeführt wurden, betrug die zugeführte Energie ungefähr 140 Watt/cm², wobei die erwähnte Leistung in einem Zeitraum von ungefähr 0,7 Sekunden zugeführt wurde.In tests which were carried out on a microchannel plate with a diameter of 25 mm and a thickness of 2 mm, the energy supplied was approximately 140 watts / cm ² , the power mentioned being supplied over a period of approximately 0.7 seconds.

Danach wird die Mikrokanalplatte langsam abgekühlt, um auf diese Weise mögliche Temperaturstürze zu vermeiden.The microchannel plate is then slowly cooled to avoid any temperature drops to avoid.

Unter dem Einfluß der Schwerkraft und der Oberflächenspannung des geschmolzenen Glases, versucht das Ende der Wand jedes Kanals eine abgerundete Form anzunehmen. Während der Abkühlung behält das Glas die auf diese Weise gebildete abgerundete Form bei.Under the influence of gravity and the surface tension of the molten glass, tried the end of the wall of each channel to assume a rounded shape. While cooling down the glass retains the rounded shape created in this way.

Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die Oberflächenerwärmung durch Elektronenbeschuß durch eine Erwärmung mit Hilfe eines Laserstrahles, z. B. eines CO²-Lase>-s, ersetzt, der die Eingangsoberfläche der Mikrokanalplatte abtastet.According to another embodiment of the method, the surface heating by electron bombardment by heating with the aid of a laser beam, for. B. a CO ² -Lase> -s, which scans the input surface of the microchannel plate.

Wie zuvor wird das von der Mikrokanalplatte gebildete Ganze zunächst auf eine Temperatur in der Nähe der Transformationstemperatur des Glases gebracht, z. B. in einem Ofen.As before, the whole formed by the microchannel plate is first heated to a temperature in the Brought close to the transformation temperature of the glass, e.g. B. in an oven.

Es ist nicht besonders wichtig, mit welchen Mitteln die Oberflächenerwärmung der Mikrokanalplatte verwirklicht wird, wenn nur für eine verhältnismäßig kurze Zeit eine starke örtliche Erhitzung erfolgt.It is not particularly important by what means the surface heating of the microchannel plate is accomplished if there is strong local heating only for a relatively short time.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1 disappear. The consequence of this is that the gain factor of the B.Idverstarkers is reduced. . g, n of French patent specification 15 65 868 is a

1. microchannel plate. in which the inner surfaces of the _roka nalplatte structure described, in which the channels with secondary _{emitting material be 'ä the micro} channels have been so widened and the channel entrances tapered, ting κ _β ^ _{the input} surface of the plate, which is characterized by the fact that the channels > - ^ mentioned channels occupy less of the channel walls at the Eingangsfeite micro- _superficial enteil are rounded as in the known channel plate. Micro-channel plate structure, which leads to an increase in the

2. A method of manufacturing a microchannel> o ^ ^'Kr ° ^H _{of the primary} ärelektronen and Verstärplatte according to claim 1, characterized in that £' ^nIans _{rfektsder P! Aue} contributes.

that the inner walls of the microchannels p * _{klisch wirci} j _{n of} the aforementioned French

contain sekundäremittierendes rviueriai and _ent writing, no method for producing a

Ends at an input surface belong to planes, r microchannel plate precisely specified,

those with the plane of the input surface of the 15 utia _e ^ _{task of} the invention, at least one

mentioned microchannel plate coincide, the electrons that are known at the entrance

to a temperature to near the Erweichungstem- _{^; l.} _rf . _kina | _D iatten lost through the canal walls

temperature of the glass is brought, after which the ^ ^1Kr ^ ^ _{e gain} , which contribute to the reinforcement

Entrance surface of the microchannel plate at the top, too.

surface is heated by a relatively 20 κ.ο. ^ _{geometry of the} canal walls at the entrance of the

short time with an energetic beam with a _mikmkana | _D i _aUe n is changed without the

Performance on the order of 100 to 2ÜU mik ^ _{dep G} i _{asätruktur is} affected, the

Watt per cm ^{2 is} bombarded. Uinci-ight of the volume as well as the surface

3. A method according to claim 2, characterized marked Hn ■ ^ -m _to _{djese manner} draws _{the Auflreten} that the input surface of the microchannel vereinne 25, _verhinder n that beschos- at Strukturändenalplattc using an electron beam from ^^^ & ^ _{by dje it o} n _tre Tenden Feldeffek-

^SC 4. ^W Verfahrcn according to claim 2, characterized marked te entstehenko ™ "^. ^ _{On the insight that when} is characterized in that the entrance surface of a micro ^ ■" · _{microchannels} alplalte always a strong channel plate with the aid of a laser beam shot at 30 J ^ fj £ | _e h _t _{of the Lic} spot occurs, the secondary

^becomes . ·, 1 1 1 h Λη corresponds to electrons from a channel. The mentioned S.Verwendung a microchannel plate of arrival ^ "™ _{J, the Quera} bmessung of z. B. 15 claim 1. for a photoelektr.sche tubes from Vergroueru g _{so ejn sekundares} Photoverstärker- or Cildverstärkertyp with a Kanden entsprec _{Zusammenpral,} _{mjt def Wjmd de $} photocathode and a luminescent screen. 35 ^ ^K _{hteten canal on the} input side of the microchannel. Use of a M.krokanalplatte according to ^ STentstelH and by an oblique movement claim 1 for a radiation detector tubes with napatte ems tem _{bapten canal} , _{captured by} an electron detector for electromagnetic ^ "" jj ^ _{output the} mentioned electron or particle radiation. cause a light spot that is in its transverse dimension

⁴ very little against the light spot observed first

is shifted. The mentioned input process of the

,, ... Flpkironen increases the electronic gain

The invention relates to a microchannel plate in the case of the Etekuone ^v £ «~ _{des Auf} , _ÖSU n _g sv _e rmögens.

the inner surfaces of the channels with sekundarem.tt.eren- ^na g ™ ° JJ _e ^ ß _{ndu sgemä} _dadu rch realizes

the material are covered and the ducts. 45 JD ' ^es * ™ J KaiaTwInde assume a rounded shape

run out conically. The invention further relates to the ends of the Kanalwa J, _{AUEN erhaUen}

a method for producing such a micro boys * sejte ^ ^^^ boys to the

^ka Eitt ^e n..p1atten with internal electron emission mentioned ends more oblique1 ^ boys in relation to ^ .f the

are known in the form of thin plane-parallel disks, ₅ o input surface "Je _r K." J ^ ff ¹ »/ ^ _η1β

in which the channels normally parallel to each other the ^Pnmarele ^ i ^r ° ^t r "' _inf . ,, _lpn = _an oblique direction

extend and two major faces or end faces of the ^one S ^at ^ ^obe , ^rfIaChe . ^e ^ v ^ r walls

Connect the microchannel plates together. On the tungindasabgerund ^^ he walls. ^^.