JPH0398245A - Tiling electric field type secondary electron multiplier - Google Patents

Tiling electric field type secondary electron multiplier

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JPH0398245A
JPH0398245A JP23385089A JP23385089A JPH0398245A JP H0398245 A JPH0398245 A JP H0398245A JP 23385089 A JP23385089 A JP 23385089A JP 23385089 A JP23385089 A JP 23385089A JP H0398245 A JPH0398245 A JP H0398245A
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Abstract

PURPOSE:To provide a secondary electron multiplier with which occurrence of ion feedback is suppressed, which permits stable operation even at low vacuum, has high multiplying efficiency and enables large output current by narrowing an output end of a channel with high electron density. CONSTITUTION:A first channel base 31 and a second channel base 32 are tiltingly placed so that a channel 34 formed between the two is narrowed toward an output end 36 side, so that a tilting electric field is formed perpendicularly to an equipotential surface. Primary electrons 13 are incident from an input end 35 side to the channel 34 between the first channel base 31 and the second channel base 32 being formed with such tilting electric field and when the electrons 13 collide against the first channel base 31 to have secondary electrons 14 generated, the secondary electrons 14 perform movement close to cycloidal movement and repeat colliding against a secondary electron multiplier face 43 of the first channel base 31. Therefore the secondary electrons 14 are multiplied permitting secondary electron flow to be taken out from a collector 37.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はチャンネル内にて二次電子を加速するための電
界が傾斜した傾斜電界型二次電子増倍管に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gradient electric field type secondary electron multiplier in which an electric field for accelerating secondary electrons in a channel is gradient.

[従来の技術] 一般に、二次電子増倍管には、二次電子を増倍するため
の電極であるダイノードが複数個に分離された構造を有
するものと、二次電子の増倍通路が連続しており、チャ
ンネル型二次電子増倍管と呼ばれる連続ダイ/−ドニ次
電子増倍管とがある。
[Prior Art] Generally, a secondary electron multiplier has a structure in which a plurality of dynodes, which are electrodes for multiplying secondary electrons, are separated, and a secondary electron multiplier tube has a structure in which dynodes, which are electrodes for multiplying secondary electrons, are separated. There is a continuous die/-done secondary electron multiplier called a channel type secondary electron multiplier.

連続ダイノードニ次電子増倍管は、平行平板状のチャン
ネル基体もしくはパイプ状を有するもので、内面に高抵
抗二次電子放出面を有する。従来のこの種の連続タイノ
ード二次電子増倍管の一例を第3図に示す。
A continuous dynode secondary electron multiplier has a parallel plate-like channel base or pipe shape, and has a high resistance secondary electron emitting surface on the inner surface. An example of a conventional continuous tie node secondary electron multiplier of this type is shown in FIG.

上記二次電子増倍管1は、互いに平行に配置されたガラ
スもしくはセラミソクスからなる平板状のチャンネル基
体2,3の対向面に、高抵抗の二次電子放出物質からな
る二次電子放出面4.5が夫々形成されてなるものてあ
る。
The secondary electron multiplier 1 has a secondary electron emitting surface 4 made of a high-resistance secondary electron emitting material on opposing surfaces of flat channel substrates 2 and 3 made of glass or ceramics arranged parallel to each other. .5 is formed respectively.

上記各チャン不ル基体2,3に形成された二次電子放出
面4,5は、チャンネル基体2,3の間に形成されてい
るチャンネル6の入力端7と出力端8にて、高圧直流電
源9に接続される。この高圧直流電源9は、上記チャン
ネル基体2,3の二次電子放出面4,5から放出された
二次電子を加速するための電界を、上記チャンネル6の
軸方向に発生する。また、上記チャンネル6の出力端8
に対向して、ヒ記チャンネル6内で増倍された二次電子
を集めるためのコレクタ11が設けられる。
The secondary electron emitting surfaces 4 and 5 formed on each of the channel bases 2 and 3 are connected to high-voltage direct current at the input end 7 and output end 8 of the channel 6 formed between the channel bases 2 and 3. Connected to power supply 9. This high-voltage DC power supply 9 generates an electric field in the axial direction of the channel 6 for accelerating the secondary electrons emitted from the secondary electron emission surfaces 4 and 5 of the channel substrates 2 and 3. In addition, the output terminal 8 of the channel 6
A collector 11 for collecting the secondary electrons multiplied within the channel 6 is provided opposite to the collector 11 .

このコレクタ11と上記チャンネル6の出力端8との間
には、増倍されて上記出力端8から出力する二次電子を
導く電界を発生させるための電#12か接続される。
Between this collector 11 and the output end 8 of the channel 6, an electric field #12 is connected for generating an electric field that guides the secondary electrons that are multiplied and output from the output end 8.

3 4一 上記二次電子増倍管lの入力端7側から一次電子l3が
入射すると、第3図において実線で示すように、一次電
子13は各チャンネル基体2,3の二次電子放出面4,
5に衝突して、二次電子l4を発生する。この二次電子
l4は上記電界によって加速され、放物線軌跡を描きな
がら、さらに各チャンネル基体2,3の二次電子放出面
4,5に衝突して、そこからさらに、二次電子l4を放
出し、以下、これを繰り返してなだれ式に増倍された二
次電子l4がコレクタ1lに集められる。
3 4 - When primary electrons 13 enter from the input end 7 side of the secondary electron multiplier tube 1, the primary electrons 13 reach the secondary electron emitting surface of each channel substrate 2, 3, as shown by the solid line in FIG. 4,
5 and generates secondary electrons l4. This secondary electron l4 is accelerated by the electric field, and while drawing a parabolic trajectory, it collides with the secondary electron emitting surfaces 4 and 5 of each channel substrate 2 and 3, and further emits secondary electrons l4 from there. , and thereafter, this is repeated and the secondary electrons l4 multiplied in an avalanche manner are collected in the collector 1l.

上記のような構造を有する二次電子増倍管lのチャンネ
ル6内では、第3図において点線で示すように、等電位
面は二次電子増倍管lの軸方向に垂直となっている。こ
のため、チャンネル基体2,3間での二次電子14の軌
道は放物線状となり、二次電子14の二次電子放出面4
,5への衝突回数は、チャンネル基体2,3間の距離に
対するチャンネル6の軸方向距離の比に比例する。従っ
て、高利得の二次電子増倍管を得るためには、上記の比
の値を大きくする必要があり、また、上記等電位面をチ
ャンネル基体2,3の軸に垂直に一様に揃え、さらに軸
長を長くしなければならない。
In channel 6 of the secondary electron multiplier l having the above structure, the equipotential surface is perpendicular to the axial direction of the secondary electron multiplier l, as shown by the dotted line in Figure 3. . Therefore, the trajectory of the secondary electrons 14 between the channel substrates 2 and 3 becomes parabolic, and the secondary electron emission surface 4 of the secondary electrons 14
, 5 is proportional to the ratio of the axial distance of the channel 6 to the distance between the channel substrates 2, 3. Therefore, in order to obtain a high-gain secondary electron multiplier, it is necessary to increase the value of the above ratio, and also to uniformly align the equipotential surfaces perpendicular to the axes of the channel substrates 2 and 3. , the axial length must be further increased.

従来の連続ダイノードニ次電子増倍管のこのような問題
点を解消するため、例えば特公昭5016145号公報
、特公昭50−25303号公報および特公昭52−3
8378号公報等において、二次電子の加速のために傾
斜電界を利用し、低い加速電圧で有効な利得を得るよう
にした傾斜電界型二次電子増倍管が提案されている。
In order to solve these problems of conventional continuous dynode electron multipliers, for example, Japanese Patent Publication No. 5016145, Japanese Patent Publication No. 50-25303, and Japanese Patent Publication No. 52-3
No. 8378 and other publications propose a gradient electric field type secondary electron multiplier tube that utilizes a gradient electric field to accelerate secondary electrons and obtains an effective gain with a low acceleration voltage.

例えば、上記特公昭50−25303号公報には、第4
図に示すように、内面が二次電子放出性を有する第1の
平板21と、高抵抗性を有する第2の平板22とからな
り、これら第1の平板2lと第2の平板22を、その間
に形成されるチャンネル230人力端24から出力端2
5側に行くにつれて間隔が広がるように配置してなる二
次電子増倍管26が記載されている。上記第1の平板2
1および第2の平板22間に形成される等電位面は、第
4図において点線で示すように、上記第1の平板2lに
対して鋭角をなし、かつ、出力端25 6 5に行くにつれて高電位になる。これにより、二次電子
14は実線で示すような軌跡をとって上記第1の平板2
1の二次電子増倍面27に衝突して増倍され、コレクタ
28に捕らえられる。
For example, in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 50-25303, there is
As shown in the figure, it consists of a first flat plate 21 whose inner surface has secondary electron emitting properties and a second flat plate 22 which has high resistance, and these first flat plate 2l and second flat plate 22 are A channel 230 formed between the human power end 24 and the output end 2
Secondary electron multiplier tubes 26 are shown arranged such that the interval becomes wider toward the 5th side. The first flat plate 2
The equipotential surface formed between the first and second flat plates 22 forms an acute angle with respect to the first flat plate 2l, as shown by the dotted line in FIG. becomes high potential. As a result, the secondary electrons 14 take a trajectory as shown by the solid line and reach the first flat plate 2.
The secondary electrons collide with the secondary electron multiplication surface 27 of No. 1, are multiplied, and are captured by the collector 28.

[発明が解決しようとする課題] ところで、上記従来の二次電子増倍管26では、チャン
ネル23は、その入力端24側で第1の平板21と第2
の平板22との間隔が狭く、出力端25に向かって上記
間隔が広くなっているので、チャンネル23の入力端2
4に荷電粒子を入射させるためには、荷電粒子の入射ビ
ームをできるだけ細く絞る必要がある。また、荷電粒子
の入射ビームを細く絞ることができないときは、複数組
の二次電子増倍管26,・・・,26を、荷電粒子の入
射位置に向けて、その各チャンネル23の人力端24を
揃えて扇形状に配置しなければならならず、全体として
寸法が大きくなり、実用上、質量分析装置等への実装等
が非常に面倒になるといった問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the conventional secondary electron multiplier 26 described above, the channel 23 has the first flat plate 21 and the second flat plate 21 on the input end 24 side.
Since the distance between the channel 23 and the flat plate 22 is narrow, and the distance increases toward the output end 25, the input end 2 of the channel 23
In order to make the charged particles incident on the electron beam 4, it is necessary to narrow down the incident beam of the charged particles as narrowly as possible. In addition, when the incident beam of charged particles cannot be focused narrowly, multiple sets of secondary electron multiplier tubes 26, . . . , 26 are directed toward the incident position of the charged particles, and 24 must be aligned and arranged in a fan shape, which increases the overall size, and in practical terms, there is a problem in that it becomes extremely troublesome to mount it on a mass spectrometer or the like.

また、一般に、二次電子増倍管では、出力端側は、二次
電子の増倍により電子の密度が高いので、電子が残留気
体に衝突し、この残留気体がイオン化されて電子とは逆
極性の電荷を有するイオンになるが、上記従来の二次電
子増倍管26では、出力端25側で第1の平板22と第
2の平板22との間隔が広いので、上記イオンが二次電
子増倍管26側に戻って第2の平板22に衝突して二次
電子を発生する、いわゆるイオンフィードバックが生じ
るという問題があった。
In addition, in general, in a secondary electron multiplier tube, the density of electrons is high at the output end due to multiplication of secondary electrons, so the electrons collide with the residual gas, and this residual gas is ionized, which is the opposite of the electrons. However, in the conventional secondary electron multiplier tube 26, since the distance between the first flat plate 22 and the second flat plate 22 is wide on the output end 25 side, the ions become secondary electrons. There is a problem in that so-called ion feedback occurs in which secondary electrons are generated by returning to the electron multiplier tube 26 side and colliding with the second flat plate 22.

本発明の目的は、イオンフィードバックの発生が抑えら
れ、低真空中でも安定に動作し、増倍効率が高く、しか
も大きな出力電流を得ることができる傾斜電界型二次電
子増倍管を提供することである。
An object of the present invention is to provide a gradient electric field type secondary electron multiplier tube that suppresses the occurrence of ion feedback, operates stably even in low vacuum, has high multiplication efficiency, and can obtain a large output current. It is.

[課題を解決するための手段] このため、本発明は、二次電子増倍用の平板状の第1の
チャンネル基体と、それに対向して配置されてなる傾斜
電界発生用の平板状の第2のチャンネル基体との間にチ
ャンネルが形成され、第1のチャンネル基体の一端部に
入射した荷電粒子の7 8 衝突により発生した二次電子が上記傾斜電界の方向に沿
って第1のチャンネル基体に衝突しながら運動する過程
で順次なだれ式に増倍され、第1のチャンネル基体の他
端より増倍された二次電子流を得るようにした二次電子
増倍管であって、上記第1のチャンネル基体はその第2
のチャンネル基体との対向面が抵抗性を有するとともに
、大きな二次電子放出係数を有する材料からなり、上記
第2のチャンネル基体はその第1のチャンネル基体との
対向面が抵抗性を有する材料からなり、上記第1のチャ
ンネル基体と第2のチャンネル基体とは上記チャンネル
の入力端側における間隔が出力端側における間隔よりも
大きく、出力端側に行くに従って間隔が小さくなるよう
に配置され、上記第1のチャンネル基体の一端と他端と
の間および第2のチャンネル基体の一端と他端との間に
直流高電圧が印加されて上記傾斜電界が形成されている
ことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the present invention provides a flat first channel substrate for secondary electron multiplication, and a flat first channel substrate for generating a gradient electric field, which is disposed opposite to the first channel substrate. A channel is formed between the second channel substrate and the secondary electrons generated by the collision of charged particles incident on one end of the first channel substrate along the direction of the gradient electric field. A secondary electron multiplier tube is configured to sequentially multiply in an avalanche manner while moving while colliding with the first channel substrate, and to obtain a multiplied secondary electron flow from the other end of the first channel substrate, 1 channel substrate is its 2nd channel substrate
The surface facing the channel substrate is made of a material that is resistive and has a large secondary electron emission coefficient, and the second channel substrate is made of a material that faces the first channel substrate and is resistive. The first channel base and the second channel base are arranged such that the interval on the input end side of the channel is larger than the interval on the output end side, and the interval decreases toward the output end side, and the above-mentioned The present invention is characterized in that a DC high voltage is applied between one end and the other end of the first channel substrate and between one end and the other end of the second channel substrate to form the gradient electric field.

また、本発明は、上記第2のチャンネル基体は、その第
1のチャンネル基体との対向面が二次電子放出率を小さ
くする表面処理が施されていることをいま一つの特徴と
している。
Another feature of the present invention is that the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is subjected to a surface treatment to reduce the secondary electron emission rate.

さらに、本発明は、上記第2のチャン不ル基体は第1の
チャンネル基体の一端に対してこの第1のチャンネル基
体の他端に向かってシフトして配置されていることをい
ま一つの特徴としている。
Furthermore, another feature of the present invention is that the second channelless substrate is shifted from one end of the first channel substrate toward the other end of the first channel substrate. It is said that

さらにまた、本発明は、」二記第1のチャンネル基体お
よび第2のチャンネル基体はその各一端どうしおよび各
他端どうしが合致して配置される一方、上記第2のチャ
ンネル基体の一端および上記第1のチャンネル基体の他
端は夫々上記第1のチャンネル基体と第2のチャンネル
基体との間に伸びる傾斜電界形成用電極を備えているこ
とをいま一つの特徴としている。
Furthermore, the present invention provides that the first channel substrate and the second channel substrate are arranged such that one end of each of the first channel substrate and the second channel substrate of the second channel substrate coincide with each other; Another feature is that the other end of each of the first channel substrates is provided with a gradient electric field forming electrode extending between the first channel substrate and the second channel substrate.

[作用] 上記第1のチャンネル基体の他端付近では、増倍された
二次電子流が出力するので電子密度が高く、電子が残留
気体に衝突して残留気体が二次電子とは逆の電荷を有す
るイオンにイオン化される。
[Function] Near the other end of the first channel substrate, the electron density is high because the multiplied secondary electron flow is output, and the electrons collide with the residual gas, causing the residual gas to act in the opposite direction to the secondary electrons. ionized into charged ions.

このイオンは第1のチャンネル基体と第2のチャンネル
基体の間のチャンネル内に向かおうとするが、チャンネ
ルは出力端が狭くなっているので、この出力端からチャ
ンネル内に戻る確率が小さくなり、イオンフィードバッ
クが起こりにくい。
These ions try to head into the channel between the first channel substrate and the second channel substrate, but since the output end of the channel is narrow, the probability of returning from this output end into the channel is small. Ion feedback is less likely to occur.

また、第2のチャンネル基体がその第1のチャンネル基
体との対向面が抵抗性を有する材料からなり、かつ、二
次電子放出率を小さくする表面処理が施されている場合
は、上記イオンの衝突によっても二次電子の放出がなく
、イオンフィードバックが抑えられる。
Furthermore, if the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is made of a resistive material and has been subjected to a surface treatment to reduce the secondary electron emission rate, the above-mentioned ion No secondary electrons are emitted due to collisions, and ion feedback is suppressed.

さらに、上記第1のチャンネル基体および第2のチャン
ネル基体は、連続で均一な抵抗体にて形成されているの
で、第1のチャンネル基体と第2のチャンネル基体に生
ずる等しい電位を結ぶ等電位面が形成される。従って、
第1のチャンネル基体が第2のチャンネル基体に対して
軸方向にシフトしていたり、第1のチャンネル基体と第
2のチャンネル基体との間に入り込む傾斜電界形成用電
極が形成されていると、第1のチャンネル基体と第2の
チャンネル基体の間で形成される等電位面が傾斜する。
Furthermore, since the first channel substrate and the second channel substrate are formed of a continuous and uniform resistor, an equipotential surface connecting the equal potentials generated in the first channel substrate and the second channel substrate is formed. is formed. Therefore,
If the first channel base is shifted in the axial direction with respect to the second channel base, or if an electrode for forming an inclined electric field is formed between the first channel base and the second channel base, An equipotential surface formed between the first channel substrate and the second channel substrate is inclined.

この等電位面の傾斜により、上記傾斜電界が形成される
The tilt of this equipotential surface forms the gradient electric field.

[発明の効果] 本発明によれば、電子の密度が高いチャンネルの出力端
が狭くなっているので、チャンネルの出力端にて電子が
残留気体に衝突して発生するイオンがチャンネルの出力
端側に戻る確率が小さくなり、イオンフィードバックの
発生が少なく、ノイズの発生も抑えられる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, since the output end of the channel where electron density is high is narrow, the ions generated when electrons collide with residual gas at the output end of the channel are directed toward the output end side of the channel. The probability of returning to ion becomes smaller, the occurrence of ion feedback is reduced, and the occurrence of noise is also suppressed.

また、本発明によれば、第2のチャンネル基体に二次電
子放出率を小さくする表面処理を施すことにより、イオ
ンが第2のチャンネル基体に衝突しても二次電子の放出
がなく、イオンフィードバックの発生がより効果的に抑
えられ、低真空でも安定な動作を得ることができ、空間
電荷による利得の抑制効果もなく、大きな出力電流を得
ることができる。
Further, according to the present invention, by subjecting the second channel substrate to a surface treatment that reduces the secondary electron emission rate, even if ions collide with the second channel substrate, no secondary electrons are emitted, and the ions The occurrence of feedback can be more effectively suppressed, stable operation can be obtained even in low vacuum, and a large output current can be obtained without the effect of suppressing gain due to space charges.

さらに、本発明によれば、第1のチャンネル基体と第2
のチャンネル基体とをシフトして配置したり、あるいは
、第1のチャンネル基体および第2のチャンネル基体に
傾斜電界形成用の電極を形成するだけで、簡単に傾斜電
界を形成することができる。
Furthermore, according to the present invention, the first channel substrate and the second
A gradient electric field can be easily formed by shifting and arranging the channel substrates, or by simply forming electrodes for forming a gradient electric field on the first channel substrate and the second channel substrate.

[実施例] 以下に、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る傾斜電界型二次電子増倍管の一実施例の構
造を第1図に示す。
FIG. 1 shows the structure of an embodiment of a gradient field type secondary electron multiplier according to the present invention.

上記傾斜電界型二次電子増倍管30は、二次電子増倍用
の平板状の第1のチャンネル基体3lと、それに対向し
て配置されてなる傾斜電界発生用の平板状の第2のチャ
ンネル基体32とからなる。
The gradient electric field type secondary electron multiplier 30 includes a flat first channel substrate 3l for multiplying secondary electrons, and a second flat channel substrate 3l for generating a gradient electric field, which is disposed opposite to the first channel substrate 3l. It consists of a channel base 32.

上記第1のチャンネル基体31は抵抗性を有するととも
に、大きな二次電子放出係数を有する、例えば、ZnO
−Tie,系のセラミノクス材料からなる。
The first channel substrate 31 has resistance and a large secondary electron emission coefficient, for example, ZnO.
-Tie type ceramic material.

また、上記第2のチャンネル基体32も第1のチャンネ
ル基体3lと同し材料からなる。しかし、上記第1のチ
ャン不ル基体31は、その第2のチャンネル基体32に
対向する面33を、例えばアルゴンイオンの衝撃等によ
り故意に荒らし、二次電子放出率を小さくする表面処理
が施されている。
Further, the second channel base 32 is also made of the same material as the first channel base 3l. However, the surface 33 of the first channel-free substrate 31 facing the second channel substrate 32 is intentionally roughened by, for example, argon ion bombardment, and a surface treatment is applied to reduce the secondary electron emission rate. has been done.

上記第1のチャンネル基体3lと第2のチャンネル基体
32とは、第1図からも分かるように、その間に形威さ
れるチャンネル34の入力端35側における間隔が出力
端36側における間隔よりも大きく、出力端36側に行
くに従って間隔が小さくなるように配置される。
As can be seen from FIG. 1, the distance between the first channel base 3l and the second channel base 32 on the input end 35 side of the channel 34 formed between them is greater than the distance on the output end 36 side. They are arranged so that the intervals become smaller as they go toward the output end 36 side.

上記第1のチャンネル基体31と第2のチャン不ル基体
32との間のチャンネル34内で増倍され、その出力端
36から飛び出す二次電子l4を集めるために、上記出
力端36に対向してコレクタ37が配置される。
In order to collect the secondary electrons l4 that are multiplied within the channel 34 between the first channel substrate 31 and the second channelless substrate 32 and eject from the output end 36, the A collector 37 is arranged.

そして、上記第1のチャンネル基体31の一端31aに
形成された電極38aと他端3lbに形成された電極3
8bとの間、第2のチャンネル基体32の一端32aに
形成された電極39aと他端32bに形成された電極3
9bとの間に、高圧直流電源41より、直流高電圧が印
加される。また、上記コレクタ37と上記第1のチャン
ネル基体31l4 の他端3lbの電極38bおよび第2のチャンネル基体
32の他端32bの電極39bとの間に、直流電源42
より、直流電圧が印加される。
An electrode 38a formed on one end 31a of the first channel base 31 and an electrode 3 formed on the other end 3lb.
8b, an electrode 39a formed on one end 32a of the second channel base 32 and an electrode 3 formed on the other end 32b.
9b, a high DC voltage is applied from a high voltage DC power supply 41. Further, a DC power supply 42 is connected between the collector 37 and the electrode 38b at the other end 3lb of the first channel base 31l4 and the electrode 39b at the other end 32b of the second channel base 32.
DC voltage is applied.

このような構或であれば、第1のチャンネル基体31と
第2のチャン不ル基体32とは、その電極31aと3l
bとの間および電極39aと39bとの間で、高圧直流
電源41から印加される直流高電圧により均一な加速電
界を形成する。これにより第1のチャンネル基体31と
第2のチャンネル基体32の等しい電位を結ぶ面が等電
位面となる。
With such a structure, the first channel base 31 and the second channel-free base 32 have electrodes 31a and 3l.
A uniform accelerating electric field is formed between the electrodes 39a and 39b and between the electrodes 39a and 39b by the high DC voltage applied from the high voltage DC power supply 41. As a result, the surface connecting the equal potentials of the first channel substrate 31 and the second channel substrate 32 becomes an equipotential surface.

しかし、上記したように、第1のチャンネル基体31と
第2のチャンネル基体32とは、その間に形成されてい
るチャンネル34が、出力端36側が狭くなるように、
傾斜して配置されているので、第1図において点線で示
すように、第1のチャンネル基体3lに対して垂直位置
から第1のチャンネル基体31側に鋭角をなして傾斜し
た等電位面が形成される。このため、この等電位面に垂
直に傾斜電界が形成される。このような傾斜電界が形成
された第1のチャンネル基体31と第2のチャンネル基
体32との間のチャンネル34に、その人力端35側よ
り一次電子13が入射し、第1のチャンネル基体31に
衝突して二次電子14が発生すると、上記傾斜電界中で
は、二次電子14はサイクロイド運動に近い運動をし、
第■のチャンネル基体3lの二次電子増倍面43に衝突
を繰り返し、二次電子l4の増倍が行なわれ、二次電子
流がコレクタ37から取り出される。
However, as described above, the first channel base 31 and the second channel base 32 are arranged such that the channel 34 formed therebetween is narrower on the output end 36 side.
Since they are arranged at an angle, an equipotential surface is formed that is inclined at an acute angle from a position perpendicular to the first channel base 3l toward the first channel base 31, as shown by the dotted line in FIG. be done. Therefore, a gradient electric field is formed perpendicular to this equipotential surface. Primary electrons 13 enter the channel 34 between the first channel substrate 31 and the second channel substrate 32 in which such a gradient electric field is formed from the manual end 35 side, and enter the first channel substrate 31. When the secondary electrons 14 are generated by collision, the secondary electrons 14 move in a cycloidal motion in the above-mentioned gradient electric field,
The secondary electrons 14 are repeatedly collided with the secondary electron multiplier surface 43 of the second channel substrate 3l, and the secondary electrons 14 are multiplied, and a stream of secondary electrons is taken out from the collector 37.

ところで、第1のチャンネル基体31の他端31b付近
では、増倍された二次電子流が出力するので電子密度が
高く、電子が残留気体に衝突して残留気体か二次電子と
は逆の電荷を有するイオンM゛にイオン化される。この
ため、上記イオンM゛は第1のチャンネル基体3lと第
2のチャン不ル基体32の間のチャン不ル34の出力端
36からチャンネル34内に入り込もうとしても、上記
チャンネル34の出力端36は狭くなっているので、そ
の確率は小さい。
By the way, near the other end 31b of the first channel substrate 31, the multiplied secondary electron flow is output, so the electron density is high, and the electrons collide with the residual gas, causing the residual gas to become It is ionized into charged ions M'. Therefore, even if the ions M' try to enter the channel 34 from the output end 36 of the channel 34 between the first channel substrate 3l and the second channel substrate 32, 36 is narrow, so the probability is small.

そして、上記イオンM゛がチャンネル34の出力端36
からチャンネル34内に戻って第2のチャンネル基体3
2に衝突しても、第2のチャンネル基体32はその第1
のチャンネル基体31との対向面33が、二次電子放出
率を小さくする表面処理が施されているので、上記イオ
ンM゛の衝突によっても二次電子14の放出がなく、イ
オンフィードバックが抑えられる。これにより、低真空
でも安定な動作を得ることができ、イオンフィードバノ
クによるノイズの発生も抑えられ、しかも、空間電荷に
よる利得の抑制効果もなく、大きな出力電流を得ること
ができる。
Then, the ions M' are transferred to the output end 36 of the channel 34.
from the channel 34 to the second channel base 3
2, the second channel substrate 32
Since the surface 33 facing the channel substrate 31 is subjected to a surface treatment to reduce the secondary electron emission rate, no secondary electrons 14 are emitted even when the ions M' collide, and ion feedback is suppressed. . As a result, stable operation can be obtained even in a low vacuum, noise generation due to ion feeder knocks can be suppressed, and a large output current can be obtained without the effect of suppressing gain due to space charges.

また、上記チャンネル34の入力端35が広くなってい
るので、入射ビームを細く絞る必要もなくなる。
Furthermore, since the input end 35 of the channel 34 is wide, there is no need to narrow down the incident beam.

次に、本発明のいまーっの実施例を第2図に示す。Next, a current embodiment of the present invention is shown in FIG.

第2図に示す傾斜電界型二次電子増倍管50は、第1図
の二次電子増倍管30において、上記第2のチャンネル
基体32′が、第1のチャンネル基体31に対し、その
第1のチャンネル基体3lの一端31aが他端3lbに
向かってシフトするとともに、上記第2のチャンネル基
体32′が途中で折れ曲がり、チャンネル34の入力端
35側が出力端36側よりも間隔が広くなるようにした
ものである。
The gradient field type secondary electron multiplier 50 shown in FIG. 2 is different from the secondary electron multiplier 30 shown in FIG. One end 31a of the first channel base 3l shifts toward the other end 3lb, and the second channel base 32' is bent in the middle, so that the input end 35 side of the channel 34 becomes wider than the output end 36 side. This is how it was done.

このような構或としても、第1図のものと同様の作用お
よび効果を奏することができる。
Even with such a structure, the same functions and effects as those shown in FIG. 1 can be achieved.

なお、以上の実施例において、第1のチャンネル基体3
1や第2のチャンネル基体3 2. 3 2’は、ガラ
スやセラミックス等からなり、その表面に、スパッタリ
ングや蒸着等の手法により、二次電子放出物質からなる
二次電子放出面が形成されているものであってもよい。
In addition, in the above embodiment, the first channel substrate 3
1 and the second channel substrate 3 2. 3 2' may be made of glass, ceramics, or the like, and a secondary electron emitting surface made of a secondary electron emitting material may be formed on the surface thereof by a method such as sputtering or vapor deposition.

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

第1図は本発明に係る傾斜電界型二次電子増倍管の一実
施例の構造を模式的に示す説明図、第2図は第1図の傾
斜電界型二次電子増倍管の変形例の構造を模式的に示す
説明図、 第3図および第4図は夫々従来の二次電子増倍管の構造
を模式的に示す説明図である。 30・・・傾斜電界型二次電子増倍管 17 18 31・第1のチャンネル基体, 32.32’・・第2のチャンネル基体,33・・・対
向する面,34・・・チャンネル,35・・・入力端,
36・・・出力端,37 ・コレク38a,38b,3
9a,39b  電極,41・・直流高電圧電源,42
・・・直流電源,43・・傾斜電界型二次電子増倍面, 50・・・二次電子増倍管。 夕
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the structure of an embodiment of a gradient field type secondary electron multiplier according to the present invention, and FIG. 2 is a modification of the gradient field type secondary electron multiplier shown in FIG. 1. FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams each schematically showing the structure of a conventional secondary electron multiplier. 30... Gradient electric field type secondary electron multiplier 17 18 31 - First channel substrate, 32. 32'... Second channel substrate, 33... Opposing surface, 34... Channel, 35 ...input end,
36... Output end, 37 ・Collection 38a, 38b, 3
9a, 39b Electrode, 41... DC high voltage power supply, 42
...DC power supply, 43...Gradient electric field type secondary electron multiplier surface, 50...Secondary electron multiplier tube. evening

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)二次電子増倍用の平板状の第1のチャンネル基体
と、それに対向して配置されてなる傾斜電界発生用の平
板状の第2のチャンネル基体との間にチャンネルが形成
され、第1のチャンネル基体の一端部に入射した荷電粒
子の衝突により発生した二次電子が上記傾斜電界の方向
に沿って第1のチャンネル基体に衝突しながら運動する
過程で順次なだれ式に増倍され、第1のチャンネル基体
の他端より増倍された二次電子流を得るようにした二次
電子増倍管であって、 上記第1のチャンネル基体はその第2のチャンネル基体
との対向面が抵抗性を有するとともに、大きな二次電子
放出係数を有する材料からなり、上記第2のチャンネル
基体はその第1のチャンネル基体との対向面が抵抗性を
有する材料からなり、上記第1のチャンネル基体と第2
のチャンネル基体とは上記チャンネルの入力端側におけ
る間隔が出力端側における間隔よりも大きく、出力端側
に行くに従って間隔が小さくなるように配置され、上記
第1のチャンネル基体の一端と他端との間および第2の
チャンネル基体の一端と他端との間に直流高電圧が印加
されて上記傾斜電界が形成されていることを特徴とする
傾斜電界型二次電子増倍管。 (2)上記第2のチャンネル基体は、その第1のチャン
ネル基体との対向面が二次電子放出率を小さくする表面
処理が施されていることを特徴とする請求項1記載の傾
斜電界型二次電子増倍管。(3)上記第2のチャンネル
基体は第1のチャンネル基体の一端に対してこの第1の
チャンネル基体の他端に向かってシフトして配置されて
いることを特徴とする請求項1記載の傾斜電界型二次電
子増倍管。 (4)上記第1のチャンネル基体および第2のチャンネ
ル基体はその各一端どうしおよび各他端どうしが合致し
て配置される一方、上記第2のチャンネル基体の一端お
よび上記第1のチャンネル基体の他端は夫々上記第1の
チャンネル基体と第2のチャンネル基体との間に伸びる
傾斜電界形成用電極を備えていることを特徴とする請求
項1記載の傾斜電界型二次電子増倍管。
[Scope of Claims] (1) Between a flat first channel substrate for secondary electron multiplication and a flat second channel substrate for generating a gradient electric field, which is disposed opposite thereto. A channel is formed in the process in which secondary electrons generated by the collision of charged particles incident on one end of the first channel substrate move along the direction of the gradient electric field while colliding with the first channel substrate. A secondary electron multiplier tube configured to obtain a secondary electron flow multiplied in an avalanche manner and multiplied from the other end of a first channel substrate, the first channel substrate being The surface facing the channel substrate is made of a material having resistance and a large secondary electron emission coefficient, and the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is made of a material having resistance. , the first channel substrate and the second channel substrate.
The channel base is arranged such that the interval on the input end side of the channel is larger than the interval on the output end side, and the interval becomes smaller as it goes to the output end side, and one end and the other end of the first channel base A gradient electric field type secondary electron multiplier, characterized in that the gradient electric field is formed by applying a DC high voltage between the ends of the second channel substrate and between one end and the other end of the second channel substrate. (2) The gradient electric field type according to claim 1, wherein the second channel substrate has a surface facing the first channel substrate subjected to a surface treatment to reduce the secondary electron emission rate. Secondary electron multiplier. (3) The inclination according to claim 1, wherein the second channel base is shifted from one end of the first channel base toward the other end of the first channel base. Electric field type secondary electron multiplier. (4) The first channel substrate and the second channel substrate are arranged such that one end of the first channel substrate and the other end of the channel substrate coincide with each other, and one end of the second channel substrate and the second channel substrate of the first channel substrate 2. A gradient electric field type secondary electron multiplier according to claim 1, wherein the other end is provided with a gradient electric field forming electrode extending between said first channel substrate and said second channel substrate.
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