DE69723209T2

DE69723209T2 - Elektronenröhre mit einem Elektronenvervielfacher

Info

Publication number: DE69723209T2
Application number: DE69723209T
Authority: DE
Inventors: Minoru Hamamatsu-shi Shizuoka-ken Niigaki; Toru Hamamatsu-shi Shizuoka-ken Hirohata; Hirofumi Hamamatsu-shi Shizuoka-ken Kan; Hamamatsu-shi Shizuoka-ken Yamada Masami
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: CN1134044C; DE69723209D1; CN1182279A; JPH10144251A; KR19980042153A; JP3598184B2; KR100503764B1; TW442814B; EP0841684A3; US5986387A; EP0841684A2; EP0841684B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenröhre mit einem Transmissions-Elektronenvervielfacher.
Allgemeiner Stand der Technik
Das US-Patent 3.478.213 beschreibt eine Sekundäremissions-Transmissionsvorrichtung, die dadurch die Verstärkung eines Elektronenbilds erreicht, dass sie Elektronen veranlasst, auf einen dünnen Film bzw. eine dünne Schicht eines Halbleitermaterials aufzutreffen, wodurch eine große Anzahl von Sekundärelektronen für jedes auftreffende (Primär-) Elektron erzeugt wird. Die Sekundärelektronen diffundieren durch die Halbleiterschicht und werden von der gegenüberliegenden Seite der Schicht emittiert, die mit einer monomolekularen Cäsiumschicht überzogen ist, um die Austrittsarbeit der emittierenden Oberfläche zu verringern.
In den vergangenen Jahren gewinnen Vorrichtungen mit Diamantmaterial zunehmend Aufmerksamkeit als Elektronenvervielfacher in der Elektronenröhre. Der Grund, weshalb sich die Aufmerksamkeit auf Diamant konzentriert, ist der, das Diamant eine negative Elektronenaffinität besitzt und somit einen hohen Wirkungsgrad der Erzeugung von Sekundärelektronen aufweist. In der Arbeit „Thin Solid Films", 253 (1994) 151, ist ein Reflektions-Elektronenvervielfacher als ein Beispiel für einen Elektronenvervielfacher mit Diamant beschrieben. Dieser Elektronenvervielfacher besteht aus einem Substrat aus Mo, Pd, Ti oder AlN oder dergleichen und einer auf dem Substrat angeordneten Diamant-Dünnschicht, deren Oberfläche mit Wasserstoff terminiert ist, wodurch die Sekundärelektronen-Emissionseffizienz verbessert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben die oben beschriebene herkömmliche Technik untersucht und dabei das folgende Problem festgestellt. In der Diamant-Dünnschicht des oben beschriebenen Reflektions-Elektronenvervielfachers ist die Oberfläche, auf die Primärelektronen einfallen, zugleich auch die Oberfläche für die Emission von Sekundärelektronen. Dadurch ergibt sich ein Problem, dass es beim Einfallen von Primärelektronen in einer zweidimensionalen Verteilung auf die Diamant-Dünnschicht und beim Emittieren von Sekundärelektronen in einer ebenfalls zweidimensionalen Verteilung von der Oberfläche, auf welche die Primärelektronen einfallen, aufgrund der geometrischen Anordnung von Elektronenquelle, Elektronenvervielfacher und Anode im Wesentlichen unmöglich ist, die Sekundärelektronen als ein Signal unter Beibehaltung der Informationen zur zweidimensionalen Verteilung zu extrahieren. Daher können die Einfallspositionen des zu erfassenden Lichts (im Folgenden als erfasstes Licht bezeichnet) mit der Elektronenröhre, die diesen Reflektions-Elektronenvervielfacher aufweist, nicht erfasst werden.
Ein Zweck dieser Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Elektronenröhre mit einem Transmissions-Elektronenvervielfacher, der einen hohen Wirkungsgrad der Erzeugung von Sekundärelektronen aufweist und einen zum Erfassen der Einfallspositionen von erfasstem Licht geeigneten Aufbau hat.
Ein hierin beschriebener Transmissions-Elektronenvervielfacher besitzt eine Elektronen-Vervielfachungseinrichtung zum sekundären Vervielfachen eines darauf auftretenden Elektrons zur Ausgabe von Sekundärelektronen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Elektronenröhre bereitgestellt, die verbunden werden kann mit einem Transmissions-Elektronenvervielfacher bestehend aus einem geschlossenen Behälter, einer in dem geschlossenen Behälter angeordneten Elektronenquelle zum Emittieren von Elektronen in den geschlossenen Behälter, einer in dem geschlossenen Behälter angeordneten Anode, die der Elektronenquelle zugewandt ist, und dem zwischen der Elektronenquelle und der Anode angeordneten Transmissions-Elektronenvervielfacher.
Insbesondere umfasst der Transmissions-Elektronenvervielfacher eine als Elektronen-Vervielfachungseinrichtung dienende Dünnschicht mit einer ersten Hauptoberfläche, auf die Elektronen von einer Elektronenquelle einfallen, und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche zur Ausgabe von Sekundärelektronen, und ein Verstärkungselement zum Stützen der Dünnschicht, um dieser die nötige Steifigkeit zu verleihen, wobei das Verstärkungselement eine Öffnung zur Freigabe mindestens eines Teils der Dünnschicht aufweist.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenröhre weiter Stielstifte mit einem Aufbau zum Halten des Verstärkungselements an einer vorbestimmten Position in dem geschlossenen Behälter aufweist, und dass die Dünnschicht aus Diamant oder einem hauptsächlich aus Diamant zusammengesetztem Material besteht.
Besteht die Elektronen-Vervielfachungseinrichtung aus der Dünnschicht in einer vorbestimmten Dicke von Diamant mit einer hohen Sekundärelektronen-Emissionseffizienz wie oben beschrieben, so können die durch Sekundärelektronen-Vervielfachung erzeugten Elektronen effizient die Dünnschicht passieren. Die Diamant-Dünnschicht ist im Hinblick auf die Massenproduktion und die Herstellungskosten vorzugsweise ein Aggregat aus polykristallinen oder porösen voneinander unabhängigen Teilchen.
Das Verstärkungselement in dem Transmissions-Elektronenvervielfacher nach der vorliegenden Erfindung kann nicht nur mit dem Aufbau hergestellt werden, bei dem das Verstärkungselement auf einer Hauptoberfläche der Diamant-Dünnschicht angeordnet ist, um diese zu verstärken, sondern auch mit dem folgenden Aufbau. Insbesondere kann das Verstärkungselement einen Aufbau haben, bei dem die Diamant-Dünnschicht dadurch verstärkt ist, dass ein Paar von Elementen (erste und zweite Elemente) Randbereiche der Diamant-Dünnschicht trägt, wobei in diesem Fall jedes der ersten und zweiten Elemente eine Öffnung zur Freigabe der ers ten oder zweiten Hauptoberfläche der Diamant-Dünnschicht aufweist, um das Einfallen und Emittieren von Elektronen zu ermöglichen.
Weiter kann das Verstärkungselement einen Aufbau haben, bei dem die Diamant-Dünnschicht durch ein Paar von Plattenelementen (dritte und vierte Elemente) mit mehreren Öffnungen gehalten wird. Durch diesen Aufbau kann insbesondere eine ausreichende Steifigkeit der Diamant-Dünnschicht erreicht werden, weil jedes Element so an der Diamant-Dünnschicht befestigt werden kann, dass es die gesamte erste oder zweite Hauptoberfläche der Diamant-Dünnschicht abdeckt. Weil jedes Element mehrere Öffnungen aufweist, ist der größte Teil jeder Hauptoberfläche in der Diamant-Dünnschicht freigelegt. Daher kann ein Transmissions-Elektronenvervielfacher mit einer ausreichenden Festigkeit erhalten werden, um der Handhabung in der Produktion oder dergleichen standzuhalten.
Andererseits kann in der Elektronenröhre mit dem Transmissions-Elektronenvervielfacher nach der vorliegenden Erfindung der Transmissions-Elektronenvervielfacher eine effiziente Sekundärelektronen-Vervielfachung der Elektronen bewirken, die von vorbestimmten Positionen von der Elektronenquelle emittiert werden, damit Sekundärelektronen auf die Anode einfallen.
Wenn die Elektronenquelle eine Fotokathode zum Emittieren von Fotoelektronen entsprechend den Einfallspositionen des zu erfassenden Lichts ist und wenn die Anode eine fluoreszierende Schicht aufweist, so dass sie Licht an Positionen emittiert, wo Sekundärelektronen einfallen, während die Sekundärelektronen einfallen, die von dem Transmissions-Elektronenvervielfacher entsprechend den Einfallspositionen emittiert werden, an denen die von der Fotokathode emittierten Fotoelektronen einfallen, kann in der vorstehenden Elektronenröhre das zu erfassende Licht abgebildet bzw. erfasst werden. Dies bedeutet, dass die Elektronenröhre mit dem Transmissions-Elektronenvervielfacher auch zweidimensi onale Informationen der Einfallspositionen des erfassten Lichts oder dergleichen erhalten kann.
Die Fotokathode hierbei ist eine Elektrode zum Emittieren von durch einfallendes Licht vom Valenzband zum Leitungsband angeregten Fotoelektronen.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, die nur zur Illustration dienen und nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen sind.
Der weitere Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung. Es besteht jedoch Einigkeit darüber, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, aber nur zur Illustration angegeben sind, weil für den Fachmann aus dieser ausführlichen Beschreibung verschiedene Änderungen und Modifikationen im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß den zugehörigen Ansprüchen ersichtlich sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Elektronenröhre mit der ersten Ausführungsform des Elektronenvervielfachers nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht des Elektronenvervielfachers, die erhalten wird, wenn man in Richtung des Pfeils A in 1 auf den Elektronenvervielfacher nach der ersten Ausführungsform blickt.
3 bis 5 sind schematische Ansichten, die Verfahren zur Herstellung des Elektronenvervielfachers für die Elektronenröhre nach der vorliegenden Erfindung zeigen.
6 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Verhaltens von in einer polykristallinen Diamant-Dünnschicht erzeugten Fotoelektronen in der Dünnschicht.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Elektronenröhre mit der zweiten Ausführungsform des Elektronenvervielfachers nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Draufsicht des Elektronenvervielfachers, die erhalten wird, wenn man in Richtung des Pfeils B in 6 auf den Elektronenvervielfacher nach der zweiten Ausführungsform blickt.
9 ist eine schematische Perspektivansicht, die den Aufbau einer dritten Ausführungsform des Elektronenvervielfachers nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau der dritten Ausführungsform entlang der Linie C-C in 9 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben. In den Zeichnungen sind gleichwertige oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt den Aufbau der Elektronenröhre mit der ersten Ausführungsform des Elektronenvervielfachers nach der vorliegenden Erfindung, und die Elektronenröhre ist eine Bildverstärkerröhre 10, die darauf einfallendes schwaches Licht als verstärkte zweidimensionale Bildinformationen erfassen kann. Ein geschlossener Behälter 12, in dessen Inneren ein Unterdruck herrscht, hat ein Eintrittsfenster 14, durch welches das erfasste Licht in das Innere gelangen kann, und ein Detektionsfenster 16, durch welches das erfasste Licht verstärkt nach außen emittiert werden kann, in einer solchen Anordnung, dass sich das Eintrittsfenster 14 und das Detektionsfenster 16 einander gegenüber liegen. Die Fotokathode 18 als eine Elektronenquelle ist auf der Innenseite des Eintrittsfensters 14 angeordnet, und die Anode 20 einschließlich einer mit einem fluoreszierenden Material (fluoreszierende Schicht) 22 beschichteten Glasplatte 24 ist auf der Innenseite des Detektionsfensters 16 angeordnet. Ein Ende des Stielstifts 26a, 26b ist elektrisch mit jeder Seitenfläche der Anode 20 verbunden, und das andere Ende jedes Stielstifts 26a, 26b erstreckt sich durch den geschlossenen Behälter 12 zur Außenseite. Die Stielstifte 26a, 26b sind an dem geschlossenen Behälter 12 mit hermetischen Glasdurchführungen 28 befestigt, wodurch die Anode 20 fixiert ist. Eine vorbestimmte positive Spannung für die Fotokathode 18 wird über die Stielstifte 26a, 26b an die Anode 20 angelegt.
Der Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 ist zwischen der Fotokathode 18 und der Anode 20 angeordnet. Der Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 nach dieser Ausführungsform hat eine polykristalline Diamant-Dünnschicht 32 in kreisrunder Form mit einer negativen Elektronenaffinität, wie in 1 und 2 gezeigt, im Hinblick auf die Massenproduktion und die Herstellungskosten. Gleichzeitig hat die Diamant-Dünnschicht 32 vorzugsweise eine Dicke, die kleiner als die freie Weglänge der Sekundärelektronen ist, aber die freie Weglänge ist in hohem Maße abhängig von der Kristallinität der Diamant-Dünnschicht 32.
Auf der anderen Seite muss die Diamant-Dünnschicht 32 selbst eine bestimmte Dicke aufweisen, um eine ausreichende mechanische Festigkeit zu haben. Die mechanische Festigkeit ist abhängig von der Kristallinität der Diamant-Dünnschicht 32, einem Anteil nicht aus Diamant bestehender Komponenten in der Diamant-Dünnschicht 32 und der Dichte oder Fläche der Diamant-Dünnschicht 32. Daher sollte die Dicke der Diamant-Dünnschicht 32 je nach Qualität der erzielten Schicht unter Berücksichtigung verschiedener Bedingungen der Film- bzw. Schichtbildung der Diamant-Dünnschicht 32 festgelegt werden.
Weil bei dieser Ausführungsform die Diamantschicht eine Dünnschicht ist, weist diese außerdem eine geringe Steifigkeit auf und kann daher leicht deformiert oder beschädigt werden. Daher wird ein Paar ringförmiger Metall-Verstärkungselemente 34a, 34b, zum Beispiel aus Molybdän (Mo), am Rand der Diamant-Dünnschicht 32 angeordnet, um die Dünnschicht einzuspannen und dadurch die geringe Steifigkeit der Diamant-Dünnschicht 32 auszugleichen.
Bei dieser Ausführungsform nach 1 und 2 sind die Stielstifte 38a, 38b mit hermetischen Glasdurchführungen 28 an dem geschlossenen Behälter befestigt, so dass sie sich durch den geschlossenen Behälter 12 erstrecken. Jeder Stielstift 38a, 38b hat einen Andruckteil 36a, 36b am oberen Ende, um die Kante des Verstärkungsrahmens 34 zusammenzudrücken. Durch diese Anordnung ist der Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 zwischen der Fotokathode 18 und der Anode 20 fixiert. Vorzugsweise wird eine negative Spannung von mehreren 100 Volt bis mehreren 1.000 Volt für die Fotokathode 18 über die Stielstifte 38a, 38b an den Transmissions-Elektronenvervielfacher angelegt, während eine positive Spannung von mehreren 100 Volt bis mehreren 1.000 Volt an die Anode angelegt wird.
3 bis 5 sind schematische Ansichten, die Verfahren zur Herstellung des Transmissions-Elektronenvervielfachers 30 zeigen. Bei diesem Herstellungsverfahren wird die Mikrowellen-Plasma-CVD-Abscheidung (nachstehend als „Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren" bezeichnet) zur Herstellung des Transmissions-Elektronenvervielfachers 30 benutzt.
Zuerst wird ein handelsüblich erhältliches Si-Substrat in eine Beschichtungskammer eines Mikrowellen-Plasma-CVD-Systems gelegt. Dieses Si-Substrat wird verwendet, weil es wegen seiner stabilen Qualität vorteilhaft für die Herstellung der Diamant-Dünnschicht ist. Als Nächstes wird wie in 3 gezeigt durch Mikrowellen ein Plasmazustand erzeugt, wenn Wasserstoff als Anregungsgas in die Beschichtungskammer eingeleitet wird.
Wird in diesem Zustand Methan (CH₄) als ein Ausgangsstoff für die Diamant-Dünnschicht in die Beschichtungskammer eingeleitet, wird CH₄ durch Wasserstoffionen nahe einer Einlassöffnung der Beschichtungskammer dissoziiert. Weil sich der durch Dissoziation von CH₄ erhaltene Kohlenstoff in der diamantartigen Kristallstruktur auf dem Si-Substrat ablagert, wird dabei die Diamant-Dünnschicht gebildet, beispielsweise in einer Dicke von ca. 6 μm.
Weil bei diesem Herstellungsverfahren Si für das Substrat benutzt wird, kann eine großflächige, gleichmäßige Diamant-Dünnschicht hergestellt werden. Die Diamant-Dünnschicht kann mit Bor (B) dotiert werden, das eine Leitfähigkeit vom p-Typ aufweist, indem bei der Filmbildung der Diamant-Dünnschicht auch Diboran (B₂H₆) eingeleitet wird. Das Dotieren mit Bor ist nicht immer wichtig, aber nach den Versuchsergebnissen der Erfinder hat die B-dotierte Diamant-Dünnschicht einen höheren Wirkungsgrad der Erzeugung von Sekundärelektronen als die Diamant-Dünnschicht ohne B-Dotierung, vor allem bei Verwendung mit einer hohen Beschleunigungsspannung. Nach der Filmbildung wird das Si-Substrat wie in 4 gezeigt durch Ätzen mit einem Lösungsgemisch aus Fluorwasserstoffsäure plus Salpetersäure (HF + HNO₃) entfernt, wodurch die polykristalline Diamant-Dünnschicht erhalten wird. Der Außenrand dieser Diamant-Dünnschicht wird mit Klebstoff 300 an den Verstärkungselementen 34a und 34b aus Mo angeklebt, wodurch die Diamant-Dünnschicht mechanisch eingespannt wird (siehe 5).
Wenn das erfasste Licht (Hν) durch das Eintrittsfenster 14 in der Bildverstärkerröhre 10 in 1 fällt, werden Fotoelektronen (e^–), bei denen es sich um Primärelektronen handelt, von der Unterseite der Fotokathode 18 in Form eines zweidimensionalen Fotoelektronenbilds entsprechend den Einfallspositionen des erfassten Lichts emittiert. Weil die vorbestimmte Spannung für die Fotokathode 18 über die Stielstifte 36a, 36b an den Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 angelegt wird, werden die Fotoelektronen, die das zweidimensionale Fotoelektronenbild bilden, beschleunigt, um in den Transmissions-Elektronenvervielfacher einzutreten.
Die Fotoelektronen, die das zweidimensionale Fotoelektronenbild bilden, fallen somit auf den Elektronenvervielfacher ein und verlieren Energie in der einheitlich dicken polykristallinen Diamant-Dünnschicht 32, um Elektronenlochpaare wie in 6 gezeigt zu erzeugen, wodurch multiplikativ Sekundärelektronen erzeugt werden. Dabei ist die Sekundärelektronen-Emissionseffizienz hoch, weil die Diamant-Dünnschicht 32 eine negative Elektronenaffinität aufweist. Diese Sekundärelektronen wandern entlang der Korngrenzen zur Unterseite, weil die Diamant-Dünnschicht 32 polykristallin ist. Die Sekundärelektronen werden gleichmäßig entsprechend einer Einfallsposition des Fotoelektrons mit einer Ausbreitung von mehreren Mikrometern, was in der Praxis kein Problem darstellen würde, von der Unterseite der Diamant-Dünnschicht emittiert, wie durch Pfeile in 6 angedeutet. Folglich werden die Sekundärelektronen (die ein Sekundärelektronenbild bilden), die aufgrund der multiplikativen Generierung entsprechend dem zweidimensionalen Fotoelektronenbild erhalten werden, das durch die einfallenden Fotoelektronen gebildet wird, von der Unterseite des Transmissions-Elektronenvervielfachers emittiert.
Weil die positive Spannung für den Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 an die Anode 20 angelegt ist, fallen die Sekundärelektronen, die das Sekundärelektronenbild bilden, auf die Anode 20. Die kinetische Energie, welche die Sekundärelektronen beim Auftreffen darauf verlieren, veranlasst das fluoreszierende Material 22, Fluoreszenz an vorbestimmten Positionen (entsprechend den Einfallspositionen der Sekundärelektronen) zu emittieren, und ein zweidimensionales Bild entsprechend dem Sekundärelektronenbild kann durch das Detektionsfenster 16 beobachtet werden. Daher kann die Elektronenröhre mit dem Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 nach dieser Ausführungsform das zweidimensionale Bild entsprechend den Einfallspositionen des erfassten schwachen Lichts in einem wirksam verstärkten Zustand erfassen.
Die polykristalline Diamant-Dünnschicht 32 in dem Transmissions-Elektronenvervielfacher 30 nach der ersten Ausführungsform kann auch einen porösen Zustand aufweisen, wodurch die Sekundärelektronen effizienter emittiert werden. Zur Herstellung einer solchen porösen Diamant-Dünnschicht wird ebenfalls das Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren wie bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren für die polykristalline Diamant-Dünnschicht 32 benutzt. Bei diesem Verfahren kann die Dichte der Diamant-Dünnschicht mit Hilfe der Schichtbildungsbedingungen in einem gewissen Maß gesteuert werden, z. B. durch den Druck des Wasserstoffgases bei der Schichtbildung. Durch Erhöhen des Drucks auf einen relativ hohen Wert kann eine so genannte poröse polykristalline Diamant-Dünnschicht mit relativ geringer Dichte erhalten werden.
Die so erhaltene Diamant-Dünnschicht 32 kann im Wesentlichen als ein Aggregat aus voneinander unabhängigen Teilchen angesehen werden. Die mechanische Festigkeit dieser Diamant-Dünnschicht 32 selbst ist folglich geringer, und die Diamant-Dünnschicht muss eine höhere Dicke als die vorstehend beschriebene Schicht aufweisen.
Das Verfahren zur Herstellung der porösen polykristallinen Diamant-Dünnschicht 32 beschränkt sich nicht auf das oben beschriebene Verfahren, sondern die Diamant-Dünnschicht 32 kann zum Beispiel auch mit einem Verfahren zum Sintern feiner Partikel aus körnigem monokristallinem Diamant hergestellt werden.
Das Paar Verstärkungselemente 34 beschränkt sich nicht auf die in 1 und 2 gezeigte Ausführungsform zum Einspannen der Umfangskante der Diamant-Dünnschicht. Insbesondere zeigen 7 und 8 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform des Transmissions-Elektronenvervielfachers nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein ringförmiger Verstärkungsrahmen 340 aus Si am oberen Randbereich der vorstehenden polykristallinen Diamant- Dünnschicht 32 angebracht, um ihr die nötige Steifigkeit zu verleihen.
Zur Erzielung der polykristallinen Diamant-Dünnschicht 32, an der mit dem Klebstoff 300 der Verstärkungsrahmen 340 befestigt wird, wird zuerst mit dem Mikrowellen-Plasma-CVD-Verfahren eine feine polykristalline Diamant-Dünnschicht auf dem Si-Substrat gebildet, und danach wird die Umfangskante des Si-Substrats mit einem Fotoresist-Lack oder dergleichen abgedeckt. Als Nächstes wird der zentrale Teil des Si-Substrats durch Ätzen mit dem Lösungsgemisch aus HF und HNO₃ entfernt, um die polykristalline Diamant-Dünnschicht 32 zu erhalten.
Selbstverständlich kann die Diamant-Dünnschicht 32, die von dem Verstärkungsrahmen 340 in dem Transmissions-Elektronenvervielfacher 60 nach der zweiten Ausführungsform gestützt und verstärkt wird, auch als poröse Dünnschicht ausgeführt sein.
Die zweite Ausführungsform war so aufgebaut, dass die Diamant-Dünnschicht 32 kreisförmig und der Verstärkungsrahmen 340 ringförmig war, aber ohne Einschränkung hierauf kann die vorliegende Erfindung auch andere Formen annehmen, zum Beispiel eine rechteckige Form. Der Verstärkungsrahmen 340 des Transmissions-Elektronenvervielfachers 60 kann ein Gittermuster wie in der Perspektivansicht in 9 und 10 aufweisen. Der Verstärkungsrahmen mit dieser Form kann mit den neuesten Lithografietechniken in jeder beliebigen Größe und Form hergestellt werden. 9 und 10 zeigen den Aufbau des Transmissions-Elektronenvervielfachers 90 nach dieser Erfindung. Der Transmissions-Elektronenvervielfacher 90 nach dieser dritten Ausführungsform besteht aus der polykristallinen Diamant-Dünnschicht 32 und einem Paar Verstärkungsplatten 360a, 360b. Die Verstärkungsplatten 360a und 360b sind jeweils mit mehreren Öffnungen 361 versehen. Dieses Paar Verstärkungsplatten 360a, 360b ist mit Klebstoff 300 auf den entsprechenden Hauptebe nen der polykristallinen Diamant-Dünnschicht 32 angeklebt, um die polykristalline Diamant-Dünnschicht 32 zu tragen.
Weiterhin wies der oben beschriebene Transmissions-Elektronenvervielfacher eine polykristalline Diamant-Dünnschicht oder eine poröse polykristalline Diamant-Dünnschicht auf, aber abgesehen davon sind auch monokristalline, Graphit- oder diamantartige Kohlenstoff-Dünnschichten möglich.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglichen der Transmissions-Elektronenvervielfacher und die damit ausgestattete Elektronenröhre nach der vorliegenden Erfindung das Erfassen der Einfallspositionen von erfasstem Licht, indem der Transmissions-Elektronenvervielfacher mit einer Diamant-Dünnschicht mit hoher Sekundärelektronen-Emissionseffizienz versehen wird. Weiterhin kann die mit diesem Transmissions-Elektronenvervielfacher ausgestattete Elektronenröhre ein Bild des schwachen Lichts verstärken.
Aus den hiermit beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist ersichtlich, dass die Erfindung auf vielfältige Weise variiert werden kann. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Umfang der Erfindung anzusehen, der durch die zugehörigen Ansprüche festgelegt ist.

Claims

Elektronenröhre (10), aufweisend: einen geschlossenen Behälter (12), eine in dem geschlossenen Behälter (12) aufgenommene Elektronenquelle (18) zum Emittieren von Elektronen in den geschlossenen Behälter (12), eine in dem geschlossenen Behälter (12) aufgenommene Anode (20), die der Elektronenquelle (18) zugewandt angeordnet ist, und einen zwischen der Elektronenquelle (18) und der Anode (20) angeordneten Transmissions-Elektronenmultiplier (30), der aufweist: einen als Elektronen-Vervielfachungseinrichtung dienenden Dünnfilm (32) mit einer ersten Hauptoberfläche, auf die Elektronen von der Elektronenquelle einfallen, und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche zur Ausgabe von Sekundärelektronen, und ein Verstärkungselement (34a, 34b, 360a, 360b) zum Stützen des Dünnfilms (32), um den Hauptdünnfilm (32) zu verstärken, wobei das Verstärkungselement (34a, 34b, 360a, 360b) eine Öffnung zur Freigabe mindestens eines Teils des Dünnfilms (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhre (10) außerdem beinhaltet: Stielstifte (38a, 38b) mit einem Aufbau (36a, 36b) zum Halten des Verstärkungselements (34a, 34b, 360a, 360b) an einer vorbestimmten Position in dem geschlossenen Behälter (12), und dadurch, daß der Dünnfilm ein Diamant-Dünnfilm aus Diamant oder einem hauptsächlich aus Diamant zusammengesetzten Material ist.
Elektronenröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Elektronenquelle (18) eine Fotokathode als Elektrode zur Emission eines durch zu erfassendes Licht vom Valenzband zum Leitungs band angeregten Fotoelektrons entsprechend einer Einfallsposition des erfaßten Lichts aufweist, und wobei die Anode (20) einen solchen fluoreszierenden Film (22) enthält, daß er Licht an Positionen emittiert, wo Sekundärelektronen einfallen, während die Sekundärelektronen einfallen, die von dem Elektronenmultiplier (30) entsprechend Einfallspositionen auf den Transmissions-Elektronenmultiplier (30), an denen von der Kathode emittierte Fotoelektronen eingefallen sind, ausgegeben werden.
Elektronenröhre (10) nach Anspruch 1, wobei der Diamant-Dünnfilm (32) im Transmissions-Elektronenmultiplier (30) aus polykristallinem Diamant oder einem hauptsächlich aus polykristallinem Diamant zusammengesetzten Material hergestellt ist.
Elektronenröhre (10) nach Anspruch 1, wobei der Diamant-Dünnfilm (32) in dem Transmissions-Elektronenmultiplier (30) ein poröser Dünnfilm ist und ein Aggregat aus voneinander unabhängigen Teilchen aufweist.
Elektronenröhre (10) nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungselement (34a, 34b, 360a, 360b) in dem Transmissions-Elektronenmultiplier (30) aufweist: ein erstes Element (34a, 360a), das auf der ersten Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms (32) angeordnet ist und eine Öffnung zur Freigabe mindestens eines Teils der ersten Hauptoberfläche aufweist, und ein zweites Element (34b, 360b), das auf der zweiten Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms (32) angeordnet ist und diesen in Zusammenarbeit mit dem ersten Element (34a, 360a) hält und das eine Öffnung zur Freigabe der zweiten Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms aufweist.
Elektronenröhre (10) nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungselement (34a, 34b, 360a, 360b) in dem Transmissions-Elektronenmultiplier (30) aufweist: ein drittes Element (360a) zum Abdecken der gesamten ersten Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms (32), wobei das dritte Element mehrere an vorbestimmten Intervallen angeordnete Öffnungen (361) zur Freigabe zugeordneter Teile der ersten Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms (32) aufweist, und ein viertes Element (360b), um die gesamte zweite Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms (32) abzudecken und diesen in Zusammenarbeit mit dem dritten Element (360a) zu halten, wobei das vierte Element (360b) mehrere Öffnungen (361) aufweist, die an vorbestimmten Intervallen angeordnet sind, um zugeordnete Teile der zweiten Hauptoberfläche des Diamant-Dünnfilms (32) freizugeben.