JPH088085B2 - Radial secondary electron multiplier - Google Patents

Radial secondary electron multiplier

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JPH088085B2
JPH088085B2 JP23964989A JP23964989A JPH088085B2 JP H088085 B2 JPH088085 B2 JP H088085B2 JP 23964989 A JP23964989 A JP 23964989A JP 23964989 A JP23964989 A JP 23964989A JP H088085 B2 JPH088085 B2 JP H088085B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は二次電子が円の中心から径方向外向きに運動
する過程で増倍が行なわれるようにした放射状二次電子
増倍管に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radial secondary electron multiplier tube in which multiplication is performed in the process of secondary electrons moving radially outward from the center of a circle. .

[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たチャンネ
ル形二次電子増倍管と呼ばれる連続ダイノード二次電子
増倍管とがある。
[Prior Art] Generally, a secondary electron multiplier has a structure in which dynodes, which are electrodes for multiplying secondary electrons, are separated into a plurality of parts, and a multiplying path for secondary electrons is provided. There is a continuous dynode secondary electron multiplier called a continuous channel type secondary electron multiplier.

連続ダイノード二次電子増倍管としては、平行平板状
もしくはパイプ状を有し、内面に高抵抗二次電子放出面
を有するチャンネル基体からなる構造を有するものが従
来より一般に周知であるが、増倍率を大きくして出力電
流を大きくするするため、二次電子が円の中心から径方
向外向きに運動する過程で増倍が行なわれるようにした
放射状二次電子増倍管が提案されている。
As a continuous dynode secondary electron multiplier, one having a parallel plate shape or a pipe shape and a structure including a channel substrate having a high resistance secondary electron emission surface on the inner surface is generally well known from the past. In order to increase the magnification and output current, a radial secondary electron multiplier tube has been proposed in which multiplication is performed in the process of secondary electrons moving radially outward from the center of the circle. .

例えば米国特許第3,436,590号公報には、第4図およ
び第5図に示すような構造を有する放射状二次電子増倍
管1が提案されている。
For example, U.S. Pat. No. 3,436,590 proposes a radial secondary electron multiplier 1 having a structure as shown in FIGS. 4 and 5.

上記放射状二次電子増倍管1は、二枚の円板2,3から
なる。そして、一方の円板2には、その一つの主面に、
同心円状に連続的に溝4を形成している。各溝4はその
横断面が上記一方の円板2の中心から離れるに従って曲
率が徐々に大きくなるような、ほぼ円弧形状を有する。
上記各溝4の内面には、最外側の溝4aを除き、二次電子
放射率の高い物質からなる二次電子放出層5を形成して
いる。上記最外側の溝4aにはコレクタ電極6が形成され
る。
The radial secondary electron multiplier 1 is composed of two discs 2 and 3. And, on one of the discs 2, one of its main surfaces,
The grooves 4 are continuously formed concentrically. Each groove 4 has a substantially arcuate cross-section so that the curvature gradually increases as the distance from the center of the one disk 2 increases.
On the inner surface of each groove 4, except for the outermost groove 4a, a secondary electron emission layer 5 made of a material having a high secondary electron emissivity is formed. A collector electrode 6 is formed in the outermost groove 4a.

他方の円板3には、その上記一方の円板2の主面に対
向する主面に凹部7を形成し、この凹部7内にも同様
に、上記各溝4に対して半周期位置をずらして溝8を形
成し、その各内面に二次電子放射率の高い物質からなる
二次電子放出層9を形成している。
The other disk 3 is provided with a recess 7 on the main surface thereof opposite to the main surface of the one disk 2, and in this recess 7 as well, a half-cycle position is formed for each groove 4. The grooves 8 are formed so as to be displaced from each other, and the secondary electron emission layer 9 made of a substance having a high secondary electron emissivity is formed on each inner surface thereof.

上記二枚の円板2,3は、その溝4,8の形成面側から重ね
合わされて互いに一体に固定され、一方の円板2の中心
に設けられた端子11とコレクタ電極6の一つの内側の溝
4内の二次電子放出層5に接続される高圧端子12との間
に直流高電圧電源13より、直流高電圧が印加される。ま
た、他方の円板3の中心に設けられた端子14と最外側の
溝8内の二次電子放出層9に接続される高圧端子15との
間に直流高電圧電源16より、直流高電圧が印加される。
これにより、各円板2,3の中心から外側に向かって加速
電界が形成される。上記高圧端子15とコレクタ電極6に
接続されたコレクタ端子17との間にも、直流電源18より
直流電圧が印加される。
The two discs 2 and 3 are superposed from the surface where the grooves 4 and 8 are formed and fixed integrally with each other. One of the terminal 11 and the collector electrode 6 provided at the center of one disc 2 A DC high voltage power supply 13 applies a DC high voltage to the high voltage terminal 12 connected to the secondary electron emission layer 5 in the inner groove 4. Further, between the terminal 14 provided in the center of the other disk 3 and the high voltage terminal 15 connected to the secondary electron emission layer 9 in the outermost groove 8, a DC high voltage power source 16 supplies a DC high voltage. Is applied.
As a result, an accelerating electric field is formed from the center of each disk 2, 3 to the outside. A DC voltage is also applied from the DC power supply 18 between the high voltage terminal 15 and the collector terminal 17 connected to the collector electrode 6.

上記一方の円板2の中心に設けられた入射口19から荷
電粒子が入射して円板3の二次電子放出層9に衝突する
と、この二次電子放出層9から二次電子が飛び出し、こ
の飛び出した二次電子は、上記加速電界から作用する電
気力により、次々に円板2,3の溝4,8の二次電子放出層5,
9に衝突しながらなだれ式に増倍され、上記コレクタ電
極6から二次電子流として取り出される。
When charged particles enter through the entrance 19 provided at the center of the one disc 2 and collide with the secondary electron emission layer 9 of the disc 3, secondary electrons fly out from the secondary electron emission layer 9, The secondary electrons that have jumped out are secondary electron emission layers 5 in the grooves 4 and 8 of the disks 2 and 3 one after another due to the electric force acting from the accelerating electric field.
While colliding with 9, it is multiplied by an avalanche and taken out from the collector electrode 6 as a secondary electron flow.

[発明が解決しようとする課題] ところで、上記放射型二次電子増倍管1では、二枚の
円板2,3に各中心からの距離が大きくなるにつれて、上
記のように、曲率が大きくなるような横断面を有する特
殊な形状を有する溝4,8を形成し、その上に二次電子増
倍層5,9を精度よく形成するのは困難であるという問題
があった。それ故、この種の放射型二次電子増倍管は、
これまでのところ、実際に実用化されていなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the radiation type secondary electron multiplier 1, as the distance from each center of the two disks 2 and 3 increases, the curvature increases as described above. There is a problem in that it is difficult to form the grooves 4 and 8 having a special shape having such a cross-section and to accurately form the secondary electron multiplication layers 5 and 9 thereon. Therefore, this type of radiative secondary electron multiplier is
So far, it has not been put to practical use.

本発明の目的は、構造が簡単で製作が容易であり、増
倍効率が高く大きな出力電流を得ることができる動作の
安定した放射状二次電子増倍管を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a radial secondary electron multiplier tube which has a simple structure, is easy to manufacture, has a high multiplication efficiency, and can obtain a large output current, and has stable operation.

[課題を解決するための手段] このため、請求項1にかかる発明は、二次電子増倍用
の円板状の第1のチャンネル基体と、この第1のチャン
ネル基体に対向して同軸に配置されてなる傾斜電界の発
生用の第2のチャンネル基体とを備え、これら第1のチ
ャンネル基体と第2のチャンネル基体との間にこの第2
のチャンネル基体の中心部に設けられた荷電粒子の入射
口周縁とそれに対向する第1のチャンネル基体との間を
入力端とし、上記第1のチャンネル基体の周縁と第2の
チャンネル基体の周縁との間を出力端として有する二次
電子増倍用の放射状のチャンネルを備えてなり、上記入
射口より入射した荷電粒子が第1のチャンネル基体に衝
突して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出力端に向かって
運動する過程で順次なだれ式に増倍され、チャンネルの
上記出力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
子放射率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のチャンネル基体の中心
に設けられた中心電極と外周面から上記チャンネル内に
伸びて設けられた外周電極との間および第2のチャンネ
ル基体の上記入射口内面に設けられた入射口内面電極と
外周面に設けられた外周電極との間に直流高電圧が印加
されてチャンネル内に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, according to the invention of claim 1, the disk-shaped first channel base body for secondary electron multiplication and the first channel base body are coaxially arranged so as to face the first channel base body. A second channel substrate for generating a gradient electric field, the second channel substrate being disposed between the first channel substrate and the second channel substrate.
The input end is between the entrance edge of the charged particle provided at the center of the channel base body and the first channel base body facing it, and the peripheral edge of the first channel base body and the peripheral edge of the second channel base body. A radial channel for multiplying secondary electrons having an output terminal between them is provided, and secondary electrons generated by collision of charged particles entering from the entrance with the first channel substrate are generated in the gradient electric field. In the process of moving toward the output end while colliding with the first channel substrate along the direction, the secondary electron flow is sequentially multiplied by the avalanche type to obtain the multiplied secondary electron flow from the output end of the channel. In the secondary electron multiplier, the first channel substrate is made of a material having a large secondary electron emissivity while the surface facing the second channel substrate has resistance, and the second channel substrate has the second channel substrate. The channel substrate is made of a material having a resistance surface facing the first channel substrate, and has a center electrode provided at the center of the first channel substrate and an outer periphery extending from the outer peripheral surface into the channel. A high DC voltage is applied between the electrode and between the inner electrode on the inner surface of the entrance provided on the inner surface of the second entrance of the second channel substrate and the outer electrode on the outer surface to form the gradient electric field in the channel. It is characterized by being formed.

請求項2にかかる発明は、上記第2のチャンネル基体
の第1のチャンネル基体との対向面に、二次電子放出係
数を小さくするための表面処理を施してなることをいま
一つの特徴としている。
Another aspect of the invention according to claim 2 is that the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is surface-treated to reduce the secondary electron emission coefficient. .

請求項3にかかる発明は、二次電子増倍用の円板状の
第1のチャンネル基体と、この第1のチャンネル基体に
対向して同軸に配置されてなる傾斜電界の発生用の第2
のチャンネル基体とを備え、これら第1のチャンネル基
体と第2のチャンネル基体との間にこの第2のチャンネ
ル基体の中心部に設けられた荷電粒子の入射口周縁とそ
れに対向する第1のチャンネル基体との間を入力端と
し、上記第1のチャンネル基体の周縁と第2のチャンネ
ル基体の周縁との間を出力端として有する二次電子増倍
用の放射状のチャンネルを備えてなり、上記入射口より
入射した荷電粒子が第1のチャンネル基体に衝突して発
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出力端に向かって運動する
過程で順次なだれ式に増倍され、チャンネルの上記出力
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
子放射率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、かつ、上記第1のチャンネル基体
との距離が上記入力端から出力端にいくにつれて小さく
なり、上記第1のチャンネル基体の中心に設けられた中
心電極と外周面に設けられた外周電極との間および第2
のチャンネル基体の上記入射口内面に設けられた入射口
内面電極と外周面に設けられた外周電極との間に直流高
電圧が印加されてチャンネル内に上記傾斜電界が形成さ
れていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, a disk-shaped first channel base body for secondary electron multiplication and a second gradient electric field generation coaxially arranged facing the first channel base body are provided.
And a channel base of the first channel base and a second channel base provided between the first and second channel bases at the center of the second channel base and the first channel facing the periphery of the entrance for charged particles. A radial channel for secondary electron multiplication is provided, which has an input end between it and the substrate and an output end between the peripheral edge of the first channel substrate and the peripheral edge of the second channel substrate. Secondary electrons generated by collision of charged particles entering from the mouth with the first channel substrate collide with the first channel substrate along the direction of the gradient electric field and sequentially move toward the output end in the process of avalanche. A secondary electron multiplier tube, which is multiplied by a formula to obtain a multiplied secondary electron flow from the output end of the channel, wherein the first channel substrate is the second channel substrate. Of the second channel substrate is made of a material having a resistance and a large secondary electron emissivity, and a surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is made of a material having resistance. The distance from the first channel base becomes smaller from the input end to the output end, and the distance between the center electrode provided at the center of the first channel base and the outer peripheral electrode provided on the outer peripheral surface and Two
A high direct current voltage is applied between the inner electrode of the entrance opening provided on the inner surface of the entrance opening of the channel substrate and the outer peripheral electrode provided on the outer peripheral surface of the channel substrate to form the gradient electric field in the channel. I am trying.

請求項4にかかる発明は、上記第2のチャンネル基体
の第1のチャンネル基体との対向面に、二次電子放出係
数を小さくするための表面処理を施してなることをいま
一つの特徴としている。
Another aspect of the invention according to claim 4 is that the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is surface-treated to reduce the secondary electron emission coefficient. .

[作用] 第1のチャンネル基体および第2のチャンネル基体の
抵抗性を有する材料は、上記第1のチャンネル基体およ
び第2のチャンネル基体の径方向に、上記高電圧を連続
的に抵抗分割する。
[Operation] The resistive material of the first channel substrate and the second channel substrate continuously resistance-divides the high voltage in the radial direction of the first channel substrate and the second channel substrate.

従って、第1のチャンネル基体の第2のチャンネル基
体との対向面の周縁に、外周電極の一部が延長されてい
ると、第1のチャンネル基体の第2のチャンネル基体と
の対向面上では、中心が最低電位にまた上記外周電極の
延長端が最高電位となる。これに対して、第1のチャン
ネル基体では、入射口内面が最低電位となり、外周面が
最高電位となる。よって、第2のチャンネル基体の各部
の電位に等しい電位を有する第1のチャンネル基体の位
置は、その中心部側にシフトしていることになる。これ
により、上記チャンネル内で等電位面は垂直位置から第
1のチャンネル基体側に傾斜し、この等電位面に垂直な
電界も第1のチャンネル基体側に傾斜して傾斜電界が生
じる。
Therefore, when a part of the outer peripheral electrode is extended to the peripheral edge of the surface of the first channel substrate facing the second channel substrate, on the surface of the first channel substrate facing the second channel substrate. , The center has the lowest potential, and the extended end of the outer peripheral electrode has the highest potential. On the other hand, in the first channel substrate, the inner surface of the entrance has the lowest potential and the outer surface has the highest potential. Therefore, the position of the first channel substrate having a potential equal to that of each part of the second channel substrate is shifted to the center side thereof. As a result, the equipotential surface in the channel tilts from the vertical position toward the first channel substrate side, and the electric field perpendicular to this equipotential surface also tilts toward the first channel substrate side to generate a tilted electric field.

第2のチャンネル基体の第1のチャンネル基体に対す
る距離が上記入力端から出力端にいくにつれて小さくな
って、第2のチャンネル基体が第1のチャンネル基体に
対して傾斜していると、この傾斜に対応して第1のチャ
ンネル基体と第2のチャンネル基体の等しい電位を結ぶ
チャンネル内の等電位面も第1のチャンネル基体側に傾
斜する。これにより、同様に第1のチャンネル基体側に
傾斜した傾斜電界が生じる。
When the distance between the second channel substrate and the first channel substrate decreases from the input end to the output end, and the second channel substrate is inclined with respect to the first channel substrate, this inclination Correspondingly, the equipotential surface in the channel connecting the same electric potentials of the first channel substrate and the second channel substrate also inclines toward the first channel substrate side. As a result, similarly, a tilted electric field tilted toward the first channel substrate side is generated.

第2のチャンネル基体の第1のチャンネル基体との対
向面に、二次電子放出係数を小さくするための表面処理
が施されていると、イオンが出力端からチャンネル内に
戻ってきて、第2のチャンネル基体に衝突しても、それ
による二次電子の発生は抑えられる。
When the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is subjected to a surface treatment for reducing the secondary electron emission coefficient, ions return from the output end into the channel, Even if it collides with the channel substrate, the generation of secondary electrons due to the collision is suppressed.

[発明の効果] 請求項1にかかる発明によれば、第1のチャンネル基
体の第2のチャンネル基体との対向面の周縁に、外周電
極の一部が延長されて、第1のチャンネル基体の第2の
チャンネル基体との対向面上では、中心が最低電位にま
た上記外周電極の延長端が最高電位となるので、第2の
チャンネル基体の各部の電位に等しい電位を有する第1
のチャンネル基体の位置は、その中心部側にシフトして
第2のチャンネル基体の入射口から入射した荷電粒子に
より発生した二次電子を加速して増倍するのに必要な傾
斜電界が形成され、これにより、二次電子の増倍面が円
形で面積が広く、増倍効率が高く大きい出力電流を得る
ことができ、しかも傾斜電界を形成するための特別な電
源も不要である。
EFFECT OF THE INVENTION According to the invention of claim 1, a part of the outer peripheral electrode is extended to the periphery of the surface of the first channel substrate facing the second channel substrate, and Since the center has the lowest potential and the extended end of the outer peripheral electrode has the highest potential on the surface facing the second channel substrate, the first electrode having a potential equal to the potential of each part of the second channel substrate is formed.
The position of the channel substrate is shifted to the center side thereof, and a gradient electric field necessary for accelerating and multiplying secondary electrons generated by charged particles incident from the entrance of the second channel substrate is formed. As a result, the multiplication surface of the secondary electrons is circular and has a large area, the multiplication efficiency is high, and a large output current can be obtained, and a special power source for forming the gradient electric field is not required.

請求項3にかかる発明によれば、また、第2のチャン
ネル基体の第1のチャンネル基体に対する距離を入力端
から出力端にいくにつれて小さく、第2のチャンネル基
体が第1のチャンネル基体に対して傾斜しているので、
この傾斜に対応して第1のチャンネル基体と第2のチャ
ンネル基体の等しい電位を結ぶチャンネル内の等電位面
も第1のチャンネル基体側に傾斜し、これにより第2の
チャンネル基体の入射口から入射した荷電粒子により発
生した二次電子を加速して増倍するのに必要な傾斜電界
が形成され、二次電子の増倍面が円形で面積が広く、増
倍効率が高く大きい出力電流を得ることができ、しかも
傾斜電界を形成するための特別な電源も不要である。
According to the invention of claim 3, the distance between the second channel base body and the first channel base body becomes smaller from the input end to the output end, and the second channel base body is closer to the first channel base body. Because it is inclined
Corresponding to this inclination, the equipotential surface in the channel connecting the same electric potentials of the first channel substrate and the second channel substrate also inclines toward the first channel substrate side, so that from the entrance of the second channel substrate. The gradient electric field required to accelerate and multiply the secondary electrons generated by the incident charged particles is formed, and the multiplication surface of the secondary electrons is circular and has a large area, resulting in high multiplication efficiency and high output current. It can be obtained, and no special power source for forming the gradient electric field is required.

請求項1および3にかかる発明によれば、さらにま
た、第2のチャンネル基体の中心部に荷電粒子の入射口
を設けることができるので、入射口の開口面積を大きく
して、入射粒子を有効に検出することができる。
According to the first and third aspects of the present invention, the entrance of charged particles can be provided in the central portion of the second channel substrate. Therefore, the opening area of the entrance can be increased to make the entrance particles effective. Can be detected.

請求項2および4にかかる発明によれば、第2のチャ
ンネル基体の第1のチャンネル基体との対向面をイオン
に対する二次電子の放出の抑圧性を有する面とすること
により、出力端側からのイオンのフィードバックを抑え
ることができ、動作が安定した放射状二次電子増倍管を
得ることができる。
According to the second and fourth aspects of the present invention, by making the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate a surface having a property of suppressing the emission of secondary electrons with respect to the ions, from the output end side. The feedback of the ions can be suppressed, and a radial secondary electron multiplier with stable operation can be obtained.

[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。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る放射状二次電子増倍管の縦断面および平
面を夫々第1図および第2図に示す。
The longitudinal section and the plane of the radial secondary electron multiplier according to the present invention are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

上記放射状二次電子増倍管21は、二次電子増倍用の円
板状の第1のチャンネル基体22と、傾斜電界発生用の第
2のチャンネル基体23と、これら第1のチャンネル基体
22および第2のチャンネル基体23の外周部に配置された
円環状のコレクタ24とを備える。
The radial secondary electron multiplier 21 has a disk-shaped first channel substrate 22 for secondary electron multiplication, a second channel substrate 23 for generating a gradient electric field, and these first channel substrates.
22 and an annular collector 24 arranged on the outer periphery of the second channel substrate 23.

上記第1のチャンネル基体22は、大きな二次電子放射
率を有する物質、例えばZnO-TiO2系のセラミック半導体
からなる。上記第2のチャンネル基体23も第1のチャン
ネル基体22と同様のセラミック半導体からなる。
The first channel substrate 22 is made of a substance having a large secondary electron emissivity, for example, ZnO—TiO 2 -based ceramic semiconductor. The second channel substrate 23 is also made of the same ceramic semiconductor as the first channel substrate 22.

上記第1のチャンネル基体22と第2のチャンネル基体
23とは、同軸かつ平行に配置され、これら第1のチャン
ネル基体22と第2のチャンネル基体23との間に、二次電
子増倍用のチャンネル25が形成される。このチャンネル
25は、上記第2のチャンネル基体23の中心部に設けられ
た荷電粒子の入射口26の周縁とそれに対向する第1のチ
ャンネル基体22との間を入力端とし、上記第1のチャン
ネル基体22の周縁と第2のチャンネル基体23の周縁との
間を出力端として有する。
The first channel substrate 22 and the second channel substrate
23 are arranged coaxially and in parallel with each other, and a secondary electron multiplication channel 25 is formed between the first channel substrate 22 and the second channel substrate 23. This channel
The first channel substrate 22 has an input end between the first channel substrate 22 and the periphery of the charged particle entrance 26 provided at the center of the second channel substrate 23 and the first channel substrate 22 facing the inlet. It has as an output end between the peripheral edge and the peripheral edge of the second channel substrate 23.

上記第1のチャンネル基体22は、その中心部に中心電
極27を備える一方、外周面から上記チャンネル25内に伸
びて設けられた外周電極28を備える。また、上記第2の
チャンネル基体23は、中心部に荷電粒子が入射する入射
口26を備え、この入射口26の内面には入射口内面電極29
が、外周面には外周電極31が夫々形成されている。
The first channel substrate 22 has a center electrode 27 at the center thereof, and also has an outer peripheral electrode 28 extending from the outer peripheral surface into the channel 25. Further, the second channel substrate 23 has an entrance 26 through which charged particles are incident at the center thereof, and an inner surface electrode 29 of the entrance is provided on the inner surface of the entrance 26.
However, outer peripheral electrodes 31 are formed on the outer peripheral surfaces, respectively.

上記第2のチャンネル基体23の第1のチャンネル基体
22との対向面は、例えば、アルゴンイオンビームを照射
して故意に荒らす等、表面処理を施して二次電子放出係
数を小さくしている。これは、二次電子の増倍により電
子の密度が高くなっているチャンネル25の出力端側にお
いて、二次電子が残留気体に衝突して、残留気体が電子
とは逆極性の電荷を有するイオンとなり、このイオンが
チャンネル25内に戻ってチャンネル基体に衝突して二次
電子を発生する、いわゆるイオンフィードバックを防止
するために有効な手段である。
First channel base of the second channel base 23
The surface opposite to 22 is subjected to a surface treatment such as intentionally roughening by irradiating an argon ion beam to reduce the secondary electron emission coefficient. This is because the secondary electrons collide with the residual gas at the output end side of the channel 25 where the electron density is high due to the multiplication of the secondary electrons, and the residual gas has an opposite charge to the electrons. This is an effective means for preventing so-called ion feedback in which the ions return to the inside of the channel 25 and collide with the channel substrate to generate secondary electrons.

上記第1のチャンネル基体22の中心電極27と外周電極
28との間には、直流高電圧電源32より直流高電圧が印加
される。また、上記第2のチャンネル基体23の入射口26
の内面電極29と外周電極31との間には、いま一つの直流
高電圧電源33より直流高電圧が印加される。
Center electrode 27 and outer peripheral electrode of the first channel substrate 22
A direct current high voltage is applied from a direct current high voltage power supply 32 to the signal line 28. In addition, the entrance 26 of the second channel substrate 23
A high DC voltage is applied from another DC high voltage power supply 33 between the inner surface electrode 29 and the outer peripheral electrode 31.

上記第1のチャンネル基体22および第2のチャンネル
基体23の外周部に配置されたコレクタ24と上記第1のチ
ャンネル基体22の外周電極28との間には、チャンネル25
の出力端から出力する二次電子を捕捉するための電圧を
コレクタ24に印加するための直流電源34が接続される。
A channel 25 is provided between the collector 24 arranged on the outer periphery of the first channel base 22 and the second channel base 23 and the outer peripheral electrode 28 of the first channel base 22.
A DC power supply 34 for applying a voltage for trapping secondary electrons output from the output end of the collector 24 to the collector 24 is connected.

このような構成であれば、第1のチャンネル基体22お
よび第2のチャンネル基体23の抵抗性を有する材料は、
上記第1のチャンネル基体22および第2のチャンネル基
体23の径方向に、上記直流高電圧を連続的に抵抗分割す
る。
With such a configuration, the materials having resistance of the first channel base 22 and the second channel base 23 are
The direct current high voltage is continuously resistance-divided in the radial direction of the first channel base 22 and the second channel base 23.

従って、第1のチャンネル基体22の第2のチャンネル
基体23との対向面の周縁からチャンネル25内に、外周電
極28の一部が延長されていると、第1のチャンネル基体
22の第2のチャンネル基体23との対向面上では、中心が
最低電位にまた上記外周電極28の延長端が最高電位とな
る。これに対して、第2のチャンネル基体23では、入射
口26の内面が最低電位となり、外周面が最高電位とな
る。よって、第2のチャンネル基体23の各部の電位に等
しい電位を有する第1のチャンネル基体22の位置は、そ
の中心部側にシフトし、チャンネル25内の等電位面は、
第1図に点線で示すように、傾斜する。これにより、第
2のチャンネル基体23の入射口26から入射した荷電粒子
により発生した二次電子を加速して増倍するのに必要な
傾斜電界が特別な電源を用いることなく形成される。こ
れにより、二次電子の増倍面が第1のチャンネル基体22
全体となり、増倍面が大きくなって増倍効率が高くな
り、大きい出力電流を得ることができる。
Therefore, when a part of the outer peripheral electrode 28 extends into the channel 25 from the peripheral edge of the surface of the first channel substrate 22 facing the second channel substrate 23, the first channel substrate
On the surface of 22 facing the second channel substrate 23, the center has the lowest potential and the extended end of the outer peripheral electrode 28 has the highest potential. On the other hand, in the second channel substrate 23, the inner surface of the entrance 26 has the lowest potential and the outer surface has the highest potential. Therefore, the position of the first channel substrate 22 having a potential equal to that of each part of the second channel substrate 23 shifts to the center side thereof, and the equipotential surface in the channel 25 becomes
As shown by the dotted line in FIG. 1, it is inclined. As a result, a gradient electric field necessary for accelerating and multiplying secondary electrons generated by charged particles incident from the entrance 26 of the second channel substrate 23 is formed without using a special power source. As a result, the multiplication surface of the secondary electron is changed to the first channel substrate 22.
As a whole, the multiplication surface becomes large, the multiplication efficiency becomes high, and a large output current can be obtained.

次に本発明に係る放射状二次電子増倍管のいま一つの
実施例の縦断面を第3図に示す。
Next, FIG. 3 shows a longitudinal section of another embodiment of the radial secondary electron multiplier according to the present invention.

上記放射状二次電子増倍管41は、第1図および第2図
にて説明した放射状二次電子増倍管21において、第1の
チャンネル基体22と第2のチャンネル基体23との距離が
上記入力端から出力端にいくにつれて小さくなるように
したもので、第1図と対応する部分には対応する符号を
付して示し、重複した説明は省略する。
The radial secondary electron multiplier 41 is the same as the radial secondary electron multiplier 21 described in FIGS. 1 and 2 except that the distance between the first channel substrate 22 and the second channel substrate 23 is the above. It is designed such that it becomes smaller from the input end to the output end, and the parts corresponding to those in FIG.

この第3図の放射状二次電子増倍管41では、第2のチ
ャンネル基体23′が第1のチャンネル基体22に対して傾
斜しているので、この傾斜に対応して第1のチャンネル
基体22と第2のチャンネル基体23′の等しい電位を結ぶ
チャンネル基体25′内の等電位面も、第3図において点
線で示すように、第1のチャンネル基体22側に傾斜す
る。これにより、第2のチャンネル基体23′の入射口か
ら入射した荷電粒子により発生した二次電子を加速して
増倍するのに必要な傾斜電界が特別な電源を用いること
なく形成される。この場合、第1のチャンネル基体22お
よび第2のチャンネル基体23′の中央部の間隔が大きい
ので、その間で生じた二次電子は有効に増倍されること
になる。
In the radial secondary electron multiplier 41 of FIG. 3, the second channel base body 23 'is inclined with respect to the first channel base body 22, and therefore the first channel base body 22 is corresponding to this inclination. The equipotential surface in the channel substrate 25 'connecting the same potentials of the second channel substrate 23' and the second channel substrate 23 'also inclines toward the first channel substrate 22 side as shown by the dotted line in FIG. As a result, the gradient electric field necessary for accelerating and multiplying the secondary electrons generated by the charged particles incident from the entrance of the second channel substrate 23 'is formed without using a special power source. In this case, since the distance between the central portions of the first channel base 22 and the second channel base 23 'is large, the secondary electrons generated between them are effectively multiplied.

上記第3図の実施例において、具体的には図示しない
が、コレクタ24に小孔を設けて、この小孔からレーザビ
ームを第1のチャンネル基体22と第2のチャンネル基体
23′との間のチャンネル25′内に導入する一方、入射口
26から電子にかわり、種々の分子、原子を導入し、チャ
ンネル25′の入力端付近で各種の反応を起こさせるよう
にすれば、発生した電子またはイオンをチャンネル内に
導入し、これら分子や原子を有効に検出することができ
る。
In the embodiment shown in FIG. 3, although not specifically shown, a small hole is provided in the collector 24, and the laser beam is emitted from the small hole to the first channel substrate 22 and the second channel substrate.
While introducing into the channel 25 'between the 23' and the entrance
By introducing various molecules and atoms in place of electrons from 26 and causing various reactions in the vicinity of the input end of the channel 25 ', the generated electrons or ions are introduced into the channel and these molecules and atoms are introduced. Can be effectively detected.

この場合、第1のチャンネル基体22の中心に孔をあけ
ておき、未反応の粒子を増倍管の外に逃がすようにす
る。
In this case, a hole is made in the center of the first channel substrate 22 so that unreacted particles escape to the outside of the multiplier tube.

なお、以上の実施例において、第1のチャンネル基体
22の外径と第2のチャンネル基体23,23′の外径とは等
しくする必要はない。必要に応じて、第1のチャンネル
基体22および第2のチャンネル基体23,23′の外周電極2
8,31部分の面積を設定し、二次電子増倍部分の面積を調
節し、形状寸法を決めることができる。
In the above embodiments, the first channel substrate
It is not necessary that the outer diameter of 22 and the outer diameter of the second channel substrates 23, 23 'be equal. If necessary, the outer peripheral electrodes 2 of the first channel substrate 22 and the second channel substrates 23, 23 '
The area of 8,31 parts can be set, the area of the secondary electron multiplication part can be adjusted, and the shape and size can be determined.

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

第1図は本発明に係る放射状二次電子増倍管の一実施例
の縦断面図、 第2図は第1図の放射状二次電子増倍管の平面図、 第3図は本発明に係る放射状二次電子増倍管のいま一つ
の実施例の縦断面図、 第4図は従来の放射状二次電子増倍管の一部破断平面
図、 第5図は第4図のIV-IV線に沿う断面図である。 21……二次電子増倍管,22……第1のチャンネル基体,2
3,23′……第2のチャンネル基体,24……コレクタ,25,2
5′……チャンネル,26……入射口,27……中心電極,28…
…外周電極,29……入射口内面電極,31……外周電極,32,
33……直流高電圧電源,34……直流電源,41……放射状二
次電子増倍管。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a radial secondary electron multiplier according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the radial secondary electron multiplier of FIG. 1, and FIG. A longitudinal sectional view of another embodiment of such a radial secondary electron multiplier, FIG. 4 is a partially cutaway plan view of a conventional radial secondary electron multiplier, and FIG. 5 is IV-IV of FIG. It is sectional drawing which follows the line. 21 …… Secondary electron multiplier, 22 …… First channel substrate, 2
3,23 '…… Second channel substrate, 24 …… Collector, 25,2
5 '... Channel, 26 ... Inlet, 27 ... Center electrode, 28 ...
… Peripheral electrode, 29 …… Inner entrance inner surface electrode, 31 …… Outer peripheral electrode, 32,
33 …… DC high voltage power supply, 34 …… DC power supply, 41 …… Radial secondary electron multiplier.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】二次電子増倍用の円板状の第1のチャンネ
ル基体と、この第1のチャンネル基体に対向して同軸に
配置されてなる傾斜電界の発生用の第2のチャンネル基
体とを備え、これら第1のチャンネル基体と第2のチャ
ンネル基体との間にこの第2のチャンネル基体の中心部
に設けられた荷電粒子の入射口周縁とそれに対向する第
1のチャンネル基体との間を入力端とし、上記第1のチ
ャンネル基体の周縁と第2のチャンネル基体の周縁との
間を出力端として有する二次電子増倍用の放射状のチャ
ンネルを備えてなり、上記入射口より入射した荷電粒子
が第1のチャンネル基体に衝突して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
突しながら出力端に向かって運動する過程で順次なだれ
式に増倍され、チャンネル上記出力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
放射率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のチャンネル基体の中心に
設けられた中心電極と外周面から上記チャンネル内に伸
びて設けられた外周電極との間および第2のチャンネル
基体の上記入射口内面に設けられた入射口内面電極と外
周面に設けられた外周電極との間に直流高電圧が印加さ
れてチャンネル内に上記傾斜電界が形成されていること
を特徴とする放射状二次電子増倍管。
1. A disk-shaped first channel substrate for secondary electron multiplication, and a second channel substrate for coaxially facing the first channel substrate for generating a gradient electric field. And a first channel substrate facing each other and a charged particle entrance opening provided in the central portion of the second channel substrate between the first channel substrate and the second channel substrate. And a radial channel for secondary electron multiplication having an input end between them and an output end between the peripheral edge of the first channel substrate and the peripheral edge of the second channel substrate. Secondary electrons generated by the charged particles colliding with the first channel substrate move toward the output end while colliding with the first channel substrate along the direction of the gradient electric field, and sequentially increase in an avalanche manner. Doubled A secondary electron multiplying tube adapted to obtain a multiplied secondary electron flow from the output end, wherein the first channel substrate has a resistance surface on a surface facing the second channel substrate. In addition, the second channel base body is made of a material having a resistance at the surface facing the first channel base body, and is provided at the center of the first channel base body. Between the center electrode and the outer peripheral electrode extending from the outer peripheral surface into the channel, and between the inner surface electrode of the second channel substrate on the inner surface of the incident opening and the outer peripheral electrode provided on the outer peripheral surface. A radial secondary electron multiplier is characterized in that a high DC voltage is applied between the two and the gradient electric field is formed in the channel.
【請求項2】上記第2のチャンネル基体の第1のチャン
ネル基体との対向面に、二次電子放出係数を小さくする
ための表面処理を施してなることを特徴とする請求項1
記載の放射状二次電子増倍管。
2. The surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is surface-treated to reduce the secondary electron emission coefficient.
Radial secondary electron multiplier described.
【請求項3】二次電子増倍用の円板状の第1のチャンネ
ル基体と、この第1のチャンネル基体に対向して同軸に
配置されてなる傾斜電界の発生用の第2のチャンネル基
体とを備え、これら第1のチャンネル基体と第2のチャ
ンネル基体との間にこの第2のチャンネル基体の中心部
に設けられた荷電粒子の入射口周縁とそれに対向する第
1のチャンネル基体との間を入力端とし、上記第1のチ
ャンネル基体の周縁と第2のチャンネル基体の周縁との
間を出力端として有する二次電子増倍用の放射状のチャ
ンネルを備えてなり、上記入射口より入射した荷電粒子
が第1のチャンネル基体に衝突して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
突しながら出力端に向かって運動する過程で順次なだれ
式に増倍され、チャンネルの上記出力端より増倍された
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
放射率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、かつ、上記第1のチャンネル基体と
の距離が上記入力端から出力端にいくにつれて小さくな
り、上記第1のチャンネル基体の中心に設けられた中心
電極と外周面に設けられた外周電極との間および第2の
チャンネル基体の上記入射口内面に設けられた入射口内
面電極と外周面に設けられた外周電極との間に直流高電
圧が印加されてチャンネル内に上記傾斜電界が形成され
ていることを特徴とする放射状二次電子増倍管。
3. A disk-shaped first channel base body for secondary electron multiplication, and a second channel base body coaxially arranged facing the first channel base body for generating a gradient electric field. And a first channel substrate facing each other and a charged particle entrance opening provided in the central portion of the second channel substrate between the first channel substrate and the second channel substrate. And a radial channel for secondary electron multiplication having an input end between them and an output end between the peripheral edge of the first channel substrate and the peripheral edge of the second channel substrate. Secondary electrons generated by the charged particles colliding with the first channel substrate move toward the output end while colliding with the first channel substrate along the direction of the gradient electric field, and sequentially increase in an avalanche manner. Doubled A secondary electron multiplier tube adapted to obtain a multiplied secondary electron flow from the output end of the channel, wherein the first channel substrate has a resistance surface at a surface facing the second channel substrate. And having a large secondary electron emissivity, the second channel substrate is made of a material whose surface facing the first channel substrate has resistance, and the second channel substrate has the first channel substrate. Becomes smaller from the input end to the output end, and the distance between the center electrode provided at the center of the first channel base body and the outer peripheral electrode provided on the outer peripheral surface and the incidence on the second channel base body. Radial secondary characterized in that a high direct current voltage is applied between the entrance inner surface electrode provided on the inner surface of the mouth and the outer peripheral electrode provided on the outer surface to form the gradient electric field in the channel. Child photomultiplier tube.
【請求項4】上記第2のチャンネル基体の第1のチャン
ネル基体との対向面に、二次電子放出係数を小さくする
ための表面処理を施してなることを特徴とする請求項3
記載の放射状二次電子増倍管。
4. The surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is surface-treated to reduce the secondary electron emission coefficient.
Radial secondary electron multiplier described.
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