JP4768146B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導電膜にセレンを主体とする非晶質半導体を用いるアバランシェ増倍方式撮像装置に関し、特に常温以上の温度で長期間連続動作させた場合や長期間放置した場合に起こる光導電膜の変形の発生を抑制しつつ、撮像装置の性能劣化を抑制する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空中に、透光性ターゲット電極と光導電膜を含むターゲット部と、このターゲット部に対向して設けられた電子ビーム発生部とを備える光導電型撮像装置（以下、単に撮像装置と呼ぶ。）において、撮像感度の向上を図るために、ターゲット部を阻止型構造（光導電膜への電荷の注入を抑止した構造）を使用し、光導電膜内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほどの高い電圧をターゲット電極に印加して撮像感度を向上させる方法が開示されている。
【０００３】
この方法を使用した撮像装置は、ターゲット電極に印加する電圧（以下、単にターゲット電圧と呼ぶ。）を高く設定して使用するので、電極反射像、さざ波現象、画像の極性反転現象などの画像不良現象が生じることが知られている。
【０００４】
これらの画像不良現象は、画像を読み取るために走査する電子ビームや、撮像装置内で発生する２次電子や散乱電子が、ターゲット部内の電子ビーム非走査領域の表面電位の変動に影響されて、ベンディングする（曲がる）ためであると考えられている。
【０００５】
すなわち、光導電膜内の電子ビーム走査領域内の電位は、定常状態においてカソード電極の電位とほぼ同電位になっている。これに対し、光導電膜の電子ビーム非走査領域では、電子ビームによる走査を受けないため、ターゲット部に入射する光によって生じた正孔が蓄積され続け、ほぼターゲット電圧に等しい電圧まで上昇する。したがって、光導電膜内の電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の電位差が極めて大きくなることが原因であると考えられている。
【０００６】
これらの画像不良現象の発生を抑制する手段として、ターゲット部内の光導電膜の電子ビーム非走査領域上に、正孔捕獲層とＳｅを主体とする光導電層を層状に設ける方法が開示されている（特開平７−２９５０７）。
【０００７】
上記構造からなるターゲット部の表面側（電子ビームを走査する側）に電子の注入を阻止する電子注入阻止層を設けた従来構造の撮像装置では、撮像動作時に電子ビームを走査しない電子ビーム非走査領域の正孔捕獲層内の正孔捕獲準位に捕らえられた正孔による空間電荷効果により、ターゲット電極と正孔捕獲層間に生じる電界が緩和され、ほぼゼロになる。
【０００８】
この結果、光導電膜の電子ビーム非走査領域では、入射光による電荷（キャリア）の発生やターゲット電極からのキャリア注入による暗電流を無くすことができる。
【０００９】
また、光導電膜表面に付着した散乱電子や２次電子が光導電膜内に流入することもないため、光導電膜の非走査領域の表面電位は、ターゲット部に入射する光に影響されることなく、常時ほぼ、カソード電位に保たれる。したがって、上述した不良現象を顕著に改善することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の撮像装置を常温以上、例えば４０℃以上の温度で長時間連続使用した場合や５０℃以上の温度で長時間保管する場合、光導電膜が波状に変形するという問題点があった。
【００１１】
また、光導電膜の電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の境界部に沿って白線状の画像欠陥が生じる等の問題点があった。
【００１２】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、撮像装置のアバランシェ増倍特性に基づく高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる撮像装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、上記電子ビーム発生部で発生した電子ビームにより走査される走査領域と走査されない非走査領域とを有する第１の非晶質光導電膜であって、セレンを主体とする第１の非晶質光導電膜と、上記第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査側の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜とを備える撮像装置において、上記第２の非晶質光導電膜は、上記第１の非晶質光導電膜と接する部分に第１の耐熱強化層を備え、上記第１の耐熱強化層は、セレンを主体とする層であって、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一以上の成分を総量で１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下含有する層であることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、撮像装置のアバランシェ増倍特性に基づく高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００１５】
また、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、上記電子ビーム発生部で発生した電子ビームにより走査される走査領域と走査されない非走査領域とを有する第１の非晶質光導電膜であって、セレンを主体とする第１の非晶質光導電膜と、上記第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査側の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜とを備える撮像装置において、上記第２の非晶質光導電膜は、上記第１の非晶質光導電膜と接する部分に第１の耐熱強化層を備え、上記第１の耐熱強化層は、Ｓｂの硫化物を主体とする層であることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、撮像装置のアバランシェ増倍特性に基づく高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００１７】
また、上記第１の耐熱強化層の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、上記第１の非晶質光導電膜は、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層と、上記第１の非晶質光導電層の電子ビーム走査側に設けられた第２の耐熱強化層とを備え、上記第２の耐熱強化層は、セレンを主体とする層であって、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一以上の成分を総量で１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下含有する層であることを特徴とする。
【００１９】
また、上記第１の非晶質光導電膜は、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層と、上記第１の非晶質光導電層の電子ビーム走査側に設けられた第２の耐熱強化層とを備え、上記第２の耐熱強化層は、Ｓｂの硫化物を主体とする層であることを特徴とする。
【００２０】
また、上記第２の耐熱強化層の厚さが、上記第１の非晶質光導電層の厚さの１％以上５％以下の厚さであることを特徴とする。
【００２１】
また、上記撮像装置は、さらに上記第１の非晶質光導電膜に電圧を印加するターゲット電極を備え、上記ターゲット電極に、第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査領域内で電荷のアバランシェ増倍が生じる電圧を印加することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
先に述べたような問題の膜欠陥である波状変形（膜しわ）ならびに白線状の画像欠陥の原因を調査した結果、温度が高くなるとＳｅを主体とする非晶質光導電膜が熱的応力や高電界下での静電的応力に抗しきれなくなって起こることが判明した。
【００２３】
非晶質Ｓｅは、熱膨張係数が比較的大きく、またガラス転移温度や結晶化温度が低いため、熱的変化を起こし易い性質がある。
【００２４】
非晶質Ｓｅが熱的変化を起こし易いという点は、非晶質Ｓｅ（セレン）にＡｓ（ヒ素）やＧｅ（ゲルマニウム）などの不純物を添加することで改善される。
【００２５】
したがって、Ｓｅを主体とするアバランシェ増倍型光導電膜の全域に渡って上記したＡｓやＧｅなどの不純物を添加すると、非晶質Ｓｅの熱的性質は、大幅に改善される。しかしながら、光導電膜の電気的特性が劣化して、アバランシェ増倍現象が不安定になるため、撮像装置の高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を維持しながら、非晶質Ｓｅを主成分とする光導電膜の熱的特性を改善することは困難であった。
【００２６】
そこで、上述したＡｓ、Ｇｅなどの不純物を非晶質Ｓｅに添加する添加濃度、及び不純物を添加する位置に関して詳細に調査した結果、以下に述べる構成をとることで、撮像装置の高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を維持しながら、非晶質Ｓｅを主成分とする光導電膜の熱的特性を改善できることが判明した。
【００２７】
すなわち、透光性面板と、透光性ターゲット電極と、セレンを主体とする非晶質光導電膜からなるターゲット部と、入射光に応じて、このターゲット部に生成・蓄積される電荷パターンを読み取るための電子ビーム発生部とを具備する撮像装置において、上記非晶質光導電膜を、電子ビームで走査されるべき領域と非走査領域の両方に渡って形成された第１の非晶質光導電膜と、第１の非晶質光導電膜の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜より構成する。そして、この第２の非晶質光導電膜が第１の非晶質光導電膜と接する部分、ないしは第１の非晶質光導電膜の電子ビームで走査される側に、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａ（ガリウム）のうち少なくとも一成分を総量で１０重量％以上４０重量％以下含有するセレン系非晶質層を含むように構成する。
【００２８】
ここで、上述した重量％は、主体となるセレンと添加した物質（Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分）を加えた重量に対する添加した物質（Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分）の重量の割合を示したものである。
【００２９】
また、第２の非晶質光導電膜が第１の非晶質光導電膜と接する部分、ないしは第１の非晶質光導電膜の電子ビームで走査される側に、Ｓｂ（アンチモン）の硫化物を主体とする蒸着膜を含むように構成してもよい。
【００３０】
このように構成することにより、非晶質光導電膜のアバランシェ増倍特性の劣化を抑制しつつ、非晶質光導電膜の熱的特性を改善できることを見出した。
【００３１】
以下に、本発明に係る撮像装置の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図１は、実施の形態１における撮像装置内のターゲット部の概略構成を示した図である。図１（ａ）は、ターゲット部を電子ビーム走査側から見た平面図であり、図１（ｂ）は、ターゲット部の概略断面図である。
【００３３】
図１（ｂ）において、実施の形態１における撮像装置内のターゲット部１は、透光性面板１１、ターゲット電極１２、正孔注入阻止層１３、第１の非晶質光導電膜１４、第２の非晶質光導電膜１５より構成されている。
【００３４】
ここで、本明細書では、「膜」と、「層」という言葉を使い分け、「膜」という場合には、その膜には複数の層を含んでいる。言い換えれば、複数の層をまとめて膜と呼ぶ。
【００３５】
撮像対象から発された光は、図１（ｂ）の透光性面板１１の下側より入射される。
【００３６】
ターゲット電極１２は、第１の非晶質光導電膜１４に電圧を印加するために設けられている。
【００３７】
正孔注入阻止層１３は、ターゲット電極１２より第１の非晶質膜１４に正孔が注入することを阻止するために設けられている。
【００３８】
次に、図１（ａ）において、境界線２０は、電子ビームにより走査する走査領域と走査しない非走査領域の境界を示した線であり、内側が走査領域４、外側が非走査領域５である。
【００３９】
図１（ｂ）において、第１の非晶質光導電膜１４は、透光性面板１１側より入射した光より電子・正孔対を生成・蓄積することができるように構成されており、セレンを主成分として構成されている。この第１の非晶質光導電膜１４は、電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域に渡って設けられている。
【００４０】
また、第１の非晶質光導電膜１４は、第１の非晶質光導電層１４１、第２の耐熱強化層１４２、ビームランディング層１４３より構成されている。
【００４１】
第１の非晶質光導電層１４１は、Ｓｅを主体として構成されている。ビームランディング層１４３は、電子ビームにより走査される層であり、また、第１の非晶質光導電層１４１への電子の注入を阻止する電子注入阻止層の役割も有している。
【００４２】
第２の耐熱強化層１４２は、本発明の特徴とする層であり、ＳｅにＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一成分以上を添加した非晶質層から構成されている。また、本発明の特徴である第２の耐熱強化層１４２は、Ｓｂの硫化物を主体とする蒸着層から構成してもよい。
【００４３】
次に、第２の非晶質光導電膜１５は、図１（ｂ）に示すように第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム非走査領域上に形成された膜であり、動作中における第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の電位差を無くす役割を有するものである。
【００４４】
この第２の非晶質光導電膜１５は、第２の非晶質光導電層１５１、第１の耐熱強化層１５２、表面層１５３、正孔捕獲層１５４から構成されている。
【００４５】
第２の非晶質光導電層１５１は、Ｓｅを主体として構成されている。第１の耐熱強化層１５２は、本発明の特徴であり、Ｓｅを主体とし、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一成分以上を添加した非晶質層より構成されている。
【００４６】
また、この第２の非晶質光導電層１５１は、Ｓｂの硫化物を主体とする蒸着層より構成してもよい。
【００４７】
上記のように構成されたターゲット部を有する撮像装置では、常温より高温で動作中に生じる第１の非晶質光導電膜１４の膜しわが主として第２の耐熱強化層１４２により抑制される。
【００４８】
また、第２の非晶質光導電膜１５と第１の非晶質光導電膜１４との境界（電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域との境界線２０）に沿って発生する白線状の画像欠陥は、第１の耐熱強化層１５２、第２の耐熱強化層１４２によって抑制される。
【００４９】
ここで、第１の耐熱強化層１５２の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下の厚さを有するが、特に耐熱強化を効果的に図る観点からは、１μｍ以上３μｍ以下の厚さであることが望ましい。
【００５０】
層の厚さが薄すぎると耐熱強化の効果が得られず、また層の厚さが厚すぎてもある一定以上の効果が得られないからである。
【００５１】
第２の耐熱強化層１４２の厚さは、Ｓｅを主体とする第１の非晶質光導電層１４１の１％以上５％以下の厚さとすることが望ましい。
【００５２】
薄すぎると、言うまでも無く、耐熱強化の効果が得られず、逆に厚すぎると高輝度光の被写体を含む映像を撮像した後に被写体の虚像が焼きついて残るなどの新たな問題が生じるからである。
【００５３】
上述した第１の耐熱強化層１５２、第２の耐熱強化層１４２に添加するＡｓ、Ｇｅ、Ｇａの添加量は、総量で１０重量％以上４０重量％以下であることが望ましい。少なすぎると耐熱強化の効果が無く、逆に多すぎると添加物が遊離して新たな白点状の画像欠陥を誘発するおそれが生じるからである。
【００５４】
なお、第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜１５の役割は、撮像装置の動作中に、電子ビーム非走査領域の表面電位を常に安定に保持することにある。
【００５５】
すなわち、電子ビーム非走査領域では、入射した光によって生成された正孔が正孔捕獲層１５４の正孔捕獲準位に捕獲され、この捕獲された正孔の空間電荷効果により、ターゲット電圧の大部分が第２の非晶質光導電膜１５に印加され、第１の非晶質光導電膜１４内の電界が大幅に緩和されることになる。
【００５６】
したがって、第２の非晶質光導電層１５１の厚さを第１の非晶質光導電層１４１の厚さより厚くしておけば、第１の非晶質光導電膜１４内で電荷のアバランシェ増倍が生じる電圧を印加しても、第２の非晶質光導電膜１５内でアバランシェ増倍を生じさせないことができる。
【００５７】
つまり、第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム非走査領域では、入射光による電荷の生成や暗電流成分が無視できるほど少なくなり、電子ビーム非走査領域の表面電位の変動が抑制される。
【００５８】
このようにして、実施の形態における撮像装置によれば、撮像装置の高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００５９】
なお、実施の形態における撮像装置では、図１（ｂ）に示したように、第１の耐熱強化層１５２および第２の耐熱強化層１４２を設けているが、いずれか一方でも耐熱強化の効果を奏する。
【００６０】
また、図１においては、第１の耐熱強化層１５２を電子ビーム非走査領域全域に渡って設けたが、電子ビーム走査領域に近い電子ビーム非走査領域に限定して第１の耐熱強化層１５２を設けても良い。上述したような場合であっても、電子ビーム非走査領域における表面電位の安定化を損なうことはない。
【００６１】
以下に具体的実施例について述べる。
【００６２】
図２は、実施の形態における撮像装置の一例を示した図であり、ターゲット部と走査電子ビーム発生部とを組み合わせた撮像装置の概略構成を示した図である。
【００６３】
図２において、撮像装置は、ターゲット部２、走査電子ビーム発生部２６、ターゲット電圧印加用電源２０１、負荷抵抗２０２、信号出力端子２０３、レンズ２０４より構成されている。
【００６４】
ターゲット部２は、透光性面板２１、透光性ターゲット電極２２、第１の非晶質光導電膜２４、第２の非晶質光導電膜２５より構成されており、レンズ２０４より入射光２０５が入射されるように構成されている。
【００６５】
第１の非晶質光導電膜２４は、本発明の特徴である第２の耐熱強化層２４２が含まれている。また、第２の非晶質光導電膜２５には、第１の耐熱強化層２５２が含まれている。
【００６６】
なお、図２においては、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層、第２の非晶質光導電層、正孔注入阻止層、正孔捕獲層、電子注入阻止層、ビームランディング層、表面層は、それぞれの構成が図１と同じであるため省略してある。
【００６７】
走査電子ビーム発生部２６は、メッシュ電極２６１、カソード電極２６２、電極２６３、電子銃筐体２６５、インジウムリング２６６、金属リング２６７より構成されている。
【００６８】
電極２６３は、カソード電極２６２より射出される電子ビーム２６４を偏向集束するために設けられたものである。
【００６９】
図１、図２を使用して図２に示した撮像装置の形成方法を説明する。
【００７０】
まず、はじめに３分の２吋サイズの透光性ガラスからなる透光性面板２１の片面に高周波スパッタリング蒸着法を使用して、直径１４ｍｍ、厚さ３０ｎｍ、の酸化インジウムを主体とする透光性ターゲット電極２２を形成する。
【００７１】
次に、透光性ターゲット電極２２上に真空蒸着法によって、直径１４ｍｍ、厚さ２０ｎｍの酸化セリウムからなる正孔注入阻止層を形成する。そして、形成した正孔注入阻止層の上に、Ｓｅを主体とする非晶質半導体からなる厚さ１５μｍの第１の非晶質光導電層を形成する。
【００７２】
続いて、耐熱強化層２４２として、厚さ０．４μｍのＡｓ２Ｓｅ３で形成する。または、Ａｓ２Ｓｅ３、ＧｅＳｅ、Ｇａ、ＧａＳｅの少なくとも１つとＳｅとを別々のボードから同時蒸発させて、厚さ０．１５μｍ〜０．７５μｍ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を総量で１０〜４０重量％含むＳｅ系非晶質層を耐熱強化層２４２として形成する。
【００７３】
ここで、耐熱強化層２４２を形成する際、均一にＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を１０〜４０重量％含むように形成する必要はない。例えば、耐熱強化層２４２の形成初期においては、含有率５０重量％で形成し、その後、含有率１０重量％で形成してもよい。すなわち、結果として形成された耐熱強化層２４２に含まれるＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分の総量が１０重量％〜４０重量％であればよい。
【００７４】
次に、蒸着用マスクを装着して、図１（ａ）の斜線で示した領域に、真空蒸着法を使用し、耐熱強化層２５２として、厚さ２μｍのＡｓ２Ｓｅ３で形成する。または、Ａｓ２Ｓｅ３、ＧｅＳｅ、Ｇａ、ＧａＳｅの少なくとも１つとＳｅとを別々のボードから同時蒸発させて、厚さ０．５μｍ〜５μｍ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を総量で１０〜４０重量％のＳｅ系非晶質層を耐熱強化層２５２として形成する。
【００７５】
ここで、耐熱強化層２５２を形成する際、均一にＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を１０〜４０重量％含むように形成する必要はない。例えば、耐熱強化層２５２の形成初期においては、含有率５０重量％で形成し、その後、含有率１０重量％で形成してもよい。すなわち、結果として形成された耐熱強化層２５２に含まれるＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分の総量が１０重量％〜４０重量％であればよい。
【００７６】
さらに、耐熱強化層２５２上にＬｉＦ含有量２０００重量ｐｐｍの非晶質Ｓｅからなる厚さ５０〜５００ｎｍの正孔捕獲層を形成し、続いて厚さ２０μｍのＳｅを主体とする非晶質半導体からなる第２の非晶質光導電層を形成する。
【００７７】
次に、蒸着用マスクを交換して、電子ビーム走査側表面の全域に、圧力０．３Ｔｏｒｒ（０．３×１．３３３２２×１０２Ｐａ）の不活性ガス雰囲気中で、三硫化アンチモンからなる直径１４ｍｍ、厚さ０．２μｍのビームランディング層、ならびに表面層を同時かつ同一工程で形成し、ターゲット部２を得る。
【００７８】
このようにして得られたターゲット部２をインジウムリング２６６、金属リング２６７を使用して電子銃筐体２６５に装着し、内部を真空封止して撮像装置を得る。
【００７９】
この撮像装置を、５０℃雰囲気中で動作させた結果、電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の境界に沿った白線状の画像欠陥および膜しわの発生時間が従来の撮像装置と比較して６倍以上長くなった。
【００８０】
なお、電子ビーム発生部としては、必ずしも図２に示した静電偏向・静電集束方式に限られるものではなく、電磁偏向・静電集束方式、静電偏向・電磁集束方式、電磁偏向・電磁集束方式などを使用したものであってもよい。
【００８１】
以下に、他の具体的実施例を図３に示す。
図３は、実施の形態における撮像装置の他の一例を示した図であり、ターゲット部と電子放出板とを組み合わせた撮像装置の概略構成を示した図である。
【００８２】
図３において、撮像装置は、ターゲット部３、電子ビーム発生部３６、電源３０１、負荷抵抗３０２、信号出力端子３０３、レンズ３０４、電子放出板用電源３０６より構成されている。
【００８３】
ターゲット部３は、ガラス面板３１、透光性ターゲット電極３２、第１の非晶質光導電膜３４、第２の非晶質光導電膜３５より構成されており、レンズ３０４より入射光３０５が入射されるように構成されている。
【００８４】
第１の非晶質光導電膜３４は、本発明の特徴である第２の耐熱強化層３４２が含まれている。また、第２の非晶質光導電膜３５には、第１の耐熱強化層３５２が含まれている。
【００８５】
なお、図３においては、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層、第２の非晶質光導電層、正孔注入阻止層、正孔捕獲層、電子注入阻止層、ビームランディング層、表面層は、それぞれの構成が図１と同じであるため省略してある。
【００８６】
電子ビーム発生部３６は、メッシュ電極３６１、平面電子源３６２、平板状の電子放出板筐体３６５、インジウムリング３６６、金属リング３６７より構成されている。
【００８７】
図３に示した撮像装置の製造方法について、図３を参照しながら簡単に述べる。
【００８８】
透光性を有するガラス面板３１上に、実施例１で説明したものと同じ材料を用いて、透光性ターゲット電極３２からビームランディング層および表面層までを同一工程で形成し、図３に示すターゲット部３を得る。
【００８９】
次に、インジウムリング３６６、金属リング３６７を使用してターゲット部３を平板状の電子放出板筐体３６５に装着する。そして、内部を真空封止して、図３に示す撮像装置を得る。
【００９０】
実施例１、実施例２で説明した撮像装置を使用して、５０℃雰囲気中で動作させた場合および６０℃で放置保管した場合、耐熱強化層を設けていない従来の撮像装置に比べて非晶質光導電膜の膜しわや、白線状の画像欠陥の発生が大幅に抑制された。
【００９１】
このように上述した発明をアバランシェ増倍効果を利用した超高感度または高感度の撮像装置に採用することで、信頼性、耐熱性を改善でき使用環境や利用分野が広まる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明に係る撮像装置によれば、撮像装置のアバランシェ増倍特性を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００９３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態における撮像装置のターゲット部の概略構成を示した図である。
【図２】 実施の形態における撮像装置の一例を示した部分断面図である。
【図３】 実施の形態における撮像装置の別の一例を示した部分断面図である。
【符号の説明】
１ ターゲット部
４ 走査領域
５ 非走査領域
１１ 透光性面板
１２ ターゲット電極
１３ 正孔注入阻止層
１４ 第１の非晶質光導電膜
１４１ 第１の非晶質光導電層
１４２ 第２の耐熱強化層
１４３ ビームランディング層
１５ 第２の非晶質光導電膜
１５１ 第２の非晶質光導電層
１５２ 第１の耐熱強化層
１５３ 表面層
１５４ 正孔捕獲層
２０ 境界線
２ ターゲット部
２０１ ターゲット電圧印加用電源
２０２ 負荷抵抗
２０３ 信号出力端子
２０４ レンズ
２０５ 入射光
２１ 透光性面板
２２ 透光性ターゲット電極
２４ 第１の非晶質光導電膜
２４２ 第２の耐熱強化層
２５ 第２の非晶質光導電膜
２５２ 第１の耐熱強化層
２６ 走査電子ビーム発生部
２６１ メッシュ電極
２６２ カソード電極
２６３ 電極
２６４ 電子ビーム
２６５ 電子銃筐体
２６６ インジウムリング
２６７ 金属リング
３ ターゲット部
３０１ 電源
３０２ 負荷抵抗
３０３ 信号出力端子
３０４ レンズ
３０５ 入射光
３０６ 電子放出板用電源
３１ ガラス面板
３２ 透光性ターゲット電極
３４ 第１の非晶質光導電膜
３４２ 第２の耐熱強化層
３５ 第２の非晶質光導電膜
３５２ 第１の耐熱強化層
３６ 電子ビーム発生部
３６１ メッシュ電極
３６２ 平面電子源
３６４ 電子ビーム
３６５ 電子放出板筐体
３６６ インジウムリング
３６７ 金属リング
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導電膜にセレンを主体とする非晶質半導体を用いるアバランシェ増倍方式撮像装置に関し、特に常温以上の温度で長期間連続動作させた場合や長期間放置した場合に起こる光導電膜の変形の発生を抑制しつつ、撮像装置の性能劣化を抑制する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空中に、透光性ターゲット電極と光導電膜を含むターゲット部と、このターゲット部に対向して設けられた電子ビーム発生部とを備える光導電型撮像装置（以下、単に撮像装置と呼ぶ。）において、撮像感度の向上を図るために、ターゲット部を阻止型構造（光導電膜への電荷の注入を抑止した構造）を使用し、光導電膜内で電荷のアバランシェ増倍が生じるほどの高い電圧をターゲット電極に印加して撮像感度を向上させる方法が開示されている。
【０００３】
この方法を使用した撮像装置は、ターゲット電極に印加する電圧（以下、単にターゲット電圧と呼ぶ。）を高く設定して使用するので、電極反射像、さざ波現象、画像の極性反転現象などの画像不良現象が生じることが知られている。
【０００４】
これらの画像不良現象は、画像を読み取るために走査する電子ビームや、撮像装置内で発生する２次電子や散乱電子が、ターゲット部内の電子ビーム非走査領域の表面電位の変動に影響されて、ベンディングする（曲がる）ためであると考えられている。
【０００５】
すなわち、光導電膜内の電子ビーム走査領域内の電位は、定常状態においてカソード電極の電位とほぼ同電位になっている。これに対し、光導電膜の電子ビーム非走査領域では、電子ビームによる走査を受けないため、ターゲット部に入射する光によって生じた正孔が蓄積され続け、ほぼターゲット電圧に等しい電圧まで上昇する。したがって、光導電膜内の電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の電位差が極めて大きくなることが原因であると考えられている。
【０００６】
これらの画像不良現象の発生を抑制する手段として、ターゲット部内の光導電膜の電子ビーム非走査領域上に、正孔捕獲層とＳｅを主体とする光導電層を層状に設ける方法が開示されている（特開平７−２９５０７）。
【０００７】
上記構造からなるターゲット部の表面側（電子ビームを走査する側）に電子の注入を阻止する電子注入阻止層を設けた従来構造の撮像装置では、撮像動作時に電子ビームを走査しない電子ビーム非走査領域の正孔捕獲層内の正孔捕獲準位に捕らえられた正孔による空間電荷効果により、ターゲット電極と正孔捕獲層間に生じる電界が緩和され、ほぼゼロになる。
【０００８】
この結果、光導電膜の電子ビーム非走査領域では、入射光による電荷（キャリア）の発生やターゲット電極からのキャリア注入による暗電流を無くすことができる。
【０００９】
また、光導電膜表面に付着した散乱電子や２次電子が光導電膜内に流入することもないため、光導電膜の非走査領域の表面電位は、ターゲット部に入射する光に影響されることなく、常時ほぼ、カソード電位に保たれる。したがって、上述した不良現象を顕著に改善することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の撮像装置を常温以上、例えば４０℃以上の温度で長時間連続使用した場合や５０℃以上の温度で長時間保管する場合、光導電膜が波状に変形するという問題点があった。
【００１１】
また、光導電膜の電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の境界部に沿って白線状の画像欠陥が生じる等の問題点があった。
【００１２】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、撮像装置のアバランシェ増倍特性に基づく高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる撮像装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、上記電子ビーム発生部で発生した電子ビームにより走査される走査領域と走査されない非走査領域とを有する第１の非晶質光導電膜であって、セレンを主体とする第１の非晶質光導電膜と、上記第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査側の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜とを備える撮像装置において、上記第２の非晶質光導電膜は、上記第１の非晶質光導電膜と接する部分に第１の耐熱強化層を備え、上記第１の耐熱強化層は、セレンを主体とする層であって、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一以上の成分を総量で１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下含有する層であることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、撮像装置のアバランシェ増倍特性に基づく高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００１５】
また、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、上記電子ビーム発生部で発生した電子ビームにより走査される走査領域と走査されない非走査領域とを有する第１の非晶質光導電膜であって、セレンを主体とする第１の非晶質光導電膜と、上記第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査側の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜とを備える撮像装置において、上記第２の非晶質光導電膜は、上記第１の非晶質光導電膜と接する部分に第１の耐熱強化層を備え、上記第１の耐熱強化層は、Ｓｂの硫化物を主体とする層であることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、撮像装置のアバランシェ増倍特性に基づく高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００１７】
また、上記第１の耐熱強化層の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、上記第１の非晶質光導電膜は、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層と、上記第１の非晶質光導電層の電子ビーム走査側に設けられた第２の耐熱強化層とを備え、上記第２の耐熱強化層は、セレンを主体とする層であって、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一以上の成分を総量で１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下含有する層であることを特徴とする。
【００１９】
また、上記第１の非晶質光導電膜は、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層と、上記第１の非晶質光導電層の電子ビーム走査側に設けられた第２の耐熱強化層とを備え、上記第２の耐熱強化層は、Ｓｂの硫化物を主体とする層であることを特徴とする。
【００２０】
また、上記第２の耐熱強化層の厚さが、上記第１の非晶質光導電層の厚さの１％以上５％以下の厚さであることを特徴とする。
【００２１】
また、上記撮像装置は、さらに上記第１の非晶質光導電膜に電圧を印加するターゲット電極を備え、上記ターゲット電極に、第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査領域内で電荷のアバランシェ増倍が生じる電圧を印加することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
先に述べたような問題の膜欠陥である波状変形（膜しわ）ならびに白線状の画像欠陥の原因を調査した結果、温度が高くなるとＳｅを主体とする非晶質光導電膜が熱的応力や高電界下での静電的応力に抗しきれなくなって起こることが判明した。
【００２３】
非晶質Ｓｅは、熱膨張係数が比較的大きく、またガラス転移温度や結晶化温度が低いため、熱的変化を起こし易い性質がある。
【００２４】
非晶質Ｓｅが熱的変化を起こし易いという点は、非晶質Ｓｅ（セレン）にＡｓ（ヒ素）やＧｅ（ゲルマニウム）などの不純物を添加することで改善される。
【００２５】
したがって、Ｓｅを主体とするアバランシェ増倍型光導電膜の全域に渡って上記したＡｓやＧｅなどの不純物を添加すると、非晶質Ｓｅの熱的性質は、大幅に改善される。しかしながら、光導電膜の電気的特性が劣化して、アバランシェ増倍現象が不安定になるため、撮像装置の高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を維持しながら、非晶質Ｓｅを主成分とする光導電膜の熱的特性を改善することは困難であった。
【００２６】
そこで、上述したＡｓ、Ｇｅなどの不純物を非晶質Ｓｅに添加する添加濃度、及び不純物を添加する位置に関して詳細に調査した結果、以下に述べる構成をとることで、撮像装置の高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を維持しながら、非晶質Ｓｅを主成分とする光導電膜の熱的特性を改善できることが判明した。
【００２７】
すなわち、透光性面板と、透光性ターゲット電極と、セレンを主体とする非晶質光導電膜からなるターゲット部と、入射光に応じて、このターゲット部に生成・蓄積される電荷パターンを読み取るための電子ビーム発生部とを具備する撮像装置において、上記非晶質光導電膜を、電子ビームで走査されるべき領域と非走査領域の両方に渡って形成された第１の非晶質光導電膜と、第１の非晶質光導電膜の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜より構成する。そして、この第２の非晶質光導電膜が第１の非晶質光導電膜と接する部分、ないしは第１の非晶質光導電膜の電子ビームで走査される側に、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａ（ガリウム）のうち少なくとも一成分を総量で１０重量％以上４０重量％以下含有するセレン系非晶質層を含むように構成する。
【００２８】
ここで、上述した重量％は、主体となるセレンと添加した物質（Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分）を加えた重量に対する添加した物質（Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分）の重量の割合を示したものである。
【００２９】
また、第２の非晶質光導電膜が第１の非晶質光導電膜と接する部分、ないしは第１の非晶質光導電膜の電子ビームで走査される側に、Ｓｂ（アンチモン）の硫化物を主体とする蒸着膜を含むように構成してもよい。
【００３０】
このように構成することにより、非晶質光導電膜のアバランシェ増倍特性の劣化を抑制しつつ、非晶質光導電膜の熱的特性を改善できることを見出した。
【００３１】
以下に、本発明に係る撮像装置の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図１は、実施の形態１における撮像装置内のターゲット部の概略構成を示した図である。図１（ａ）は、ターゲット部を電子ビーム走査側から見た平面図であり、図１（ｂ）は、ターゲット部の概略断面図である。
【００３３】
図１（ｂ）において、実施の形態１における撮像装置内のターゲット部１は、透光性面板１１、ターゲット電極１２、正孔注入阻止層１３、第１の非晶質光導電膜１４、第２の非晶質光導電膜１５より構成されている。
【００３４】
ここで、本明細書では、「膜」と、「層」という言葉を使い分け、「膜」という場合には、その膜には複数の層を含んでいる。言い換えれば、複数の層をまとめて膜と呼ぶ。
【００３５】
撮像対象から発された光は、図１（ｂ）の透光性面板１１の下側より入射される。
【００３６】
ターゲット電極１２は、第１の非晶質光導電膜１４に電圧を印加するために設けられている。
【００３７】
正孔注入阻止層１３は、ターゲット電極１２より第１の非晶質膜１４に正孔が注入することを阻止するために設けられている。
【００３８】
次に、図１（ａ）において、境界線２０は、電子ビームにより走査する走査領域と走査しない非走査領域の境界を示した線であり、内側が走査領域４、外側が非走査領域５である。
【００３９】
図１（ｂ）において、第１の非晶質光導電膜１４は、透光性面板１１側より入射した光より電子・正孔対を生成・蓄積することができるように構成されており、セレンを主成分として構成されている。この第１の非晶質光導電膜１４は、電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域に渡って設けられている。
【００４０】
また、第１の非晶質光導電膜１４は、第１の非晶質光導電層１４１、第２の耐熱強化層１４２、ビームランディング層１４３より構成されている。
【００４１】
第１の非晶質光導電層１４１は、Ｓｅを主体として構成されている。ビームランディング層１４３は、電子ビームにより走査される層であり、また、第１の非晶質光導電層１４１への電子の注入を阻止する電子注入阻止層の役割も有している。
【００４２】
第２の耐熱強化層１４２は、本発明の特徴とする層であり、ＳｅにＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一成分以上を添加した非晶質層から構成されている。また、本発明の特徴である第２の耐熱強化層１４２は、Ｓｂの硫化物を主体とする蒸着層から構成してもよい。
【００４３】
次に、第２の非晶質光導電膜１５は、図１（ｂ）に示すように第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム非走査領域上に形成された膜であり、動作中における第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の電位差を無くす役割を有するものである。
【００４４】
この第２の非晶質光導電膜１５は、第２の非晶質光導電層１５１、第１の耐熱強化層１５２、表面層１５３、正孔捕獲層１５４から構成されている。
【００４５】
第２の非晶質光導電層１５１は、Ｓｅを主体として構成されている。第１の耐熱強化層１５２は、本発明の特徴であり、Ｓｅを主体とし、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一成分以上を添加した非晶質層より構成されている。
【００４６】
また、この第２の非晶質光導電層１５１は、Ｓｂの硫化物を主体とする蒸着層より構成してもよい。
【００４７】
上記のように構成されたターゲット部を有する撮像装置では、常温より高温で動作中に生じる第１の非晶質光導電膜１４の膜しわが主として第２の耐熱強化層１４２により抑制される。
【００４８】
また、第２の非晶質光導電膜１５と第１の非晶質光導電膜１４との境界（電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域との境界線２０）に沿って発生する白線状の画像欠陥は、第１の耐熱強化層１５２、第２の耐熱強化層１４２によって抑制される。
【００４９】
ここで、第１の耐熱強化層１５２の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下の厚さを有するが、特に耐熱強化を効果的に図る観点からは、１μｍ以上３μｍ以下の厚さであることが望ましい。
【００５０】
層の厚さが薄すぎると耐熱強化の効果が得られず、また層の厚さが厚すぎてもある一定以上の効果が得られないからである。
【００５１】
第２の耐熱強化層１４２の厚さは、Ｓｅを主体とする第１の非晶質光導電層１４１の１％以上５％以下の厚さとすることが望ましい。
【００５２】
薄すぎると、言うまでも無く、耐熱強化の効果が得られず、逆に厚すぎると高輝度光の被写体を含む映像を撮像した後に被写体の虚像が焼きついて残るなどの新たな問題が生じるからである。
【００５３】
上述した第１の耐熱強化層１５２、第２の耐熱強化層１４２に添加するＡｓ、Ｇｅ、Ｇａの添加量は、総量で１０重量％以上４０重量％以下であることが望ましい。少なすぎると耐熱強化の効果が無く、逆に多すぎると添加物が遊離して新たな白点状の画像欠陥を誘発するおそれが生じるからである。
【００５４】
なお、第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜１５の役割は、撮像装置の動作中に、電子ビーム非走査領域の表面電位を常に安定に保持することにある。
【００５５】
すなわち、電子ビーム非走査領域では、入射した光によって生成された正孔が正孔捕獲層１５４の正孔捕獲準位に捕獲され、この捕獲された正孔の空間電荷効果により、ターゲット電圧の大部分が第２の非晶質光導電膜１５に印加され、第１の非晶質光導電膜１４内の電界が大幅に緩和されることになる。
【００５６】
したがって、第２の非晶質光導電層１５１の厚さを第１の非晶質光導電層１４１の厚さより厚くしておけば、第１の非晶質光導電膜１４内で電荷のアバランシェ増倍が生じる電圧を印加しても、第２の非晶質光導電膜１５内でアバランシェ増倍を生じさせないことができる。
【００５７】
つまり、第１の非晶質光導電膜１４の電子ビーム非走査領域では、入射光による電荷の生成や暗電流成分が無視できるほど少なくなり、電子ビーム非走査領域の表面電位の変動が抑制される。
【００５８】
このようにして、実施の形態における撮像装置によれば、撮像装置の高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ等の性能を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００５９】
なお、実施の形態における撮像装置では、図１（ｂ）に示したように、第１の耐熱強化層１５２および第２の耐熱強化層１４２を設けているが、いずれか一方でも耐熱強化の効果を奏する。
【００６０】
また、図１においては、第１の耐熱強化層１５２を電子ビーム非走査領域全域に渡って設けたが、電子ビーム走査領域に近い電子ビーム非走査領域に限定して第１の耐熱強化層１５２を設けても良い。上述したような場合であっても、電子ビーム非走査領域における表面電位の安定化を損なうことはない。
【００６１】
以下に具体的実施例について述べる。
【００６２】
図２は、実施の形態における撮像装置の一例を示した図であり、ターゲット部と走査電子ビーム発生部とを組み合わせた撮像装置の概略構成を示した図である。
【００６３】
図２において、撮像装置は、ターゲット部２、走査電子ビーム発生部２６、ターゲット電圧印加用電源２０１、負荷抵抗２０２、信号出力端子２０３、レンズ２０４より構成されている。
【００６４】
ターゲット部２は、透光性面板２１、透光性ターゲット電極２２、第１の非晶質光導電膜２４、第２の非晶質光導電膜２５より構成されており、レンズ２０４より入射光２０５が入射されるように構成されている。
【００６５】
第１の非晶質光導電膜２４は、本発明の特徴である第２の耐熱強化層２４２が含まれている。また、第２の非晶質光導電膜２５には、第１の耐熱強化層２５２が含まれている。
【００６６】
なお、図２においては、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層、第２の非晶質光導電層、正孔注入阻止層、正孔捕獲層、電子注入阻止層、ビームランディング層、表面層は、それぞれの構成が図１と同じであるため省略してある。
【００６７】
走査電子ビーム発生部２６は、メッシュ電極２６１、カソード電極２６２、電極２６３、電子銃筐体２６５、インジウムリング２６６、金属リング２６７より構成されている。
【００６８】
電極２６３は、カソード電極２６２より射出される電子ビーム２６４を偏向集束するために設けられたものである。
【００６９】
図１、図２を使用して図２に示した撮像装置の形成方法を説明する。
【００７０】
まず、はじめに３分の２吋サイズの透光性ガラスからなる透光性面板２１の片面に高周波スパッタリング蒸着法を使用して、直径１４ｍｍ、厚さ３０ｎｍ、の酸化インジウムを主体とする透光性ターゲット電極２２を形成する。
【００７１】
次に、透光性ターゲット電極２２上に真空蒸着法によって、直径１４ｍｍ、厚さ２０ｎｍの酸化セリウムからなる正孔注入阻止層を形成する。そして、形成した正孔注入阻止層の上に、Ｓｅを主体とする非晶質半導体からなる厚さ１５μｍの第１の非晶質光導電層を形成する。
【００７２】
続いて、耐熱強化層２４２として、厚さ０．４μｍのＡｓ２Ｓｅ３で形成する。または、Ａｓ２Ｓｅ３、ＧｅＳｅ、Ｇａ、ＧａＳｅの少なくとも１つとＳｅとを別々のボードから同時蒸発させて、厚さ０．１５μｍ〜０．７５μｍ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を総量で１０〜４０重量％含むＳｅ系非晶質層を耐熱強化層２４２として形成する。
【００７３】
ここで、耐熱強化層２４２を形成する際、均一にＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を１０〜４０重量％含むように形成する必要はない。例えば、耐熱強化層２４２の形成初期においては、含有率５０重量％で形成し、その後、含有率１０重量％で形成してもよい。すなわち、結果として形成された耐熱強化層２４２に含まれるＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分の総量が１０重量％〜４０重量％であればよい。
【００７４】
次に、蒸着用マスクを装着して、図１（ａ）の斜線で示した領域に、真空蒸着法を使用し、耐熱強化層２５２として、厚さ２μｍのＡｓ２Ｓｅ３で形成する。または、Ａｓ２Ｓｅ３、ＧｅＳｅ、Ｇａ、ＧａＳｅの少なくとも１つとＳｅとを別々のボードから同時蒸発させて、厚さ０．５μｍ〜５μｍ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を総量で１０〜４０重量％のＳｅ系非晶質層を耐熱強化層２５２として形成する。
【００７５】
ここで、耐熱強化層２５２を形成する際、均一にＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分を１０〜４０重量％含むように形成する必要はない。例えば、耐熱強化層２５２の形成初期においては、含有率５０重量％で形成し、その後、含有率１０重量％で形成してもよい。すなわち、結果として形成された耐熱強化層２５２に含まれるＡｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち一以上の成分の総量が１０重量％〜４０重量％であればよい。
【００７６】
さらに、耐熱強化層２５２上にＬｉＦ含有量２０００重量ｐｐｍの非晶質Ｓｅからなる厚さ５０〜５００ｎｍの正孔捕獲層を形成し、続いて厚さ２０μｍのＳｅを主体とする非晶質半導体からなる第２の非晶質光導電層を形成する。
【００７７】
次に、蒸着用マスクを交換して、電子ビーム走査側表面の全域に、圧力０．３Ｔｏｒｒ（０．３×１．３３３２２×１０２Ｐａ）の不活性ガス雰囲気中で、三硫化アンチモンからなる直径１４ｍｍ、厚さ０．２μｍのビームランディング層、ならびに表面層を同時かつ同一工程で形成し、ターゲット部２を得る。
【００７８】
このようにして得られたターゲット部２をインジウムリング２６６、金属リング２６７を使用して電子銃筐体２６５に装着し、内部を真空封止して撮像装置を得る。
【００７９】
この撮像装置を、５０℃雰囲気中で動作させた結果、電子ビーム走査領域と電子ビーム非走査領域の境界に沿った白線状の画像欠陥および膜しわの発生時間が従来の撮像装置と比較して６倍以上長くなった。
【００８０】
なお、電子ビーム発生部としては、必ずしも図２に示した静電偏向・静電集束方式に限られるものではなく、電磁偏向・静電集束方式、静電偏向・電磁集束方式、電磁偏向・電磁集束方式などを使用したものであってもよい。
【００８１】
以下に、他の具体的実施例を図３に示す。
図３は、実施の形態における撮像装置の他の一例を示した図であり、ターゲット部と電子放出板とを組み合わせた撮像装置の概略構成を示した図である。
【００８２】
図３において、撮像装置は、ターゲット部３、電子ビーム発生部３６、電源３０１、負荷抵抗３０２、信号出力端子３０３、レンズ３０４、電子放出板用電源３０６より構成されている。
【００８３】
ターゲット部３は、ガラス面板３１、透光性ターゲット電極３２、第１の非晶質光導電膜３４、第２の非晶質光導電膜３５より構成されており、レンズ３０４より入射光３０５が入射されるように構成されている。
【００８４】
第１の非晶質光導電膜３４は、本発明の特徴である第２の耐熱強化層３４２が含まれている。また、第２の非晶質光導電膜３５には、第１の耐熱強化層３５２が含まれている。
【００８５】
なお、図３においては、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層、第２の非晶質光導電層、正孔注入阻止層、正孔捕獲層、電子注入阻止層、ビームランディング層、表面層は、それぞれの構成が図１と同じであるため省略してある。
【００８６】
電子ビーム発生部３６は、メッシュ電極３６１、平面電子源３６２、平板状の電子放出板筐体３６５、インジウムリング３６６、金属リング３６７より構成されている。
【００８７】
図３に示した撮像装置の製造方法について、図３を参照しながら簡単に述べる。
【００８８】
透光性を有するガラス面板３１上に、実施例１で説明したものと同じ材料を用いて、透光性ターゲット電極３２からビームランディング層および表面層までを同一工程で形成し、図３に示すターゲット部３を得る。
【００８９】
次に、インジウムリング３６６、金属リング３６７を使用してターゲット部３を平板状の電子放出板筐体３６５に装着する。そして、内部を真空封止して、図３に示す撮像装置を得る。
【００９０】
実施例１、実施例２で説明した撮像装置を使用して、５０℃雰囲気中で動作させた場合および６０℃で放置保管した場合、耐熱強化層を設けていない従来の撮像装置に比べて非晶質光導電膜の膜しわや、白線状の画像欠陥の発生が大幅に抑制された。
【００９１】
このように上述した発明をアバランシェ増倍効果を利用した超高感度または高感度の撮像装置に採用することで、信頼性、耐熱性を改善でき使用環境や利用分野が広まる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明に係る撮像装置によれば、撮像装置のアバランシェ増倍特性を劣化させることなく、撮像装置の温度上昇による光導電膜の変形及び画像欠陥を防止することができる。
【００９３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態における撮像装置のターゲット部の概略構成を示した図である。
【図２】 実施の形態における撮像装置の一例を示した部分断面図である。
【図３】 実施の形態における撮像装置の別の一例を示した部分断面図である。
【符号の説明】
１ ターゲット部
４ 走査領域
５ 非走査領域
１１ 透光性面板
１２ ターゲット電極
１３ 正孔注入阻止層
１４ 第１の非晶質光導電膜
１４１ 第１の非晶質光導電層
１４２ 第２の耐熱強化層
１４３ ビームランディング層
１５ 第２の非晶質光導電膜
１５１ 第２の非晶質光導電層
１５２ 第１の耐熱強化層
１５３ 表面層
１５４ 正孔捕獲層
２０ 境界線
２ ターゲット部
２０１ ターゲット電圧印加用電源
２０２ 負荷抵抗
２０３ 信号出力端子
２０４ レンズ
２０５ 入射光
２１ 透光性面板
２２ 透光性ターゲット電極
２４ 第１の非晶質光導電膜
２４２ 第２の耐熱強化層
２５ 第２の非晶質光導電膜
２５２ 第１の耐熱強化層
２６ 走査電子ビーム発生部
２６１ メッシュ電極
２６２ カソード電極
２６３ 電極
２６４ 電子ビーム
２６５ 電子銃筐体
２６６ インジウムリング
２６７ 金属リング
３ ターゲット部
３０１ 電源
３０２ 負荷抵抗
３０３ 信号出力端子
３０４ レンズ
３０５ 入射光
３０６ 電子放出板用電源
３１ ガラス面板
３２ 透光性ターゲット電極
３４ 第１の非晶質光導電膜
３４２ 第２の耐熱強化層
３５ 第２の非晶質光導電膜
３５２ 第１の耐熱強化層
３６ 電子ビーム発生部
３６１ メッシュ電極
３６２ 平面電子源
３６４ 電子ビーム
３６５ 電子放出板筐体
３６６ インジウムリング
３６７ 金属リング
Claims (7)
- 電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、
上記電子ビーム発生部で発生した電子ビームにより走査される走査領域と走査されない非走査領域とを有する第１の非晶質光導電膜であって、セレンを主体とする第１の非晶質光導電膜と、
上記第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査側の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜とを備える撮像装置において、
上記第２の非晶質光導電膜は、上記第１の非晶質光導電膜と接する部分に第１の耐熱強化層を備え、
上記第１の耐熱強化層は、セレンを主体とする層であって、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一以上の成分を総量で１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下含有する層であることを特徴とする撮像装置。 - 電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、
上記電子ビーム発生部で発生した電子ビームにより走査される走査領域と走査されない非走査領域とを有する第１の非晶質光導電膜であって、セレンを主体とする第１の非晶質光導電膜と、
上記第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査側の非走査領域上に設けられた第２の非晶質光導電膜とを備える撮像装置において、
上記第２の非晶質光導電膜は、上記第１の非晶質光導電膜と接する部分に第１の耐熱強化層を備え、
上記第１の耐熱強化層は、Ｓｂの硫化物を主体とする層であることを特徴とする撮像装置。 - 上記第１の耐熱強化層の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
- 上記第１の非晶質光導電膜は、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層と、
上記第１の非晶質光導電層の電子ビーム走査側に設けられた第２の耐熱強化層とを備え、
上記第２の耐熱強化層は、セレンを主体とする層であって、Ａｓ、Ｇｅ、Ｇａのうち少なくとも一以上の成分を総量で１０重量パーセント以上４０重量パーセント以下含有する層であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 - 上記第１の非晶質光導電膜は、セレンを主体とする第１の非晶質光導電層と、
上記第１の非晶質光導電層の電子ビーム走査側に設けられた第２の耐熱強化層とを備え、
上記第２の耐熱強化層は、Ｓｂの硫化物を主体とする層であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 - 上記第２の耐熱強化層の厚さが、上記第１の非晶質光導電層の厚さの１％以上５％以下の厚さであることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
- 上記撮像装置は、さらに上記第１の非晶質光導電膜に電圧を印加するターゲット電極を備え、
上記ターゲット電極に、第１の非晶質光導電膜の電子ビーム走査領域内で電荷のアバランシェ増倍が生じる電圧を印加することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置。
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-
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