JP2719098B2 - 光電子放出面およびそれを用いた電子管と光検出装置 - Google Patents
光電子放出面およびそれを用いた電子管と光検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電変換量子効率の優
れた光電子放出面、及び当該光電子放出面を適用するこ
とによって高感度化を実現する光電子増倍管や画像増強
管などの光電子増倍機能を有する電子管、更にかかる電
子管を適用した高感度の光検出装置に関するものであ
る。
れた光電子放出面、及び当該光電子放出面を適用するこ
とによって高感度化を実現する光電子増倍管や画像増強
管などの光電子増倍機能を有する電子管、更にかかる電
子管を適用した高感度の光検出装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光電子放出面は、入射光を光電子に変換
して外部へ放出する光電子変換機能を有し、例えば、光
電子増倍管や画像増強管の受光面等に適用されている。
して外部へ放出する光電子変換機能を有し、例えば、光
電子増倍管や画像増強管の受光面等に適用されている。
【０００３】従来、かかる光電子放出面には、一般的に
アルカリアンチモナイド等の材料が適用され、例えば、
Ｓｂ・Ｃｓ等のモノアルカリ光電子放出面、Ｓｂ・Ｋ／
Ｃｓ等のバイアルカリ光電子放出面、（Ｎａ・Ｋ・Ｓ
ｂ）Ｃｓ等のマルチアルカリ光電子放出面が広く実用に
供されている。これらの光電子放出面は、図７に示すよ
うなエネルギーバンド構造を有している。尚、図中、Ｃ
Ｂは伝導帯、ＶＢは価電子帯、ＦＬはフェルミ準位、Ｖ
Ｌは真空準位である。そして、真空中に配置された光電
子放出面に光が入射すると、光電子放出面内部における
光吸収により励起された光電子ｅが放出表面まで移動し
更に真空中へ脱出することにより、光電子放出が実現さ
れる。
アルカリアンチモナイド等の材料が適用され、例えば、
Ｓｂ・Ｃｓ等のモノアルカリ光電子放出面、Ｓｂ・Ｋ／
Ｃｓ等のバイアルカリ光電子放出面、（Ｎａ・Ｋ・Ｓ
ｂ）Ｃｓ等のマルチアルカリ光電子放出面が広く実用に
供されている。これらの光電子放出面は、図７に示すよ
うなエネルギーバンド構造を有している。尚、図中、Ｃ
Ｂは伝導帯、ＶＢは価電子帯、ＦＬはフェルミ準位、Ｖ
Ｌは真空準位である。そして、真空中に配置された光電
子放出面に光が入射すると、光電子放出面内部における
光吸収により励起された光電子ｅが放出表面まで移動し
更に真空中へ脱出することにより、光電子放出が実現さ
れる。
【０００４】ところが、かかる種類の光電子放出面にあ
っては、長波長域の入射光に対する光電子放出の比率
（光電変換量子効率）が、短波長域の入射光に対する光
電変換量子効率に較べて低いために広帯域にわたって高
感度特性が得られないという問題と、たとえ短波長域の
入射光に対しても十分に光電変換量子効率が高くないと
いう問題があった。
っては、長波長域の入射光に対する光電子放出の比率
（光電変換量子効率）が、短波長域の入射光に対する光
電変換量子効率に較べて低いために広帯域にわたって高
感度特性が得られないという問題と、たとえ短波長域の
入射光に対しても十分に光電変換量子効率が高くないと
いう問題があった。
【０００５】かかる問題の発生原因は、図７に基づいて
定性的に説明され得る。即ち、図７において、長波長域
の入射光により伝導帯ＣＢの底で励起された光電子ｅ*
は、放出表面まで移動しても、伝導帯ＣＢよりも高いエ
ネルギー準位にある真空準位ＶＬを越えて真空中へ脱出
することができないのに対し、比較的高いエネルギーを
有する短波長域の入射光によって励起された光電子ｅ
は、真空準位ＶＬを越えて真空中へ脱出する確率が高く
なる。この結果、長波長域の入射光に対する光電変換量
子効率が、短波長域の入射光に対する光電変換量子効率
に較べて低くなってしまう。具体例としてアルカリアン
チモナイド光電子放出面にあっては、約３００ｎｍ以下
の短波長域の入射光に対して最大の光電変換量子効率を
発揮する。しかし、この短波長域の入射光に対する最大
の光電変換量子効率は、３０％程度に止まっている。
定性的に説明され得る。即ち、図７において、長波長域
の入射光により伝導帯ＣＢの底で励起された光電子ｅ*
は、放出表面まで移動しても、伝導帯ＣＢよりも高いエ
ネルギー準位にある真空準位ＶＬを越えて真空中へ脱出
することができないのに対し、比較的高いエネルギーを
有する短波長域の入射光によって励起された光電子ｅ
は、真空準位ＶＬを越えて真空中へ脱出する確率が高く
なる。この結果、長波長域の入射光に対する光電変換量
子効率が、短波長域の入射光に対する光電変換量子効率
に較べて低くなってしまう。具体例としてアルカリアン
チモナイド光電子放出面にあっては、約３００ｎｍ以下
の短波長域の入射光に対して最大の光電変換量子効率を
発揮する。しかし、この短波長域の入射光に対する最大
の光電変換量子効率は、３０％程度に止まっている。
【０００６】このような問題点を改善し、長波長域の入
射光に対する光電変換量子効率を改善するために、Ｇａ
Ａｓ半導体を適用した負の電子親和光電子放出面（Nega
tiveElectron Affinity) が開発されるに至った。この
光電子放出面は、図８に示すようなエネルギーバンド構
造を有している。尚、図中、ＣＢは伝導帯、ＶＢは価電
子帯、ＦＬはフェルミ準位、ＶＬは真空準位である。こ
の負の電子親和光電子放出面にあっては、アルカリアン
チモナイド光電子放出面とは異なり、真空準位ＶＬのエ
ネルギーが伝導帯ＣＢより低いので、伝導帯ＣＢの底に
ある光電子ｅであっても放出表面まで移動すれば真空中
へ脱出することができ、この結果、長波長域の入射光に
対する光電変換量子効率が向上する。また、ＧａＡｓ等
の単結晶半導体を適用すれば、アルカリアンチモナイド
等の多結晶材料による光電子放出面よりも光電子の拡散
長が長くなり、入射光を全て吸収するに十分な厚さを有
していても、光電子は放出表面に到達するだけの拡散長
を得ることができる。
射光に対する光電変換量子効率を改善するために、Ｇａ
Ａｓ半導体を適用した負の電子親和光電子放出面（Nega
tiveElectron Affinity) が開発されるに至った。この
光電子放出面は、図８に示すようなエネルギーバンド構
造を有している。尚、図中、ＣＢは伝導帯、ＶＢは価電
子帯、ＦＬはフェルミ準位、ＶＬは真空準位である。こ
の負の電子親和光電子放出面にあっては、アルカリアン
チモナイド光電子放出面とは異なり、真空準位ＶＬのエ
ネルギーが伝導帯ＣＢより低いので、伝導帯ＣＢの底に
ある光電子ｅであっても放出表面まで移動すれば真空中
へ脱出することができ、この結果、長波長域の入射光に
対する光電変換量子効率が向上する。また、ＧａＡｓ等
の単結晶半導体を適用すれば、アルカリアンチモナイド
等の多結晶材料による光電子放出面よりも光電子の拡散
長が長くなり、入射光を全て吸収するに十分な厚さを有
していても、光電子は放出表面に到達するだけの拡散長
を得ることができる。
【０００７】しかし、負の電子親和光電子放出面の実際
の光電変換量子効率は、長波長域の入射光に対して改善
が認められるものの、短波長ないし長波長域の広帯域で
見ると約２０％程度に止まっている。したがって、伝導
帯ＣＢの底にある大多数の光電子ｅは真空中へ脱出でき
ない状態にあると言える。
の光電変換量子効率は、長波長域の入射光に対して改善
が認められるものの、短波長ないし長波長域の広帯域で
見ると約２０％程度に止まっている。したがって、伝導
帯ＣＢの底にある大多数の光電子ｅは真空中へ脱出でき
ない状態にあると言える。
【０００８】このように、実用に供されている光電子放
出面での光電変換量子効率は、短波長域（例えば、紫外
域）の光に対しても約３０％程度に止まっており、通常
は１０％程度であることから、他の光導電あるいは光起
電力を利用する周知のフォトダイオード等の固体光検出
素子と比較しても極めて低い。このことは、例えば光電
子放出面に入射した光子のうち約９０％の情報を検出し
ないこととなるので、光電子放出を利用する光検出技術
の欠点となっている。
出面での光電変換量子効率は、短波長域（例えば、紫外
域）の光に対しても約３０％程度に止まっており、通常
は１０％程度であることから、他の光導電あるいは光起
電力を利用する周知のフォトダイオード等の固体光検出
素子と比較しても極めて低い。このことは、例えば光電
子放出面に入射した光子のうち約９０％の情報を検出し
ないこととなるので、光電子放出を利用する光検出技術
の欠点となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の負の
電子親和光電子放出面において、光電子の放出表面と陽
極を近接させて、これらの間に高電圧を印加することに
よって放出表面近傍に高電界を発生させると、光電変換
量子効率を向上させることができることが一般的に知ら
れている。
電子親和光電子放出面において、光電子の放出表面と陽
極を近接させて、これらの間に高電圧を印加することに
よって放出表面近傍に高電界を発生させると、光電変換
量子効率を向上させることができることが一般的に知ら
れている。
【００１０】しかし、かかる手段にあっては、陽極を放
出表面に近接させなければならないので、構造的に実現
が困難となる。更に、高電界を得るためには陽極と陰極
（放出表面側の極）を極めて狭くし且つ一定にすること
が困難であること等に起因して、１０ＫＶ程度の高電圧
電源が必要になると共に、このような高電圧を放出表面
と陽極間に印加すると放電現象を招来する等の問題が発
生する。
出表面に近接させなければならないので、構造的に実現
が困難となる。更に、高電界を得るためには陽極と陰極
（放出表面側の極）を極めて狭くし且つ一定にすること
が困難であること等に起因して、１０ＫＶ程度の高電圧
電源が必要になると共に、このような高電圧を放出表面
と陽極間に印加すると放電現象を招来する等の問題が発
生する。
【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みて成されたものであり、低電圧であっても、広い波
長帯域にわたって高い光電変換量子効率が得られる光電
子放出面を提供することを目的とする。また、かかる光
電子放出面を適用した高感度の電子管と光検出装置を提
供することを目的とする。
鑑みて成されたものであり、低電圧であっても、広い波
長帯域にわたって高い光電変換量子効率が得られる光電
子放出面を提供することを目的とする。また、かかる光
電子放出面を適用した高感度の電子管と光検出装置を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の光電子放出面は、入射光を吸収して光
電子を励起するｐ型半導体と、ｐ型半導体の一側面に積
層された絶縁層と、絶縁層に積層された引出し電極と、
引出し電極と上記ｐ型半導体の他の側面との間に所定極
性の電圧を印加するために該側面に形成されたコンタク
ト層とを具備し、上記ｐ型半導体の一側面に光が入射す
ると、励起されて該一側面側に移動する光電子を、上記
所定極性の電圧によって上記引出し電極と該一側面との
間に形成される電界により、光電子を放出する構成とし
た。
るために本発明の光電子放出面は、入射光を吸収して光
電子を励起するｐ型半導体と、ｐ型半導体の一側面に積
層された絶縁層と、絶縁層に積層された引出し電極と、
引出し電極と上記ｐ型半導体の他の側面との間に所定極
性の電圧を印加するために該側面に形成されたコンタク
ト層とを具備し、上記ｐ型半導体の一側面に光が入射す
ると、励起されて該一側面側に移動する光電子を、上記
所定極性の電圧によって上記引出し電極と該一側面との
間に形成される電界により、光電子を放出する構成とし
た。
【００１３】又、本発明の他の光電子放出面は、入射光
を吸収して光電子を励起するｐ型半導体と、ｐ型半導体
の一側面に積層された絶縁層と、絶縁層に積層された引
出し電極と、引出し電極と上記ｐ型半導体の他の側面と
の間に所定極性の電圧を印加するために該側面に形成さ
れたコンタクト層とを具備し、上記ｐ型半導体の裏面側
に光が入射すると、励起されて上記一側面側に移動する
光電子を、上記所定極性の電圧によって上記引出し電極
と該一側面との間に形成される電界により、光電子を放
出する構成とした。
を吸収して光電子を励起するｐ型半導体と、ｐ型半導体
の一側面に積層された絶縁層と、絶縁層に積層された引
出し電極と、引出し電極と上記ｐ型半導体の他の側面と
の間に所定極性の電圧を印加するために該側面に形成さ
れたコンタクト層とを具備し、上記ｐ型半導体の裏面側
に光が入射すると、励起されて上記一側面側に移動する
光電子を、上記所定極性の電圧によって上記引出し電極
と該一側面との間に形成される電界により、光電子を放
出する構成とした。
【００１４】又、これらの電子放出面を備え、電子放出
面から放出される光電子を電子増倍部で電子増倍する電
子管を構成した。
面から放出される光電子を電子増倍部で電子増倍する電
子管を構成した。
【００１５】又、かかる電子管を適用して、電子管の出
力を信号処理する信号処理手段により、各種の光計測を
行う光検出装置を実現した。
力を信号処理する信号処理手段により、各種の光計測を
行う光検出装置を実現した。
【００１６】
【作用】かかる構造を有する光電子放出面によれば、ｐ
型半導体の表面Ｓと引出し電極との間に外部電界が形成
されるので、光電子の放出表面と真空中との間のエネル
ギー障壁が極めて薄くなる。したがって、ｐ型半導体内
に励起された光電子はトンネル効果によりこの薄いエネ
ルギー障壁を通過して、真空中へ容易に脱出する。更
に、絶縁層は半導体製造技術により極めて薄く且つ一様
に形成されるので、ｐ型半導体の放出表面と引出し電極
との間の上記外部電界は均一となる。この結果、印加電
圧を、従来のような高電圧に設定する必要がなくなり、
放電現象による光電子放出面の破壊等の問題を解消する
ことができる。
型半導体の表面Ｓと引出し電極との間に外部電界が形成
されるので、光電子の放出表面と真空中との間のエネル
ギー障壁が極めて薄くなる。したがって、ｐ型半導体内
に励起された光電子はトンネル効果によりこの薄いエネ
ルギー障壁を通過して、真空中へ容易に脱出する。更
に、絶縁層は半導体製造技術により極めて薄く且つ一様
に形成されるので、ｐ型半導体の放出表面と引出し電極
との間の上記外部電界は均一となる。この結果、印加電
圧を、従来のような高電圧に設定する必要がなくなり、
放電現象による光電子放出面の破壊等の問題を解消する
ことができる。
【００１７】このように、上記エネルギー障壁が薄くな
るので、光電変換効量子効率が大幅に向上し、高感度の
光電子放出面が実現される。そして、かかる光電子放出
面を適用した電子管は、電子増倍する前に光電子放出面
から高効率で光電子が放出されるので、高Ｓ／Ｎが実現
される。
るので、光電変換効量子効率が大幅に向上し、高感度の
光電子放出面が実現される。そして、かかる光電子放出
面を適用した電子管は、電子増倍する前に光電子放出面
から高効率で光電子が放出されるので、高Ｓ／Ｎが実現
される。
【００１８】
【実施例】本発明による光電子放出面の一実施例を図１
及び図２と共に説明する。尚、この実施例は反射型光電
子放出面に関する。まず、図１に示す縦断面図に基づい
て構造を説明する。ｐ型半導体１の裏面全体にＡｕＧｅ
が蒸着されることによって、オーミックコンタクト２が
形成されている。この実施例では、ｐ型半導体１は、１
×１０19（ｃｍ3 ）のキャリア濃度のＧａＡｓが適用さ
れている。ｐ型半導体１の表面には、ＳｉＯ2 またはＳ
ｉ3 Ｎ4 から成る所定のパターン形状の絶縁層３が積層
され、更に、絶縁層３の上面には、Ａｌ電極（以下、引
出し電極という）４が積層されている。絶縁層３が積層
されない領域の表面には、Ｃｓ2 ０等の金属層５が塗布
され、電子放出の向上を図るようにしている。そして、
かかる反射型光電子放出面は真空雰囲気中（真空管内を
含む）で使用されると共に、引出し電極４とオーミック
コンタクト２間に任意の電圧ＶB が印加されて使用され
る。尚、オーミックコンタクト２に対して引出し電極４
を高電位とするように電圧ＶB が印加される。
及び図２と共に説明する。尚、この実施例は反射型光電
子放出面に関する。まず、図１に示す縦断面図に基づい
て構造を説明する。ｐ型半導体１の裏面全体にＡｕＧｅ
が蒸着されることによって、オーミックコンタクト２が
形成されている。この実施例では、ｐ型半導体１は、１
×１０19（ｃｍ3 ）のキャリア濃度のＧａＡｓが適用さ
れている。ｐ型半導体１の表面には、ＳｉＯ2 またはＳ
ｉ3 Ｎ4 から成る所定のパターン形状の絶縁層３が積層
され、更に、絶縁層３の上面には、Ａｌ電極（以下、引
出し電極という）４が積層されている。絶縁層３が積層
されない領域の表面には、Ｃｓ2 ０等の金属層５が塗布
され、電子放出の向上を図るようにしている。そして、
かかる反射型光電子放出面は真空雰囲気中（真空管内を
含む）で使用されると共に、引出し電極４とオーミック
コンタクト２間に任意の電圧ＶB が印加されて使用され
る。尚、オーミックコンタクト２に対して引出し電極４
を高電位とするように電圧ＶB が印加される。
【００１９】次に、かかる構造を有する反射型光電子放
出面の動作を、更に図２及び図８のエネルギーバンド図
と共に説明する。尚、図２中、ＣＢは伝導帯の準位、Ｖ
Ｂは価電子帯の準位、ＦＬはフェルミ準位、ＶＬは真空
準位である。
出面の動作を、更に図２及び図８のエネルギーバンド図
と共に説明する。尚、図２中、ＣＢは伝導帯の準位、Ｖ
Ｂは価電子帯の準位、ＦＬはフェルミ準位、ＶＬは真空
準位である。
【００２０】まず、電圧ＶB を印加しない場合、即ち、
オーミックコンタクト２と引出し電極４間を開放状態と
した場合には、図８と同様のエネルギーバンド構造とな
る。そして、入射光ｈνが表面側から入射すると、ｐ型
半導体１の伝導帯ＣＢに励起された光電子ｅが、伝導帯
ＣＢの底から放出面まで移動する。そして、放出面まで
移動（到達）した光電子ｅのうち、ｐ型半導体１の表面
の伝導帯の準位ＣＢと真空準位ＶＬとの間のエネルギー
障壁を越えたもののみが、真空中へ放出される。このと
き、光電子ｅが真空中へ放出される確率は約３０〜４０
％である。
オーミックコンタクト２と引出し電極４間を開放状態と
した場合には、図８と同様のエネルギーバンド構造とな
る。そして、入射光ｈνが表面側から入射すると、ｐ型
半導体１の伝導帯ＣＢに励起された光電子ｅが、伝導帯
ＣＢの底から放出面まで移動する。そして、放出面まで
移動（到達）した光電子ｅのうち、ｐ型半導体１の表面
の伝導帯の準位ＣＢと真空準位ＶＬとの間のエネルギー
障壁を越えたもののみが、真空中へ放出される。このと
き、光電子ｅが真空中へ放出される確率は約３０〜４０
％である。
【００２１】一方、オーミックコンタクト２と引出し電
極４間に電圧ＶB を印加した場合には、図２に示すエネ
ルギーバンド構造となる。このとき、入射光ｈνによっ
てｐ型半導体１の伝導帯ＣＢに励起された光電子ｅは、
伝導帯ＣＢの底から放出面へ到達する。ここで注目すべ
き本発明の特徴は、電圧ＶB が印加されることによっ
て、ｐ型半導体１の表面Ｓと引出し電極４との間に外部
電界が形成されるので、図２に示すように、真空準位Ｖ
Ｌが伝導帯の準位ＣＢより極めて低くなると共に、放射
面と真空中との間のエネルギー障壁が極めて薄くなる。
したがって、光電子ｅはトンネル効果によりこの薄いエ
ネルギー障壁を通過して、真空中へ容易に脱出する。更
に、絶縁層３は半導体製造技術により極めて薄く且つ一
様に形成されるので、ｐ型半導体１の表面Ｓと引出し電
極４との間の上記外部電界は均一となる。この結果、電
圧ＶB を、従来のような高電圧に設定する必要がなくな
り、放電現象による光電子放出面の破壊等の問題を解消
することができる。
極４間に電圧ＶB を印加した場合には、図２に示すエネ
ルギーバンド構造となる。このとき、入射光ｈνによっ
てｐ型半導体１の伝導帯ＣＢに励起された光電子ｅは、
伝導帯ＣＢの底から放出面へ到達する。ここで注目すべ
き本発明の特徴は、電圧ＶB が印加されることによっ
て、ｐ型半導体１の表面Ｓと引出し電極４との間に外部
電界が形成されるので、図２に示すように、真空準位Ｖ
Ｌが伝導帯の準位ＣＢより極めて低くなると共に、放射
面と真空中との間のエネルギー障壁が極めて薄くなる。
したがって、光電子ｅはトンネル効果によりこの薄いエ
ネルギー障壁を通過して、真空中へ容易に脱出する。更
に、絶縁層３は半導体製造技術により極めて薄く且つ一
様に形成されるので、ｐ型半導体１の表面Ｓと引出し電
極４との間の上記外部電界は均一となる。この結果、電
圧ＶB を、従来のような高電圧に設定する必要がなくな
り、放電現象による光電子放出面の破壊等の問題を解消
することができる。
【００２２】このように、この実施例によれば、上記エ
ネルギー障壁が薄くなるので、光電変換効量子効率が大
幅に向上し、高感度の光電子放出面を実現することがで
きる。
ネルギー障壁が薄くなるので、光電変換効量子効率が大
幅に向上し、高感度の光電子放出面を実現することがで
きる。
【００２３】尚、この実施例では、ｐ型半導体１にＧａ
Ａｓ半導体を適用したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、他種類のｐ型半導体を適用しても同様の効
果を得ることができる。又、オーミックコンタクト２を
金とゲルマニウムの合金（ＡｕＧｅ）とし引出し電極４
をアルミニウム（Ａｌ）で形成したがこれに限定される
ものではなく、他の金属を適用してもよい。又、ｐ型半
導体１の表面に塗布した金属層５は、Ｃｓ2 ０に限定さ
れるものではなく、他種類のアルカリ金属やその化合
物、更に酸化物やフッ化物を材料として形成してもよ
い。
Ａｓ半導体を適用したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、他種類のｐ型半導体を適用しても同様の効
果を得ることができる。又、オーミックコンタクト２を
金とゲルマニウムの合金（ＡｕＧｅ）とし引出し電極４
をアルミニウム（Ａｌ）で形成したがこれに限定される
ものではなく、他の金属を適用してもよい。又、ｐ型半
導体１の表面に塗布した金属層５は、Ｃｓ2 ０に限定さ
れるものではなく、他種類のアルカリ金属やその化合
物、更に酸化物やフッ化物を材料として形成してもよ
い。
【００２４】次に、本発明による光電子放出面の他の実
施例を図３と共に説明する。尚、この実施例は透過型光
電子放出面に関する。まず、図３に示す縦断面図に基づ
いて構造を説明する。透明ガラス基板６上に、ＳｉＯ2
膜７ａとＳｉ3 Ｎ4 膜７ｂから成る反射防止膜７が積層
され、更に、この反射防止膜７上に、ＡｌＧａＡｓの窓
層８とＧａＡｓのｐ型半導体層９が積層されている。そ
して、ｐ型半導体層９の表面に、ＳｉＯ2 またはＳｉ3
Ｎ4 から成る所定のパターン形状の絶縁層１０が積層さ
れ、この絶縁層１０の上面には、Ａｌ電極（引出し電
極）１１が積層されている。絶縁層１０が積層されない
ｐ型半導体層９の表面領域には、Ｃｓ2 ０等の金属層１
２が塗布され、電子放出の向上を図るようにしている。
更に、透明ガラス基板６の一端と反射防止膜７と窓層８
及びｐ型半導体層９の側端からｐ型半導体層９の一部表
面まで回り込むようにして、Ｃｒ蒸着によるカソード電
極１３が形成されている。
施例を図３と共に説明する。尚、この実施例は透過型光
電子放出面に関する。まず、図３に示す縦断面図に基づ
いて構造を説明する。透明ガラス基板６上に、ＳｉＯ2
膜７ａとＳｉ3 Ｎ4 膜７ｂから成る反射防止膜７が積層
され、更に、この反射防止膜７上に、ＡｌＧａＡｓの窓
層８とＧａＡｓのｐ型半導体層９が積層されている。そ
して、ｐ型半導体層９の表面に、ＳｉＯ2 またはＳｉ3
Ｎ4 から成る所定のパターン形状の絶縁層１０が積層さ
れ、この絶縁層１０の上面には、Ａｌ電極（引出し電
極）１１が積層されている。絶縁層１０が積層されない
ｐ型半導体層９の表面領域には、Ｃｓ2 ０等の金属層１
２が塗布され、電子放出の向上を図るようにしている。
更に、透明ガラス基板６の一端と反射防止膜７と窓層８
及びｐ型半導体層９の側端からｐ型半導体層９の一部表
面まで回り込むようにして、Ｃｒ蒸着によるカソード電
極１３が形成されている。
【００２５】そして、かかる透過型光電子放出面は真空
雰囲気中（真空管内を含む）で使用されると共に、引出
し電極１１とカソード電極１３間に任意の電圧ＶB が印
加されて使用される。尚、カソード電極１３に対して引
出し電極１１を高電位とするように電圧ＶB が印加され
る。
雰囲気中（真空管内を含む）で使用されると共に、引出
し電極１１とカソード電極１３間に任意の電圧ＶB が印
加されて使用される。尚、カソード電極１３に対して引
出し電極１１を高電位とするように電圧ＶB が印加され
る。
【００２６】次に、かかる構造を有する透過型光電子放
出面の動作を説明する。
出面の動作を説明する。
【００２７】任意の電圧ＶB を印加した状態で、透明ガ
ラス基板６側から光ｈνが入射すると、光ｈνは反射防
止膜７ないし窓層８を通ってｐ型半導体層９で吸収さ
れ、それに伴ってｐ型半導体層９に励起される光電子ｅ
が放出表面Ｓまで拡散移動する。ここで、電圧ＶB に起
因して、カソード電極１３とｐ型半導体層９の放出表面
Ｓ間に電界が形成されるので、図２のエネルギーバンド
構造と同様に、光電子ｅは薄いエネルギー障壁を通過し
て、容易に真空中へ脱出する。
ラス基板６側から光ｈνが入射すると、光ｈνは反射防
止膜７ないし窓層８を通ってｐ型半導体層９で吸収さ
れ、それに伴ってｐ型半導体層９に励起される光電子ｅ
が放出表面Ｓまで拡散移動する。ここで、電圧ＶB に起
因して、カソード電極１３とｐ型半導体層９の放出表面
Ｓ間に電界が形成されるので、図２のエネルギーバンド
構造と同様に、光電子ｅは薄いエネルギー障壁を通過し
て、容易に真空中へ脱出する。
【００２８】このように、この実施例の透過型光電子放
出面も、前記反射型光電子放出面と同様に、光電変換効
量子効率が大幅に向上し、高感度の光電子放出面を実現
することができる。又、絶縁層１０は半導体製造技術に
より極めて薄く且つ一様に形成されるので、ｐ型半導体
層９の表面Ｓと引出し電極１１との間の上記外部電界は
均一となる。この結果、電圧ＶB を、従来のような高電
圧に設定する必要がなくなり、放電現象による光電子放
出面の破壊等の問題を解消することができる。
出面も、前記反射型光電子放出面と同様に、光電変換効
量子効率が大幅に向上し、高感度の光電子放出面を実現
することができる。又、絶縁層１０は半導体製造技術に
より極めて薄く且つ一様に形成されるので、ｐ型半導体
層９の表面Ｓと引出し電極１１との間の上記外部電界は
均一となる。この結果、電圧ＶB を、従来のような高電
圧に設定する必要がなくなり、放電現象による光電子放
出面の破壊等の問題を解消することができる。
【００２９】尚、この実施例では、ｐ型半導体層９にＧ
ａＡｓ半導体を適用したが、これに限定されるものでは
なく、他種類のｐ型半導体を適用しても同様の効果を得
ることができる。又、引出し電極１１とカソード電極１
３も他種類の金属材料を適用してもよい。又、ｐ型半導
体層９の表面に塗布した金属層１２は、Ｃｓ2 ０に限定
されるものではなく、他種類のアルカリ金属やその化合
物、更に酸化物やフッ化物を材料として形成してもよ
い。
ａＡｓ半導体を適用したが、これに限定されるものでは
なく、他種類のｐ型半導体を適用しても同様の効果を得
ることができる。又、引出し電極１１とカソード電極１
３も他種類の金属材料を適用してもよい。又、ｐ型半導
体層９の表面に塗布した金属層１２は、Ｃｓ2 ０に限定
されるものではなく、他種類のアルカリ金属やその化合
物、更に酸化物やフッ化物を材料として形成してもよ
い。
【００３０】又、図１と図３に示した構造の光電子放出
面において、次に示すような各変形例であってもよい。
面において、次に示すような各変形例であってもよい。
【００３１】(1) ｐ型半導体１，９は、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体又はその混晶、若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体のヘテロ構造で形成する。
化合物半導体又はその混晶、若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体のヘテロ構造で形成する。
【００３２】(2) ｐ型半導体１，９は、ＧａＡｓで形
成する。
成する。
【００３３】(3) ｐ型半導体１，９は、ＧａＡｓy Ｐ
(1-y) （但し、０≦ｙ≦１）で形成する。
(1-y) （但し、０≦ｙ≦１）で形成する。
【００３４】(4) ｐ型半導体１，９は、Ｉｎx Ｇａ
(1-x) Ａｓy Ｐ(1-y) （但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）で形成する。
(1-x) Ａｓy Ｐ(1-y) （但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）で形成する。
【００３５】(5) ｐ型半導体１，９は、ＧａＡｓとＡ
ｌx Ｇａ(1-x) Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
のヘテロ構造で形成する。
ｌx Ｇａ(1-x) Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
のヘテロ構造で形成する。
【００３６】(6) ｐ型半導体１，９は、ＧａＡｓとＩ
ｎx Ｇａ(1-x) Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１）のヘテロ構造
で形成する。
ｎx Ｇａ(1-x) Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１）のヘテロ構造
で形成する。
【００３７】(7) ｐ型半導体１，９は、ＩｎＰとＩｎ
x Ｇａ(1-x) Ａｓy Ｐ(1-y) （但し、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１）のヘテロ構造で形成する。
x Ｇａ(1-x) Ａｓy Ｐ(1-y) （但し、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１）のヘテロ構造で形成する。
【００３８】(8) ｐ型半導体１，９は、ＩｎＰとＩｎ
x Ａｌy Ｇａ[1-(x+y)] Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１）のヘテロ構造で形成する。
x Ａｌy Ｇａ[1-(x+y)] Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１）のヘテロ構造で形成する。
【００３９】(9) ｐ型半導体１，９は、ｐ型のＳｉ又
はｐ型のＧｅ、若しくはそれらの混晶、 あるいは
これらのヘテロ構造で形成する。
はｐ型のＧｅ、若しくはそれらの混晶、 あるいは
これらのヘテロ構造で形成する。
【００４０】(10) ｐ型半導体１，９は、約１×１０18
から約５×１０19（ｃｍ3 ）の範囲のキャリア濃度にす
る。
から約５×１０19（ｃｍ3 ）の範囲のキャリア濃度にす
る。
【００４１】(11) 絶縁層３，１０は、ＳｉＯ2 又はＳ
ｉ3 Ｎ4 、若しくはＡｌ2 Ｏ3 、あるいはこれらの積層
構造にする。
ｉ3 Ｎ4 、若しくはＡｌ2 Ｏ3 、あるいはこれらの積層
構造にする。
【００４２】(12) 絶縁層３，１０は、ＳｉＯ2 又はＳ
ｉ3 Ｎ4 、若しくはＡｌ2 Ｏ3 、あるいはこれらの積層
構造にする。
ｉ3 Ｎ4 、若しくはＡｌ2 Ｏ3 、あるいはこれらの積層
構造にする。
【００４３】(13) 金属層５，１２は、Ｃｓ、Ｋ、Ｎａ
又はＲｂで形成する。
又はＲｂで形成する。
【００４４】次に、本発明による光電子放出面を適用し
た光電子増倍管の一実施例を図４に基づいて説明する。
尚、この実施例は、図１に示した反射型光電子放出面を
適用したサイドオン型の反射型光電子増倍管であり、図
４はその光電子増倍管の要部断面図である。
た光電子増倍管の一実施例を図４に基づいて説明する。
尚、この実施例は、図１に示した反射型光電子放出面を
適用したサイドオン型の反射型光電子増倍管であり、図
４はその光電子増倍管の要部断面図である。
【００４５】まず、構造を説明すると、真空容器内に、
図１に示した反射型光電子放出面Ｘとダイオノード群Ｙ
が密封された状態で配設され、反射型光電子放出面Ｘの
引出し電極４（図１参照）と第１段目のダイノードＹ1
との間に、ダイノードＹ1 を高電圧側にして約１００ボ
ルト程度の加速電圧が印加されて使用される。又、最終
段（第ｎ段）のダイノードＹn に内向してアノード１５
が設けられている。
図１に示した反射型光電子放出面Ｘとダイオノード群Ｙ
が密封された状態で配設され、反射型光電子放出面Ｘの
引出し電極４（図１参照）と第１段目のダイノードＹ1
との間に、ダイノードＹ1 を高電圧側にして約１００ボ
ルト程度の加速電圧が印加されて使用される。又、最終
段（第ｎ段）のダイノードＹn に内向してアノード１５
が設けられている。
【００４６】次に、かかる構造を有する光電子増倍管の
動作を説明する。光入射窓１４から反射型光電子放出面
Ｘに光ｈνが入射すると、その光ｈνが光電子放出面Ｘ
に吸収されるのに伴い励起された光電子ｅが真空中へ放
出され、更に約１００ボルトの加速電圧により第１段目
のダイノードＹ1 へ加速されて入射する。尚、光電子放
出面Ｘから真空中へ光電子ｅが放出するときの光電変換
量子効率が高いことは前述した通りである。
動作を説明する。光入射窓１４から反射型光電子放出面
Ｘに光ｈνが入射すると、その光ｈνが光電子放出面Ｘ
に吸収されるのに伴い励起された光電子ｅが真空中へ放
出され、更に約１００ボルトの加速電圧により第１段目
のダイノードＹ1 へ加速されて入射する。尚、光電子放
出面Ｘから真空中へ光電子ｅが放出するときの光電変換
量子効率が高いことは前述した通りである。
【００４７】第１段目のダイノードＹ1 では、加速され
た光電子ｅの入射により約２〜３倍程度の２次電子が放
出され、更に第２段目のダイノードへ入射する。そし
て、第ｎ段目のダイノードＹn までの複数のダイノード
群により２次電子放出が繰り返されるので、アノード１
５からは、光電子ｅの約１０6 倍に増幅された光電流が
検出される。
た光電子ｅの入射により約２〜３倍程度の２次電子が放
出され、更に第２段目のダイノードへ入射する。そし
て、第ｎ段目のダイノードＹn までの複数のダイノード
群により２次電子放出が繰り返されるので、アノード１
５からは、光電子ｅの約１０6 倍に増幅された光電流が
検出される。
【００４８】このように、かかる実施例の光電子増倍管
は、高光電変換量子効率の光電子放出面Ｘによって最初
から多量の光電子ｅを放出させ、これをダイノード群で
電子増倍するので、高Ｓ／Ｎ及び高ゲインを可能にす
る。
は、高光電変換量子効率の光電子放出面Ｘによって最初
から多量の光電子ｅを放出させ、これをダイノード群で
電子増倍するので、高Ｓ／Ｎ及び高ゲインを可能にす
る。
【００４９】尚、この実施例は反射型の光電子増倍管で
あるが、図３に示した透過型光電子放出面を適用するこ
とによって、高Ｓ／Ｎ及び高ゲインを可能とする透過型
光電子増倍管を提供することができる。また、サイドオ
ン型に限らず、ヘッドオン型にも適用でき、更に様々な
構成の光電子増倍部（ダイノード）を具える光電子増倍
管にも本発明の光電子放出面を適用することで、高Ｓ／
Ｎ及び高ゲイン化を達成することができる。
あるが、図３に示した透過型光電子放出面を適用するこ
とによって、高Ｓ／Ｎ及び高ゲインを可能とする透過型
光電子増倍管を提供することができる。また、サイドオ
ン型に限らず、ヘッドオン型にも適用でき、更に様々な
構成の光電子増倍部（ダイノード）を具える光電子増倍
管にも本発明の光電子放出面を適用することで、高Ｓ／
Ｎ及び高ゲイン化を達成することができる。
【００５０】次に、本発明による光電子放出面を適用し
た映像増強管（イメージインテンシファイア）の一実施
例を図５に基づいて説明する。尚、この実施例は、図３
に示した透過型光電子放出面を適用したものであり、図
５はその映像増強管の要部断面図である。
た映像増強管（イメージインテンシファイア）の一実施
例を図５に基づいて説明する。尚、この実施例は、図３
に示した透過型光電子放出面を適用したものであり、図
５はその映像増強管の要部断面図である。
【００５１】まず、構造を説明すると、真空容器１６内
に、図３に示した透過型光電子放出面Ｚが、その透明ガ
ラス基板６（第３図参照）を光入射窓１７と共用して設
けられ、透過型光電子放出面Ｚの放出表面に内向してマ
イクロチャンネルプレート（電子増倍部）１８が設けら
れると共に、マイクロチャンネルプレート１８の反対側
には蛍光面１９が形成されている。尚、マイクロチャン
ネルプレート１８は、例えば、直径約２５ｍｍ、厚さ約
０．４８ｍｍの薄いガラス板で成型され、更に夫々の内
径が約１０μｍの百数十万個程度の多数の細孔（チャン
ネル）が、反射型光電子放出面Ｚの方向に沿って貫通し
て形成され、夫々の細孔の両端に電圧が印加されること
によって電位勾配が設定されている。そして、透過型光
電子放出面Ｚ側から細孔へ電子が入射すると、電位勾配
に引かれて電子が細孔内壁に多数回衝突しながら反対側
へ移動し、この衝突の際に電子増倍が繰り返されるの
で、例えば１０6 倍に増幅され、蛍光面１９を発光させ
る。又、これら夫々の細孔が１画素に相当している。
に、図３に示した透過型光電子放出面Ｚが、その透明ガ
ラス基板６（第３図参照）を光入射窓１７と共用して設
けられ、透過型光電子放出面Ｚの放出表面に内向してマ
イクロチャンネルプレート（電子増倍部）１８が設けら
れると共に、マイクロチャンネルプレート１８の反対側
には蛍光面１９が形成されている。尚、マイクロチャン
ネルプレート１８は、例えば、直径約２５ｍｍ、厚さ約
０．４８ｍｍの薄いガラス板で成型され、更に夫々の内
径が約１０μｍの百数十万個程度の多数の細孔（チャン
ネル）が、反射型光電子放出面Ｚの方向に沿って貫通し
て形成され、夫々の細孔の両端に電圧が印加されること
によって電位勾配が設定されている。そして、透過型光
電子放出面Ｚ側から細孔へ電子が入射すると、電位勾配
に引かれて電子が細孔内壁に多数回衝突しながら反対側
へ移動し、この衝突の際に電子増倍が繰り返されるの
で、例えば１０6 倍に増幅され、蛍光面１９を発光させ
る。又、これら夫々の細孔が１画素に相当している。
【００５２】次に、かかる構造を有する映像増強管の動
作を説明する。
作を説明する。
【００５３】光入射窓１７を介して、被写体からの光Ａ
が光電子放出面Ｚに入射すると、その光Ａが光電子放出
面Ｚに吸収されるのに伴い励起された光電子ｅが真空中
へ放出され、更にマイクロチャンネルプレート１８へ入
射する。尚、光電子放出面Ｚから真空中へ光電子ｅが放
出するときの光電変換量子効率が高いことは前述した通
りである。そして、入射光電子ｅは夫々の細孔（チャン
ネル）で電子増倍され且つ電位勾配により加速されて蛍
光面１９へ衝突するので、蛍光面１９に被写体の像Ｂが
鮮明に再生される。
が光電子放出面Ｚに入射すると、その光Ａが光電子放出
面Ｚに吸収されるのに伴い励起された光電子ｅが真空中
へ放出され、更にマイクロチャンネルプレート１８へ入
射する。尚、光電子放出面Ｚから真空中へ光電子ｅが放
出するときの光電変換量子効率が高いことは前述した通
りである。そして、入射光電子ｅは夫々の細孔（チャン
ネル）で電子増倍され且つ電位勾配により加速されて蛍
光面１９へ衝突するので、蛍光面１９に被写体の像Ｂが
鮮明に再生される。
【００５４】このように、かかる実施例の映像増強管
は、高光電変換量子効率の光電子放出面Ｚによって最初
から多量の光電子ｅを放出させ、電子増倍するので、高
Ｓ／Ｎ及び高ゲインを可能にし、従来よりも更に低照度
下での高感度・鮮明撮像を実現する。
は、高光電変換量子効率の光電子放出面Ｚによって最初
から多量の光電子ｅを放出させ、電子増倍するので、高
Ｓ／Ｎ及び高ゲインを可能にし、従来よりも更に低照度
下での高感度・鮮明撮像を実現する。
【００５５】次に、図４の実施例などで示した本発明の
光電子増倍管を適用した高感度光検出装置の一実施例
を、図６に基づいて説明する。尚、この実施例は、透過
型の光電子放出面を備える透過型光電子増倍管（ＰＭ
Ｔ）を適用している。図６において、被測定光ｈνを集
光レンズ２０と分光器２１及びカップリングレンズ２２
に通すことによって分光し、その分光された光を光電子
増倍管（ＰＭＴ）の光電子放出面に入射させる光学系が
備えられている。光電子放出面は入射光を光電子に変換
してダイノード群へ放出し、ダイノード群で電子増倍さ
れた光電流が光電子増倍管（ＰＭＴ）のアノードから出
力される。尚、光電子増倍管（ＰＭＴ）の光電子放出面
と引出し電極、及び各種のアノードには、高圧電源２３
と抵抗分割回路（図示せず）により所定のバイアス電圧
が印加されている。
光電子増倍管を適用した高感度光検出装置の一実施例
を、図６に基づいて説明する。尚、この実施例は、透過
型の光電子放出面を備える透過型光電子増倍管（ＰＭ
Ｔ）を適用している。図６において、被測定光ｈνを集
光レンズ２０と分光器２１及びカップリングレンズ２２
に通すことによって分光し、その分光された光を光電子
増倍管（ＰＭＴ）の光電子放出面に入射させる光学系が
備えられている。光電子放出面は入射光を光電子に変換
してダイノード群へ放出し、ダイノード群で電子増倍さ
れた光電流が光電子増倍管（ＰＭＴ）のアノードから出
力される。尚、光電子増倍管（ＰＭＴ）の光電子放出面
と引出し電極、及び各種のアノードには、高圧電源２３
と抵抗分割回路（図示せず）により所定のバイアス電圧
が印加されている。
【００５６】光電子増倍管（ＰＭＴ）の上記アノードか
ら出力される光電流は、プリアンプ２４とロックインア
ンプ２５で増幅及び計測され、レコーダ（記録装置）２
６に記録される。更に、分光器２１から出力される分光
信号と、レコーダ２６から出力されるレベル信号がコン
ピュータ処理システム２７に入力され、コンピュータ処
理システム２７は、かかる分光信号の波長情報とレベル
信号の強度情報に基づいて、被測定光ｈνのスペクトラ
ム分布等をモニター表示したりする。
ら出力される光電流は、プリアンプ２４とロックインア
ンプ２５で増幅及び計測され、レコーダ（記録装置）２
６に記録される。更に、分光器２１から出力される分光
信号と、レコーダ２６から出力されるレベル信号がコン
ピュータ処理システム２７に入力され、コンピュータ処
理システム２７は、かかる分光信号の波長情報とレベル
信号の強度情報に基づいて、被測定光ｈνのスペクトラ
ム分布等をモニター表示したりする。
【００５７】尚、この実施例では、極めて基本的な構成
の光検出装置を示したが、本発明の光電子増倍管を適用
して、他の測定方法、例えば、パルス測定方法や光子計
数法等を適用した高感度の光検出装置を実現することが
できる。又、本発明の映像増強管を適用すれば、マルチ
チャンネル測光の高感度光検出装置を実現することがで
きる。
の光検出装置を示したが、本発明の光電子増倍管を適用
して、他の測定方法、例えば、パルス測定方法や光子計
数法等を適用した高感度の光検出装置を実現することが
できる。又、本発明の映像増強管を適用すれば、マルチ
チャンネル測光の高感度光検出装置を実現することがで
きる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光電
子放出面によれば、従来のアルカリアンチモナイドを適
用した光電子放出面及び負の電子親和力光電子放出面に
較べて、極めて高い光電変換量子効率が得られる。した
がって、かかる光電子放出面を光電子増倍管や映像増強
管等に適用すると、各々高Ｓ／Ｎを実現することができ
る。更に、これらの光電子増倍管や映像増強管等を適用
した光検出装置を構築すると、従来に較べて極めて高い
検出限界を達成することができる。
子放出面によれば、従来のアルカリアンチモナイドを適
用した光電子放出面及び負の電子親和力光電子放出面に
較べて、極めて高い光電変換量子効率が得られる。した
がって、かかる光電子放出面を光電子増倍管や映像増強
管等に適用すると、各々高Ｓ／Ｎを実現することができ
る。更に、これらの光電子増倍管や映像増強管等を適用
した光検出装置を構築すると、従来に較べて極めて高い
検出限界を達成することができる。
【図１】本発明による反射型光電子放出面の一実施例の
構造を示す縦断面図である。
構造を示す縦断面図である。
【図２】図２に示す光電子放出面の機能を説明するため
のエネルギーバンド図である。
のエネルギーバンド図である。
【図３】本発明による透過型光電子放出面の一実施例の
構造を示す縦断面図である。
構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明による光電子増倍管の一実施例の要部構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図５】本発明による映像増強管の一実施例の要部構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】本発明による光検出装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図７】従来の光電子放出面の問題点を説明するための
エネルギーバンド図である。
エネルギーバンド図である。
【図８】主として従来の光電子放出面の問題点を更に説
明するためのエネルギーバンド図である。
明するためのエネルギーバンド図である。
１…ｐ型半導体、２…オーミックコンタクト、３…絶縁
層、４…引出し電極、５…金属層、６…透明ガラス基
板、７…反射防止膜、８…窓層、９…ｐ型半導体層、１
０…絶縁層、１１…引出し電極、１２…金属層、１３…
カソード電極、１４…光入射窓、１５…アノード、１６
…真空容器、１７…光入射窓、１８…マイクロチャンネ
ルプレート、１９…蛍光面、２０…集光レンズ、２１…
分光器、２２…カップリングレンズ、２３…高圧電源、
２４…プリアンプ、２５…ロックインアンプ、２６…レ
コーダ、２７…コンピュータ処理システム、Ｙ…ダイノ
ード群、ＰＭＴ…光電子増倍管
層、４…引出し電極、５…金属層、６…透明ガラス基
板、７…反射防止膜、８…窓層、９…ｐ型半導体層、１
０…絶縁層、１１…引出し電極、１２…金属層、１３…
カソード電極、１４…光入射窓、１５…アノード、１６
…真空容器、１７…光入射窓、１８…マイクロチャンネ
ルプレート、１９…蛍光面、２０…集光レンズ、２１…
分光器、２２…カップリングレンズ、２３…高圧電源、
２４…プリアンプ、２５…ロックインアンプ、２６…レ
コーダ、２７…コンピュータ処理システム、Ｙ…ダイノ
ード群、ＰＭＴ…光電子増倍管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 正美 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−299089（ＪＰ，Ａ)
Claims (20)
- 【請求項１】 入射光を吸収して光電子を励起するｐ型
半導体と、 上記ｐ型半導体の一側面に積層された絶縁層と、 上記絶縁層に積層された引出し電極と、 上記引出し電極と上記ｐ型半導体の他の側面との間に所
定極性の電圧を印加するために該側面に形成されたコン
タクト層とを具備し、 上記ｐ型半導体の一側面に光が入射すると、励起されて
該一側面側に移動する光電子を、上記所定極性の電圧に
よって上記引出し電極と該一側面との間に形成される電
界により、光電子を放出することを特徴とする光電子放
出面。 - 【請求項２】 入射光を吸収して光電子を励起するｐ型
半導体と、 上記ｐ型半導体の一側面に積層された絶縁層と、 上記絶縁層に積層された引出し電極と、 上記引出し電極と上記ｐ型半導体の他の側面との間に所
定極性の電圧を印加するために該側面に形成されたコン
タクト層とを具備し、 上記ｐ型半導体の裏面側に光が入射すると、励起されて
上記一側面側に移動する光電子を、上記所定極性の電圧
によって上記引出し電極と該一側面との間に形成される
電界により、光電子を放出することを特徴とする光電子
放出面。 - 【請求項３】 前記絶縁層は、前記ｐ型半導体の一側面
に所定のパターン状に積層され、前記絶縁層の形成され
ない一側面の領域に、アルカル金属又はその化合物、も
しくはアルカル金属の酸化物あるいはアルカル金属のフ
ッ化物から成る金属層が積層されることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の光電子放出面。 - 【請求項４】 前記ｐ型半導体は、III −V 族化合物半
導体又はその混晶、若しくはIII −V 族化合物半導体の
ヘテロ構造を有することを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載の光電子放出面。 - 【請求項５】 前記ｐ型半導体は、ＧａＡｓから成るこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電子放
出面。 - 【請求項６】 前記ｐ型半導体は、ＧａＡｓy Ｐ(1-y)
（但し、０≦ｙ≦１）から成ることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の光電子放出面。 - 【請求項７】 前記ｐ型半導体は、Ｉｎx Ｇａ(1-x) Ａ
ｓy Ｐ(1-y) （但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から成
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電
子放出面。 - 【請求項８】 前記ｐ型半導体は、ＧａＡｓとＡｌx Ｇ
ａ(1-x) Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）のヘテ
ロ構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の光電子放出面。 - 【請求項９】 前記ｐ型半導体は、ＧａＡｓとＩｎx Ｇ
ａ(1-x) Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１）のヘテロ構造を有す
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電
子放出面。 - 【請求項１０】 前記ｐ型半導体は、ＩｎＰとＩｎx Ｇ
ａ(1-x) Ａｓy Ｐ(1-y) （但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）のヘテロ構造を有することを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の光電子放出面。 - 【請求項１１】 前記ｐ型半導体は、ＩｎＰとＩｎx Ａ
ｌy Ｇａ[1-(x+y)]Ａｓ（但し、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）のヘテロ構造を有することを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の光電子放出面。 - 【請求項１２】 前記ｐ型半導体は、ｐ型のＳｉ又はｐ
型のＧｅ、若しくはそれらの混晶、あるいはこれらのヘ
テロ構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の光電子放出面。 - 【請求項１３】 前記ｐ型半導体は、約１×１０18から
約５×１０19（ｃｍ3 ）の範囲のキャリア濃度であるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電子放
出面。 - 【請求項１４】 前記絶縁層は、ＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ
4 、若しくはＡｌ2Ｏ3 、あるいはこれらの積層構造を
有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
光電子放出面。 - 【請求項１５】 前記絶縁層は、ＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ
4 、若しくはＡｌ2Ｏ3 、あるいはこれらの積層構造を
有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
光電子放出面。 - 【請求項１６】 前記アルカリ金属は、Ｃｓ、Ｋ、Ｎａ
又はＲｂであることを特徴とする請求項３に記載の光電
子放出面。 - 【請求項１７】 請求項１又は請求項２に記載の前記電
子放出面と、 該電子放出面から放出される光電子を電子増倍する電子
増倍部と、を具備することを特徴とする電子管。 - 【請求項１８】 前記電子増倍部は、ダイノードから成
ることを特徴とする請求項１７に記載の電子管。 - 【請求項１９】 前記電子増倍部は、マイクロチャンネ
ルプレートから成ることを特徴とする請求項１７に記載
の電子管。 - 【請求項２０】 請求項１８又は請求項１９に記載の前
記電子管と、 該電子管の出力を信号処理する信号処理手段と、を具備
することを特徴とすることを特徴とする光検出装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21860993A JP2719098B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光電子放出面およびそれを用いた電子管と光検出装置 |
| DE69419371T DE69419371T2 (de) | 1993-09-02 | 1994-09-01 | Photoemitter, Elektronenröhre, und Photodetektor |
| EP94306434A EP0642147B1 (en) | 1993-09-02 | 1994-09-01 | Photoemitter, electron tube, and photodetector |
| US08/299,664 US5591986A (en) | 1993-09-02 | 1994-09-02 | Photoemitter electron tube and photodetector |
| US08/671,195 US5747826A (en) | 1993-09-02 | 1996-06-27 | Photoemitter electron tube, and photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21860993A JP2719098B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光電子放出面およびそれを用いた電子管と光検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0773801A JPH0773801A (ja) | 1995-03-17 |
| JP2719098B2 true JP2719098B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16722640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21860993A Expired - Fee Related JP2719098B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 光電子放出面およびそれを用いた電子管と光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2719098B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007080799A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極及び電子管 |
-
1993
- 1993-09-02 JP JP21860993A patent/JP2719098B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0773801A (ja) | 1995-03-17 |
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