JP3524249B2 - Electron tube - Google Patents

Electron tube

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JP3524249B2
JP3524249B2 JP00494196A JP494196A JP3524249B2 JP 3524249 B2 JP3524249 B2 JP 3524249B2 JP 00494196 A JP00494196 A JP 00494196A JP 494196 A JP494196 A JP 494196A JP 3524249 B2 JP3524249 B2 JP 3524249B2
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photoelectrons
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は透過型光電面を用い
た電子管に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron tube using a transmission type photocathode.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子管の一例として図13に示す光電子
増倍管がある。この光電子増倍管は、真空管11の一方
の端部にガラス面板10が支持されており、検出対象で
ある被検出光(hν)が矢印に示すように入射される。
真空管11内部には、ガラス面板10側から、半導体基
板60によって支持された透過型光電面30、光電子
(e-)を収束する収束電極70、光電子を2次電子増
倍するダイノード部71、そして陽極40が順次配設さ
れている。そして、透過型光電面30表面には、例えば
メッシュ形状等により光電子を透過可能にした第1電極
50が接続して形成され、半導体基板60の裏面側周縁
部には第2電極51がオーミック接続して形成されてい
る。また、真空管11の陽極40寄りの端面を貫通する
ステムピン54aの一端が電気リード53aを介して第
1電極50と電気的に接続されており、同様に、別のス
テムピン54bの一端が電気リード53b及び真空管1
1側壁から延びている金属配線52を介して第2電極5
1と接続されている。各ステムピン54a,bの他端は
バイアス電圧VBに接続されて、透過型光電面30にバ
イアス電圧VBを印加できるようにしている。なお、図
13では陽極40、収束電極70、及びダイノード部7
1に接続される電気リード等は省略されている。
2. Description of the Related Art As an example of an electron tube, there is a photomultiplier tube shown in FIG. In this photomultiplier tube, a glass face plate 10 is supported on one end of a vacuum tube 11, and light to be detected (hν) that is a detection target is incident as shown by an arrow.
Inside the vacuum tube 11, from the glass face plate 10 side, a transmission type photocathode 30 supported by a semiconductor substrate 60, a focusing electrode 70 for focusing photoelectrons (e ), a dynode section 71 for multiplying photoelectrons by secondary electrons, and The anode 40 is sequentially arranged. Then, on the surface of the transmissive photocathode 30, a first electrode 50, which is capable of transmitting photoelectrons in a mesh shape or the like, is connected and formed, and a second electrode 51 is ohmic-connected to the rear surface side peripheral portion of the semiconductor substrate 60. Is formed. Further, one end of a stem pin 54a penetrating the end face of the vacuum tube 11 near the anode 40 is electrically connected to the first electrode 50 via the electric lead 53a, and similarly, one end of another stem pin 54b is the electric lead 53b. And vacuum tube 1
Second electrode 5 via metal wiring 52 extending from one side wall
It is connected to 1. Each stem pin 54a, the other end of the b is connected to a bias voltage V B, and to be able to apply a bias voltage V B to the transmission type photocathode 30. In FIG. 13, the anode 40, the focusing electrode 70, and the dynode portion 7
The electrical leads and the like connected to 1 are omitted.

【0003】図14は図13に示す透過型光電面30の
拡大断面図である。透過型光電面30は、被検出光を吸
収して光電子を発生させる光吸収層32と、光吸収層3
2からの光電子を透過型光電面30表面にドリフトさせ
る電子放出層31とが半導体基板60表面に順に積層し
て形成され、電子放出層31表面には光電子が透過可能
な第1電極50がショットキ接合して形成されている。
また、半導体基板60の裏面側周縁部には第2電極51
がオーミック接触して形成されている。
FIG. 14 is an enlarged sectional view of the transmission type photocathode 30 shown in FIG. The transmissive photocathode 30 includes a light absorption layer 32 that absorbs light to be detected and generates photoelectrons, and a light absorption layer 3
An electron emission layer 31 for drifting photoelectrons from No. 2 to the surface of the transmission type photocathode 30 is sequentially stacked on the surface of the semiconductor substrate 60, and the first electrode 50 capable of transmitting photoelectrons is formed on the surface of the electron emission layer 31 by the Schottky. It is formed by joining.
In addition, the second electrode 51 is provided on the peripheral portion on the back surface side of the semiconductor substrate 60.
Are formed in ohmic contact.

【0004】第1電極50と第2電極51とを介して逆
方向のバイアス電圧VBが透過型光電面30に印加され
ると、電子放出層31と第1電極50との界面の空乏層
が拡大する。空乏層中では第1電極50から電子放出層
31に向かって電界が形成されているので、光吸収層3
2からの光電子が拡散により電子放出層31に到達する
と、光電子は上記電界によって加速され、第1電極50
に向かって拡散・ドリフトして真空中に容易に放出され
る。被検出光が透過型光電面30に入射したことによる
光電子が透過型光電面30内部の空乏層の電界によって
加速され、さらに高いエネルギー帯へ遷移された後真空
中に放出されるので、遷移電子型光電面と呼ばれてお
り、USPAT3958143号公報やJ.S.Escher and
R.SakaranAppl.Phys.Lett.,29,2,87(1976)によって開
示されている。
When a reverse bias voltage V B is applied to the transmissive photocathode 30 via the first electrode 50 and the second electrode 51, a depletion layer at the interface between the electron emission layer 31 and the first electrode 50. Expands. Since an electric field is formed from the first electrode 50 toward the electron emission layer 31 in the depletion layer, the light absorption layer 3
When the photoelectrons from 2 reach the electron emission layer 31 by diffusion, the photoelectrons are accelerated by the electric field and the first electrode 50
Diffuses and drifts toward and is easily released into a vacuum. The photoelectrons due to the incident light to be incident on the transmissive photocathode 30 are accelerated by the electric field of the depletion layer inside the transmissive photocathode 30, transition to a higher energy band, and then are emitted into a vacuum. Type photocathode, which is referred to as US Pat. No. 3958143 or JSEscher and
R. Sakaran Appl. Phys. Lett., 29, 2, 87 (1976).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の透過型
光電面において、第2電極51は半導体基板60の裏面
側周縁部に形成されているため、この部分での被検出光
の入射を少なからず阻害してしまう。また、図13に示
すように、半導体基板60によって支持された透過型光
電面30は金属配線52によって真空管11内に支持さ
れているため、ガラス面板10と半導体基板60との間
に空隙が生じ、ここおいて多重反射が生じて光強度が減
衰する。さらに、透過型光電面30の機械的な強度を保
持するために半導体基板60は比較的厚くされているの
で、半導体基板60自体によって光吸収層32に到達す
る光強度は減衰する。
However, in the conventional transmission type photocathode, since the second electrode 51 is formed on the peripheral portion on the back surface side of the semiconductor substrate 60, incident light to be detected is small in this portion. It hinders it. Further, as shown in FIG. 13, since the transmission type photocathode 30 supported by the semiconductor substrate 60 is supported in the vacuum tube 11 by the metal wiring 52, a gap is generated between the glass face plate 10 and the semiconductor substrate 60. Here, multiple reflection occurs and the light intensity is attenuated. Further, since the semiconductor substrate 60 is relatively thick in order to maintain the mechanical strength of the transmissive photoelectric surface 30, the light intensity reaching the light absorption layer 32 is attenuated by the semiconductor substrate 60 itself.

【0006】上記のような光の減衰は、通常の光検出器
や撮像装置では大きな問題とはならないが、例えば光電
子増倍管や光増強管(イメージインテンシファイヤ)の
ような極微弱光を検出をしたりする装置では、非常に重
要な問題となる。特に、被検出光を光子レベルで観測す
るフォトンカウンティング方式の装置では、被検出光が
減衰すると検出時間が長くなり、動きのある物体(例え
ば生体試料)を観測できなくなる。
Although the above-described light attenuation does not pose a serious problem in a normal photodetector or an image pickup device, extremely weak light such as a photomultiplier tube or a light intensifier tube (image intensifier) is not detected. This is a very important problem in a detection device. In particular, in a photon counting type apparatus for observing the detected light at a photon level, when the detected light is attenuated, the detection time becomes long, and a moving object (for example, a biological sample) cannot be observed.

【0007】そこで本発明は、被検出光の減衰を抑えて
検出できる電子管を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an electron tube capable of detecting the detected light while suppressing the attenuation thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子管は、
検出対象である被検出光が入射するガラス面板と、ガラ
ス面板を側壁端部に支持して内部が真空状態に保たれた
真空管と、ガラス面板の内面上に密着するように設けら
れ、被検出光の反射を防止する反射防止膜と、反射防止
膜上に配置され、被検出光の受容により真空管の内部空
間に光電子を放出する透過型光電面と、真空管内部に設
置され、透過型光電面に対して正の電圧を保持する陽極
とを備えた電子管であって、透過型光電面は、p型化合
物半導体によって反射防止膜上に形成され、被検出光よ
り短波長の光を遮断する窓層と、窓層よりもバンドギャ
ップエネルギが小さいp型化合物半導体によって窓層上
にメサ型形状に形成され、被検出光を吸収して光電子を
発生させる光吸収層と、p型化合物半導体によって光吸
収層上に形成され、光吸収層から光電子をドリフトさせ
る電子放出層と、金属又は合金によって電子放出層上に
接続して形成された、光電子が透過可能な第1電極と、
金属又は合金によって窓層の周縁部上面に接続して形成
された第2電極とを有していることを特徴とする。これ
によって、透過型光電面に被検出光が入射する際、阻害
するものはなくなり、また、ガラス面板と透過型光電面
との間の空隙はなくなって、被検出光の減衰を抑制でき
る。
The electron tube according to the present invention comprises:
The glass face plate on which the light to be detected, which is the detection target, is incident, the vacuum tube whose inside is maintained in a vacuum state by supporting the glass face plate at the end of the side wall, and the glass face plate are provided so as to be in close contact with the inside surface of the glass face plate. An antireflection film that prevents reflection of light, a transmissive photocathode that is disposed on the antireflection film and that emits photoelectrons to the internal space of the vacuum tube by receiving the light to be detected, and a transmissive photocathode that is installed inside the vacuum tube. An electron tube having an anode for holding a positive voltage with respect to, a transmission type photocathode being a window formed of a p-type compound semiconductor on an antireflection film and blocking light having a wavelength shorter than that of the light to be detected. Layer, a p-type compound semiconductor having a bandgap energy smaller than that of the window layer, formed into a mesa shape on the window layer, and absorbing light to be detected to generate photoelectrons; Formed on the absorbent layer An electron emission layer to the drift photoelectrons from the light-absorbing layer, which is formed by connecting the metal or alloy in the electron emission layer, a first electrode photoelectrons can transmit,
And a second electrode formed by being connected to the upper surface of the peripheral portion of the window layer by a metal or an alloy. As a result, when the light to be detected enters the transmissive photocathode, there is no obstruction, and there is no gap between the glass face plate and the transmissive photocathode, and the attenuation of the light to be detected can be suppressed.

【0009】また、第1電極は金属又は合金が電子放出
層上にほぼ均一に分布することによりパターン形状に形
成されて、電子放出層がほぼ均一に露出することを特徴
とする。これによって、電子放出層からの光電子が真空
管内部空間に一様に放出される。
Further, the first electrode is characterized in that the metal or alloy is formed in a pattern shape by being substantially uniformly distributed on the electron emission layer, and the electron emission layer is exposed substantially uniformly. As a result, photoelectrons from the electron emission layer are uniformly emitted into the vacuum tube internal space.

【0010】また、電子放出層と第2電極との間にはn
型化合物半導体からなるコンタクト層が介在して形成さ
れていることを特徴とする。これによって、電子放出層
とコンタクト層とがpn接合することにより空乏層が形
成され、空乏層中ではコンタクト層から電子放出層に向
かって電界が形成される。
Further, n is provided between the electron emission layer and the second electrode.
It is characterized in that a contact layer made of a type compound semiconductor is interposed. As a result, a depletion layer is formed by the pn junction between the electron emission layer and the contact layer, and an electric field is formed from the contact layer to the electron emission layer in the depletion layer.

【0011】また、光吸収層が窓層及び電子放出層と格
子整合するInxGa1-xAsyP1-y(0<x<1,0<y<1)からな
り、窓層は光吸収層よりも大きいバンドギャップエネル
ギを有する化合物半導体又はその混晶からなる。格子整
合によって、光電子の拡散長が長くなり、そして、光吸
収層の原子組成比を任意に変化させることによりバンド
ギャップエネルギを任意に変化させることができる。
The light absorption layer is made of In x Ga 1-x As y P 1-y (0 <x <1,0 <y <1) lattice-matched with the window layer and the electron emission layer, and the window layer is It is made of a compound semiconductor or a mixed crystal thereof having a bandgap energy larger than that of the light absorption layer. The lattice matching increases the diffusion length of photoelectrons, and the band gap energy can be arbitrarily changed by arbitrarily changing the atomic composition ratio of the light absorption layer.

【0012】また、光吸収層が少なくとも2種類以上の
半導体多層膜の量子井戸構造から形成され、量子井戸構
造の伝導帯に形成されるサブバンド間において被検出光
を吸収して光電子を発生させることを特徴とする。これ
によって、半導体多層膜の種類・厚さを任意に変化させ
ることによりサブバンド間のギャップエネルギを任意に
変化させることができる。
Further, the light absorption layer is formed of a quantum well structure of at least two kinds of semiconductor multilayer films, and absorbs the detected light between subbands formed in the conduction band of the quantum well structure to generate photoelectrons. It is characterized by With this, the gap energy between the sub-bands can be arbitrarily changed by arbitrarily changing the type and thickness of the semiconductor multilayer film.

【0013】また、透過型光電面は遷移電子型であるこ
とを特徴とする。これによって、光電子を透過型光電面
内部の空乏層の電界により加速させ、さらに高いエネル
ギー帯へ遷移させた後に真空中に放出させることができ
る。
Further, the transmission type photocathode is characterized by being a transition electron type. As a result, photoelectrons can be accelerated by the electric field of the depletion layer inside the transmissive photocathode, transition to a higher energy band, and then emitted into a vacuum.

【0014】また、透過型光電面と陽極との間には、透
過型光電面から放出された光電子を2次電子増倍する増
倍手段が備えられていることを特徴とする。これによっ
て、放出された光電子の信号を増倍させることができ
る。
Further, a multiplication means for multiplying secondary electrons of photoelectrons emitted from the transmission type photocathode is provided between the transmission type photocathode and the anode. This allows the emitted photoelectron signal to be multiplied.

【0015】また、透過型光電面と陽極との間には被検
出光の2次元光学像に対応して透過型光電面から放出さ
れた2次元光電子像を2次電子増倍する増倍手段が備え
られており、陽極は増倍手段で2次電子増倍された2次
元電子像を受容することによって発光する蛍光膜である
ことを特徴とする。これによって、被検出光の2次元光
学像を増強させた2次元光学像を観測することができ
る。
Further, between the transmission type photocathode and the anode, a multiplying means for multiplying secondary electron of a two-dimensional photoelectron image emitted from the transmission type photocathode corresponding to the two-dimensional optical image of the detected light. Is provided, and the anode is a fluorescent film that emits light by receiving a two-dimensional electron image that has been subjected to secondary electron multiplication by the multiplication means. This makes it possible to observe a two-dimensional optical image obtained by enhancing the two-dimensional optical image of the detected light.

【0016】最後に、陽極は透過型光電面に入射した被
検出光の2次元光学像に対応した2次元電子像を受容す
ることによって2次元光学像に対応した電気信号を出力
する固体撮像デバイスであることを特徴とする。これに
よって、2次元光学像を電気信号に変換することができ
る。
Finally, the anode receives a two-dimensional electronic image corresponding to the two-dimensional optical image of the light to be detected incident on the transmission type photocathode and outputs an electric signal corresponding to the two-dimensional optical image. Is characterized in that. Thereby, the two-dimensional optical image can be converted into an electric signal.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て実施形態毎に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described for each embodiment with reference to the drawings.

【0018】電子管の第1実施形態 図1はいわゆるラインフォーカス型光電子増倍管の側断
面図を示したものである。図1において、真空管11の
本体を構成する筒体の一方の端部にはガラス面板10が
支持されており、検出対象である被検出光(hν)が矢
印に示すように入射される。真空管11を構成する筒体
の他方の端部もガラスを用いて気密に封止され、真空管
11内部を真空状態に保持している。図2を参照して後
述するように、ガラス面板10の内面には反射防止膜2
0が密着するように設けられ、反射防止膜20上には半
導体からなる断面がメサ型形状の透過型光電面30が配
置されており、その頂上面には第1電極50、周縁部上
面には第2電極51が接続して形成されている。
First Embodiment of Electron Tube FIG. 1 is a side sectional view of a so-called line-focus type photomultiplier tube. In FIG. 1, a glass face plate 10 is supported on one end of a cylindrical body that constitutes the main body of a vacuum tube 11, and light to be detected (hν) to be detected is incident as shown by an arrow. The other end of the tubular body forming the vacuum tube 11 is also hermetically sealed with glass to keep the inside of the vacuum tube 11 in a vacuum state. As will be described later with reference to FIG. 2, the antireflection film 2 is formed on the inner surface of the glass face plate 10.
0 is provided so as to be in close contact, and a transmissive photocathode 30 made of a semiconductor and having a mesa cross section is disposed on the antireflection film 20. Is formed by connecting the second electrode 51.

【0019】真空管11内の他方の端部には陽極40が
設置されており、透過型光電面30と陽極40との間の
うち、透過型光電面30寄りに光電子(e-)を収束す
る収束電極70が設置され、かつ、陽極40寄りにこの
透過型光電面30から放出された光電子を順次増倍する
ための複数段のダイノード71a〜71hからなるダイ
ノード部71(増倍手段)が曲面状の電極を多段繰り返
して設置されている。真空管30の陽極40寄り端面を
貫通したステムピン54aの一端が真空管11内の電気
リード53aを介して第1電極50と接続されており、
また、別のステムピン54bの一端が真空管11の陽極
40寄り端面を貫通して電気リード53bの一端に接続
され、電気リード53bの他端は真空管11内壁にある
金属配線52を介して第2電極51と接続されている。
各ステムピン54a,bの他端はバイアス電圧VBに接
続されて、各ステムピン54a,bを通して透過型光電
面30にバイアス電圧VBを印加できるようにしてい
る。また、図1では図示しないが、透過型光電面30、
収束電極70、ダイノード部71、及び陽極40には、
ブリーダ回路及び電気リードを介して、透過型光電面3
0に対して正のブリーダ電圧が陽極40に近づくにつれ
て段毎に増加するように分配して印加されている。
An anode 40 is installed at the other end of the vacuum tube 11, and photoelectrons (e ) are converged between the transmission photocathode 30 and the anode 40 toward the transmission photocathode 30. The converging electrode 70 is installed, and the dynode section 71 (multiplication means) composed of a plurality of stages of dynodes 71a to 71h for sequentially multiplying the photoelectrons emitted from the transmission type photocathode 30 is curved near the anode 40. The electrodes are arranged in multiple stages. One end of a stem pin 54a penetrating the end surface of the vacuum tube 30 near the anode 40 is connected to the first electrode 50 via an electric lead 53a in the vacuum tube 11,
Further, one end of another stem pin 54b penetrates the end face of the vacuum tube 11 near the anode 40 and is connected to one end of the electric lead 53b, and the other end of the electric lead 53b is connected to the second electrode through the metal wiring 52 on the inner wall of the vacuum tube 11. It is connected to 51.
Each stem pin 54a, the other end of the b is connected to a bias voltage V B, it is to be applied to the transmission type photocathode 30 a bias voltage V B through a respective stem pins 54a, b. Although not shown in FIG. 1, the transmissive photoelectric surface 30,
For the focusing electrode 70, the dynode portion 71, and the anode 40,
Through the bleeder circuit and electrical leads, the transmission type photocathode 3
A positive bleeder voltage with respect to 0 is distributed and applied so as to increase step by step as it approaches the anode 40.

【0020】つぎに、本実施形態の要部、すなわちガラ
ス面板10に対する透過型光電面30の設置状態につい
て図2を参照して詳しく説明する。
Next, the main part of this embodiment, that is, the installation state of the transmission type photocathode 30 on the glass face plate 10 will be described in detail with reference to FIG.

【0021】図2に矢印で示すように、被検出光(h
ν)はガラス面板10の下面側から入射される。ガラス
面板10上には被検出光の波長に応じた膜厚でSiO2とSi
3N4とが順次積層された反射防止膜20が密着するよう
に設けられ、被検出光の反射を防止している。反射防止
膜20上にp+型InAlGaAsからなる窓層33が密着する
ように形成されており、被検出光より短波長の光を遮断
している。このように、ガラス面板10と窓層33が反
射防止膜20を介して密着しているので、被検出光は多
重反射されずに、またその強度も減衰することなく効率
よく透過型光電面30を構成する窓層33に入射され
る。
As shown by the arrow in FIG. 2, the detected light (h
ν) is incident from the lower surface side of the glass face plate 10. On the glass face plate 10, SiO 2 and Si are formed with a film thickness according to the wavelength of the light to be detected.
An antireflection film 20 in which 3 N 4 and 3 N 4 are sequentially laminated is provided so as to be in close contact with each other to prevent reflection of light to be detected. A window layer 33 made of p + type InAlGaAs is formed on the antireflection film 20 so as to be in close contact therewith, and blocks light having a wavelength shorter than that of the light to be detected. In this way, since the glass face plate 10 and the window layer 33 are in close contact with each other via the antireflection film 20, the light to be detected is not multiple-reflected and its intensity is not attenuated efficiently, and the transmission type photoelectric surface 30 is efficiently used. Is incident on the window layer 33 constituting the.

【0022】窓層33上には、窓層33よりもバンドギ
ャップエネルギが小さいp-型InGaAsからなる光吸収層
32が窓層33よりも狭い範囲で堆積され、断面形状が
メサ型状に形成されている。したがって、窓層33の周
縁部上面は露出することになるので、ガラス面板10と
窓層33との間に反射防止膜20を介在させて密着させ
た状態で、ここにAuZnからなる第2電極51がオーミッ
ク接触により容易かつ歩留りよくに形成できるようにな
っている。また、第2電極51が光吸収層32へ向かう
被検出光を妨げることがないため、効率よく被検出光を
吸収して光電子を発生させることができ、したがって、
透過型光電面30を構成する光吸収層32内で発生する
光電子も従来よりも多くなる。
On the window layer 33, a light absorption layer 32 made of p--type InGaAs having a bandgap energy smaller than that of the window layer 33 is deposited in a narrower area than the window layer 33, and its cross-sectional shape is formed into a mesa shape. Has been done. Therefore, the upper surface of the peripheral portion of the window layer 33 is exposed, and thus the second electrode made of AuZn is attached to the glass face plate 10 and the window layer 33 with the antireflection film 20 interposed therebetween. The ohmic contact 51 can be formed easily and with good yield. Further, since the second electrode 51 does not interfere with the detected light traveling toward the light absorption layer 32, it is possible to efficiently absorb the detected light and generate photoelectrons.
The number of photoelectrons generated in the light absorption layer 32 forming the transmissive photocathode 30 is larger than that in the conventional case.

【0023】光吸収層32上にはp-型InPからなる電子
放出層31が形成され、電子放出層31上にはこれとシ
ョットキ接合する第1電極50が設けられている。そし
て、第1電極50は図示しないワイヤ等を介して図1の
電気リード53aに接続され、他方、前述の第2電極5
1はガラス面板10の内面の導電パターンを介して電気
リード53bに接続され、バイアスが印加されるように
なっている。したがって、このバイアスが印加されるこ
とによりショットキ接合界面に形成された空乏層中で
は、第1電極50から電子放出層31に向かって電界が
形成されているので、光吸収層32からの光電子を電子
放出層31を通って第1電極50側に拡散・ドリフトさ
せることができる。また、この第1電極50は、ほぼ均
一に極薄く分布することによって、第1電極50が島状
のパターン形状に形成され、したがって、電子放出層3
1がほぼ均一に露出することとなり、これによって電子
放出層31からの光電子を外部に一様に放出できる。
An electron emission layer 31 made of p-type InP is formed on the light absorption layer 32, and a first electrode 50 that is in Schottky contact with the electron emission layer 31 is provided on the electron emission layer 31. The first electrode 50 is connected to the electric lead 53a of FIG. 1 via a wire or the like (not shown), while the second electrode 5 described above is connected.
1 is connected to the electric lead 53b through the conductive pattern on the inner surface of the glass face plate 10 so that a bias is applied. Therefore, since an electric field is formed from the first electrode 50 toward the electron emission layer 31 in the depletion layer formed at the Schottky junction interface by applying this bias, photoelectrons from the light absorption layer 32 are generated. It can be diffused and drifted toward the first electrode 50 side through the electron emission layer 31. In addition, the first electrode 50 is formed in a very uniform and extremely thin distribution, so that the first electrode 50 is formed in an island-shaped pattern, and therefore the electron emission layer 3 is formed.
1 is exposed substantially uniformly, which allows the photoelectrons from the electron emission layer 31 to be uniformly emitted to the outside.

【0024】図2に示す特徴を有する図1の光電子増倍
管は下記のように作用する。
The photomultiplier tube of FIG. 1 having the features shown in FIG. 2 operates as follows.

【0025】ガラス面板10から入射されて、ほとんど
減衰されることなく窓層33に到達した光のうち、被検
出光よりも短波長の光が遮断され、窓層33を透過した
被検出光のみが第2電極51に妨げられずに光吸収層3
2に到達する。光吸収層32に到達した被検出光のう
ち、光吸収層32のバンドギャップエネルギ以上の被検
出光が吸収されることによって、光電子が生じる。ま
た、第1電極50と第2電極51とを介して透過型光電
面30に逆方向のバイアス電圧VBが印加されているの
で、光電子は第1電極50側に拡散・ドリフトし、第1
電極が有するパターンの隙間を介して真空管11の内部
空間へ容易に放出される。
Of the light that has entered the glass face plate 10 and has reached the window layer 33 with almost no attenuation, light of a shorter wavelength than the light to be detected is blocked, and only the light to be detected that has passed through the window layer 33 is blocked. The light absorbing layer 3 without being blocked by the second electrode 51.
Reach 2. Of the detected light that has reached the light absorption layer 32, the detected light having a bandgap energy of the light absorption layer 32 or more is absorbed, so that photoelectrons are generated. Further, since the reverse bias voltage V B is applied to the transmissive photoelectric surface 30 via the first electrode 50 and the second electrode 51, photoelectrons diffuse and drift toward the first electrode 50 side, and
It is easily discharged into the internal space of the vacuum tube 11 through the gap of the pattern of the electrode.

【0026】真空中へ放出された光電子(e-)は収束
電極70によって収束され、第1ダイノード71aに加
速して入射される。入射した光電子数に対して数倍の数
の2次電子が放出され、第2ダイノード71bに加速し
て入射する。第2ダイノード71bにおいても第1ダイ
ノード71aと同様に入射した電子数に対して数倍の2
次電子が放出される。これを8回繰り返すことによっ
て、透過型光電面30から放出された光電子は第8ダイ
ノード71hにおいて約100万倍程度に最終的に2次
電子増倍して放出される。そして、第8ダイノード71
hから放出された増倍2次電子が陽極40で集められ出
力信号電流として取り出される。
The photoelectrons (e ) emitted into the vacuum are converged by the converging electrode 70 and accelerated and incident on the first dynode 71a. Secondary electrons, which are several times as many as the number of incident photoelectrons, are emitted and are accelerated and incident on the second dynode 71b. In the second dynode 71b as well as in the first dynode 71a, 2
Secondary electrons are emitted. By repeating this eight times, the photoelectrons emitted from the transmission type photocathode 30 are finally multiplied by about 1,000,000 times and emitted in the eighth dynode 71h. And the eighth dynode 71
The multiplied secondary electrons emitted from h are collected by the anode 40 and taken out as an output signal current.

【0027】前述したとおり、透過型光電面30から放
出される光電子が多くなるので、陽極40から最終的に
出力される信号電流も大きくなって、従来のラインフォ
ーカス型光電子増倍管と比較してより微弱な被検出光を
検出することができる。
As described above, since the number of photoelectrons emitted from the transmission type photocathode 30 is large, the signal current finally outputted from the anode 40 is also large, which is larger than that of the conventional line focus type photomultiplier tube. Therefore, weaker light to be detected can be detected.

【0028】上記光電子増倍管を構成する透過型光電面
30を製造方法でもって説明する。図3(a)〜(i)
は図2のA−A線断面図を工程順に示したものである。
The transmission type photocathode 30 constituting the above photomultiplier tube will be described by a manufacturing method. 3 (a) to (i)
2A to 2C are sectional views taken along the line AA of FIG.

【0029】まず、n型InPからなる半導体基板60を
用意する。つぎに、エピタキシャル成長装置(図示せ
ず)を用いてn型InP半導体基板60上にp-型InGaAsか
らなる厚さ1μmのエッチストップ層61、p-型InPか
らなる厚さ1μmの電子放出層31、p-型InGaAsから
なる厚さ2μmの光吸収層32、そしてp+型InAlGaAs
からなる厚さ4μmの窓層33を順次エピタキシャル成
長させ、図3(a)に示すような半導体多層膜を形成さ
せる。このとき、エッチストップ層61、電子放出層3
1、及び光吸収層32のキャリア濃度は1〜10×1016cm
-3であることが望ましく、窓層33のキャリア濃度は1
×1018cm-3以上が望ましいが、必ずしもこれらの値に限
られるものではない。また、エッチストップ層61、電
子放出層31、光吸収層32、及び窓層33の厚さも上
記の厚さに限定されるものではない。
First, a semiconductor substrate 60 made of n-type InP is prepared. Next, using an epitaxial growth apparatus (not shown), a 1 μm thick etch stop layer 61 made of p − type InGaAs and a 1 μm thick electron emission layer 31 made of p − type InP on the n type InP semiconductor substrate 60. , A p-type InGaAs light absorbing layer 32 having a thickness of 2 μm, and p + -type InAlGaAs
A window layer 33 having a thickness of 4 μm is sequentially epitaxially grown to form a semiconductor multilayer film as shown in FIG. At this time, the etch stop layer 61 and the electron emission layer 3
1 and the carrier concentration of the light absorption layer 32 is 1 to 10 × 10 16 cm
-3 is desirable, and the carrier concentration of the window layer 33 is 1
It is desirable that the value is × 10 18 cm -3 or more, but it is not necessarily limited to these values. Further, the thicknesses of the etch stop layer 61, the electron emission layer 31, the light absorption layer 32, and the window layer 33 are not limited to the above thicknesses.

【0030】そして、図3(b)に示すように、窓層3
3上に、被検出光の波長に応じた膜厚でもってSi3N4,Si
O2の順にCVD法を用いて堆積させて反射防止膜20を
形成させる。
Then, as shown in FIG. 3B, the window layer 3
On top of Si 3 N 4 , Si with a film thickness according to the wavelength of the detected light.
The antireflection film 20 is formed by depositing O 2 in this order using the CVD method.

【0031】つぎに、真空中又は不活性ガス中でガラス
面板10を約550℃に加熱して、反射防止膜20の形
成面で半導体多層膜と熱圧着させ、ガラス面板10を室
温まで冷却すると、図3(c)に示すように、反射防止
膜20はガラス面板10と密着して、被検出光の多重反
射を抑制するようにする。この状態でもって、図3
(d)に示すように、半導体基板60をHCl溶液を用い
てエッチング除去すると、エッチストップ層61におい
て自動的に停止し、エッチストップ層61下面が露出す
る。
Next, the glass face plate 10 is heated to about 550 ° C. in vacuum or in an inert gas, thermocompression-bonded to the semiconductor multilayer film on the surface where the antireflection film 20 is formed, and the glass face plate 10 is cooled to room temperature. As shown in FIG. 3C, the antireflection film 20 is in close contact with the glass face plate 10 to suppress multiple reflection of the detected light. In this state,
As shown in (d), when the semiconductor substrate 60 is removed by etching using an HCl solution, the etching stop layer 61 automatically stops and the lower surface of the etch stop layer 61 is exposed.

【0032】つぎに、下面が露出したエッチストップ層
61をH2SO4,H2O2,H2O溶液を用いてエッチング除去する
と、電子放出層31において自動的に停止し、図3
(e)に示すように、電子放出層31下面が露出する。
Next, the etch stop layer 61 whose bottom surface is exposed is removed by etching using H 2 SO 4 , H 2 O 2 and H 2 O solutions, and the electron emission layer 31 is automatically stopped.
As shown in (e), the lower surface of the electron emission layer 31 is exposed.

【0033】つぎに、電子放出層31にフォトレジスト
80を塗布し、所定のマスクを用いて光リソグラフィを
行ない、図3(f)に示すように、電子放出層31下面
周縁部が露出したマスクパターンを形成する。
Next, a photoresist 80 is applied to the electron emission layer 31, and photolithography is performed using a predetermined mask to expose the lower surface peripheral portion of the electron emission layer 31 as shown in FIG. 3 (f). Form a pattern.

【0034】この状態でもって、王水を用いて電子放出
層31及び光吸収層32の周縁部をエッチング除去する
と、図3(g)に示すように、窓層33の下面周縁部は
露出し、電子放出層31及び光吸収層32は窓層33に
対してメサ型形状となる。その後、図3(h)に示すよ
うに、電子放出層31下面に塗布されたフォトレジスト
80を取り除く。
In this state, when the peripheral portions of the electron emission layer 31 and the light absorption layer 32 are removed by etching with aqua regia, the lower peripheral portion of the window layer 33 is exposed as shown in FIG. 3 (g). The electron emission layer 31 and the light absorption layer 32 have a mesa shape with respect to the window layer 33. After that, as shown in FIG. 3H, the photoresist 80 applied to the lower surface of the electron emission layer 31 is removed.

【0035】つぎに、機械的マスクによってメサ型部分
をマスキングする。そして、蒸着装置(図示せず)を用
いてガラス面板10、反射防止膜20、及び窓層33の
下面露出部に厚さ500nmのAuZn合金からなる第2電
極51を蒸着して形成させ、歩留りよく窓層33とオー
ミック接触させる。最後に、厚さ500nmのAlからな
る第1電極50を所定のマスクを用いて電子放出層31
上に島状に均一に分布させながら蒸着して形成させ、電
子放出層31とショットキ接合させる。ここで機械的な
マスクを取り除くと、図3(i)に示すように、電子放
出層31がほぼ均一に露出し、光電子が透過可能になっ
たパターン形状となった透過型光電面30が形成され、
図1に示す光電子増倍管に組込まれる。
Next, the mesa-shaped portion is masked with a mechanical mask. Then, a second electrode 51 made of AuZn alloy having a thickness of 500 nm is vapor-deposited and formed on the exposed lower surface of the glass face plate 10, the antireflection film 20, and the window layer 33 by using a vapor deposition device (not shown). It often makes ohmic contact with the window layer 33. Finally, the first electrode 50 made of Al and having a thickness of 500 nm is formed on the electron emission layer 31 by using a predetermined mask.
It is vapor-deposited on the upper surface while being uniformly distributed in an island shape, and is in Schottky contact with the electron emission layer 31. Here, when the mechanical mask is removed, as shown in FIG. 3I, the electron emission layer 31 is exposed substantially uniformly, and the transmission type photocathode 30 having a pattern shape capable of transmitting photoelectrons is formed. Is
It is incorporated into the photomultiplier tube shown in FIG.

【0036】電子管の第2実施形態 図4はいわゆる近接型光電子増倍管の側断面図を示した
ものである。電子管の第1実施形態に述べたようにガラ
ス面板10内面には反射防止膜20を介して透過型光電
面30が密着して設けられており、この図2のものと同
様にされたガラス面板10が、Inシール部13及びIn溜
め14からなる封止部材を用いることによって真空管1
1の本体を構成する筒体の上端部に支持されており、検
出対象である被検出光(hν)が矢印で示されるように
入射される。
Second Embodiment of Electron Tube FIG. 4 is a side sectional view of a so-called proximity type photomultiplier tube. As described in the first embodiment of the electron tube, the transmission type photocathode 30 is provided in close contact with the inner surface of the glass face plate 10 through the antireflection film 20, and the glass face plate similar to that of FIG. 10 is a vacuum tube 1 using a sealing member composed of an In seal portion 13 and an In reservoir 14.
The light to be detected (hν), which is supported by the upper end of the cylindrical body that constitutes the main body of No. 1, is incident as indicated by the arrow.

【0037】また、真空管11の本体を構成する筒体の
下端部には、底板部12が支持され、真空管11を気密
に封止して真空管11内部を真空状態に保持させてい
る。底板部12上面では透過型光電面30と対向して、
光電子が打ち込まれたとき増倍作用を有しているフォト
ダイオード41が設置されている。このフォトダイオー
ド41に接続されたステムピン54の一端が底板部12
を貫通して延びており、それを介して、このフォトダイ
オード41には逆バイアス電圧が印加されており、また
同様にステムピン54と透過型光電面に接続された電気
リード(図示せず)とを介して、透過型光電面30とフ
ォトダイオード41との間に+数kVの電圧が印加され
ている。なお、第1電極50及び第2電極51と接続さ
れた電気リード等は図示を省略している。
The bottom plate 12 is supported at the lower end of the cylinder forming the main body of the vacuum tube 11, and the vacuum tube 11 is hermetically sealed to keep the inside of the vacuum tube 11 in a vacuum state. On the upper surface of the bottom plate portion 12, facing the transmissive photoelectric surface 30,
A photodiode 41 is provided which has a multiplication effect when photoelectrons are driven in. One end of the stem pin 54 connected to the photodiode 41 has a bottom plate portion 12
A reverse bias voltage is applied to the photodiode 41 via the same, and also a stem pin 54 and an electrical lead (not shown) connected to the transmissive photocathode. A voltage of + several kV is applied between the transmissive photocathode 30 and the photodiode 41 via the. The electrical leads and the like connected to the first electrode 50 and the second electrode 51 are not shown.

【0038】上記光電子増倍管に被検出光が入射する
と、電子管の第1実施形態に述べたように被検出光は効
率よく透過型光電面30に入射し、ここから光電子(e
-)が放出される。そして、放出された光電子はフォト
ダイオード41に加速して打ち込まれることによって、
光電子1つに対し数1000倍に増倍された2次電子が
生成される。そして、フォトダイオード41内で生成さ
れた2次電子がステムピン54を介して出力信号として
取り出される。
When the light to be detected enters the photomultiplier tube, the light to be detected efficiently enters the transmission type photocathode 30 as described in the first embodiment of the electron tube.
- ) Is released. Then, the emitted photoelectrons are accelerated and driven into the photodiode 41,
Secondary electrons multiplied by several thousand times are generated for one photoelectron. Then, the secondary electrons generated in the photodiode 41 are taken out as an output signal via the stem pin 54.

【0039】したがって、透過型光電面から放出される
光電子が多くなるので、従来の電子打ち込み型の光電子
増倍管に比較し、より微弱な信号を検出できる。また、
ダイノード部を必要とせず、また、後述する静電収束型
光電子増倍管と比較して収束電極を要しないことから、
小型化が可能である。
Therefore, a large number of photoelectrons are emitted from the transmission type photocathode, so that a weaker signal can be detected as compared with the conventional electron implantation type photomultiplier tube. Also,
Since it does not require a dynode section and does not require a focusing electrode as compared with the electrostatic focusing photomultiplier tube described later,
Can be miniaturized.

【0040】電子管の第3実施形態 図5はいわゆる静電収束型光電子増倍管の側断面図を示
したものである。この光電子増倍管が、第2実施形態と
異なる点は、透過型光電面30とフォトダイオード41
との間に、一対の収束電極70が設置されていることで
ある。そして、一対の収束電極70と接続された各電気
リード53a,bの一端が真空管30側壁を貫通して延
びており、これら電気リード53a,bを介して収束電
極70に所定の電圧を印加できるようにしている。
Third Embodiment of Electron Tube FIG. 5 is a side sectional view of a so-called electrostatic focusing photomultiplier tube. This photomultiplier tube is different from the second embodiment in that the transmission type photocathode 30 and the photodiode 41 are different.
That is, a pair of focusing electrodes 70 is installed between and. Then, one end of each electric lead 53a, b connected to the pair of focusing electrodes 70 extends through the side wall of the vacuum tube 30, and a predetermined voltage can be applied to the focusing electrode 70 via these electrical leads 53a, b. I am trying.

【0041】本実施形態によれば、収束電極70によっ
て光電子が収束されるので、透過型光電面の有効面積よ
り小さいフォトダイオード41を用いることができる。
また、フォトダイオード41を小型化ができるので、高
速応答が可能となる。
According to the present embodiment, since the photoelectrons are converged by the converging electrode 70, the photodiode 41 smaller than the effective area of the transmission type photocathode can be used.
Moreover, since the photodiode 41 can be downsized, high-speed response is possible.

【0042】電子管の第4実施形態 図6は画像増強管の側断面図を示したものである。本実
施形態が第2乃至第3実施形態と異なる点は、真空管1
1の本体を構成する筒体の中央には、2次元電子を2次
電子増倍できるように直径10μm程度のガラス孔を多
数束ねて構成されるマイクロチャンネルプレート(以下
「MCP」という)(増倍手段)72が設置されている
ことである。そして、透過型光電面30及びMCP72
に接続される各電気リード(図示せず)を介して、透過
型光電面30とMCP72との間には+数100Vの電
圧が印加されている。また、MCP72と接続された各
電気リード53a,bの一端が真空管11の側壁を貫通
して延び、それらを介して、MCP72の上面側(以下
「入力側」という)とMCP72の下面側(以下「出力
側」という)との間には増倍用の電圧が印加されてい
る。
Fourth Embodiment of Electron Tube FIG. 6 is a side sectional view of an image intensifying tube. The present embodiment is different from the second to third embodiments in that the vacuum tube 1
A microchannel plate (hereinafter referred to as "MCP") (hereinafter referred to as "MCP") formed by bundling a large number of glass holes with a diameter of about 10 μm so that two-dimensional electrons can be multiplied by secondary electrons Double means) 72 is installed. Then, the transmissive photocathode 30 and the MCP 72
A voltage of + several 100V is applied between the transmissive photocathode 30 and the MCP 72 via each electric lead (not shown) connected to. Further, one end of each of the electric leads 53a and 53b connected to the MCP 72 extends through the side wall of the vacuum tube 11, and the upper surface side of the MCP 72 (hereinafter referred to as "input side") and the lower surface side of the MCP 72 (hereinafter referred to as "input side") are passed through them. A voltage for multiplication is applied between the “output side” and the “output side”.

【0043】また、本実施形態では、前述の実施形態と
は異なり、真空管11の本体を構成する筒体の下端部に
はファイバープレート42が支持され、その内面上に蛍
光体43(蛍光膜)が配置されている。そして、蛍光体
43に接続された電気リード53cとMCP72に接続
された上記と別の電気リード(図示せず)を介して、M
CP72に対して+数kV程度の電圧が蛍光体43に印
加されるようにしている。なお、第1電極50及び第2
電極51と接続された電気リードは図示を省略してい
る。
Further, in the present embodiment, unlike the above-described embodiment, the fiber plate 42 is supported at the lower end of the cylindrical body constituting the main body of the vacuum tube 11, and the phosphor 43 (fluorescent film) is provided on the inner surface thereof. Are arranged. Then, through the electric lead 53c connected to the phosphor 43 and another electric lead (not shown) connected to the MCP 72, M
A voltage of about several kV with respect to CP 72 is applied to the phosphor 43. The first electrode 50 and the second
The electrical lead connected to the electrode 51 is omitted in the figure.

【0044】したがって、画像増強管に被検出光が図6
のように入射すると、2次元光学像に対応する2次元光
電子像(e-)が透過型光電面30から真空管11の内
部空間へ放出され、MCP72入力側に加速して入射さ
れる。MCP72によって2次元光電子像は約100万
倍に2次電子増倍され、MCP72の出力側から入射位
置に対応した2次元電子像が放出され、蛍光体43に加
速して入射される。蛍光体43上では2次元電子像に対
応した2次元画像が増強して発光表示される。2次元画
像は蛍光体43を支持しているファイバープレート42
を通して外部に取り出され、観測される。
Therefore, the detected light is incident on the image intensifying tube as shown in FIG.
In this way, the two-dimensional photoelectron image (e ) corresponding to the two-dimensional optical image is emitted from the transmission type photocathode 30 into the internal space of the vacuum tube 11, and is accelerated and incident on the input side of the MCP 72. The MCP 72 double-multiplies the two-dimensional photoelectron image by about one million times, and a two-dimensional electron image corresponding to the incident position is emitted from the output side of the MCP 72 and accelerated and enters the phosphor 43. On the phosphor 43, a two-dimensional image corresponding to the two-dimensional electron image is intensified and emitted for display. Two-dimensional image shows fiber plate 42 supporting phosphor 43
It is taken out through and observed.

【0045】本実施形態は上記光電子増倍管に述べた透
過型光電面30を用いていることから、被検出光を従来
よりも効率よく取り入れることができるので、透過型光
電面30からの2次元光電子が従来より多く放出され
る。したがって、増倍された2次元電子によって蛍光体
43から発する光も従来より強くなるので、従来の画像
増強管に比較してより微弱な2次元光学像を観測するこ
とができ、すなわち限界解像度を向上させた高品質な2
次元画像特性を得ることができる。
In this embodiment, since the transmission type photocathode 30 described in the photomultiplier tube is used, the light to be detected can be taken in more efficiently than in the conventional case. More three-dimensional photoelectrons are emitted than before. Therefore, the light emitted from the phosphor 43 due to the multiplied two-dimensional electrons becomes stronger than before, so that a weaker two-dimensional optical image can be observed as compared with the conventional image intensifying tube, that is, the limit resolution is reduced. Improved high quality 2
Dimensional image characteristics can be obtained.

【0046】電子管の第5実施形態 図7はいわゆる近接型撮像管の側断面図を示したもので
ある。この撮像管では、第2実施形態におけるフォトダ
イオード41に代えて、撮像デバイスである電荷蓄積素
子(以下「CCD」という)44が用いられている。透
過型光電面30とCCD44との間には放出された光電
子を増倍するための電圧が印加され、これにより加速さ
れた光電子がCCD44に入射することにより光電子像
が増倍される。CCD44の各画素に蓄積される電荷
は、ステムピン54を介して時系列に外部に出力され
る。
Fifth Embodiment of Electron Tube FIG. 7 is a side sectional view of a so-called proximity type image pickup tube. In this image pickup tube, instead of the photodiode 41 in the second embodiment, a charge storage element (hereinafter referred to as “CCD”) 44 which is an image pickup device is used. A voltage for multiplying the emitted photoelectrons is applied between the transmissive photocathode 30 and the CCD 44, and the accelerated photoelectrons enter the CCD 44 to multiply the photoelectron image. The charges accumulated in each pixel of the CCD 44 are output to the outside in time series via the stem pin 54.

【0047】本実施形態においても、透過型光電面から
の2次元光電子が従来よりも多く放出されることから、
CCD44の各画素に蓄積される増倍電子の数も従来よ
り多い。よって、従来より微弱な2次元の光学像を電気
的に検出することが可能となり、限界解像度が向上した
高品質な2次元画像特性が得られる。
Also in the present embodiment, more two-dimensional photoelectrons are emitted from the transmissive photocathode than in the conventional case.
The number of multiplication electrons stored in each pixel of the CCD 44 is also larger than in the conventional case. Therefore, it becomes possible to electrically detect a two-dimensional optical image that is weaker than in the past, and high-quality two-dimensional image characteristics with improved critical resolution can be obtained.

【0048】なお、本発明に係る電子管の第1乃至第3
実施形態において、増倍手段としてダイノード又はフォ
トダイオードを用いたものを説明したが、増倍手段は上
記のものに必ずしも限らず、MCP等その他の増倍手段
を用いてもよい。また、電子管の第5実施形態において
近接型撮像管を説明したが、透過型光電面とCCDとの
間に収束電極を設けた静電収束型撮像管などでも構わな
い。さらに、電子管の第5実施形態において撮像デバイ
スとしてCCDを用いた場合を説明したが、これに限定
されるべきものではなく位置検出機能を有する固体検出
器、例えば位置検出型のフォトダイオード等でも構わな
いことはもちろんである。最後に、本発明において電子
管として光電子増倍管、画像増強管及び撮像管を説明し
たが、これらを備えるストリーク管等のその他光検出装
置にも適用可能であることは言うまでもない。
The first to third electron tubes of the present invention are used.
In the embodiment, the case where the dynode or the photodiode is used as the multiplication means has been described, but the multiplication means is not necessarily limited to the above, and other multiplication means such as MCP may be used. Further, although the proximity type image pickup tube has been described in the fifth embodiment of the electron tube, an electrostatic focusing type image pickup tube in which a focusing electrode is provided between the transmission type photocathode and the CCD may be used. Further, although the case where the CCD is used as the image pickup device in the fifth embodiment of the electron tube has been described, the present invention is not limited to this, and a solid-state detector having a position detection function, for example, a position detection photodiode or the like may be used. Of course not. Finally, in the present invention, the photomultiplier tube, the image intensifying tube, and the image pickup tube have been described as the electron tube, but it goes without saying that they can be applied to other photodetection devices such as a streak tube including these.

【0049】ところで、本発明に係る電子管の第1乃至
第5実施形態において、透過型光電面は図2に示したも
の用いて説明したが、透過型光電面は上記のものに必ず
しも限るものではない。よって以下においては、本発明
に係る電子管が備える透過型光電面の変形例について説
明する。
In the first to fifth embodiments of the electron tube according to the present invention, the transmissive photocathode has been described using the one shown in FIG. 2, but the transmissive photocathode is not necessarily limited to the above. Absent. Therefore, in the following, modifications of the transmission type photocathode included in the electron tube according to the present invention will be described.

【0050】透過型光電面の第1変形例 透過型光電面の第1変形例が上記透過型光電面と異なる
点は、図8に示すように、電子放出層31上にこれとシ
ョットキ接合するAlからなる第1電極50がほぼ均一に
メッシュ状に分布して形成され、電子放出層31をほぼ
均一に露出させたパターン形状を有していることであ
る。第1変形例においては、図8に示すように、第1電
極50を端部で電気リード53aに容易に接続させるこ
とができるので、上記透過型光電面より光電子を外部に
一様に放出させることが容易となる。
First Modified Example of Transmissive Photocathode The first modified example of the transmissive photocathode is different from the above transmissive photocathode in that the Schottky junction is formed on the electron emission layer 31 as shown in FIG. That is, the first electrode 50 made of Al is formed in a substantially uniform mesh distribution, and has a pattern shape in which the electron emission layer 31 is exposed substantially uniformly. In the first modification, as shown in FIG. 8, since the first electrode 50 can be easily connected to the electric lead 53a at the end, photoelectrons are uniformly emitted to the outside from the transmissive photoelectric surface. It will be easy.

【0051】つぎに、透過型光電面の第1変形例を製造
方法でもって説明する。図9(i)〜図9(n)は、図
8のA−A線断面図を工程順に示したものであるが、電
子管の第1実施形態に述べた透過型光電面と同等の工程
は省略されている。すなわち、図3(h)示すように、
窓層33及び光吸収層32をメサ型形状にエッチングし
た後、エピタキシャル多層膜の電子放出層31に塗布さ
れているフォトレジスト80を除去する工程までは図示
及び説明を省略する。
Next, a first modified example of the transmission type photocathode will be described by a manufacturing method. 9 (i) to 9 (n) are sectional views taken along the line AA of FIG. 8 in the order of steps. The steps similar to those of the transmission type photocathode described in the first embodiment of the electron tube are shown. Omitted. That is, as shown in FIG.
Illustration and description are omitted up to the step of removing the photoresist 80 applied to the electron emission layer 31 of the epitaxial multilayer film after etching the window layer 33 and the light absorption layer 32 into a mesa shape.

【0052】図3(h)までの工程後、図9(i)に示
すように、電子放出層31下面にAlからなる第1電極5
0を厚さ約20μm蒸着させ、電子放出層31とショッ
トキ接合させる。
After the steps up to FIG. 3H, as shown in FIG. 9I, the first electrode 5 made of Al is formed on the lower surface of the electron emission layer 31.
0 is vapor-deposited to a thickness of about 20 μm to form a Schottky junction with the electron emission layer 31.

【0053】つぎに、第1電極50下面にフォトレジス
ト80を塗布し、所定のマスクを用いて光リソグラフィ
を行なうと、図9(j)に示すように、第1電極50が
メッシュ状のマスクパターンが形成される。つぎに、こ
の状態で、第1電極50をH2SO4溶液を用いてエッチン
グ除去し(図9(k)参照)、第1電極50下面に塗布
されたフォトレジスト80を取り除くと(図9(l)参
照)、電子放出層31が均一に露出するパターンメッシ
ュ状の第1電極50が形成される。
Next, a photoresist 80 is applied to the lower surface of the first electrode 50, and photolithography is performed using a predetermined mask. As shown in FIG. 9J, the first electrode 50 has a mesh-shaped mask. A pattern is formed. Next, in this state, the first electrode 50 is removed by etching using a H 2 SO 4 solution (see FIG. 9K), and the photoresist 80 applied to the lower surface of the first electrode 50 is removed (see FIG. 9). (1)), the pattern mesh-shaped first electrode 50 is formed so that the electron emission layer 31 is uniformly exposed.

【0054】しかる後、AuZn合金からなる第2電極51
を窓層33下面周縁部に蒸着させる工程を行なうと、図
9(m)に示すように、上記各実施形態に述べた電子管
に組込み可能な透過型光電面が得られる。
Thereafter, the second electrode 51 made of AuZn alloy is used.
By performing the step of vapor-depositing on the peripheral portion of the lower surface of the window layer 33, as shown in FIG. 9 (m), a transmission type photocathode that can be incorporated into the electron tube described in each of the above-described embodiments is obtained.

【0055】透過型光電面の第2変形例 透過型光電面の第2変形例が第1変形例と異なる点は、
図10に示すように、電子放出層31上にこれとpn接
合したn+型InPからなるコンタクト層34がメッシュ状
のパターンに形成され、このコンタクト層34上にこれ
とオーミック接合したAuGeからなる第1電極50が同様
にメッシュ状のパターンに形成され、結果として電子放
出層31がほぼ均一に露出させていることである。よっ
て、上記pn接合の界面に形成された空乏層中にはコン
タクト層34から電子放出層31へ向かう電界が生じ
る。したがって、第1電極50及び第2電極51を介し
て本変形例の透過型光電面30に逆方向のバイアス電圧
が印加されるならば、電子管の第1実施形態に述べたよ
うに、空乏層は拡大して光吸収層32からの光電子は電
子放出層31側に容易に拡散・ドリフトし、透過型光電
面30の外部に容易に飛び出すことができる。
Second Modified Example of Transmissive Photocathode A second modified example of the transmissive photocathode is different from the first modified example in that
As shown in FIG. 10, a contact layer 34 made of n + -type InP is formed in a mesh pattern on the electron emission layer 31 so as to form a pn junction with the contact layer 34. The contact layer 34 is made of AuGe in ohmic contact with the contact layer 34. The first electrode 50 is similarly formed in a mesh pattern, and as a result, the electron emission layer 31 is exposed substantially uniformly. Therefore, an electric field from the contact layer 34 to the electron emission layer 31 is generated in the depletion layer formed at the interface of the pn junction. Therefore, if a reverse bias voltage is applied to the transmissive photocathode 30 of the present modification via the first electrode 50 and the second electrode 51, the depletion layer is used as described in the first embodiment of the electron tube. The photoelectrons from the light absorption layer 32 are easily diffused and drifted toward the electron emission layer 31 side, and can easily jump out of the transmission type photocathode 30.

【0056】つぎに、透過型光電面の第2変形例を製造
方法でもって説明する。図11(a)〜(g)及び図1
2(h)〜(m)は図10のA−A線断面図を工程順に
示したものである。
Next, a second modification of the transmissive photocathode will be described with a manufacturing method. 11 (a) to (g) and FIG.
2 (h) to (m) are sectional views taken along the line AA of FIG.

【0057】本変形例において半導体多層膜の形成工程
は図3(a)に示す第1実施形態と異なり、図11
(a)に示すように、n型InGaAsエッチストップ層61
上にn+型InPからなる厚さ0.5μmのコンタクト層34
をエピタキシャル成長させた後、n+InPコンタクト層3
4上にp-型InP電子放出層31をエピタキシャル成長さ
せて両者がpn接合するようにしている。このとき、コ
ンタクト層34のキャリア濃度は1×1018cm-3以上が望
ましいが、必ずしもこれらの値に限られるものではな
く、また、その厚さも上記に限定されない。
In this modification, the semiconductor multilayer film forming process is different from that of the first embodiment shown in FIG.
As shown in (a), the n-type InGaAs etch stop layer 61
A contact layer 34 made of n + -type InP and having a thickness of 0.5 μm
N + InP contact layer 3 after epitaxial growth
The p-type InP electron emission layer 31 is epitaxially grown on the surface of the semiconductor layer 4 so that both of them form a pn junction. At this time, the carrier concentration of the contact layer 34 is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more, but is not necessarily limited to these values, and the thickness thereof is not limited to the above.

【0058】つぎに第1実施形態に述べたように、反射
防止膜20を形成(図11(b)参照)して、反射防止
膜の形成面で半導体多層膜とガラス面板10を熱圧着さ
せ、(図11(c)参照)、引続いて半導体基板60及
びエッチストップ層61をエッチング除去すると(図1
1(d),(e)参照)、コンタクト層34下面が露出
する。
Next, as described in the first embodiment, the antireflection film 20 is formed (see FIG. 11B), and the semiconductor multilayer film and the glass face plate 10 are thermocompression bonded on the surface where the antireflection film is formed. , (See FIG. 11C), the semiconductor substrate 60 and the etch stop layer 61 are subsequently removed by etching (FIG. 1).
1 (d) and (e)), the lower surface of the contact layer 34 is exposed.

【0059】そして、光リソグラフィによりコンタクト
層34の下面周縁部が露出したマスクパターンをフォト
レジスト80を用いて形成し(図11(f)参照)、こ
の状態でもって、王水を用いてコンタクト層34、電子
放出層31及び光吸収層32の周縁部をエッチング除去
すると、窓層33の下面周縁部は露出し、電子放出層3
1及び光吸収層32の他にコンタクト層34が窓層33
に対してメサ型形状となる(図11(g)参照)。その
後、コンタクト層34下面のフォトレジスト80を取り
除く(図11(h)参照)。
Then, by photolithography, a mask pattern in which the lower peripheral portion of the contact layer 34 is exposed is formed using the photoresist 80 (see FIG. 11F), and in this state, the contact layer is formed using aqua regia. When the peripheral portions of 34, the electron emitting layer 31, and the light absorbing layer 32 are removed by etching, the lower peripheral portion of the window layer 33 is exposed, and the electron emitting layer 3
1 and the light absorption layer 32, the contact layer 34 is a window layer 33.
On the other hand, it has a mesa shape (see FIG. 11 (g)). After that, the photoresist 80 on the lower surface of the contact layer 34 is removed (see FIG. 11 (h)).

【0060】つぎに、コンタクト層34下面にAuGeから
なる第1電極50を厚さ約80μm蒸着させ、コンタク
ト層34と第1電極50をオーミック接触させる(図1
2(i)参照)。
Next, the first electrode 50 made of AuGe is vapor-deposited on the lower surface of the contact layer 34 to a thickness of about 80 μm to bring the contact layer 34 and the first electrode 50 into ohmic contact (FIG. 1).
2 (i)).

【0061】つぎに、第1変形例に述べたメッシュ状の
マスクパターンを形成する工程でもて、メッシュ状のマ
スクパターンをフォトレジスト80を用いて形成した後
(図12(j)参照)、第1電極50及びコンタクト層
34を本変形例ではHCl溶液を用いてエッチング除去し
て(図12(k)参照)、フォトレジスト80を取り除
くと(図12(l)参照)、第1電極50及びコンタク
ト層34がメッシュ状になったパターンが形成され、電
子放出層31が均一に露出する。
Next, in the step of forming the mesh-shaped mask pattern described in the first modified example, the mesh-shaped mask pattern is formed using the photoresist 80 (see FIG. 12 (j)). In this modification, the first electrode 50 and the contact layer 34 are removed by etching with an HCl solution (see FIG. 12 (k)), and the photoresist 80 is removed (see FIG. 12 (l)). A pattern in which the contact layer 34 has a mesh shape is formed, and the electron emission layer 31 is uniformly exposed.

【0062】しかる後、AuZn合金からなる第2電極51
を窓層33下面周縁部に蒸着させる工程を行なうと、図
12(m)に示すように、上記各実施形態に述べた電子
管に組込み可能な透過型光電面が得られる。
After that, the second electrode 51 made of AuZn alloy is formed.
By performing the step of vapor-depositing on the peripheral portion of the lower surface of the window layer 33, as shown in FIG. 12 (m), a transmission type photocathode that can be incorporated into the electron tube described in each of the above-described embodiments is obtained.

【0063】なお、上記透過型光電面の実施形態及び各
変形例においてp-型InGaAsからなる光吸収層32が用
いられたが、これに限られた訳ではなく、InxGa1-xAsyP
1-y(0<x<1,0<y<1)からなる光吸収層32が、電子放
出層31及び光吸収層32よりもバンドギャップエネル
ギが大きい化合物半導体又はその混晶からなる窓層33
と格子整合して形成されていてもよい。これによって、
この光吸収層32内では結晶欠陥が抑制され、光電子の
拡散長が長くなることから、透過型光電面30の感度が
向上した電子管を提供できる。そして、原子組成比を任
意に変化させると、光吸収層32のバンドギャップエネ
ルギが任意に変化でき、この透過型光電面30を組込ん
だ電子管は分光感度特性が任意に変化できる。
Although the light absorption layer 32 made of p-type InGaAs is used in the above-mentioned embodiments of the transmission type photocathode and each modification, the present invention is not limited to this, and In x Ga 1-x As. y P
The light absorption layer 32 made of 1-y (0 <x <1,0 <y <1) is a window layer made of a compound semiconductor having a band gap energy larger than that of the electron emission layer 31 and the light absorption layer 32 or a mixed crystal thereof. 33
It may be formed in lattice matching with. by this,
Since crystal defects are suppressed in the light absorption layer 32 and the diffusion length of photoelectrons is lengthened, an electron tube in which the sensitivity of the transmissive photoelectric surface 30 is improved can be provided. Then, if the atomic composition ratio is arbitrarily changed, the bandgap energy of the light absorption layer 32 can be arbitrarily changed, and the spectral sensitivity characteristic of the electron tube incorporating the transmission type photocathode 30 can be arbitrarily changed.

【0064】また、光吸収層32は2種類以上の半導体
多層膜の量子井戸構造から形成され、その量子井戸構造
の伝導帯に形成されるサブバンド間で光を吸収して光電
子を発生させてもよい。これによって、種類・厚さが任
意に変化した半導体多層膜ではサブバンド間のギャップ
エネルギが任意に変化できるので、透過型光電面30の
分光感度特性が任意に変化できる電子管を提供できる。
The light absorption layer 32 is formed of a quantum well structure of two or more kinds of semiconductor multilayer films, and absorbs light between subbands formed in the conduction band of the quantum well structure to generate photoelectrons. Good. As a result, the gap energy between the sub-bands can be arbitrarily changed in the semiconductor multilayer film of which type and thickness are arbitrarily changed, so that it is possible to provide the electron tube in which the spectral sensitivity characteristic of the transmission type photocathode 30 can be arbitrarily changed.

【0065】さらに、Cs2O等のアルカリ金属酸化物
又はアルカリ金属が電子放出層31露出面に形成される
ことによって、電子放出層31露出部分の仕事関数を減
らして光電子を一層容易に外部に放出させることができ
るので、透過型光電面30の感度が向上した電子管を提
供できる。
Further, since an alkali metal oxide such as Cs 2 O or an alkali metal is formed on the exposed surface of the electron emission layer 31, the work function of the exposed portion of the electron emission layer 31 is reduced and photoelectrons are more easily transferred to the outside. Since it can be emitted, an electron tube in which the sensitivity of the transmissive photocathode 30 is improved can be provided.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明の電子管によれば、真空管の端部
に支持されたガラス面板上に、透過型光電面が反射防止
膜を介して密着するように配置され、また、光吸収層及
び電子放出層がメサ型形状に形成された窓層の周縁部上
面に電極が形成されている。よって、ガラス面板と透過
型光電面との間に多重反射はなく、また、透過型光電面
に被検出光が入射する際に阻害するものはなく、被検出
光の減衰が抑制されているので、従来の電子管と比較し
てより微弱な光を検出できる電子管を提供でき、特に2
次元光学像を検出する際には限界解像度が向上した電子
管を提供できる。
According to the electron tube of the present invention, the transmission type photocathode is disposed on the glass face plate supported at the end of the vacuum tube so as to be in close contact with the antireflection film, and the light absorption layer and Electrodes are formed on the upper surface of the peripheral portion of the window layer in which the electron emission layer is formed in a mesa shape. Therefore, there is no multiple reflection between the glass face plate and the transmissive photoelectric surface, and there is nothing that interferes when the detected light enters the transmissive photoelectric surface, so that the attenuation of the detected light is suppressed. , It is possible to provide an electron tube which can detect weaker light as compared with a conventional electron tube, and in particular,
It is possible to provide an electron tube with improved critical resolution when detecting a two-dimensional optical image.

【0067】そして、電子放出層上にほぼ均一に分布す
ることによりパターン形状された第1電極は、電子放出
層をほぼ均一に露出させるので、透過型光電面からの光
電子を一様に真空管内部に放出させることができる電子
管を提供でき、特に2次元光学像を検出する際には高品
質な2次元画像特性が得られる電子管を提供できる。
The first electrode patterned by being evenly distributed on the electron emitting layer exposes the electron emitting layer almost uniformly, so that the photoelectrons from the transmission type photocathode are uniformly distributed inside the vacuum tube. It is possible to provide an electron tube that can be emitted into the air, and particularly an electron tube that can obtain high-quality two-dimensional image characteristics when detecting a two-dimensional optical image.

【0068】また、透過型光電面を遷移電子型にするこ
とによって、透過型光電面30から容易に光電子を放出
させることができるので、陽極から最終的に出力される
出力信号も大きくなって、従来の電子管と比較してより
微弱な光を検出できる電子管を提供でき、特に2次元光
学像を検出する際には限界解像度が向上した電子管を提
供できる。
Further, by making the transmissive photocathode a transition electron type, photoelectrons can be easily emitted from the transmissive photocathode 30, so that the output signal finally output from the anode also becomes large, It is possible to provide an electron tube capable of detecting weaker light as compared with a conventional electron tube, and particularly to provide an electron tube having an improved limit resolution when detecting a two-dimensional optical image.

【0069】さらに、光吸収層がその組成を変えること
により窓層及び電子放出層と格子整合したり、量子井戸
構造にしたりすることによって、分光感度特性が任意に
高感度でもって変化できる電子管を提供できる。
Further, by changing the composition of the light absorption layer to lattice-match with the window layer and the electron emission layer or to form a quantum well structure, an electron tube whose spectral sensitivity characteristic can be changed with arbitrarily high sensitivity can be obtained. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電子管の第1実施形態の側断面を
示した図である。
FIG. 1 is a view showing a side cross section of a first embodiment of an electron tube according to the present invention.

【図2】本発明に係る電子管が備える透過型光電面の第
1実施形態の斜視図であって、その一部を断面にて示し
た図である。
FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of a transmission type photocathode provided in the electron tube according to the present invention, and a diagram showing a part thereof in a cross section.

【図3】図2のA−A線断面図について製造工程を示し
た図である。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process for the cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図4】本発明に係る電子管の第2実施形態の側断面を
示した図である。
FIG. 4 is a view showing a side cross section of a second embodiment of an electron tube according to the present invention.

【図5】本発明に係る電子管の第3実施形態の側断面を
示した図である。
FIG. 5 is a view showing a side cross section of a third embodiment of the electron tube according to the present invention.

【図6】本発明に係る電子管の第4実施形態の側断面を
示した図である。
FIG. 6 is a view showing a side cross section of a fourth embodiment of an electron tube according to the present invention.

【図7】本発明に係る電子管の第5実施形態の側断面を
示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a side cross section of a fifth embodiment of an electron tube according to the present invention.

【図8】本発明に係る電子管が備える透過型光電面の第
1変形例の斜視図であって、その一部を断面にて示した
図である。
FIG. 8 is a perspective view of a first modified example of the transmission type photocathode included in the electron tube according to the present invention, in which a part thereof is shown in cross section.

【図9】図8のA−A線断面図について製造工程を示し
た図である。
FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process for the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8.

【図10】本発明に係る電子管が備える透過型光電面の
第2変形例の斜視図であって、その一部を断面にて示し
た図である。
FIG. 10 is a perspective view of a second modification of the transmission type photocathode provided in the electron tube according to the present invention, in which a part thereof is shown in cross section.

【図11】図10のA−A線断面図について製造工程を
示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process for the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 10.

【図12】図10のA−A線断面図について図11の製
造工程の続きを示した図である。
12 is a view showing the sequel to the manufacturing process of FIG. 11 with respect to the cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図13】従来の電子管のの側断面を示した図である。FIG. 13 is a view showing a side cross section of a conventional electron tube.

【図14】図14に示した電子管の備えた透過型光電面
の拡大断面図である。
14 is an enlarged cross-sectional view of a transmission type photocathode provided in the electron tube shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・ガラス面板、11・・・真空管、12・・・
底板部、13・・・Inシール部、14・・・In溜め、2
0・・・反射防止膜、30・・・透過型光電面、31・
・・電子放出層、32・・・光吸収層、33・・・窓
層、34・・・コンタクト層、40・・・陽極、41・
・・フォトダイオード、42・・・蛍光体、43・・・
ファイバープレート、44・・・電荷蓄積素子、50・
・・第1電極、51・・・第2電極、53・・・金属配
線、53、53a,b,c・・・電気リード、54、5
4a,b・・・ステムピン、60・・・半導体基板、6
1・・・エッチストップ層、70・・・収束電極、71
・・・ダイノード部、71a・・・第1ダイノード、7
1b・・・第2ダイノード、71c・・・第3ダイノー
ド、71d・・・第4ダイノード、71e・・・第5ダ
イノード、71f・・・第6ダイノード、71g・・・
第7ダイノード、71h・・・第8ダイノード、72・
・・マイクロチャンネルプレート。
10 ... Glass face plate, 11 ... Vacuum tube, 12 ...
Bottom plate part, 13 ... In seal part, 14 ... In reservoir, 2
0 ... Antireflection film, 30 ... Transmission type photocathode, 31.
..Electron emission layer, 32 ... Light absorbing layer, 33 ... Window layer, 34 ... Contact layer, 40 ... Anode, 41.
..Photodiodes, 42 ... Phosphors, 43 ...
Fiber plate, 44 ... Charge storage element, 50 ...
..First electrodes, 51 ... Second electrodes, 53 ... Metal wiring, 53, 53a, b, c ... Electrical leads, 54, 5
4a, b ... Stem pin, 60 ... Semiconductor substrate, 6
1 ... Etch stop layer, 70 ... Focusing electrode, 71
... Dynode section, 71a ... First dynode, 7
1b ... 2nd dynode, 71c ... 3rd dynode, 71d ... 4th dynode, 71e ... 5th dynode, 71f ... 6th dynode, 71g ...
7th dynode, 71h ... 8th dynode, 72 ...
..Micro channel plates

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01J 43/08 H01J 43/08 (72)発明者 菅 博文 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 平7−73801(JP,A) 特開 平7−161288(JP,A) 特開 平2−234323(JP,A) 特開 平7−262909(JP,A) 特開 平5−234501(JP,A) 特開 平6−243795(JP,A) 特開 昭62−133633(JP,A) 特表 平9−503091(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 40/06 H01J 1/34,1/35 H01J 31/26 H01J 31/50 H01J 40/16 H01J 43/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01J 43/08 H01J 43/08 (72) Inventor Hirofumi Suga 1126-1 Nonomachi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture 1 Hamamatsu Photonics Co., Ltd. (56 ) Reference JP 7-73801 (JP, A) JP 7-161288 (JP, A) JP 2-234323 (JP, A) JP 7-262909 (JP, A) JP 5-234501 (JP, A) JP-A-6-243795 (JP, A) JP-A-62-133633 (JP, A) JP-A-9-503091 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 40/06 H01J 1 / 34,1 / 35 H01J 31/26 H01J 31/50 H01J 40/16 H01J 43/08

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 検出対象である被検出光が入射するガラ
ス面板と、 前記ガラス面板を側壁端部に支持して内部が真空状態に
保たれた真空管と、 前記ガラス面板の内面上に密着するように設けられ、前
記被検出光の反射を防止する反射防止膜と、 前記反射防止膜上に配置され、前記被検出光の受容によ
り前記真空管の内部空間に光電子を放出する透過型光電
面と、 前記真空管内部に設置され、前記透過型光電面に対して
正の電圧を保持する陽極と、を備えた電子管であって、
前記透過型光電面は、 p型化合物半導体によって前記反射防止膜上に形成さ
れ、前記被検出光より短波長の光を遮断する窓層と、 前記窓層よりもバンドギャップエネルギが小さいp型化
合物半導体によって前記窓層上にメサ型形状に形成さ
れ、前記被検出光を吸収して前記光電子を発生させる光
吸収層と、 p型化合物半導体によって前記光吸収層上に形成され、
前記光吸収層から前記光電子をドリフトさせる電子放出
層と、 金属又は合金によって前記電子放出層上に接続して形成
された、前記光電子が透過可能な第1電極と、 金属又は合金によって前記窓層の周縁部上面に接続して
形成された第2電極と、を有していることを特徴とする
電子管。
1. A glass face plate on which light to be detected, which is a detection target, is incident, a vacuum tube whose inside is maintained in a vacuum state by supporting the glass face plate at an end of a side wall, and a glass tube is closely attached to an inner surface of the glass face plate. An antireflection film that is provided so as to prevent reflection of the light to be detected, and a transmissive photoelectric surface that is disposed on the antireflection film and that emits photoelectrons to the internal space of the vacuum tube by receiving the light to be detected. An electron tube provided inside the vacuum tube, the anode holding a positive voltage with respect to the transmission type photocathode,
The transmissive photocathode is formed of a p-type compound semiconductor on the antireflection film, and has a window layer that blocks light having a shorter wavelength than the light to be detected, and a p-type compound having a bandgap energy smaller than that of the window layer. A light absorption layer formed of a semiconductor in a mesa shape on the window layer and absorbing the detected light to generate the photoelectrons; and a light absorption layer formed of a p-type compound semiconductor on the light absorption layer,
An electron emission layer that causes the photoelectrons to drift from the light absorption layer, a first electrode that is formed by connecting a metal or an alloy on the electron emission layer, and is permeable to the photoelectrons, and a window layer that is made of a metal or an alloy. And a second electrode formed so as to be connected to the upper surface of the peripheral portion of the electron tube.
【請求項2】 前記第1電極は、金属又は合金が前記電
子放出層上にほぼ均一に分布することによりパターン形
状に形成されて、前記電子放出層がほぼ均一に露出する
ことを特徴とする請求項1に記載の電子管。
2. The first electrode is formed in a pattern by a metal or an alloy being substantially evenly distributed on the electron emission layer, and the electron emission layer is exposed substantially uniformly. The electron tube according to claim 1.
【請求項3】 前記電子放出層と前記第1電極との間に
はn型化合物半導体からなるコンタクト層が介在して形
成されていることを特徴とする請求項1又2に記載の電
子管。
3. The electron tube according to claim 1, wherein a contact layer made of an n-type compound semiconductor is formed between the electron emission layer and the first electrode.
【請求項4】 前記光吸収層が前記窓層及び前記電子放
出層と格子整合するInxGa1-xAsyP1-y(0<x<1,0<y<1)
からなり、前記窓層は前記光吸収層よりも大きいバンド
ギャップエネルギを有する化合物半導体又はその混晶か
らなる請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子管。
4. In x Ga 1-x As y P 1-y (0 <x <1,0 <y <1) in which the light absorption layer is lattice-matched with the window layer and the electron emission layer.
The electron tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the window layer is made of a compound semiconductor having a bandgap energy larger than that of the light absorption layer or a mixed crystal thereof.
【請求項5】 前記光吸収層が少なくとも2種類以上の
半導体多層膜の量子井戸構造から形成され、前記量子井
戸構造の伝導帯に形成されるサブバンド間において前記
被検出光を吸収して光電子を発生させることを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子管。
5. The photoabsorption layer is formed of a quantum well structure of at least two kinds of semiconductor multilayer films, and absorbs the detected light between subbands formed in a conduction band of the quantum well structure to generate photoelectrons. The electron tube according to any one of claims 1 to 4, wherein:
【請求項6】 前記透過型光電面は遷移電子型であるこ
とを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
電子管。
6. The electron tube according to claim 1, wherein the transmission type photocathode is a transition electron type.
【請求項7】 前記透過型光電面と前記陽極との間には
前記透過型光電面から放出された光電子を2次電子増倍
する増倍手段が備えられていることを特徴とする請求項
1乃至6のいずれか1項に記載の電子管。
7. A multiplication means for multiplying secondary electrons of photoelectrons emitted from the transmission type photocathode is provided between the transmission type photocathode and the anode. 7. The electron tube according to any one of 1 to 6.
【請求項8】 前記透過型光電面と前記陽極との間に
は、前記被検出光の2次元光学像に対応して前記透過型
光電面から放出された2次元光電子像を2次電子増倍す
る増倍手段が備えられており、前記陽極は前記増倍手段
で2次電子増倍された2次元電子像を受容することによ
って発光する蛍光膜であることを特徴とする請求項1乃
至7のいずれか1項に記載の電子管。
8. A two-dimensional photoelectron image emitted from the transmissive photocathode corresponding to the two-dimensional optical image of the light to be detected is provided between the transmissive photocathode and the anode to enhance secondary electron enhancement. A multiplying means for multiplying is provided, and the anode is a fluorescent film which emits light by receiving a two-dimensional electron image obtained by multiplying secondary electrons by the multiplying means. 7. The electron tube according to any one of 7.
【請求項9】 前記陽極は前記透過型光電面に入射した
被検出光の2次元光学像に対応した2次元電子像を受容
することによって前記2次元光学像に対応した電気信号
を出力する固体撮像デバイスであることを特徴とする請
求項1乃至7のいずれか1項に記載の電子管。
9. The solid which outputs an electric signal corresponding to the two-dimensional optical image by receiving a two-dimensional electronic image corresponding to the two-dimensional optical image of the detected light incident on the transmission type photocathode on the anode. The electron tube according to claim 1, wherein the electron tube is an imaging device.
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