JP5981820B2 - マイクロチャンネルプレート、マイクロチャンネルプレートの製造方法、及びイメージインテンシファイア - Google Patents

Description

本発明は、マイクロチャンネルプレート、マイクロチャンネルプレートの製造方法、及びイメージインテンシファイアに関する。

従来、電子の増倍に用いられるマイクロチャンネルプレートを備えたイメージインテンシファイアにおいては、マイクロチャンネルプレート内部からのＣｓや残留ガスのイオンによる光電面へのフィードバックがライフ特性を劣化させる要因として知られている。このような問題に対し、例えば特許文献１に記載のデバイスでは、マイクロチャンネルプレートの表面を覆うようにＡｌなどの金属膜（イオンバリア膜）を形成している。

米国特許第３７４２２２４号明細書

上述した従来の手法では、チャンネルの表面にイオンバリア膜を形成するにあたり、マイクロチャンネルプレートの表面全体に有機膜を形成している。そして、この有機膜を下地としてイオンバリア膜を形成し、イオンバリア膜の形成の後、焼成等によって有機膜を除去している。しかしながら、このような手法では、有機膜が金属膜とチャンネル表面との間に位置するため、有機膜がマイクロチャンネルプレートの表面に残留してしまうことがあった。そのため、残留有機膜によってイオンバリア膜の性能が低下し、マイクロチャンネルプレートのライフ特性が十分に向上しないおそれがあった。さらに、二次電子透過性を確保するためにはイオンバリア膜が薄いことが好ましいが、従来のイオンバリア膜を単純に薄くすると、機械的強度の観点で問題が生じていた。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、イオンフィードバックを抑制してライフ特性を十分に向上できるマイクロチャンネルプレート、マイクロチャンネルプレートの製造方法、及びイメージインテンシファイアを提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るマイクロチャンネルプレートは、表面及び裏面を有する基体と、基体の表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルと、チャンネルの内壁面に形成された電子放出膜と、チャンネルにおける基体の表面側の開口部を覆うように形成されたイオンバリア膜と、を備え、電子放出膜とイオンバリア膜とが同一の成膜工程によって一体的に形成されていることを特徴としている。

このマイクロチャンネルプレートでは、電子放出膜とイオンバリア膜とが同一の成膜工程によって一体的に形成されている。この構造では、電子放出膜とイオンバリア膜とが連続且つ強固な膜となるため、従来の構造と比較してイオンバリア膜を薄く形成できる。また、イオンバリア膜を有機膜の裏側（チャンネルの開口部側）に形成するので、有機膜の除去の際に有機膜を露出させておくことが可能となる。これにより、有機膜がマイクロチャンネルプレートの基体の表面に残留してしまうことが抑制され、残留有機膜によるイオンバリア膜の性能低下を抑えることができる。したがって、マイクロチャンネルプレートからのイオンフィードバックを抑制できる。

また、電子放出膜及びイオンバリア膜は、金属酸化物を含んで形成されていることが好ましい。金属酸化物は化学的な安定性に優れるので、金属酸化物を用いることにより、電子放出膜及びイオンバリア膜の経時変化を抑えられる。

また、電子放出膜及びイオンバリア膜は、原子層堆積法によって成膜されていることが好ましい。原子層堆積法を用いることにより、電子放出膜及びイオンバリア膜をより確実に強固且つ緻密な膜とすることができる。

また、イオンバリア膜上には、基体の表面を覆うように形成された金属膜が形成されていることが好ましい。この場合、金属膜がチャンネルＩＮ側の電極（入力電極）を兼ねることができる。また、金属膜によって電子の供給が可能となり、イオンバリア膜の帯電を防止できる。

また、チャンネルの内壁面には、電子放出膜よりも内側に抵抗膜が形成されていることが好ましい。この場合、チャンネルＩＮ側とＯＵＴ側との間に電圧が印加されたときに抵抗膜によって電位傾斜が形成され、電子増倍が可能となる。

また、抵抗膜は、電子放出膜及びイオンバリア膜と同一の成膜工程によって一体的に形成されていることが好ましい。これにより、抵抗膜を容易に形成できる。

また、チャンネルにおける基体の表面側の端部には、入力電極が形成され、チャンネルにおける基体の裏面側の端部には、出力電極が形成されていることが好ましい。この場合、電子放出膜として機能する領域を十分に確保できる。

また、出力電極は、前記電子放出膜よりも外側に形成されていることが好ましい。この場合、電子放出膜からの二次電子の出射角が制限されるので、分解能を向上できる。

また、本発明に係るマイクロチャンネルプレートの製造方法は、表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルが形成された基体を準備する基体準備工程と、基体の表面を覆うように有機膜を形成する有機膜形成工程と、原子層堆積法を用いることにより、チャンネルの内壁面に電子放出膜を形成すると同時に、有機膜に重なるように前記チャンネルにおける基体の表面側の開口部を覆うイオンバリア膜を電子放出膜と一体的に形成する機能膜形成工程と、電子放出膜及びイオンバリア膜の形成の後、有機膜を前記基体の表面から除去する有機膜除去工程と、を備えたことを特徴としている。

このマイクロチャンネルプレートの製造方法では、電子放出膜とイオンバリア膜とを原子層堆積法によって一体的に形成している。これにより、電子放出膜とイオンバリア膜とが連続且つ強固な膜となるため、従来の方法と比較してイオンバリア膜を薄く形成できる。また、イオンバリア膜を有機膜の内側（チャンネルの開口部側）に形成するので、有機膜の除去の際に有機膜を露出させておくことが可能となる。これにより、有機膜がマイクロチャンネルプレートの基体の表面に残留してしまうことが抑制され、残留有機膜によるイオンバリア膜の性能低下を抑えることができる。したがって、マイクロチャンネルプレートからのイオンフィードバックを抑制できる。

また、有機膜除去工程の後、イオンバリア膜における基体と反対側の面を覆うように金属膜を形成する金属膜形成工程を更に備えたことが好ましい。この場合、金属膜がチャンネルＩＮ側の電極（入力電極）を兼ねることができる。また、金属膜によって電子の供給が可能となり、イオンバリア膜の帯電を防止できる。

また、本発明に係るマイクロチャンネルプレートの製造方法は、表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルが形成された基体を準備する基体準備工程と、基体の表面を覆うように有機膜を形成する有機膜形成工程と、有機膜における基体と反対側の面を覆うように金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜の形成後に、有機膜を基体の表面から除去する有機膜除去工程と、有機膜除去工程の後に、原子層堆積法を用いることにより、チャンネルの内壁面に電子放出膜を形成すると同時に、金属膜に重なるようにチャンネルにおける基体の表面側の開口部を覆うイオンバリア膜を電子放出膜と一体的に形成する機能膜形成工程と、を備えたことを特徴としている。

このマイクロチャンネルプレートの製造方法では、電子放出膜とイオンバリア膜とを原子層堆積法によって一体的に形成している。これにより、電子放出膜とイオンバリア膜とが連続且つ強固な膜となるため、従来の方法と比較してイオンバリア膜を薄く形成できる。また、金属膜の形成後に有機膜を基体の表面から除去するので、有機膜がマイクロチャンネルプレートの基体の表面に残留してしまうことが抑制され、残留有機膜によるイオンバリア膜の性能低下を抑えることができる。したがって、マイクロチャンネルプレートからのイオンフィードバックを抑制できる。

また、有機膜形成工程に先立ち、チャンネルの内壁面に抵抗膜を形成する抵抗膜形成工程を更に備えたことが好ましい。このような抵抗膜により、チャンネルＩＮ側とＯＵＴ側との間に電圧が印加されたときに抵抗膜によって電位傾斜が形成され、電子増倍が可能となる。

また、機能膜形成工程において、チャンネルの内壁面と電子放出膜との間に、電子放出膜及びイオンバリア膜と一体的に抵抗膜を形成することが好ましい。この場合、これにより、抵抗膜を容易に形成できる。

また、機能膜形成工程の後、チャンネルにおける基体の裏面側の端部に出力電極を形成する出力電極形成工程を更に備えたことが好ましい。この場合、電子放出膜からの二次電子の出射角が制限されるので、分解能を向上できる。

また、本発明に係るイメージインテンシファイアは、入射光を光電子に変換する光電陰極と、光電陰極から放出された光電子を増倍する上記のマイクロチャンネルプレートと、マイクロチャンネルプレートによって増倍された電子を受ける電子入射面と、を備えたことを特徴としている。

このイメージインテンシファイアでは、上記のマイクロチャンネルプレートを用いることにより、イオンフィードバックによる光電陰極の劣化が抑制されるため、ライフ特性を十分に向上できる。

本発明によれば、マイクロチャンネルプレートからのイオンフィードバックを抑制でき、イメージインテンシファイアのライフ特性を十分に向上できる。

本発明の一実施形態に係るイメージインテンシファイアを示す一部断面図である。 図１に示したイメージインテンシファイアの主要部を簡略化して示す断面図である。 図１に示したイメージインテンシファイアに内蔵されるマイクロチャンネルプレートの一例を示す斜視図である。 図３に示したマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。 図３に示したマイクロチャンネルプレートの製造工程を示す断面図である。 図５の後続の工程を示す断面図である。 変形例に係るマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。 図７に示したマイクロチャンネルプレートの製造工程を示す断面図である。 図８の後続の工程を示す断面図である。 別の変形例に係るマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。 更に別の変形例に係るマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。 更に別の変形例に係るマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。 本発明の効果確認試験における光源の条件を示す図である。 本発明の効果確認試験の結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るイクロチャンネルプレート、マイクロチャンネルプレートの製造方法、及びイメージインテンシファイアの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るイメージインテンシファイアを示す一部断面図である。また、図２は、図１に示したイメージインテンシファイアの主要部を簡略化して示す断面図である。図１及び図２に示すイメージインテンシファイア１は、筐体２の内部に、光電面（光電陰極）３、マイクロチャンネルプレート４、及び蛍光面５が近接して配置されたイメージインテンシファイアである。

イメージインテンシファイア１の内部は、略中空円柱状をなす筐体２の両端部を略円板状の入射窓１１及び出射窓１２で気密に封止することにより、高真空状態に保持されている。筐体２は、例えば略中空円筒状のセラミック製の側管１３と、側管１３の側部を被覆する略中空円柱状のシリコンゴム製のモールド部材１４と、モールド部材１４の側部及び底部を被覆する略中空円筒状のセラミック製のケース部材１５とによって構成されている。

モールド部材１４の両端部には、例えば２個の貫通孔がそれぞれ形成されている。ケース部材１５の一端は解放された状態となっており、ケース部材１５の他端には、モールド部材１４の一方の貫通孔とその周縁を一致させた貫通孔が形成されている。モールド部材１４の一端側において、モールド部材１４の一方の貫通孔周辺の表面には、ガラス製の入射窓１１が接合されている。入射窓１１の真空側表面の略中央部分には、薄膜状の光電面３が設けられている。入射窓１１は、例えば石英ガラスなどからなる板状部材であり、当該板状部材にＫやＮａなどのアルカリ金属を蒸着することによって光電面３が形成されている。

一方、モールド部材１４の他端側において、モールド部材１４の他方の貫通孔には、出射窓１２が嵌合している。出射窓１２の真空側表面の略中央部分には、薄膜状の蛍光面（電子入射面）５が設けられている。出射窓１２は、例えば多数の光ファイバをプレート状に集束して構成されたファイバプレートである。ファイバプレートの各光ファイバは、光電面３に対して光軸が直交し、かつ、真空側端面が面一に整合した状態となっている。このファイバプレートの真空側表面に（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ等の蛍光体を塗布することで蛍光面５が形成されている。蛍光面５から出射した光像は、ファイバプレートを通過後、一般にＣＣＤカメラ等の撮像手段によって取得される。なお、この例では、マイクロチャンネルプレートで増倍された電子を電子入射面である蛍光体で光像に変えて最終的にＣＣＤカメラで撮像しているが、電子入射面として電子打ち込み式固体イメージセンサ（例えばＥＢＣＣＤ）を使用して撮像することも可能である。

なお、蛍光面５の真空側表面には、メタルバック層と低電子反射率層とが順次積層されている。メタルバック層は、例えばＡｌの蒸着によって形成され、マイクロチャンネルプレート４を通過した光に対して比較的高い反射率を有し、かつマイクロチャンネルプレート４からの光電子に対して比較的高い透過率を有している。また、低電子反射率層は、例えばＣ，Ｂｅ等の蒸着によって形成され、マイクロチャンネルプレート４からの光電子に対して比較的低い反射率を有している。

光電面３と蛍光面５との間には、略円板状のマイクロチャンネルプレート４が配置されている。マイクロチャンネルプレート４は、側管１３の内壁に固定された取付部材２１，２２の内縁で支持され、光電面３及び蛍光面と所定の間隔をもって対向した状態となっている。マイクロチャンネルプレート４は、電子を増倍する増倍部として機能し、光電面３で生じた光電子を増倍した後、蛍光面５に向けて出力する。

入射窓１１の真空側表面の周辺領域では、金属製の配線層（不図示）が光電面３に対して電気的に接続されている。この配線層と光電面３との接続にあたっては、側管１３と入射窓１１とで挟持された取付部材２３がモールド部材１４内に延びて固定されている。また、出射窓１２の真空側表面の周辺領域では、金属製の別の配線層（不図示）が蛍光面５に対して電気的に接続されている。この配線層と蛍光面５との接続にあたっては、側管１３とモールド部材１４とで挟持された取付部材２４がモールド部材１４内に延びて固定されている。

取付部材２１〜２４の端部には、例えばコバール金属からなるリード線２５〜２８の一端がそれぞれ接続されている。リード線２５〜２８の他端は、モールド部材１４及びケース部材１５を気密に貫通して外部に突出し、外部電圧源（不図示）に電気的に接続されている。これにより、光電面３、マイクロチャンネルプレート４、及び蛍光面５には、外部電圧源からの所定の電圧が印加される。光電面３とマイクロチャンネルプレート４の入力面４ａ（図２参照）との間には、例えば２００Ｖ程度の電位差が設定され、マイクロチャンネルプレート４の入力面４ａと出力面４ｂ（図２参照）との間には、例えば５００Ｖ〜９００Ｖ程度の電位差が可変に設定される。また、マイクロチャンネルプレート４の出力面４ｂと蛍光面５との間には、例えば６ｋＶ程度の電位差が設定される。

続いて、上述したマイクロチャンネルプレート４について、更に詳細に説明する。図３は、マイクロチャンネルプレートの一例を示す斜視図である。また、図４は、その膜構成を示す断面図である。

図３に示すように、マイクロチャンネルプレート４は、入力面（表面）４ａ及び出力面（裏面）４ａを有する円板状の基体３１を有している。基体３１は、例えば鉛ガラスやアルマイト処理が施された酸化アルミ等の絶縁性材料によって形成されている。基体３１には、入力面４ａ側から出力面４ｂ側に至る断面円形状の複数のチャンネル３２が形成されている。チャンネル３２は、隣り合うチャンネル３２との中心間距離が例えば数μｍ〜数十μｍとなるように、平面視でマトリクス状に配置されている。また、基体３１には、図４に示すように、機能的な膜として、抵抗膜３３と、入力電極３４と、出力電極３５と、電子放出膜３６と、イオンバリア膜３７とが形成されている。

抵抗膜３３は、チャンネル３２の内壁面全体にわたって、電子放出膜３６の内側に設けられている。抵抗膜３３の厚さは、例えば１００Å〜１００００Å程度となっている。この抵抗膜３３は、例えば基体３１が鉛ガラスによって形成されている場合、基体３１を真空炉に設置して高温の水素ガスを流入し、鉛ガラスの表面を還元することによって形成される。抵抗膜３３の抵抗値は、真空炉の雰囲気温度、水素ガス濃度、還元時間などの制御によって所望の値に調整することができる。また、抵抗膜３３は、後述する原子層堆積法によって形成することができる。原子層堆積法を用いる場合、例えばＡｌ_２Ｏ_３層とＺｎＯ層とをそれぞれ複数層堆積して抵抗膜３３を形成できる。この場合の抵抗膜３３の厚さは２０Å〜４００Åが好適である。

入力電極３４及び出力電極３５は、チャンネル３２における入力面４ａ側の端部と出力面４ｂ側の端部とにそれぞれ設けられている。入力電極３４及び出力電極３５は、例えばＩｎ_２Ｏ_３及びＳｎＯ_２からなるＩＴＯ膜や、ネサ膜、ニクロム膜、インコネル（登録商標）膜などを蒸着することによって形成されている。蒸着を用いることにより、入力電極３４は、入力面４ａのうちチャンネル３２の開口部３２ａを除いた領域と、チャンネル３２の内壁面における入力面４ａ側の端部とにわたって形成され、出力電極３５は、出力面４ｂのうちチャンネル３２の開口部３２ｂを除いた領域と、チャンネル３２の内壁面における出力面４ｂ側の端部とにわたって形成されている。入力電極３４及び出力電極３５の厚さは、例えば１０００Å程度となっている。

電子放出膜３６は、チャンネル３２の内壁面全体にわたって、抵抗膜３３、入力電極、及び出力電極３５を覆うように設けられている。また、イオンバリア膜３７は、チャンネル３２における入力面４ａ側の開口部３２ａを覆うように形成されている。電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７の厚さは、例えば１０Å〜２００Å程度となっている。これらの電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７は、例えば原子法堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることにより、同一の工程で一体的に形成されている。

原子層堆積法は、化合物の分子の吸着工程、反応による成膜工程、及び余剰分子を除去するパージ工程を繰り返し行うことで、原子層を一層ずつ積層して薄膜を得る手法である。電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７の形成材料には、化学的な安定性を得る観点から金属酸化物が用いられる。このような金属酸化物としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢｅＯ，ＣａＯ、ＳｒＯ，ＢａＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＲｕＯ、ＺｒＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＧａＯ、ＺｎＯ等が挙げられる。

次に、マイクロチャンネルプレート４の製造方法について説明する。

以上のような構成を有するマイクロチャンネルプレート４を製造する場合、まず、抵抗膜３３、入力電極３４、及び出力電極３５を基体３１にそれぞれ形成する。次に、図５に示すように、入力面４ａを覆うように有機膜３８を形成する。この有機膜３８としては、例えばニトロセルロース膜が挙げられる。また、有機膜３８の厚さは、例えば２００Å〜４００Å程度とすることが好ましい。有機膜の形成方法としては、公知の方法（例えば特公昭５３−３５４３３号公報の第４頁左欄２行目〜第４頁右欄８行目参照）を用いることができる。

有機膜３８の形成の後、図６に示すように、原子法堆積法を用いて電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７を同一の工程にて形成する。この工程では、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７の形成材料となる金属酸化物を含むガスを出力面４ｂ側からチャンネル３２内に流入させる。こうすることで、有機膜３８がチャンネル３２の入力面４ａ側を塞ぐ蓋の役目をなし、チャンネル３２の内壁面に電子放出膜３６が形成されると同時に、有機膜３８の裏面側に重なるようにチャンネル３２の入力面４ａ側の開口部３２ａを覆うようにイオンバリア膜３７が形成される。

例えばＡｌ_２Ｏ_３を用いて電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７を成膜する場合、反応ガスとして例えばトリメチルアルミを用いることができる。この場合、成膜工程には、Ｈ_２Ｏの吸着工程、Ｈ_２Ｏのパージ工程、トリメチルアルミの吸着工程、及びトリメチルアルミのパージ工程が含まれる。そして、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７が所望の厚さ（例えば１０Å〜１００Å）になるまでこれらの工程を繰り返すことで、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７が形成される。

電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７の形成の後、所定時間の加熱を行い、有機膜３８を入力面４ａから除去する。これにより、マイクロチャンネルプレート４が得られる。

以上説明したように、イメージインテンシファイア１では、マイクロチャンネルプレート４の基体３１に形成される電子放出膜３６とイオンバリア膜３７とが、原子層堆積法によって同一の成膜工程で一体的に形成されている。この構造では、電子放出膜３６とイオンバリア膜３７とが連続且つ強固な膜となるため、従来の構造と比較してイオンバリア膜３７を薄く形成できる。また、イオンバリア膜３７を有機膜３８の裏側（チャンネル３２の開口部３２ａ側）に形成するので、有機膜３８の除去の際に有機膜３８を露出させておくことが可能となる。これにより、有機膜３８がマイクロチャンネルプレート４の入力面４ａに残留してしまうことが抑制され、残留有機膜がガス源となることによるイオンバリア膜３７の性能低下を抑えることができる。したがって、マイクロチャンネルプレート４からのイオンフィードバックが抑制され、イメージインテンシファイア１のライフ特性を十分に向上できる。

また、マイクロチャンネルプレート４では、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７が金属酸化物を含んで形成されている。金属酸化物は化学的な安定性に優れるので、金属酸化物を用いることにより、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７の経時変化を抑えられる。

また、チャンネル３２における入力面４ａ側の端部及び出力面４ｂ側の端部には、電子放出膜３６よりも内側に入力電極３４及び出力電極３５がそれぞれ形成されている。このように、入力電極３４及び出力電極３５が電子放出膜３６よりも内側に形成されることで、チャンネル３２内で電子放出膜３６が露出する領域を十分に確保できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形が可能である。図７は、変形例に係るマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。同図に示すマイクロチャンネルプレート４１は、入力面４ａを覆うようにイオンバリア膜３７上に金属膜３９が設けられている点で上記実施形態と異なっている。金属膜３９は、例えばＡｌの蒸着によって形成され、金属膜３９の厚さは例えば４０Å〜１２０Å程度となっている。

このような構成を有するマイクロチャンネルプレート４１を製造する場合、まず、抵抗膜３３、入力電極３４、及び出力電極３５を基体３１にそれぞれ形成する。次に、図８に示すように、入力面４ａを覆うようにニトロセルロース膜等の有機膜３８を形成し、次いで、有機膜３８の表面を覆うように金属膜３９を形成する。金属膜３９の形成の後、所定時間の過熱を行い、有機膜３８を入力面４ａから除去する。

有機膜３８の除去の後、図９に示すように、原子法堆積法を用いて電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７を同一の工程にて形成する。この工程では、図６に示した場合と同様に、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７の形成材料となる金属酸化物を含むガスを出力面４ｂ側からチャンネル３２内に流入させる。これにより、チャンネル３２の内壁面に電子放出膜３６が形成されると同時に、金属膜３９の裏面側に重なるようにチャンネル３２の入力面４ａ側の開口部３２ａを覆うようにイオンバリア膜３７が形成される。以上により、イオンバリア膜３７上に金属膜３９が位置することとなる。

このような形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。また、イオンバリア膜上の金属膜３９によって電子の供給が可能となり、イオンバリア膜３７の帯電を防止できる。さらに、イオンバリア膜３７上の金属膜３９がチャンネルＩＮ側の電極（入力電極）を兼ねることができるので、図９における入力電極３４の形成を省略することも可能となる。なお、金属膜３９の形成方法は、上記方法に限られるものではない。例えば、電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７を形成し、有機膜３８を除去した後に、蒸着によってイオンバリア膜上に金属膜３９を堆積させてもよい。

また、図１０は、本発明の別の変形例に係るマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す断面図である。同図に示すマイクロチャンネルプレート４２は、基体３１がＳｉ等の半導体材料によって形成されている点で、基体３１が絶縁性材料で形成されている上記実施形態と異なっている。この形態では、チャンネル３２の内壁面に抵抗膜３３を設ける必要はなく、入力電極３４、出力電極３５、及び電子放出膜３６がチャンネル３２の内壁面に直接形成されている。このような形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。また、抵抗膜３３の製造工程を省けるため、製品コストを削減することが可能となる。

さらに、上記実施形態では、電子放出膜３６とイオンバリア膜３７とを同一の成膜工程によって一体的に形成する場合について説明したが、更に抵抗膜３３も同一の成膜工程によって一体的に形成してもよい。この場合、図１１に示すように、例えば原子層堆積法を用いて抵抗膜３３をＡｌ_２Ｏ_３とＺｎＯとの複数積層膜で所定の厚さまで堆積した後、引き続きＡｌ_２Ｏ_３のみを更に所定の厚さで堆積して電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７を形成する。このように作製されたマイクロチャンネルプレート５２では、抵抗膜３３によって電子を供給することが可能となり、イオンバリア膜３７の帯電を防止できる。なお、二次電子透過性を考慮すると、抵抗膜３３、電子放出膜３６、及びイオンバリア膜３７の総膜厚は４００Å以下にすることが好ましい。

さらに、上記実施形態では、出力電極３５を予め基体３１に形成した後に電子放出膜３６及びイオンバリア膜３７を形成しているが、出力電極３５の形成を、抵抗膜３３、電子放出膜３６、及びイオンバリア膜３７を形成した後に行ってもよい。この場合、図１２に示すマイクロチャンネルプレート６２のように、チャンネル３２における出力面４ｂ側の端部で電子放出膜３６上に出力電極３５が形成される。この場合、電子放出膜３６からの二次電子の放出角が制限されるため、イメージインテンシファイア１の分解能を向上できる。

続いて、本発明の効果確認試験について説明する。

この効果確認試験は、チャンネルに対して電子抵抗膜及びイオンバリア膜を同一の工程で一体的に設けたマイクロチャンネルプレートを搭載したイメージインテンシファイアのサンプル（実施例）と、イオンバリア膜を設けないマイクロチャンネルプレートを搭載したイメージインテンシファイアのサンプル（比較例）とをそれぞれ複数用意し、光を入射させたときの出力の相対的な変化をシリコンモニタの電流値で測定したものである。

試験の光源には、色温度が２８５６Ｋの光源を用いた。そして、図１３に示すように、照度５４００μｌｘで５秒間、照度５４０μｌｘで５分間、照度５４ｌｘで３秒間、照度５４０μｌｘで５分５２秒間、電源オフ状態で１分間、の計１２分を１サイクルとし、時間０の時点の出力を１として相対出力を測定した。

図１４は、その試験結果を示す図である。同図に示すように、比較例に係る５つのサンプルＡ〜Ｅでは、時間の経過と共に相対出力が減少し、サンプルＡでは、５０時間経過前に相対出力が０．５程度に減少し、サンプルＣでは、５０時間経過後に相対出力が０．６程度となっている。また、サンプルＢ，Ｄ，Ｅでは、１００時間経過後の相対出力が０．６以下となっている。これに対し、実施例に係る３つのサンプルＦ〜Ｈでは、測定の開始後に僅かに相対出力が上昇し、その後、１５０時間経過後も相対出力が０．６以上の値で維持されている。したがって、本発明の構成がライフ特性の向上に寄与していることが確認できた。

１…イメージインテンシファイア、３…光電面（光電陰極）、４，４１，４２，５２，６２…マイクロチャンネルプレート、４ａ…入力面、４ｂ…出力面、５…蛍光面（電子入射面）、３１…基体、３２…チャンネル、３２ａ…開口部、３３…抵抗膜、３４…入力電極、３５…出力電極、３６…電子放出膜、３７…イオンバリア膜、３８…有機膜、３９…金属膜。

Claims (15)

1. 表面及び裏面を有する基体と、
   前記基体の表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルと、
   前記チャンネルの内壁面に形成された電子放出膜と、
   前記チャンネルにおける前記基体の表面側の開口部を覆うように形成されたイオンバリア膜と、を備え、
   前記電子放出膜と前記イオンバリア膜とが一体的に連続した膜となっていることを特徴とするマイクロチャンネルプレート。
2. 前記電子放出膜及び前記イオンバリア膜は、金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロチャンネルプレート。
3. 前記イオンバリア膜上には、前記基体の表面を覆う金属膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロチャンネルプレート。
4. 前記チャンネルの内壁面には、前記電子放出膜よりも内側に抵抗膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
5. 前記抵抗膜は、前記電子放出膜及び前記イオンバリア膜と一体的に連続した膜となっていることを特徴とする請求項４記載のマイクロチャンネルプレート。
6. 前記チャンネルにおける前記基体の表面側の端部には、入力電極が設けられ、前記チャンネルにおける前記基体の裏面側の端部には、出力電極が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
7. 前記出力電極は、前記チャンネルの内壁面側から見て前記電子放出膜よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項６記載のマイクロチャンネルプレート。
8. 前記出力電極は、前記チャンネルの内壁面側から見て前記電子放出膜よりも外側に設けられていることを特徴とする請求項６記載のマイクロチャンネルプレート。
9. 表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルが形成された基体を準備する基体準備工程と、
   前記基体の表面を覆うように有機膜を形成する有機膜形成工程と、
   原子層堆積法を用いることにより、前記チャンネルの内壁面に電子放出膜を形成すると同時に、前記有機膜に重なるように前記チャンネルにおける前記基体の表面側の開口部を覆うイオンバリア膜を前記電子放出膜と一体的に形成する機能膜形成工程と、
   前記電子放出膜及び前記イオンバリア膜の形成の後、前記有機膜を前記基体の表面から除去する有機膜除去工程と、を備えたことを特徴とするマイクロチャンネルプレートの製造方法。
10. 前記有機膜除去工程の後、前記イオンバリア膜における前記基体と反対側の面を覆うように金属膜を形成する金属膜形成工程を更に備えたことを特徴とする請求項９記載のマイクロチャンネルプレートの製造方法。
11. 表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルが形成された基体を準備する基体準備工程と、
    前記基体の表面を覆うように有機膜を形成する有機膜形成工程と、
    前記有機膜における前記基体と反対側の面を覆うように金属膜を形成する金属膜形成工程と、
    前記金属膜の形成後に、前記有機膜を前記基体の表面から除去する有機膜除去工程と、
    前記有機膜除去工程の後に、原子層堆積法を用いることにより、前記チャンネルの内壁面に電子放出膜を形成すると同時に、前記金属膜に重なるように前記チャンネルにおける前記基体の表面側の開口部を覆うイオンバリア膜を前記電子放出膜と一体的に形成する機能膜形成工程と、を備えたことを特徴とするマイクロチャンネルプレートの製造方法。
12. 前記有機膜形成工程に先立ち、前記チャンネルの内壁面に抵抗膜を形成する抵抗膜形成工程を更に備えたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載のマイクロチャンネルプレートの製造方法。
13. 前記機能膜形成工程において、前記チャンネルの内壁面と電子放出膜との間に、前記電子放出膜及び前記イオンバリア膜と一体的に抵抗膜を形成することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載のマイクロチャンネルプレートの製造方法。
14. 前記機能膜形成工程の後、前記チャンネルにおける前記基体の裏面側の端部に出力電極を形成する出力電極形成工程を更に備えたことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項記載のマイクロチャンネルプレートの製造方法。
15. 入射光を光電子に変換する光電陰極と、
    前記光電陰極から放出された光電子を増倍する請求項１〜８のいずれか一項記載のマイクロチャンネルプレートと、
    前記マイクロチャンネルプレートによって増倍された電子を受ける電子入射面と、を備えたことを特徴とするイメージインテンシファイア。

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