JP2003523048A - 強化コーティングを有するマイクロチャネルプレート - Google Patents

強化コーティングを有するマイクロチャネルプレート

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JP2003523048A
JP2003523048A JP2001555113A JP2001555113A JP2003523048A JP 2003523048 A JP2003523048 A JP 2003523048A JP 2001555113 A JP2001555113 A JP 2001555113A JP 2001555113 A JP2001555113 A JP 2001555113A JP 2003523048 A JP2003523048 A JP 2003523048A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】改良されたマイクロチャネルプレート(24)が開示される。マイクロチャネルプレートは入力側(24a)及び出力側(24b)を有する。コーティング(32)は二次電子の製造を増加させかつイオンがマイクロチャネルプレート(24)を離れ光電陰極(22)にダメージを与えるのを防止するよう適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の技術分野 本発明は、強化視界システムに関し、特に強化コーティングを有するマイクロ
チャネルプレートに関する。
【０００２】 発明の背景 暗視技術は民間及び軍事的使用の両方に対して有用な製品を与えるところまで
進化したが、そのような装置の性能を強化することが常に目標である。
【０００３】 強化視界システムを改良するためのひとつの方法は強化視界システム内で利用
されるマイクロチャネルプレートを改良することである。標準的なマイクロチャ
ネルプレートにおいて、そのマイクロチャネルプレートの入力側及び出力側は電
子を加速するのを助けるべく電気的ポテンシャルが設定されるように適用された
コーティングを有する。しかし、このコーティングは二次電子の製造に対し、若
しくはイオンがマイクロチャネルプレートを離れ光電陰極にダメージを与えるの
を防止するための不動態化層として最適化されていない。
【０００４】 発明の要旨 本発明にしたがって、強化された信号対ノイズ比を有するマイクロチャネルプ
レートが与えられる。該マイクロチャネル信号プレートは以前開発されたマイク
ロチャネルプレートに対して利点をもたらす。
【０００５】 ひとつの実施例において、改良されたマイクロチャネルプレートが開示される
。該マイクロチャネルプレートは入力側及び出力側を有する。コーティングは二
次電子の製造を増加させかつイオンがマイクロチャネルプレート面を離れ光電陰
極にダメージを与えるのを防止するように、入力側に適用される。
【０００６】 本発明の技術的な利点は、マイクロチャネル上へのコーティングの付加が動作
中にイオンがマイクロチャネルプレートを離れ光電陰極に衝突するのを防止する
よう作用するということである。付加的に、コーティングは二次放出電子の生成
を増加させる。さらなる技術的な利点は以下の詳細な説明及び図面から明らかと
なる。
【０００７】 発明の詳細な説明 本発明の好適実施例及びその利点は図１から３を参照することによって最も理
解できる。ここで図中、同じ部品は同符号で示される。
【０００８】 図１は、本発明の教示に従うイメージ増強装置10の略示図である。イメージ増
強装置10はイメージから光子を受取りそれを可視イメージに変換するよう動作す
る。イメージ増強装置10は、情景が通常の視力で見える状態及び情景が星明り若
しくは他の赤外線ソースによってのみ照らされているため通常の視力では全体と
して見ることができない状態を含むさまざまな光の状態において、視界を強化す
るよう設計されている。しかし、イメージ増強装置10は視界を強化するために使
用されるが、イメージ増強装置10はまた半導体を検査するための光子検出システ
ムを含む他の応用に使用されてもよいことがわかる。
【０００９】 イメージ増強装置10はイメージ増強管16に接続された光学機器12から成る。イ
メージ増強管16は入力側17a及び出力側17bを有する。イメージ増強装置10は光子
検出器及びイメージ生成器として作動することができる。電源18はイメージ増強
管16に接続されている。イメージ増強管16はイメージ増強管16によって生成され
たイメージを強化するためのディスプレイ20を含む。
【００１０】 光学機器12は情景からの光をイメージ増強管16上に集束させるよう動作する。
【００１１】 電源18はイメージ増強管16のコンポーネントへ電力を与えるよう作用する。典
型的な実施例において、電源18は連続DC電力をイメージ増強管16に与える。電源
18の使用はさらに図２との関連で説明される。
【００１２】 エレクトロニクス14はイメージ増強装置10に必要な他の電子回路を表す。これ
らはとりわけ電源16を制御するのに使用されるエレクトロニクスを含む。イメー
ジ増強装置の所望の応用によって、エレクトロニクス14は電源のゲート及び管利
得の調整のような機能を実行する。
【００１３】 ディスプレイ20はイメージ増強管16によって生成されたイメージ用の便利なデ
ィスプレイとして与えられる。ディスプレイ20はイメージ増強管16によって生成
されたイメージをユーザーに提供する光学機器であり、イメージ増強管16によっ
て生成されたイメージを陰極線管（CRT）ディスプレイ若しくは他のディスプレ
イ装置に表示するためにカメラのような必要なエレクトロニクスを含んでもよい
。
【００１４】 図２は本発明の教示に従うイメージ増強管16を示す。イメージ増強管16は入力
側22a及び出力側22bを有する光電陰極22から成る。光電陰極22に結合されている
のは、MCP入力側24a及びMCP出力側24bを有するマイクロチャネルプレート(MCP)2
4である。また、マイクロチャネルプレート24に結合された燐スクリーン26も含
まれる。燐スクリーン26とマイクロチャネルプレート24との間には第2の電場25
が存在する。
【００１５】 動作中、イメージからの光子は光電陰極22の入力側に衝突する。光電陰極22は
光子を電子に変換し、それはオリジナルイメージを表すパターンで光電陰極22の
出力側から放出される。典型的に、光電陰極22は周知技術のように基板上に成長
された半導体材料から製造された円盤状構造である。ひとつの適当な構造は、ガ
ラス、光ファイバー若しくは類似の透明基板上に成長されたガリウムヒ素(GaAs)
から成る。他の構造はインジウム・ガリウム・ヒ素(InGaAs)、アルミニウム・ガ
リウム・ヒ素(AlGaAs)、非晶質ダイヤモンド、ビアルカリ材料、他のIII-V族合
金若しくはいくつかの半導体材料から成る多層構造体を含む。
【００１６】 光電陰極22から放出された電子は第1の電場23内で加速される。第1の電場23は
電源18によって生成される。第1の電場23内で加速された後、電子はマイクロチ
ャネルプレート24の入力側24aに衝突する。典型的に、マイクロチャネルプレー
ト24は入射電子に関してわずかに軸外しされて方向付けされた多くの中空繊維か
ら形成された薄いガラスのウエハから成る。典型的にマイクロチャネルプレート
24はMCP入力側24a及びMCP出力側24bに配置された導電電極層33を有する。電源18
によって供給される差動電圧はMCP入力24a及びMCP出力24bを横切って印加される
。光電陰極22からの電子はそれらが二次電子を生成するところのマイクロチャネ
ルプレート24内に進入し、それが差動電圧によって加速される。加速された二次
電子はMCP出力24bにおいてマイクロチャネルプレート24を離れる。
【００１７】 典型的に、マイクロチャネルプレートは入力側24aと出力側24bの両方で薄い金
属コーティング33を有するよう要求される。これによって、MCPを横切って電場
が印加されることができる。デポジットされた金属電極は二次電子の生成を補助
する。しかし、金属コーティングは必ずしも二次電子放出の生成用に最適化され
ない。
【００１８】 本発明において、従来の金属コーティングを有するマイクロチャネルプレート
24がイメージ増強装置内で使用するために与えられる。しかし本発明において、
MCP24の入力面24aは金属コーティングより多くの二次電子を生成しかつ光電陰極
22にダメージを与えるイオンのガス抜きを防止するのを助けるその上に配置され
たコーティングを有する。
【００１９】 マイクロチャネルプレート24を出て第2の電場25内で加速した後、二次電子は
燐スクリーン26上に衝突し、そこでオリジナルイメージを写したパターンが形成
される。荷電結合装置を使用するようなイメージを表示する他の方法が使用され
てもよい。
【００２０】 図３は本発明の教示に従うマイクロチャネルプレート24を示す。図示されたマ
イクロチャネルプレート24は、マイクロチャネルプレートチャネル30及びガラス
ボーダー32から成る。図３に示されるように、入射電子34はMCP24内の相互作用
によって二次放出電子36を生成する。
【００２１】 本発明において、MCP入力側24aはイオンバリア膜を有しても有しなくてもよい
。マイクロチャネルプレート24を製造するのに使用されるクラッディングガラス
はニクロムのような従来のコーティング33を付加することによって二次電子放出
電子を生成するべく導電性に作られる。先に議論されたように、入力面（MCP入
力側24a）は第２コーティング38によって覆われる。このコーティングはAl2O3、
Si3N4、GaP若しくはSi2Oのような材料である。そのような材料は単結晶、多結晶
若しくは非晶質である。コーティング38はスパッタされた石英、ドープされたガ
ラス若しくは高い二次電子放出量を生成する他の材料から成る。例えば、Ti若し
くはTi合金、Au、Ag、W若しくはW合金、Al若しくはAl合金若しくは他の適当な金
属及び合金のような導体材料、または例えばSi及び合金、Ge及び合金、GaN若し
くはSiCのような高ドープ半導体材料もまた層38を形成するのに使用される。こ
の実施例はMCPの入力側で層33及び38が単一層38に置き換えられるという利点を
有する。コーティング38は上で議論されたいくつかの材料の薄い層若しくは量子
井戸を含む多層構造から成る。付加的に、コーティング38はマイクロチャネルプ
レート24の表面を不動態化するよう働く。これは、真空中で動作中にイオンがMC
P24から離れるのを防止することを意味し、したがって光電陰極22をイオンダメ
ージから保護する。コーティングの厚さは使用される材料のタイプ及びその結晶
構造に依存する。厚さは、MCPから光電陰極へ流れる電子の数の減少を最小化し
ながら、光電陰極からMCP内への電子の流れに対する障害を最小化するために最
適化される。ひとつの実施例において、ドープされたガラスの厚さ10nmのコーテ
ィングが適用される。発明は詳細な説明によって示されかつ説明されてきたが、
発明の思想及び態様から離れることなくさまざまな変更が可能であることは当業
者の知るところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の教示に従うイメージ増強装置の略示図である。
【図２】 図２は、本発明の教示に従うイメージ増強管を示す。
【図３】 図３は、本発明の教示に従うマイクロチャネルプレートを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月１５日（２００２．４．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】 本発明において、MCP入力側24aはイオンバリア膜を有しても有しなくてもよい
。マイクロチャネルプレート24を製造するのに使用されるクラッディングガラス
はニクロムのような従来のコーティング33を付加することによって二次電子放出
電子を生成するべく導電性に作られる。先に議論されたように、入力面（MCP入
力側24a）は第２コーティング38によって覆われる。このコーティングはAl2O3、
Si3N4、GaP若しくはSi2Oのような材料である。そのような材料は単結晶、多結晶
若しくは非晶質である。コーティング38はスパッタされた石英、ドープされたガ
ラス若しくは高い二次電子放出量を生成する他の材料から成る。例えば、Ti若し
くはTi合金、Au、Ag、W若しくはW合金、Al若しくはAl合金若しくは他の適当な金
属及び合金のような導体材料、または例えばSi及び合金、Ge及び合金、GaN若し
くはSiCのような高ドープ半導体材料もまた層38を形成するのに使用される。こ
の実施例はMCPの入力側で層33及び38が単一層38に置き換えられるという利点を
有する。コーティング38は上で議論されたいくつかの材料の薄い層若しくは量子
井戸を含む多層構造から成る。付加的に、コーティング38はマイクロチャネルプ
レート24の表面を不動態化するよう働く。これは、真空中で動作中にイオンがMC
P24から離れるのを防止することを意味し、したがって光電陰極22をイオンダメ
ージから保護する。図３に示されるように、不動態化層と呼ばれるコーティング
38はチャネル30を覆うことなくチャネル30の中空内に伸長する。コーティングの
厚さは使用される材料のタイプ及びその結晶構造に依存する。厚さは、MCPから
光電陰極へ流れる電子の数の減少を最小化しながら、光電陰極からMCP内への電
子の流れに対する障害を最小化するために最適化される。ひとつの実施例におい
て、ドープされたガラスの厚さ10nmのコーティングが適用される。発明は詳細な
説明によって示されかつ説明されてきたが、発明の思想及び態様から離れること
なくさまざまな変更が可能であることは当業者の知るところである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イオスエ、マイケル アメリカ合衆国アリゾナ州フィーニクス 85044、サウス・フォーティーサード・プ レイス 9830 (72)発明者 ジオルダナ、アドリアナ アメリカ合衆国テキサス州ガーランド 75041−6188、ハーマン・ドライブ 3414 リットン・エレクトロ−オプティカル・ システムズ・ディビジョン (72)発明者 グレセナー、ジョン アメリカ合衆国テキサス州ガーランド 75041−6188、ハーマン・ドライブ 3414 リットン・エレクトロ−オプティカル・ システムズ・ディビジョン Ｆターム(参考） 5C027 EE01 EE07 EE12 EE15 5C037 GG05 GG06 GH11 5C038 BB01 BB06 5C235 AA04

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力側及び出力側を有するマイクロチャネルプレートから成り
    、該入力側が二次電子を製造するよう作用する不動態化層によって被覆された改
    良されたマイクロチャネルプレート。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層はAl2O3の層から成る、ところのマイクロチャネルプレート。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層は窒化シリコンの層から成る、ところのマイクロチャネルプレート。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層はリン化ガリウムの層から成る、ところのマイクロチャネルプレート。
  5. 【請求項５】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層は窒化ガリウムの層から成る、ところのマイクロチャネルプレート。
  6. 【請求項６】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層は窒化アルミニウムの層から成る、ところのマイクロチャネルプレート。
  7. 【請求項７】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層はマイクロチャネルプレートの従来のコーティングより多くの二次電子を製
    造する材料から成る、ところのマイクロチャネルプレート。
  8. 【請求項８】請求項１に記載のマイクロチャネルプレートであって、不動態
    化層はイオンのガス抜きを防止する、ところのマイクロチャネルプレート。
  9. 【請求項９】入力側及び出力側を有するマイクロチャネルプレートから成り
    、該入力側が二次電子を製造するよう作用する不動態化層によって被覆された光
    子検出器。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の光子検出器であって、不動態化層はAl2O3
    の層から成る、ところの光子検出器。
  11. 【請求項１１】請求項９に記載の光子検出器であって、不動態化層は窒化シ
    リコンの層から成る、ところの光子検出器。
  12. 【請求項１２】請求項９に記載の光子検出器であって、不動態化層はマイク
    ロチャネルプレートの従来のコーティングより多くの二次電子を製造する材料か
    ら成る、ところの光子検出器。
  13. 【請求項１３】請求項９に記載の光子検出器であって、該光子検出器はさら
    にマイクロチャネルプレートに結合された光電陰極から成り、該光電陰極は入射
    光子をマイクロチャネルプレートに送られる電子に変換するよう作用する、 ところの光子検出器。
  14. 【請求項１４】請求項９に記載の光子検出器であって、不動態化層はイオン
    のガス抜きを防止する、ところの光子検出器。
  15. 【請求項１５】強化されたマイクロチャネルプレートを製造するための方法
    であって、 マイクロチャネルプレートを与える工程と、 二次電子放出を生成するよう作用する不動態化層でマイクロチャネルプレート
    の入力側を被覆する工程と、 から成る方法。
  16. 【請求項１６】請求項１５に記載の方法であって、不動態化層はAl2O3の層
    から成る、ところの方法。
  17. 【請求項１７】請求項１５に記載の方法であって、不動態化層は窒化シリコ
    ンの層から成る、ところの方法。
  18. 【請求項１８】請求項１５に記載の方法であって、不動態化層はマイクロチ
    ャネルプレートの従来のコーティングより多くの二次電子を製造する材料から成
    る、ところの方法。
  19. 【請求項１９】請求項１５に記載の方法であって、不動態化層はイオンのガ
    ス抜きを防止する、ところの方法。
JP2001555113A 2000-01-31 2000-12-19 強化コーティングを有するマイクロチャネルプレート Expired - Lifetime JP4996028B2 (ja)

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US09/494,879 2000-01-31
PCT/US2000/034589 WO2001056055A1 (en) 2000-01-31 2000-12-19 Microchannel plate having an enhanced coating

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