JP6220780B2 - マイクロチャネルプレート、イメージインテンシファイヤ、荷電粒子検出器および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、イメージインテンシファイヤ、イオン検出器の他、該イオン検出器を含む検査装置、例えば質量分析装置、光電子分光装置、電子顕微鏡または光電子増倍管等に用いられるマイクロチャネルプレート（以下、ＭＣＰという）に関するものである。

マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）は板状の構造体（本体）を備え、複数のチャネルが規則正しく配列された電子増倍素子として知られている。図１（ａ）は、代表的なＭＣＰ（単一クラッド構造）の構造を示す一部破断図であり、図１（ｂ）は、ＭＣＰの使用例を説明するための図である。

すなわち、従来のＭＣＰ６は、鉛ガラスを主成分とする薄型円盤状の構造体（本体）であり、環状の外周部６１を除いて厚み方向に貫通する多数の小径の孔６２が配置され、該構造体の両面には電極６３が蒸着により形成されている。電極６３は、ＭＣＰ６の全面をカバーするのではなく、ＭＣＰ６の外周部６１を外周端から０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ露出させて形成されている。

ＭＣＰ６は、図１（ｂ）に示されたように、前面と背面側にそれぞれ入力側電極４（電極６３）、出力側電極７（電極６３）が配置されており、電源１５により、所定の電圧が印加されることで、孔６２に入射した電子、イオン等の荷電粒子１６が孔６２を規定する内壁（チャネル壁）に衝突した際に、二次電子を放出する。これにより、入射電子等が増倍される。なお、チャネルのアスペクトレシオ（＝Ｌ／Ｄ）は、チャネルとなる孔６２の長さＬと孔６２の直径Ｄ（チャネル径）により与えられる。

特に近年、上述のような構造を有するＭＣＰには、検出効率の向上に関する要求が多くなってきている。

発明者らは従来のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）について詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した。

すなわち、一般にＭＣＰの検出効率は当該ＭＣＰにおけるチャネル開口率に比例するため、上述のような検出効率の向上要求には、ＭＣＰにおけるチャネル開口率を高くすることが最も効果的である。しかしながら、チャネル開口率を上げていくと、チャネルを仕切る構造物自体の体積が減少してしまい、結果的に当該ＭＣＰの物理的強度が低下するという課題があった。

その解決策として、エッチングにより入射端面の近傍だけチャネル開口率を上げる（チャネル開口端をテーパー形状に加工する）ことが試みられてきた。この解決策によれば、当該ＭＣＰの入射端面近傍のみチャネル開口が広がるため、当該ＭＣＰの物理的強度を保ちつつ検出効率を向上させることが可能なように思えるが、未だ最適な技術は確立されてこなかった。

例えば、単一クラッド型ＭＣＰでは、エッチング方法やエッチング液を工夫することで、最適な開口部を形成することが試みられてきた。しかしながら、このような単一クラッド型ＭＣＰでは、エッチングむらやチャネル欠陥を抑制することは難しく、特に大型ＭＣＰへの適用が困難であった。一方で、二重クラッド型ＭＣＰでは、耐酸性の異なるクラッドガラスを用いた構造が知られている。即ち、チャネルとなる貫通孔を有する内側クラッドガラスの耐酸性を外側クラッドガラスの耐酸性よりも低く設定することで、開口をエッチング加工し易くした構造が知られている。しかしながら、従来最適と考えられてきた内側クラッドガラスの形状では、外側クラッドガラスがエッチングされにくいため、十分な開口率を確保するのは難しく、従来の二重クラッド型ＭＣＰによっても、満足できる質のテーパー開口を備えたＭＣＰを得ることは困難であった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、十分な物理的強度を確保しつつ高い検出効率を実現するＭＣＰおよびその応用装置を提供することを目的としている。

本発明に係るマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）は、還元処理前に絶縁性を呈する一方、還元処理後に導電性を呈する鉛ガラスからなるセンシングデバイスである。当該ＭＣＰは、上述の目的を達成するため、異なる化学特性を有する２種類のクラッドガラスにより構成された二重クラッド構造を採用している。

本発明の第１の態様として、当該ＭＣＰの本体は、それぞれが所定の耐酸性を有する複数の第１クラッドガラスと、第1クラッドガラスよりも高い耐酸性を有する第２クラッドガラスを備える。また、本発明の第２の態様として、当該ＭＣＰは、第１クラッドガラス、第２クラッドガラスの他、当該ＭＣＰの入射端面上に設けられた、高δ物質からなるコーティング材を更に備える。第１および第２の態様において、複数の第１クラッドガラスそれぞれは、所定方向に沿って伸びるとともにチャネルを規定する貫通孔を有し、該貫通孔の内壁面がチャネル壁（二次電子放出層）として機能する。また、第２クラッドガラスは、それぞれが所定距離だけ離間して配置される複数の第１クラッドガラスの隙間を埋める部材である。従って、第２クラッドガラスは、複数の第1クラッドガラスそれぞれの外周面に接触した状態で該複数の第1クラッドガラスの外周面で挟まれた空間に少なくとも一部が位置する。

特に、第１および第２の態様として、当該ＭＣＰの入射端面側において、複数の第１クラッドガラスそれぞれにおける貫通孔の開口端はテーパー状に加工されている。この構造により、入射端面におけるチャネル開口率を高くすること（検出効率の向上）が可能になる。また、第１および第２の態様として、入射端面近傍の電界を安定させることが可能になる。さらに、所定方向に直交する当該ＭＣＰの断面において、第1クラッドガラスの外周が六角形に変形することにより、第２クラッドガラスがハニカム構造を構成している。このように第クラッドガラスにハニカム構造が採用されることにより、当該ＭＣＰ自体の物理的強度を確保しつつ入射端面におけるチャネル開口率を飛躍的に向上させ、高い検出効率を得ることが可能になる。なお、第２の態様として、当該ＭＣＰの入射端面において、コーティング材は、第２クラッドガラスの端面全体を覆った状態で、複数の第１クラッドガラスそれぞれにおける貫通孔のテーパー開口の少なくとも一部を覆っている。この構造により、検出効率を更に向上させることが可能になる。

上記第１および第２の態様のうち少なくともいずれかに適用可能な第３の態様として、本体の入射端面に占める第１クラッドガラスの面積比は、該入射端面に占める第２クラッドガラスの面積比よりも大きい。より具体的には、上記第１〜第３の態様のうち少なくともいずれかに適用可能な第４の態様として、本体の入射端面に占める第１クラッドガラスのテーパー加工処理前の面積比は、６０％〜９０％である。なお、入射端面は、複数チャネル開口が配置された、電子増倍に寄与するガラス本体の入射側有効面を意味し、入射端面に対する各部の面積比は、チャネル開口に対するテーパー加工処理前の状態における面積比を意味する。さらに、入射端面に対する各部の面積比は、第１クラッドガラスの内壁で規定される空間に相当する領域を含まないガラス領域のみの面積比を意味する。

また、上記第１〜第４の態様のうち少なくともいずれかに適用可能な第５の態様として、チャネルを規定するための貫通孔の中心軸と該貫通孔の開口端に位置するテーパー面の角度で規定されるテーパー角は、１０°〜５０°であるのが好ましい。

さらに、上記第１〜第５の態様のうち少なくともいずれかに適用可能な第６の態様として、高δ物質は、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＳｒＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、およびＮａＣｌのうちのいずれかを含むのが好ましい。特に、電子、イオンなどの検出には、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、およびＮａＣｌが適しており、また、紫外線、放射線、Ｘ線の検出にはＣｓＩ、ＫＢｒ、ＳｒＯ、Ｙ_２Ｏ_３、およびＢ_２Ｏ_３が適している。

なお、上記第１〜第６の態様のうち少なくともいずれかに適用可能な第７の態様では、塩酸に対する耐性、硝酸に対する耐性、硫酸に対する耐性、リン酸に対する耐性、これら塩酸、硝酸、硫酸、リン酸のうち２以上の混合液に対する耐性、フッ化水素に対する耐性、およびフッ化水素の化合物に対する耐性のうちいずれかとして、第２クラッドガラスの還元処理前の耐酸性は、第１クラッドガラスの還元処理前の耐酸性よりも高いものとする。

上述のような第１〜第７の態様のうち少なくともいずれか、またはこれらの態様の組合せにより構成されるＭＣＰ（本発明に係るＭＣＰ）は、種々のセンシングデバイスへの適用が可能である。

例えば、第８の態様として、上記第１〜第７の態様のうち少なくともいずれか、またはこれらの態様の組合せにより構成されるＭＣＰは、イメージインテンシファイヤに適用可能である。また、第９の態様として、上記第１〜第７の態様のうち少なくともいずれか、これらの態様の組合せにより構成されるＭＣＰは、イオン検出器に適用可能である。さらに、第１０の態様として、第９の態様に係るイオン検出器は、種々の検査装置に適用可能である。第９および第１０のうち少なくともいずれかの態様に適用可能な第１１の態様として、第９の態様に係るイオン検出器が適用される検査装置には、例えば、質量分析装置、光電子分光装置、電子顕微鏡または光電子増倍管が含まれる。

一例として、質量分析装置は、測定対象試料をイオン化するイオン化部と、イオン化部によりイオン化された試料を質量電荷比に応じて分離する分析部と、分析部を通過したイオンを検出するイオン検出部を備える。係るイオン検出部は、上記第１１の態様に係るイオン検出器として、上記第１〜第７の態様のうち少なくともいずれか、またはこれらの態様の組合せにより構成されるＭＣＰを含む。

なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。

また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。

本発明によれば、十分な物理的強度を確保しつつ高い検出効率を実現するＭＣＰおよびその応用装置が得られる。

は、代表的なＭＣＰを示し、（ａ）は、代表的なＭＣＰ（単一クラッド構造）の構造を示す一部破断図、（ｂ）は、ＭＣＰの使用例を説明するための図である。 は、ＭＣＰの構造を示し、（ａ）は、一般的な二重クラッド構造を有するＭＣＰチャネル近傍の構造を示す図、（ｂ）は、本実施形態に係るＭＣＰのチャネル近傍の構造を説明するための図である。 は、は、本実施形態に係るＭＣＰの、入射端面近傍（チャネル開口端近傍）の断面構造を示す図である。 は、図１（ａ）の矢印Ａで示された方向から見たＭＣＰの一部（矢印Ｃで示された領域）に相当する、本実施形態に係るＭＣＰの平面構造を示す図である。 は、本実施形態に係るＭＣＰにおける二重クラッド構造の製造方法を説明するための図である。 は、図５（ａ）に示された形成方法とは異なるチャネルファイバの他の形成方法を説明するための図である。 は、ＭＣＰの断面構造を示し、（ａ）は、図５（ｇ）に示されたチャネル形成前のＭＣＰ２８の断面構造を示す一部破断図（図１（ａ）に示された一部破断図に相当）、（ｂ）は、チャネルが形成されたＭＣＰ２８Ａの一部破断図（図１（ａ）に示された一部破断図に相当）である。 は、は、本実施形態に係る二重クラッドＭＣＰにおけるチャネル開口のテーパー加工方法を説明するための図である。 は、表面酸化による二次電子放出特性の変化を説明するためのグラフである。 は、ＭＣＰの応用例を示し，（ａ）は、本実施形態に係るＭＣＰが適用可能なイメージインテンシファイヤの断面構造を示す図、（ｂ）は、本実施形態に係るＭＣＰが適用可能な検査装置として、質量分析装置の構成を示す概念図である。

以下、本発明に係るマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の各実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一部位、同一要素には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

図２（ａ）は、一般的な二重クラッド構造を有するＭＣＰのチャネル近傍の構造を示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態に係るＭＣＰのチャネル近傍の構造を説明するための図である。また、図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｂで示された方向から見たＭＣＰの断面構造（特に、各チャネルの開口端近傍）を示す図である。また、図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａで示された方向から見たＭＣＰの一部（矢印Ｃで示された領域）に相当する、本実施形態に係るＭＣＰの平面構造を示す図である。

本実施形態に係るＭＣＰは、還元処理前に絶縁性を呈する一方、還元処理後に導電性を呈する鉛ガラスからなる本体を備えた電子増倍素子であり、その基本的な構造は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたＭＣＰ６の構造に類似している。しかしながら、本実施形態に係るＭＣＰは、それぞれがチャネルを規定する複数の孔が形成された本体（構造体）の構造において、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたＭＣＰ６と異なる。すなわち、ＭＣＰ６の構造体が単一クラッド構造であるのに対し、本実施形態に係るＭＣＰの本体は、二重クラッド構造を備える。

さらに、一般的な二重クラッド構造を有するＭＣＰ１００は、図２（ａ）に示されたように、その内壁１１０ａがチャネル壁として機能する第１クラッド１１０（第１クラッドガラス）と、第１クラッド１１０（クラッドガラス）の外周面上に直接設けられた第２クラッド１２０を備える。ＭＣＰ１００において、第１クラッド１１０は、エッチングにより各チャネルの開口端をテーパー加工し易くするため、低い耐酸性を有する。また、第２クラッド１２０は、当該ＭＣＰ１００の物理的強度を維持するため、エッチング液によりエッチングされないよう高い耐酸性を有する。また、ＭＣＰ１００では、第１クラッド１１０が環状であるため、必然的にその周辺に位置する第２クラッド１２０の厚みは一定していない。そのため、ＭＣＰ１００の入射端面側において各チャネルの開口端に対してテーパー加工を施したとしても、チャネル開口率の増加は必然的に制限される。

一方、図２（ｂ）に示された本実施形態に係るＭＣＰ２００は、その内壁２１０ａがチャネル壁として機能する第１クラッド２１０（第１クラッドガラス）と、第１クラッド２１０の外周面上に直接設けられた第２クラッド２２０（第２クラッドガラス）を備える。ＭＣＰ２００では、ＭＣＰ１００と同様に、第１クラッド２１０は、エッチングにより各チャネルの開口端をテーパー加工し易くするため、低い耐酸性を有する。また、第２クラッド２２０は、当該ＭＣＰ２００の物理的強度を維持するため、エッチング液によりエッチングされないよう高い耐酸性を有する。さらに、ＭＣＰ２００では、第１クラッド２１０の外周が六角形状に変形することにより、第２クラッド２２０がハニカム構造を構成している。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態に係るＭＣＰ２００の、入射端面近傍（チャネル開口端近傍）の断面構造を示す図（図１（ａ）の矢印Ｂから見た断面に相当）である。

図３（ａ）に示されたように、ＭＣＰ２００の入射端面Ｓ近傍では、第１クラッド２１０の開口端（各チャネルの開口端）がエッチングされ、該入射端面におけるチャネル開口率が拡大されている。このとき、入射端面Ｓにおける各チャネルの開口径Ｄ１は、他の部分のチャネル径Ｄ２よりも大きくなる。そのため、ＭＣＰ２００自体の物理的な強度は維持しつつ検出効率が向上する。また、ＭＣＰ２００の入射端面Ｓ上には、第１クラッド２１０がテーパー状にエッチングされ、該入射端面Ｓに一致した第２クラッド２２０の端面と、該第１クラッド２１０におけるテーパー面の一部を覆うように、高δ物質からなるコーティング材３００が設けられている。なお、高δ物質は、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＳｒＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３およびＮａＣｌのうちのいずれかを含むのが好ましい。特に、電子、イオンなどの検出には、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、およびＮａＣｌが適しており、また、紫外線、放射線、Ｘ線の検出にはＣｓＩ、ＫＢｒ、ＳｒＯ、Ｙ_２Ｏ_３、およびＢ_２Ｏ_３が適している。

エッチングされた、各チャネルの開口端のテーパー角θは、１０°〜５０°であるのが好ましい。なお、テーパー角θは、例えば図３（ａ）に示されたように、チャネル中心軸ＡＸ（第１クラッド２１０に設けられた貫通孔の中心軸に一致）と該チャネル開口端におけるテーパー面の角度で規定される。以下に説明するＭＣＰ２００のサンプルでは、テーパー角θは３０°である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａで示された方向から見たＭＣＰの一部（矢印Ｃで示された領域）に相当する、本実施形態に係るＭＣＰの平面構造を示す図である。

図４（ａ）に示された平面構造では、第１クラッド２１０の内壁２１０ａで規定されるチャネル径はＤ１１である。一方、図４（ｂ）に示された平面構造では、チャネル径はＤ１１よりも大きいＤ１２である。このように、本実施形態に係るＭＣＰ２００では、第２クラッド２２０がハニカム構造を構成しているため、チャネル開口率を図２（ａ）に示された構造よりも格段に大きくすることが可能になる。

加えて、図２（ｂ）に示されたように、第１クラッド２１０と第２クラッド２２０の境界の形状を６角形にすることで、主たる導電部となる第２クラッド２２０の幅は一定になる。この場合、導電部において均等な電流密度になるため、ＭＣＰ内のいずれの場所にも過不足なく電荷が供給され得る。また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されたように、第２クラッド２２０でハニカム構造を構成するためには、第１クラッド２１０と第２クラッド２２０それぞれの屈伏点（deformation point）で規定される粘性が同一か近いことが好ましい。

なお、チャネル開口率を拡大して検出効率を向上させるためには、当該ＭＣＰ２００の入射端面Ｓにおいて、該入射端面Ｓに占める第１クラッド２１０のエッチング前の面積比（チャネル開口の占める領域を除いたガラス領域の面積比）は、該入射端面Ｓに占める第２クラッド２２０の面積比よりも大きいのが好ましい。具体的には、該入射端面Ｓに占める第１クラッド２１０のエッチング前の面積比は、６０％〜９０％であるのが好ましい。

次に、図５（ａ）〜図５（ｉ）に基づいて、本実施形態に係るＭＣＰ２００における二重クラッド構造の製造方法について説明する。ここでは、円形断面のＭＣＰ２００、正六角形断面を有するＭＦ１０、酸の溶剤（例えば、ＨＮＯ_３或いはＨＣｌ）を用いた場合を例とする。

なお、図６は、図５（ａ）に示された形成方法とは異なるチャネルファイバの他の形成方法を説明するための図である。図７（ａ）は、図５（ｇ）に示されたチャネル形成前のＭＣＰ２８の断面構造を示す一部破断図（図１（ａ）に示された一部破断図に相当）であり、図７（ｂ）は、チャネルが形成されたＭＣＰ２８Ａの一部破断図（図１（ａ）に示された一部破断図に相当）である。

まず、ＭＦ１０の製造方法を説明する。図５（ａ）は、芯抜処理によりチャネルができるチャネルファイバ（第１ファイバ）１２の形成方法を示す図である。同図によると、チャネルファイバ１２は、酸に対する可溶性を有する第１ガラス材料より形成されたコア部（中心部分）１４を、同一の酸に対する不溶性を有する第２ガラス材料により形成されたクラッド部（外周部分）１６の中に挿入し、これらを加熱しながら管引し得られたものである。尚、二重クラッド構造にするためにクラッド部１６の外周には更に同一の酸に不溶性を有する第３ガラス材料により形成されたクラッド部１８が形成されている。このクラッド部１８はクラッド部１６をその内部に収容できる管であってもよいし、図６に示されたようにクラッド部１６を包囲する多数のガラス棒１８ａであってもよい。このチャネルファイバ１２のクラッド部１６が、最終的に得られるＭＣＰ２００の第１クラッド２１０に相当し、クラッド部１８または多数のガラス棒１８ａが第２クラッド２２０に相当する。

続いて、図５（ｂ）に示されたように、正六角形の中空断面を有する型枠２０の中に、チャネルファイバ１２を所定のパターンで平行密接に積み重ね、整列させる。その後、型枠２０の中に整列されたチャネルファイバ１２を加熱融着し、冷却した後に型枠２０を取外す。これにより、正六角形の断面を有するＭＦ母材２２が得られる。次に、図５（ｃ）に示されたように、ＭＦ母材２２を加熱しながら、再度管引してＭＦ１０を作る。その際に、ＭＦ１０の断面が正六角形になるように管引する。なお、さらにこの工程で得られたＭＦを型枠の中に積み重ね、整列させ、これを管引したものをＭＦ１０としてもよい。また、所望のチャネル径が得られるまでこの工程を繰り返してもよい。

次に、複数のＭＦ１０を用いたＭＣＰロッドおよびＭＣＰ２００の作製方法について説明する。

まず、図５（ｄ）に示されたように、ガラス管２４の内部に、複数の得られたＭＦ１０を整列させる。

続いて、ガラス管２４の内部に整列された複数のＭＦ１０を加圧しながら、加熱融着し、ＭＣＰ母材２６が得られる（図５（ｅ）参照）。その後、図５（ｆ）と図５（ｇ）に示されたように、ＭＣＰ母材２６を所定の厚さ及び所定の角度でスライスし表面研磨を行い、ＭＣＰ板材２８となる。図７（ａ）は、ＭＣＰ板材２８の断面構造を示す図である。このＭＣＰ板材２８には、チャネルとなるべき位置にコア部１４が残っている。

さらに、図５（ｈ）に示されたように、ＭＣＰ板材２８を酸溶液中に浸漬し、芯抜処理を行う。このとき、チャネルファイバ１２のコア部１４は、酸に対する可溶性を有する第１ガラス材料により形成されたため溶出される。一方、クラッド部１６およびクラッド部１８は酸に対する不溶性を有する第２ガラス材料および第３ガラス材料により形成されたため溶出はしない。このため、コア部１４の溶出によりチャネル６が形成される。なお、この芯抜処理においてチャネル６表面上にＳｉＯ_２を主成分とする二次電子放出層が形成される。以上のような芯抜処理により、図７（ｂ）に示されたＭＣＰ板材２８Ａが得られる。

続いて、上述のように製造された二重クラッド構造を有するＭＣＰ２８板材Ａの各チャネル開口に対してテーパー加工が行われる。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、本実施形態に係る二重クラッドＭＣＰにおけるチャネル開口のテーパー加工方法を説明するための図である。

すなわち、上述のように製造された二重クラッド構造を有するＭＣＰ板材２８Ａは、図８（ａ）に示されたように、その入射端面側がエッチング液３１０に浸される。なお、エッチング液３１０としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、これらの混合液が好ましい。エッチング液３１０は、フッ化水素酸またはその化合物でもよい。さらに、エッチング液３１０は、アルカリ水溶液でもよい。上述のように入射端面近傍におけるチャネルの開口がエッチングされることにより、例えば図３（ｂ）に示されたように、該チャネルの開口端がテーパー形状に加工されたＭＣＰ板材２８Ｂが得られる。因みに、チャネル開口のテーパー加工はＭＣＰ板材２８の抜芯処理（図５（ｈ））の前に行ってもよい。

芯抜処理およびチャネル開口のテーパー加工をしたＭＣＰ板材２８Ｂを水素雰囲気の電気炉中に入れて加熱することで、還元処理が行われる（図５（ｉ）参照）。これにより、ＭＣＰ板材２８Ｂのチャネル表面（二次電子放出層の内側）のＰｂＯはＰｂに還元され、ＭＣＰ２８Ｃが得られる。

さらに、ＭＣＰ板材２８Ｃの入射端面には、図８（ｂ）に示されたように、高δ物質３００が蒸着されることで、各チャネルにおける開口端近傍が、例えば図３（ａ）に示されたような断面形状を有するＭＣＰ板材２８Ｄが得られる。また、原子層堆積法（ＡＬＤ）を用いて高δ物質３００を、開口端近傍を含むチャネル全体に形成することもできる。この場合、開口端近傍を含むチャネル全体に高δ物質３００が所望の膜厚で均一に成膜されるため、膜厚を制御することでチャージアップを容易に制御できる。なお、図８（ｃ）に示されたガラス本体の有効面（複数のチャネルが形成された、電子増倍に寄与する面）が当該ＭＣＰの入射端面Ｓである。最後にＭＣＰ板材２８Ｄの両面に、電極用金属が蒸着され（図示せず）、ＭＣＰ２００が得られる。

図９は、表面酸化による二次電子放出特性の変化を説明するためのグラフである。特に、グラフ９１０は、上述のように製造された本実施形態に係るＭＣＰ２００の２種類のサンプルに関する二次電子放出特性を示し、グラフＧ９２０は、ＭＣＰ２００の２種類のサンプルそれぞれを真空ベーキングにより酸化させたサンプルに関する二次電子放出特性を示している。この図９からも判るように、表面酸化により、ＭＣＰの二次電子放出比は向上し、結果、検出効率も向上することが判る。

なお、上述のような構造を備えた本実施形態に係るＭＣＰ２００は、種々の装置への適用が可能である。例えば、図１０（ａ）は、本実施形態に係るＭＣＰが適用可能なイメージインテンシファイヤの断面構造を示す図ある。

図１０（ａ）に示されたように、イメージインテンシファイヤ４００は、セラミック製の真空容器４１０と、真空容器４１０の一方の開口端に設置された入射面板４２０と、真空容器４１０の他方の開口端に設置されたファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）４３０と、入射面板４２０とＦＯＰ４３０の間に配置されたＭＣＰ２００を備える。なお、入射面板４２０の内側（真空容器４１０の内部側）には、光を電子に変換する光電面４２０ａが形成され、ＦＯＰ４３０の入射面上には蛍光面４３０ａが形成されている。特に、イメージインテンシファイヤ４００では、ＭＣＰ２００と電子を光に変換する蛍光面４３０ａを近接させることにより、周辺部に歪みのない画像を得るように設計されている。

さらに、本実施形態に係るＭＣＰは、上述のイメージインテンシファイヤ（図１０（ａ））の他、質量分析装置、光電子分光装置、電子顕微鏡、光電子増倍管等の検査装置への適用も可能である。なお、検査装置の一例として、図１０（ｂ）には、質量分析装置の構成を示す概念図が示されている。

質量分析計５００は、図１０（ｂ）に示されたように、測定対象試料をイオン化するイオン化部５１０と、イオン化した試料を質量電荷比に応じて分離する分析部５２０と、分析部５２０を通過したイオンを検出するイオン検出部５３０で構成されている。イオン検出部５３０は、本実施形態に係るＭＣＰ２００と、陽極５３１を備える。例えば、本実施形態に係るＭＣＰ２００は、入射したイオンに応答して二次電子を放出する電子増倍素子として機能する。陽極５３１は、ＭＣＰから放出された二次電子を信号として取り出す。

さらに、二重クラッドＭＣＰにおいて、第１クラッドガラスは内周が円形(チャネル開口の断面形状)で外周が六角形、第２クラッドガラスは内外周共に六角形とすることで、第２クラッドの面積を小さくしてチャネル開口率を拡大させることができる。更に、第１クラッドガラスの外周と第２クラッドガラスの内外周が同一形状であるため、第二クラッドガラスの形状に沿って第１クラッドガラスのＭＣＰ入射端面側がきれいに斜めにエッチングされる。そのため、第１および第２クラッドガラスの界面におけるエッチング後の状態がチャネルごとに均一になる。また、熱電子放出が抑制されることでノイズ低減の効果が期待でき、物理的強度の低下も抑制され得る。なお、図２（ａ）に示された構造では、第２クラッドガラスの第１クラッドガラスを覆う部分の厚みにむらがあり、第1および第２クラッドガラスの界面におけるエッチング後の状態が不揃いになってしまう。

また、マイクロチャネルプレートの入射面側のみならず出射面側を入射面と同様にテーパー状に加工してもよい。入射面および出射面をテーパー状に加工することで更に検出効率が向上する。

以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

２００…ＭＣＰ，２１０…第１クラッド（第１クラッドガラス）、２２０…第２クラッド（第２クラッドガラス）。

Claims (10)

1. 鉛ガラスからなる本体を備えたマイクロチャネルプレートにおいて、
   前記本体は、
   それぞれが所定方向に沿って伸びるとともにチャネルを規定するための貫通孔を有する複数の第１クラッドガラスであって、所定の耐酸性を有する複数の第１クラッドガラスと、
   前記複数の第１クラッドガラスそれぞれの外周面に接触した状態で前記複数の第１クラッドガラスの外周面で挟まれた空間に少なくとも一部が位置する第２クラッドガラスであって、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれよりも高い耐酸性を有する第２クラッドガラスと、を備え、
   当該マイクロチャネルプレートの入射端面側において、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれにおける貫通孔は、テーパー状の開口端を有し、そして、
   前記所定方向に直交する当該マイクロチャネルプレートの断面において、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれは、六角形の外周形状を有するとともに、前記第２クラッドガラスがハニカム構造を構成していることを特徴とするマイクロチャネルプレート。
2. 鉛ガラスからなる本体を備えたマイクロチャネルプレートにおいて、
   前記本体は、
   それぞれが所定方向に沿って伸びるとともにチャネルを規定するための貫通孔を有する複数の第１クラッドガラスであって、所定の耐酸性を有する複数の第１クラッドガラスと、
   前記複数の第１クラッドガラスそれぞれの外周面に接触した状態で前記複数の第１クラッドガラスの外周面で挟まれた空間に少なくとも一部が位置する第２クラッドガラスであって、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれよりも高い耐酸性を有する第２クラッドガラスと、
   当該マイクロチャネルプレートの入射端面上に設けられた、高δ物質からなるコーティング材と、を備え、
   当該マイクロチャネルプレートの入射端面側において、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれにおける貫通孔は、テーパー状の開口端を有し、
   前記所定方向に直交する当該マイクロチャネルプレートの断面において、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれは、六角形の外周形状を有するとともに、前記第２クラッドガラスがハニカム構造を構成しており、そして、
   当該マイクロチャネルプレートの入射端面において、前記コーティング材は、前記第２クラッドガラスの端面全体を覆った状態で、前記複数の第１クラッドガラスそれぞれにおける貫通孔の少なくともテーパー開口の一部を覆っていることを特徴とするマイクロチャネルプレート。
3. 前記高δ物質は、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＳｒＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３およびＮａＣｌのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項２に記載のマイクロチャネルプレート。
4. 前記本体の入射端面に占める前記複数の第１クラッドガラスの面積比は、前記入射端面に占める前記第２クラッドガラスの面積比よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のマイクロチャネルプレート。
5. 前記本体の入射端面に占める前記複数の第１クラッドガラスのテーパー加工処理前の面積比は、６０％〜９０％であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のマイクロチャネルプレート。
6. チャネルを規定するための前記貫通孔の中心軸と該貫通孔の開口端に位置するテーパー面の角度で規定されるテーパー角は、１０°〜５０°であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のマイクロチャネルプレート。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のマイクロチャネルプレートを含むイメージインテンシファイヤ。
8. 請求項１〜６の何れか一項に記載のマイクロチャネルプレートを含む荷電粒子検出器。
9. 請求項８に記載の荷電粒子検出器を含む検査装置。
10. 当該検査装置は、質量分析装置、光電子分光装置、電子顕微鏡または光電子増倍管を含むことを特徴とする請求項９に記載の検査装置。

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