JPH09213206A - Transmission type photoelectric surface, manufacture thereof and photoelectric transfer tube using the transmission type photoelectric surface - Google Patents
Transmission type photoelectric surface, manufacture thereof and photoelectric transfer tube using the transmission type photoelectric surfaceInfo
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- JPH09213206A JPH09213206A JP2012396A JP2012396A JPH09213206A JP H09213206 A JPH09213206 A JP H09213206A JP 2012396 A JP2012396 A JP 2012396A JP 2012396 A JP2012396 A JP 2012396A JP H09213206 A JPH09213206 A JP H09213206A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、III−V族化合
物半導体からなる透過型光電面、その製造方法及びそれ
を用いた光電変換管に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmissive photocathode made of a III-V compound semiconductor, a method for producing the same, and a photoelectric conversion tube using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の透過型光電面30は、図10に示
すように、AlGaAsからなる窓層31とGaAsからなる活性
層32とが順に積層して形成され、AlGaAs窓層31上に
反射防止膜20を介してガラス面板10に熱圧着して支
持されている。上記のような透過型光電面30は、例え
ば特開昭51−73379号公報及びUSPAT376
9536号公報に開示されている。そして、それらの活
性層32は(Al,Ga,In)及び(P,As,Sb)の各物質群から少
なくとも1つの物質を選択することによって構成されて
いる。2. Description of the Related Art A conventional transmissive photocathode 30 is formed by laminating a window layer 31 made of AlGaAs and an active layer 32 made of GaAs in this order, as shown in FIG. 10, and reflected on the AlGaAs window layer 31. It is supported by thermocompression bonding to the glass face plate 10 through the prevention film 20. The transmission type photocathode 30 as described above is disclosed in, for example, JP-A-51-73379 and USPAT376.
It is disclosed in Japanese Patent No. 9536. The active layer 32 is formed by selecting at least one substance from each substance group of (Al, Ga, In) and (P, As, Sb).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような透過型光電
面30が、検出対象となる近赤外領域の被検出光を吸収
して高い感度を得るためには、光電子を発生させる活性
層32の厚さが光電子の拡散長に対応した2μm程度で
あることが必要である。一方、被検出光により励起され
た光電子は活性層32内を拡散により移動して放出表面
にたどりつくので、光電面の時間応答特性、すなわち応
答時間及び時間広がりは活性層32の厚さに依存する。
例えば、透過型光電面30を構成する活性層32の厚さ
が2μm程度ならば、透過型光電面30の応答時間は数
μs、そして時間広がりの半値幅は600psにまでに
なってしまい、例えば、超高速光励起による蛍光寿命測
定や光パルスの時間差の測定をするには必ずしも十分と
言えない。上記のように、光電感度と時間応答特性とは
相反するものであり、両者を同時に満足するものは現在
のところ実現されていない。In order for such a transmission type photocathode 30 to absorb the light to be detected in the near infrared region to be detected and to obtain high sensitivity, the active layer 32 for generating photoelectrons is used. It is necessary that the thickness of the film is about 2 μm corresponding to the diffusion length of photoelectrons. On the other hand, since the photoelectrons excited by the light to be detected move in the active layer 32 by diffusion and reach the emission surface, the time response characteristics of the photocathode, that is, the response time and the time spread depend on the thickness of the active layer 32. .
For example, if the thickness of the active layer 32 constituting the transmissive photocathode 30 is about 2 μm, the response time of the transmissive photocathode 30 will be several μs, and the half-width of the time spread will be up to 600 ps. However, it is not always sufficient to measure the fluorescence lifetime by the ultrafast light excitation or the time difference of the light pulse. As described above, the photosensitivity and the time response characteristic are contradictory to each other, and satisfying both of them at the same time has not been realized at present.
【0004】ところで、特開昭63−108658号公
報に開示された光電変換管は光電面の入射窓としてファ
イバプレートを用い、かつ、各ファイバプレートの光軸
を光電面に対して傾斜して配設させている。また、US
PAT38738729号公報に開示された光電面は、
それを形成するガラス面板の光入射側にプリズム状のブ
ロックが配設されている。両者は光電面に垂直に入射し
た光の光路を曲げることによって光路を長くして実効的
な吸収効率を増加させ、高感度を得ている。しかしなが
ら、上記のような光電面を支持する入射窓(光入射面
板)の構成は複雑となって、製造するのに多大な費用を
要する。By the way, the photoelectric conversion tube disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-108658 uses a fiber plate as an incident window of a photocathode, and the optical axis of each fiber plate is inclined with respect to the photocathode. I am setting it up. Also, US
The photocathode disclosed in PAT38738729 is
A prism-shaped block is arranged on the light-incident side of the glass face plate that forms it. Both of them obtain a high sensitivity by bending the optical path of light incident perpendicularly to the photocathode to lengthen the optical path and increase the effective absorption efficiency. However, the structure of the incident window (light incident face plate) that supports the above-described photocathode becomes complicated, and a large amount of cost is required to manufacture it.
【0005】そこで本発明は、構成が単純であり、か
つ、光電感度を保ったまま時間応答特性を向上させるこ
とのできる透過型光電面、その製造方法、及びそれを用
いた光電変換管を提供することを目的とする。Therefore, the present invention provides a transmissive photocathode having a simple structure and capable of improving time response characteristics while maintaining photoelectric sensitivity, a method for producing the same, and a photoelectric conversion tube using the same. The purpose is to do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係る透過型光電
面は、ガラス面板上に、検出対象である被検出光の反射
防止膜を介して密着するように設けられた透過型光電面
において、反射防止膜上にIII−V族化合物半導体に
よって形成され、被検出光よりも短波長の光を遮断する
窓層と、窓層上に窓層よりもバンドギャップエネルギが
小さいIII−V族化合物半導体によって形成され、被
検出光を吸収して光電子を発生させる活性層とを少なく
とも備え、窓層及びガラス面板と反射防止膜の各々の界
面は、ガラス面板を介して入射された被検出光を活性層
の方向に拡散させ得る程度の微小な凹凸を多数有する光
拡散面をなしていることを特徴とする。微小な凹凸を設
けるだけの単純な構成によって、被検出光を拡散させる
ことができ、したがって活性層を厚くして時間応答特性
を低下させることなく、活性層内部での被検出光の実効
的な光路を長くして光電感度を高めることができる。A transmissive photocathode according to the present invention is a transmissive photocathode provided on a glass face plate so as to be in intimate contact therewith through an antireflection film for the light to be detected which is a detection target. A window layer formed of a III-V group compound semiconductor on the antireflection film and blocking light having a shorter wavelength than the light to be detected, and a III-V group compound having a smaller bandgap energy on the window layer than the window layer. At least an active layer formed of a semiconductor, which absorbs the light to be detected and generates photoelectrons, is provided, and the window layer and the interfaces of the glass face plate and the antireflection film are provided with the light to be detected incident through the glass face plate. The light-diffusing surface has a large number of minute irregularities that can be diffused in the direction of the active layer. With a simple configuration that only provides minute irregularities, the light to be detected can be diffused, and therefore the effective light of the light to be detected inside the active layer can be effectively reduced without thickening the active layer and degrading the time response characteristics. The optical path can be lengthened to increase the photoelectric sensitivity.
【0007】また、光拡散面の有する微小な凹凸は、凹
部分又は凸部分が点状の配列、又はストライプ状の配
列、又はメッシュ状の配列をなしていることを特徴とす
る。これによって、被検出光は微小な凹凸を多数有する
面の位置によらずに一様に拡散される。The minute irregularities of the light diffusing surface are characterized in that the concave portions or the convex portions are arranged in a dot pattern, a stripe pattern, or a mesh pattern. As a result, the detected light is uniformly diffused regardless of the position of the surface having a large number of minute irregularities.
【0008】また、活性層の厚さは1μm以下であるこ
とを特徴とする。これによって、光電子が外部に放出さ
れる時間が短くなる。The thickness of the active layer is 1 μm or less. This shortens the time for which photoelectrons are emitted to the outside.
【0009】本発明に係る透過型光電面の製造方法は、
基板上に、検出対象である被検出光より短波長の光を遮
断する窓層が最上層となるように、少なくとも窓層及び
被検出光を吸収して光電子を発生させる活性層を積層し
て、III−V族化合物半導体多層膜を形成するステッ
プと、窓層の上面に微小な凹凸を多数形成するステップ
と、窓層上に被検出光の反射防止膜をほぼ均一厚さに堆
積させるステップと、反射防止膜の構成材料よりも転移
温度の低いガラス材料からなるガラス面板を加熱により
軟化して半導体多層膜を反射防止膜を介してガラス面板
に密着させるステップと、基板をエッチング除去する工
程とを備える。簡単な構成によって、時間応答特性を良
好にしながら高い光電感度が得られる透過型光電面を、
ガラス面板上に歩留りよく作製できる。A method of manufacturing a transmission type photocathode according to the present invention is
On the substrate, at least the window layer and an active layer that absorbs the detected light and generates photoelectrons are laminated so that the window layer that blocks light having a shorter wavelength than the detected light that is the detection target is the uppermost layer. , A III-V compound semiconductor multilayer film, a step of forming a large number of minute irregularities on the upper surface of the window layer, and a step of depositing an antireflection film of the detected light on the window layer to a substantially uniform thickness. A step of softening a glass face plate made of a glass material having a transition temperature lower than that of the constituent material of the antireflection film by heating to bring the semiconductor multilayer film into close contact with the glass face plate via the antireflection film; and a step of etching and removing the substrate With. With a simple configuration, a transmissive photocathode that can obtain high photoelectric sensitivity while improving time response characteristics,
It can be produced on a glass face plate with high yield.
【0010】本発明に係る透過型光電面を用いた光電変
換管は、透過型光電面と、ガラス面板を側壁端部に支持
して内部が真空状態に保たれた真空管と、真空管内部に
設置され、透過型光電面に対して正の電圧を保持する陽
極とを備える。これによって、光電面からの光電子信号
を電気信号に変換することができる。A photoelectric conversion tube using a transmissive photocathode according to the present invention is installed inside a vacuum tube, a transmissive photocathode, a vacuum tube in which a glass face plate is supported at an end portion of a side wall and a vacuum state is maintained inside. And an anode that holds a positive voltage with respect to the transmissive photocathode. Thereby, the photoelectron signal from the photocathode can be converted into an electric signal.
【0011】また、透過型光電面と陽極との間には透過
型光電面から放出された光電子を2次電子増倍する増倍
手段が備えられていることを特徴とする。これによっ
て、放出された光電子の信号を増倍させることができ
る。Further, a multiplication means for multiplying secondary electrons of photoelectrons emitted from the transmission type photocathode is provided between the transmission type photocathode and the anode. This allows the emitted photoelectron signal to be multiplied.
【0012】また、陽極は被検出光の2次元光学像に対
応する2次元電子像を受容することによって発光する蛍
光膜であることを特徴とする。これによって、被検出光
の2次元光学像を直接観察することができる。The anode is a fluorescent film which emits light by receiving a two-dimensional electron image corresponding to the two-dimensional optical image of the light to be detected. Thus, a two-dimensional optical image of the detected light can be directly observed.
【0013】また、陽極は透過型光電面に入射した被検
出光の2次元光学像に対応した2次元電子像を受容する
ことによって光学像に対応した電気信号を出力する固体
撮像デバイスであることを特徴とする。これによって、
2次元光学像を電気信号に変換することができる。Further, the anode is a solid-state image pickup device which outputs an electric signal corresponding to the optical image by receiving a two-dimensional electronic image corresponding to the two-dimensional optical image of the light to be detected incident on the transmission type photocathode. Is characterized by. by this,
A two-dimensional optical image can be converted into an electric signal.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面及び表を
参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and tables.
【0015】図1は本発明の透過型光電面の実施形態、
すなわち本発明の透過型光電面の製造方法の実施形態に
より実際に製作される透過型光電面の断面図である。FIG. 1 shows an embodiment of the transmission type photocathode of the present invention.
That is, it is a cross-sectional view of a transmissive photocathode actually manufactured by an embodiment of the method for manufacturing a transmissive photocathode of the present invention.
【0016】AlGaAsからなる窓層31の一面には、窓層
31よりもバンドギャップエネルギが小さい、GaAsから
なる厚さ約1μmの活性層32が形成されている。そし
て、活性層32上の中央部にはCs2Oからなる表面層
32が均一に極薄く形成され、また、活性層32上の周
縁部にはCrからなる電極50が蒸着して形成され、活
性層32と電気的な接続ができるようにしている。な
お、表面層33はCs2Oのようなアルカリ金属の酸化
物に限るものではなく、アルカリ金属又はそのフッ化物
でもよい。On one surface of the window layer 31 made of AlGaAs, an active layer 32 made of GaAs having a band gap energy smaller than that of the window layer 31 and having a thickness of about 1 μm is formed. The surface layer 32 made of Cs 2 O is uniformly and extremely thinly formed on the central portion of the active layer 32, and the electrode 50 made of Cr is formed on the peripheral portion of the active layer 32 by vapor deposition. The active layer 32 can be electrically connected. The surface layer 33 is not limited to an alkali metal oxide such as Cs 2 O, but may be an alkali metal or a fluoride thereof.
【0017】窓層31の他面には、径0.5μm程度の略
半球状の凹部が1μm間隔でもって規則的に配列して多
数の微小な凹凸が形成されており、その上には上記の凹
凸形状を保持しながら、検出対象である被検出光の波長
に応じた膜厚でもってSiO2とSi3N4とが順次積層した反
射防止膜20が形成されている。そして、この反射防止
膜20表面の凹凸形状に合致するように、表面が凹凸形
状となされたガラス面板10が密着するように配置され
ている。これによって、互いに屈折率の異なる材料から
なるガラス面板10及び窓層31と反射防止膜20との
界面は、多数の微小な凹凸を有する面をなし、これが被
検出光を屈折、散乱させることにより活性層32の方向
に拡散させる光拡散面として機能している。On the other surface of the window layer 31, substantially hemispherical concave portions having a diameter of about 0.5 μm are regularly arranged at intervals of 1 μm to form a large number of minute irregularities, and the above-mentioned fine irregularities are formed thereon. An antireflection film 20 in which SiO 2 and Si 3 N 4 are sequentially laminated with a film thickness according to the wavelength of the detected light to be detected is formed while maintaining the uneven shape. Then, the glass face plate 10 having an uneven surface is arranged so as to be in close contact with the surface of the antireflection film 20 so as to match the uneven shape of the surface. As a result, the interface between the antireflection film 20 and the glass face plate 10 and the window layer 31 made of materials having different refractive indexes forms a surface having a large number of minute irregularities, which refracts and scatters the detected light. It functions as a light diffusing surface that diffuses toward the active layer 32.
【0018】よって、図1の矢印に示すように被検出光
(hν)がガラス面板10に入射すると、光拡散面でそ
の強度が減衰されることなく窓層31の方向に拡散さ
れ、窓層31内では被検出光よりも短波長の光が遮断さ
れる。被検出光は活性層32中では斜め方向に進行する
ことが多く、したがって実効的な光路長は長くなるの
で、そこで効率よく吸収されて光電子が発生する。そし
て、活性層32内を拡散により移動する光電子は表面層
33によって仕事関数が十分低下した活性層32上面か
ら放出される。Therefore, when the detected light (hν) enters the glass face plate 10 as shown by the arrow in FIG. 1, the intensity is not attenuated by the light diffusing surface and is diffused in the direction of the window layer 31. Light having a wavelength shorter than that of the light to be detected is blocked within 31. Light to be detected often travels in an oblique direction in the active layer 32, and therefore the effective optical path length becomes long, so that it is efficiently absorbed there to generate photoelectrons. The photoelectrons moving in the active layer 32 by diffusion are emitted from the upper surface of the active layer 32 whose work function is sufficiently lowered by the surface layer 33.
【0019】本実施形態では、上記光拡散面で拡散を受
けた被検出光が活性層32に斜めに入射するので、従来
約2μmだった活性層32の厚さをたとえ約1μmにま
で薄くしても、被検出光を活性層32内で十分に吸収さ
れて光電子が発生する。そして、拡散によって活性層3
2中を移動するので、再結合等により消滅することなく
表面層33側へ短時間で移動し、上面の仕事関数が十分
低下した活性層32から放出される。したがって、従来
と比べて構造が単純でありながら光電感度及び時間応答
特性が両立した透過型光電面が得られる。In the present embodiment, since the light to be detected diffused by the light diffusing surface is obliquely incident on the active layer 32, the thickness of the active layer 32, which was about 2 μm in the past, is reduced to about 1 μm. However, the detected light is sufficiently absorbed in the active layer 32 to generate photoelectrons. Then, the active layer 3 is diffused.
Since it moves in the second direction, it moves to the surface layer 33 side in a short time without disappearing due to recombination or the like, and is emitted from the active layer 32 whose work function on the upper surface is sufficiently lowered. Therefore, it is possible to obtain a transmissive photocathode which has a simple structure as compared with the conventional one, but has both photoelectric sensitivity and time response characteristics.
【0020】つぎに本発明による透過型光電面の製造方
法について図2(a)〜(h)に従い説明する。図2
(a)〜(h)は図1に示した透過型光電面の断面図を
工程順に示している。Next, a method of manufacturing a transmission type photocathode according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
(A)-(h) shows sectional drawing of the transmissive photoelectric surface shown in FIG. 1 in order of process.
【0021】まず、GaAsからなる半導体基板60を用意
する。つぎに、この上にエピタキシャル成長装置(図示
せず)を用いてAlGaAsからなる厚さ約2μmのエッチン
グストップ層61、GaAsからなる厚さ約1μmの活性層
32、そしてAlGaAsからなる厚さ約2μmの窓層31を
順次堆積させ、図2(a)に示すように、ヘテロ構造を
有した半導体多層膜を作製する。エッチングストップ層
61の上記厚さは後述する半導体基板60の選択エッチ
ングを考慮している。また、活性層32の厚さは時間応
答特性を向上させるために約1μmにしている。First, a semiconductor substrate 60 made of GaAs is prepared. Next, using an epitaxial growth apparatus (not shown), an etching stop layer 61 of AlGaAs having a thickness of about 2 μm, an active layer 32 of GaAs having a thickness of about 1 μm, and an AlGaAs having a thickness of about 2 μm are used. The window layer 31 is sequentially deposited to produce a semiconductor multilayer film having a hetero structure as shown in FIG. The above-mentioned thickness of the etching stop layer 61 takes into consideration selective etching of the semiconductor substrate 60 described later. The thickness of the active layer 32 is about 1 μm in order to improve the time response characteristic.
【0022】つぎに、上記半導体多層膜の窓層31上面
にフォトレジスト80を塗布する。そして、光リソグラ
フィ技術を用いてマスクパターンを形成し、図2(b)
に示すように、約0.5μm径の窓層31を約1μmの
間隔でもって規則的に露出させる。Next, a photoresist 80 is applied on the upper surface of the window layer 31 of the semiconductor multilayer film. Then, a mask pattern is formed by using the optical lithography technique, and then, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the window layer 31 having a diameter of about 0.5 μm is regularly exposed at intervals of about 1 μm.
【0023】この状態でもって、マスクパターンの開口
において露出した窓層31を硫酸系溶液を用いて面方向
を調整しながらエッチングすると、図2(c)に示すよ
うに、窓層31上面には上記配列に対応した略半球状の
窪みが形成される。その後、図2(d)に示すように、
窓層31上面に塗布されたフォトレジスト80を取り除
く。In this state, when the window layer 31 exposed at the opening of the mask pattern is etched using a sulfuric acid solution while adjusting the surface direction, as shown in FIG. A substantially hemispherical depression corresponding to the above arrangement is formed. After that, as shown in FIG.
The photoresist 80 applied on the upper surface of the window layer 31 is removed.
【0024】そして、CVD法を用いることにより、図
2(e)に示すように、窓層31上面の略半球状の窪み
を保持しながら被検出光の波長に応じた膜厚でもってSi
3N4、SiO2を順に堆積し、反射防止膜20を形成する。Then, by using the CVD method, as shown in FIG. 2 (e), Si having a film thickness corresponding to the wavelength of the light to be detected while holding the substantially hemispherical depression on the upper surface of the window layer 31 is used.
3 N 4 and SiO 2 are sequentially deposited to form the antireflection film 20.
【0025】つぎに、ガラス面板10を反射防止膜20
と熱圧着させる。このとき、ガラス面板10はGaAs活性
層32の熱膨張係数に比較的近く、かつ、反射防止膜の
構成材料よりも転移温度の低い材料、例えば、コーニン
グ社の7056ガラス(図3に熱特性と化学分析組成
(重量%)を示す)を用いる。Next, the glass face plate 10 is attached to the antireflection film 20.
And thermocompression bond. At this time, the glass face plate 10 is relatively close to the thermal expansion coefficient of the GaAs active layer 32 and has a lower transition temperature than the constituent material of the antireflection film, for example, 7056 glass of Corning (see FIG. The chemical analysis composition (% by weight) is used.
【0026】この工程を以下さらに詳しく述べる。はじ
めに、ガラス面板10を反射防止膜20と熱圧着させる
ための準備として、熱圧着装置(図示せず)内の所定の
位置にそれらを配置する。つぎに、熱圧着装置内を約1
×10-6Torrまで真空排気する。そして、熱圧着工程は図
4に示す温度管理図にしたがって行う。すなわち、熱圧
着装置を2時間かけて450℃まで昇温した後、脱ガス
のために約1時間450℃を保持する。This process will be described in more detail below. First, as a preparation for thermocompression bonding of the glass face plate 10 to the antireflection film 20, they are arranged at a predetermined position in a thermocompression bonding device (not shown). Next, the inside of the thermocompression bonding device
Evacuate to × 10 -6 Torr. The thermocompression bonding process is performed according to the temperature control chart shown in FIG. That is, the temperature of the thermocompression bonding apparatus is raised to 450 ° C. over 2 hours, and then the temperature is kept at 450 ° C. for about 1 hour for degassing.
【0027】その後、ガラス面板10を転移温度よりも
高い550℃まで昇温し、その値を30分間保持してガ
ラス面板10を反射防止膜20と熱圧着させる。この状
態では、反射防止膜20及び半導体多層膜は変形せず、
ガラス面板10下面のみが変形して略半球状突起を有す
る凹凸界面が形成される。つぎに、これらをガラス面板
10の転移温度に近い500℃まで1時間かけて徐冷
し、引続いて500℃から室温まで急冷すると、図2
(f)に示すように、反射防止膜20を介して半導体多
層膜がガラス面板10下面に密着される。このようにす
れば、ガラス面板10と反射防止膜20との間に気泡が
生じることがなく、ガラス面板10と反射防止膜20と
が歩留りよく密着される。Then, the glass face plate 10 is heated to 550 ° C. which is higher than the transition temperature, and the temperature is kept for 30 minutes to thermocompress the glass face plate 10 to the antireflection film 20. In this state, the antireflection film 20 and the semiconductor multilayer film are not deformed,
Only the lower surface of the glass face plate 10 is deformed to form an uneven interface having substantially hemispherical protrusions. Next, these are gradually cooled to 500 ° C., which is close to the transition temperature of the glass face plate 10, over 1 hour, and then rapidly cooled from 500 ° C. to room temperature.
As shown in (f), the semiconductor multilayer film is brought into close contact with the lower surface of the glass face plate 10 through the antireflection film 20. In this way, bubbles are not generated between the glass face plate 10 and the antireflection film 20, and the glass face plate 10 and the antireflection film 20 are adhered to each other with good yield.
【0028】つぎに、半導体基板60をアンモニア系溶
液を用いて選択的エッチングを行なうと、図2(g)に
示すように、エッチング除去はAlGaAsエッチングストッ
プ層61が露出したときに自動的に停止する。Next, when the semiconductor substrate 60 is selectively etched using an ammonia-based solution, the etching removal is automatically stopped when the AlGaAs etching stop layer 61 is exposed, as shown in FIG. 2 (g). To do.
【0029】つぎに、露出したエッチングストップ層6
1を塩酸溶液を用いてエッチングを行なうと、エッチン
グは活性層32において自動的に停止し、活性層32下
面が露出する。そして、所定のマスクを用いることによ
って、図2(h)に示すように、ガラス面板10及び活
性層32下面周縁露出部や窓層31及び活性層32側面
部に、Crからなる電極50を蒸着させる。Next, the exposed etching stop layer 6
When 1 is etched using a hydrochloric acid solution, the etching automatically stops at the active layer 32, and the lower surface of the active layer 32 is exposed. Then, by using a predetermined mask, as shown in FIG. 2H, an electrode 50 made of Cr is vapor-deposited on the exposed glass surface plate 10 and the lower peripheral edge of the active layer 32 and the side surface portions of the window layer 31 and the active layer 32. Let
【0030】最後に、このように形成された透過型光電
面付きのガラス面板10を、光電子増倍管や画像増強管
等の光電変換管を構成する真空管等に入射窓材として組
み込み、活性層32露出部を清浄化した後、Cs及びO
2を光電変換管に導入して活性層32露出部に蒸着させ
る。これによって、活性層32露出面の仕事関数を低下
させた図1に示す透過型光電面が得られる。Finally, the glass face plate 10 having a transmission type photocathode formed in this manner is incorporated as an entrance window material into a vacuum tube or the like which constitutes a photoelectric conversion tube such as a photomultiplier tube or an image intensifying tube, and an active layer is formed. 32 After cleaning the exposed part, Cs and O
2 is introduced into the photoelectric conversion tube and deposited on the exposed portion of the active layer 32. As a result, the transmission type photocathode shown in FIG. 1 in which the work function of the exposed surface of the active layer 32 is lowered can be obtained.
【0031】なお、微小な凹凸は被検出光を拡散できる
程度のサイズ、配列ピッチ等であればよく、その大きさ
及び間隔等の値はもちろんのこと、種類もこれに限定さ
れない。特に種類については、凹部分あるいは凸部分が
例えばストライプ状配列をなしたもの、又はメッシュ状
配列をなしたもの等でも構わない。また、窓層31及び
活性層32の厚さ等は上記のものに限定されるものでは
なく、それぞれ被検出光を遮断し得る機能、光電子を生
成させる機能を奏する厚さであればよい。さらに、窓層
31及び活性層32はそれぞれAlGaAs及びGaAsに限定さ
れず、被検出光の波長帯域や、ガラス面板の屈折率との
関係に応じて、III−V族化合物半導体の中から適宜
選択される。The minute irregularities may have any size and arrangement pitch that allow the light to be detected to be diffused, and the types and the values thereof are not limited to these values. In particular, regarding the type, the concave portions or the convex portions may be, for example, stripe-shaped arrangement, mesh-shaped arrangement, or the like. The thicknesses of the window layer 31 and the active layer 32 are not limited to those described above, and may be any thickness as long as they have a function of blocking the detected light and a function of generating photoelectrons. Furthermore, the window layer 31 and the active layer 32 are not limited to AlGaAs and GaAs, respectively, and are appropriately selected from III-V group compound semiconductors depending on the wavelength band of the light to be detected and the relationship with the refractive index of the glass face plate. To be done.
【0032】つぎに、本発明の透過型光電面を用いた光
電変換管を実施形態毎に説明する。Next, a photoelectric conversion tube using the transmission type photocathode of the present invention will be described for each embodiment.
【0033】光電変換管の第1実施形態 図5はいわゆるラインフォーカス型光電子増倍管の側断
面図を示したものである。図5において、内面に透過型
光電面30が反射防止膜を介して密着するようにして設
けられたガラス面板10が真空管11の本体を構成する
筒体の一方の端部に支持されており、被検出光(hν)
が矢印に示すように入射される。真空管11を構成する
筒体の他方の端部もガラスを用いて気密に封止され、真
空管11内部を真空状態に保持している。 First Embodiment of Photoelectric Conversion Tube FIG. 5 is a side sectional view of a so-called line-focus type photomultiplier tube. In FIG. 5, a glass face plate 10 provided so that the transmission type photocathode 30 is closely adhered to the inner surface through an antireflection film is supported at one end of a cylindrical body forming the main body of the vacuum tube 11. Detected light (hν)
Is incident as shown by the arrow. The other end of the tubular body forming the vacuum tube 11 is also hermetically sealed with glass to keep the inside of the vacuum tube 11 in a vacuum state.
【0034】真空管11内の他方の端部には陽極40が
設置されており、透過型光電面30と陽極40との間の
うち、透過型光電面30寄りに光電子を収束する一対の
収束電極70が設置され、かつ、陽極40寄りにこの透
過型光電面30から放出された光電子を順次増倍するた
めの複数段のダイノード71a〜71hからなるダイノ
ード部71(増倍手段)が曲面状の電極を多段繰り返し
て設置されている。図示しないが、透過型光電面30、
収束電極70、ダイノード部71、そして陽極40に
は、ブリーダ回路及び電気リードを介して、透過型光電
面30に対して正のブリーダ電圧が陽極40に近づくに
つれて段毎に増加するように分配して印加されている。An anode 40 is installed at the other end of the vacuum tube 11, and a pair of focusing electrodes for focusing photoelectrons toward the transmissive photocathode 30 between the transmissive photocathode 30 and the anode 40. 70 is installed, and a dynode section 71 (multiplication means) composed of a plurality of stages of dynodes 71a to 71h for multiplying the photoelectrons emitted from the transmission type photocathode 30 in the vicinity of the anode 40 is curved. The electrodes are installed in multiple stages. Although not shown, the transmission type photocathode 30,
The positive bleeder voltage is distributed to the converging electrode 70, the dynode portion 71, and the anode 40 via the bleeder circuit and the electric leads so that the positive bleeder voltage with respect to the transmissive photocathode 30 increases step by step toward the anode 40. Is being applied.
【0035】よって被検出光が光電子増倍管に入射する
と、上記透過型光電面30から光電子(e-)が従来と
同程度の数を保持したまま、従来より短時間で放出され
る。放出された光電子は収束電極70によって加速して
収束され、第1ダイノード71aに入射される。入射し
た光電子数に対して数倍の数の2次電子が放出され、引
続き第2ダイノード71bに加速して入射する。第2ダ
イノード71bにおいても第1ダイノード71aと同様
に入射した電子数に対して数倍の2次電子が放出され
る。これを8回繰り返すことによって、透過型光電面3
0から放出された光電子は約100万倍程度に最終的に
2次電子増倍され、第8ダイノードhから増倍して放出
された2次電子が陽極40で集められ出力信号電流とし
て取り出される。Therefore, when the light to be detected is incident on the photomultiplier tube, the photoelectrons (e − ) are emitted from the transmission type photocathode 30 in a shorter time than the conventional one while maintaining the same number as the conventional one. The emitted photoelectrons are accelerated and converged by the converging electrode 70 and are incident on the first dynode 71a. Secondary electrons, which are several times as many as the number of incident photoelectrons, are emitted, and are subsequently accelerated and incident on the second dynode 71b. Similarly to the first dynode 71a, the second dynode 71b also emits secondary electrons several times as many as the number of incident electrons. By repeating this eight times, the transmission type photocathode 3
The photoelectrons emitted from 0 are finally multiplied by about 1,000,000 times as secondary electrons, and the secondary electrons emitted from the eighth dynode h after being multiplied are collected by the anode 40 and taken out as an output signal current. .
【0036】本実施形態で用いた透過型光電面は光電感
度と時間応答特性とが両立していることから、従来と同
程度の光電子が短時間で放出されるので、この光電子に
よって増倍された2次電子が最終的に陽極40までに到
達する時間もまた短くなる。よって、本実施形態では従
来のラインフォーカス型光電子増倍管と比較して信号電
流の感度と時間応答特性とが両立している。すなわち、
この光電子増倍管を用いると、より高速な微弱光現象
を、例えば高速光励起による蛍光寿命測定等を感度よく
観測することできる。Since the transmission type photocathode used in the present embodiment has both the photoelectric sensitivity and the time response characteristic, photoelectrons comparable to the conventional one are emitted in a short time. Therefore, the photoelectrons are multiplied by the photoelectrons. The time required for the secondary electrons to finally reach the anode 40 is also shortened. Therefore, in this embodiment, the sensitivity of the signal current and the time response characteristic are compatible with each other as compared with the conventional line-focus type photomultiplier tube. That is,
By using this photomultiplier tube, a faster weak light phenomenon, for example, fluorescence lifetime measurement by high-speed photoexcitation can be observed with high sensitivity.
【0037】光電変換管の第2実施形態 図6はいわゆる近接型光電子増倍管の側断面図を示した
ものである。反射防止膜20と透過型光電面30とが光
電変換管の第1実施形態と同様にされたガラス面板10
が、Inシール部13及びIn溜め14からなる封止部材を
用いて真空管11の本体を構成する筒体の上端部に封止
して支持されており、被検出光(hν)が矢印に示すよ
うに入射される。 Second Embodiment of Photoelectric Conversion Tube FIG. 6 is a side sectional view of a so-called proximity type photomultiplier tube. A glass face plate 10 in which the antireflection film 20 and the transmission type photocathode 30 are the same as in the first embodiment of the photoelectric conversion tube.
Is sealed and supported on the upper end of the cylindrical body that constitutes the main body of the vacuum tube 11 using a sealing member composed of the In seal portion 13 and the In reservoir 14, and the detected light (hν) is indicated by the arrow. Is incident.
【0038】また、真空管11の本体を構成する筒体の
下端部には、底板部12が支持され、真空管11を気密
に封止して真空管11内部を真空状態に保持させてい
る。底板部12上面では透過型光電面30と対向して、
光電子が打ち込まれたとき増倍作用を有しているフォト
ダイオード41が設置されている。このフォトダイオー
ド41に接続されたステムピン52の一端が底板部12
を貫通して延びており、それを介してこのフォトダイオ
ード41には逆バイアス電圧が印加されており、また同
様にステムピン52と電極50に接続された電気リード
(図示せず)とを介して、透過型光電面30とフォトダ
イオード41との間に数kVの電圧が印加されている。The bottom plate 12 is supported at the lower end of the cylinder forming the main body of the vacuum tube 11, and the vacuum tube 11 is hermetically sealed to keep the inside of the vacuum tube 11 in a vacuum state. On the upper surface of the bottom plate portion 12, facing the transmissive photoelectric surface 30,
A photodiode 41 is provided which has a multiplication effect when photoelectrons are driven in. One end of the stem pin 52 connected to the photodiode 41 has a bottom plate 12
A reverse bias voltage is applied to this photodiode 41 through the same, and also through a stem pin 52 and an electrical lead (not shown) connected to the electrode 50. A voltage of several kV is applied between the transmissive photocathode 30 and the photodiode 41.
【0039】上記光電子増倍管に被検出光が入射する
と、光電変換管の第1実施形態に述べたように光電子
(e-)が真空管11の内部空間へ短時間で放出された
後、フォトダイオード41に加速して打ち込まれること
により、光電子1つに対し数1000倍に増倍された2
次電子が生成される。そして、フォトダイオード41内
で生成された2次電子がステムピン52を介して出力信
号として取り出される。[0039] When the detected light is incident on the photomultiplier tube, photoelectrons as described in the first embodiment of the photoelectric conversion tube (e -) after was released in a short time into the interior space of the vacuum tube 11, photo By being accelerated and driven into the diode 41, it was multiplied by several thousand times for one photoelectron.
Secondary electrons are generated. Then, the secondary electrons generated in the photodiode 41 are taken out as an output signal via the stem pin 52.
【0040】したがって、本実施形態は、第1実施形態
と同様に透過型光電面からの光電子が短い時間で多く放
出されるので、従来の電子打ち込み型光電子増倍管に比
べて高速な微弱光現象を感度よく観測できる。また、ダ
イノード部を必要とせず、しかも、後述する静電収束型
光電子増倍管と比較して収束電極を要しないことから、
小型化が可能である。Therefore, in this embodiment, many photoelectrons are emitted from the transmissive photocathode in a short time as in the first embodiment, and therefore, a weak light at a higher speed than the conventional electron-implanted photomultiplier tube is emitted. The phenomenon can be observed with high sensitivity. Further, since it does not require a dynode section and further does not require a focusing electrode as compared with an electrostatic focusing photomultiplier tube described later,
Miniaturization is possible.
【0041】光電変換管の第3実施形態 図7はいわゆる静電収束型光電子増倍管の側断面図を示
したものである。この光電子増倍管で第2実施形態と異
なる点は、透過型光電面30とフォトダイオード41と
の間に、一対の収束電極70が設置されていることであ
る。そして、一対の収束電極70と接続された各電気リ
ード51a,bの一端が真空管30側壁を貫通して延び
ており、電気リード51a,bを介して一対の収束電極
70に所定の電圧を印加できるようにしている。 Third Embodiment of Photoelectric Conversion Tube FIG. 7 is a side sectional view of a so-called electrostatic focusing type photomultiplier tube. This photomultiplier tube differs from the second embodiment in that a pair of focusing electrodes 70 are provided between the transmissive photoelectric surface 30 and the photodiode 41. Then, one end of each electric lead 51a, b connected to the pair of focusing electrodes 70 extends through the side wall of the vacuum tube 30, and a predetermined voltage is applied to the pair of focusing electrodes 70 via the electrical leads 51a, b. I am able to do it.
【0042】本実施形態によれば、収束電極70を用い
て光電子が収束されているので、透過型光電面の有効面
積に対して小さいフォトダイオード41を用いることが
できるので、高速応答が可能となる。According to the present embodiment, since the photoelectrons are converged by using the converging electrode 70, the photodiode 41 which is small with respect to the effective area of the transmission type photocathode can be used, so that high speed response is possible. Become.
【0043】光電変換管の第4実施形態 図8はいわゆる画像増強管の側断面図を示したものであ
る。本実施形態は第2乃至第3実施形態と異なり、真空
管11の本体を構成する筒体の中央には、2次元電子を
2次電子増倍できるように直径10μm程度のガラス孔
を多数束ねて構成されるマイクロチャンネルプレート
(以下「MCP」という)(増倍手段)72が設置され
ていることである。そして、透過型光電面30及びMC
P72に接続される各電気リード(図示せず)を介し
て、透過型光電面30とMCP72との間には+数10
0Vの電圧が印加されている。また、MCP72と接続
された各電気リード53a,bの一端が真空管11の側
壁を貫通して延び、それらを介して、MCP72の上面
側(以下「入力側」という)とMCP72の下面側(以
下「出力側」という)との間には増倍用の電圧が印加さ
れている。 Fourth Embodiment of Photoelectric Conversion Tube FIG. 8 is a side sectional view of a so-called image intensifying tube. Unlike the second to third embodiments, the present embodiment has a large number of glass holes with a diameter of about 10 μm bundled in the center of the cylinder forming the main body of the vacuum tube 11 so that the two-dimensional electrons can be multiplied by the secondary electrons. That is, a microchannel plate (hereinafter referred to as “MCP”) (multiplier) 72 that is configured is installed. Then, the transmissive photocathode 30 and the MC
+10 between the transmission type photocathode 30 and the MCP 72 via each electric lead (not shown) connected to the P72.
A voltage of 0 V is applied. Further, one end of each of the electric leads 53a and 53b connected to the MCP 72 extends through the side wall of the vacuum tube 11, and the upper surface side of the MCP 72 (hereinafter referred to as "input side") and the lower surface side of the MCP 72 (hereinafter referred to as "input side") are passed through them. A voltage for multiplication is applied between the “output side” and the “output side”.
【0044】また本実施形態では、真空管11の本体を
構成する筒体の下端部にはファイバープレート42が支
持され、その内面上に蛍光体43(蛍光膜)が配置され
ている点において前述の実施形態とは異なる。そして、
蛍光体43に接続された電気リード53cとMCP72
に接続された上記と別の電気リード(図示せず)を介し
て、MCP72に対して+数kV程度の電圧が蛍光体4
3に印加されるようにしている。Further, in the present embodiment, the fiber plate 42 is supported on the lower end of the cylindrical body which constitutes the main body of the vacuum tube 11, and the phosphor 43 (fluorescent film) is arranged on the inner surface thereof, which is described above. Different from the embodiment. And
The electric lead 53c and the MCP 72 connected to the phosphor 43
A voltage of about several kV with respect to the MCP 72 is applied to the phosphor 4 via another electric lead (not shown) connected to the above.
3 is applied.
【0045】したがって、画像増強管に被検出光が図7
のように入射すると、2次元光学像に対応する2次元光
電子像(e-)が透過型光電面30から真空管11の内
部空間へ放出され、MCP72入力側に加速して入射さ
れる。MCP72によって2次元光電子像は約100万
倍に2次電子増倍され、MCP72の出力側から入射位
置に対応した2次元電子像が放出され、蛍光体43に加
速して入射される。蛍光体43上では2次元電子像に対
応した2次元画像が増強して発光表示される。2次元画
像は蛍光体43を支持しているファイバープレート42
を通して外部に取り出され、観測される。Therefore, the detected light is shown in FIG.
In this way, the two-dimensional photoelectron image (e − ) corresponding to the two-dimensional optical image is emitted from the transmission type photocathode 30 into the internal space of the vacuum tube 11, and is accelerated and incident on the input side of the MCP 72. The MCP 72 double-multiplies the two-dimensional photoelectron image by about one million times, and a two-dimensional electron image corresponding to the incident position is emitted from the output side of the MCP 72 and accelerated and enters the phosphor 43. On the phosphor 43, a two-dimensional image corresponding to the two-dimensional electron image is intensified and emitted for display. Two-dimensional image shows fiber plate 42 supporting phosphor 43
It is taken out through and observed.
【0046】本実施形態は上に述べた透過型光電面を用
いていることから、2次元光電子像が短時間で多く放出
される。そして、これによって増倍された2次元電子が
蛍光体43に従来よりも短時間で到達して従来と同程度
以上の光が発するので、従来の画像増強管に比較してよ
り高速で行なわれる2次元の微弱光現象を感度よく観測
することができる。Since this embodiment uses the above-mentioned transmission type photocathode, many two-dimensional photoelectron images are emitted in a short time. The two-dimensional electrons thus multiplied reach the phosphor 43 in a shorter time than the conventional one and emit light at a level equal to or higher than that of the conventional one, so that it is performed at a higher speed than the conventional image intensifying tube. A two-dimensional weak light phenomenon can be observed with high sensitivity.
【0047】光電変換管の第5実施形態 図9はいわゆる近接型撮像管の側断面図を示したもので
ある。この撮像管では、第2実施形態におけるフォトダ
イオード41に代えて、撮像デバイスである電荷蓄積素
子(以下「CCD」という)44が用いられている。図
示しないが、透過型光電面30とCCD44との間には
放出された光電子を増倍するための電圧が印加され、こ
れにより加速された光電子がCCD44に入射すること
により光電子像が増倍される。CCD44の各画素に蓄
積される電荷は、ステムピン54を介して時系列に外部
に出力される。 Fifth Embodiment of Photoelectric Conversion Tube FIG. 9 is a side sectional view of a so-called proximity type image pickup tube. In this image pickup tube, instead of the photodiode 41 in the second embodiment, a charge storage element (hereinafter referred to as “CCD”) 44 which is an image pickup device is used. Although not shown, a voltage for multiplying the emitted photoelectrons is applied between the transmissive photocathode 30 and the CCD 44, and the accelerated photoelectrons enter the CCD 44 to multiply the photoelectron image. It The charges accumulated in each pixel of the CCD 44 are output to the outside in time series via the stem pin 54.
【0048】本実施形態においても、上記のような透過
型光電面を用いていることから、CCD44の各画素に
短時間で従来と同程度以上の増倍電子が蓄積されるの
で、従来よりも応答よく時系列に外部に出力され得る。
よって、従来より高速な2次元の微弱光現象を電気的に
検出して観測することが可能となる。Also in this embodiment, since the transmission type photocathode as described above is used, each pixel of the CCD 44 accumulates multiplied electrons in the same amount as in the conventional case in a short time. It can be output to the outside in time series with good response.
Therefore, it becomes possible to electrically detect and observe a two-dimensional weak light phenomenon that is faster than before.
【0049】なお、光電変換管の第5実施形態で、撮像
デバイスとしてCCDを用いた場合を説明したが、電気
的に位置検出を行なう機能を有していればこれに限らな
い。また、本発明の上記透過型光電面を用いた光電変換
管として光電子増倍管、画像増強管及び撮像管を説明し
たが、ストリーク管等のその他光検出装置にも適用可能
であることは言うまでもない。In the fifth embodiment of the photoelectric conversion tube, the case where the CCD is used as the image pickup device has been described, but the invention is not limited to this as long as it has a function of electrically detecting the position. Further, the photomultiplier tube, the image intensifying tube and the image pickup tube have been described as the photoelectric conversion tube using the transmission type photocathode of the present invention, but it goes without saying that they can also be applied to other photodetection devices such as a streak tube. Yes.
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明の透過型光電面によれば、ガラス
面板及び窓層と反射防止膜との界面が被検出光を拡散さ
せるように微小な凹凸をなしていることによって、構造
が単純で、かつ、時間応答特性と光電感度が両立可能な
透過型光電面が実現できる。According to the transmission type photocathode of the present invention, the structure is simple because the interface between the glass face plate and the window layer and the antireflection film has minute irregularities so as to diffuse the light to be detected. In addition, it is possible to realize a transmissive photocathode capable of achieving both time response characteristics and photoelectric sensitivity.
【0051】また、本発明の上記透過型光電面の製造方
法によれば、ガラス面板及び窓層と反射防止膜との界面
を被検出光を拡散させるように微小な凹凸を形成するこ
とにより、時間応答特性を向上させながら高い光電感度
が得られる透過型光電面を歩留りよく作製することがで
きる。Further, according to the above-mentioned method of manufacturing the transmission type photocathode of the present invention, by forming minute irregularities on the interface between the glass face plate and the window layer and the antireflection film so as to diffuse the detected light, A transmissive photocathode capable of obtaining high photosensitivity while improving time response characteristics can be manufactured with high yield.
【0052】さらに本発明の透過型光電面を用いた光電
変換管によれば、上記透過型光電面を用いた光電変換管
は高速で生じる微弱光現象等を従来よりも感度よく検出
できる。Further, according to the photoelectric conversion tube using the transmission type photocathode of the present invention, the photoelectric conversion tube using the transmission type photocathode can detect weak light phenomenon which occurs at high speed with higher sensitivity than before.
【図1】本発明の実施形態に係る透過型光電面の断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a transmissive photocathode according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の透過型光電面の製造工程を断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the transmission type photocathode of FIG.
【図3】反射防止膜をガラス面板に熱圧着させる際の温
度管理図である。FIG. 3 is a temperature control chart when the antireflection film is thermocompression bonded to a glass face plate.
【図4】コーニング社7056ガラスの熱特性と化学分
析組成(重量%)とを表した図表である。FIG. 4 is a chart showing thermal characteristics and chemical analysis composition (% by weight) of Corning 7056 glass.
【図5】図1の光電面を備えた光電変換管の第1実施形
態の側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view of a first embodiment of a photoelectric conversion tube including the photoelectric surface of FIG.
【図6】図1の光電面を備えた光電変換管の第2実施形
態の側断面図である。FIG. 6 is a side sectional view of a second embodiment of a photoelectric conversion tube including the photoelectric surface of FIG.
【図7】図1の光電面を備えた光電変換管の第3実施形
態の側断面図である。FIG. 7 is a side sectional view of a third embodiment of a photoelectric conversion tube including the photoelectric surface of FIG.
【図8】図1の光電面を備えた光電変換管の第4実施形
態の側断面図である。FIG. 8 is a side sectional view of a fourth embodiment of a photoelectric conversion tube including the photoelectric surface of FIG.
【図9】図1の光電面を備えた光電変換管の第5実施形
態の側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view of a fifth embodiment of a photoelectric conversion tube including the photoelectric surface of FIG.
【図10】従来の透過型光電面の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a conventional transmission type photocathode.
10・・・ガラス面板、11・・・真空管、12・・・
底板部、13・・・Inシール部、14・・・In溜め、2
0・・・反射防止膜、30・・・透過型光電面、31・
・・窓層、32・・・活性層、33・・・表面層、40
・・・陽極、41・・・フォトダイオード、42・・・
ファイバープレート、43・・・蛍光体、44・・・電
荷蓄積素子、50・・・電極、51、51a,b,c・
・・電気リード、52、52a,b・・・ステムピン、
60・・・半導体基板、61・・・エッチストップ層、
70・・・収束電極、71・・・ダイノード部、71a
・・・第1ダイノード、71b・・・第2ダイノード、
71c・・・第3ダイノード、71d・・・第4ダイノ
ード、71e・・・第5ダイノード、71f・・・第6
ダイノード、71g・・・第7ダイノード、71h・・
・第8ダイノード、72・・・マイクロチャンネルプレ
ート。10 ... Glass face plate, 11 ... Vacuum tube, 12 ...
Bottom plate part, 13 ... In seal part, 14 ... In reservoir, 2
0 ... Antireflection film, 30 ... Transmission type photocathode, 31.
..Window layer, 32 ... Active layer, 33 ... Surface layer, 40
... Anode, 41 ... Photodiode, 42 ...
Fiber plate, 43 ... Phosphor, 44 ... Charge storage element, 50 ... Electrode, 51, 51a, b, c ...
..Electric leads, 52, 52a, b ... Stem pins,
60 ... Semiconductor substrate, 61 ... Etch stop layer,
70 ... Focusing electrode, 71 ... Dynode part, 71a
... first dynode, 71b ... second dynode,
71c ... 3rd dynode, 71d ... 4th dynode, 71e ... 5th dynode, 71f ... 6th
Dynode, 71g ... 7th dynode, 71h ...
8th dynode, 72 ... Micro channel plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/10 H01L 31/10 A (72)発明者 木舩 淳 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01L 31/10 H01L 31/10 A (72) Inventor Jun Kunun 1126 Nonomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture No. 1 Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
Claims (8)
光の反射防止膜を介して密着するように設けられた透過
型光電面において、 前記反射防止膜上にIII−V族化合物半導体によって
形成され、前記被検出光よりも短波長の光を遮断する窓
層と、 前記窓層上に前記窓層よりもバンドギャップエネルギが
小さいIII−V族化合物半導体によって形成され、前
記被検出光を吸収して光電子を発生させる活性層と、を
少なくとも備え、 前記窓層及び前記ガラス面板と前記反射防止膜の各々の
界面は、前記ガラス面板を介して入射された前記被検出
光を前記活性層の方向に拡散させ得る程度の微小な凹凸
を多数有する光拡散面をなしていることを特徴とする透
過型光電面。1. A transmissive photocathode provided on a glass face plate so as to be in close contact with it through an antireflection film for the light to be detected, which is a III-V group compound semiconductor on the antireflection film. A window layer formed to block light having a wavelength shorter than that of the light to be detected; and a group III-V compound semiconductor having a bandgap energy smaller than that of the window layer on the window layer. An active layer that absorbs to generate photoelectrons, and at least the interface between the window layer and the glass face plate and the antireflection film is the active layer that receives the detected light incident through the glass face plate. 1. A transmissive photocathode, which is characterized by forming a light diffusing surface having a large number of minute irregularities that can be diffused in the direction of.
部分又は凸部分が点状の配列、又はストライプ状の配
列、又はメッシュ状の配列をなしていることを特徴とす
る請求項1に記載の透過型光電面。2. The minute irregularities of the light diffusing surface are characterized in that concave portions or convex portions are arranged in a dot pattern, a stripe pattern, or a mesh pattern. The transmissive photocathode described in.
とを特徴とする請求項1又は2に記載の透過型光電面。3. The transmissive photocathode according to claim 1, wherein the active layer has a thickness of 1 μm or less.
短波長の光を遮断する窓層が最上層となるように、少な
くとも前記窓層及び前記被検出光を吸収して光電子を発
生させる活性層を積層して、III−V族化合物半導体
多層膜を形成するステップと、 前記窓層の上面に微小な凹凸を多数形成するステップ
と、 前記窓層上に前記被検出光の反射防止膜をほぼ均一の厚
さに堆積させるステップと、 前記反射防止膜の構成材料よりも転移温度の低いガラス
材料からなるガラス面板を加熱により軟化して前記半導
体多層膜を前記反射防止膜を介して前記ガラス面板に密
着させるステップと、 前記基板をエッチング除去するステップと、を備える透
過型光電面の製造方法。4. A photoelectron is generated by absorbing at least the window layer and the detected light so that the window layer that blocks light having a shorter wavelength than the detected light to be detected is the uppermost layer on the substrate. Forming a III-V group compound semiconductor multilayer film by laminating active layers to be formed, forming a large number of minute irregularities on the upper surface of the window layer, and preventing reflection of the detected light on the window layer. Depositing the film to a substantially uniform thickness, and softening the glass face plate made of a glass material having a transition temperature lower than that of the constituent material of the antireflection film by heating so that the semiconductor multilayer film passes through the antireflection film. A method of manufacturing a transmissive photocathode, comprising: bringing the glass face plate into close contact with the substrate; and removing the substrate by etching.
電面と、 前記ガラス面板を側壁端部に支持して内部が真空状態に
保たれた真空管と、 前記真空管内部に設置され、前記透過型光電面に対して
正の電圧を保持する陽極と、を備える光電変換管5. A transmission-type photocathode according to claim 1, a vacuum tube whose inside is maintained in a vacuum state by supporting the glass face plate at a side wall end, and the vacuum tube is installed inside the vacuum tube. A photoelectric conversion tube comprising: an anode that holds a positive voltage with respect to the transmissive photoelectric surface.
前記透過型光電面から放出された光電子を2次電子増倍
する増倍手段が備えられていることを特徴とする請求項
5に記載の光電変換管。6. A multiplication means for multiplying secondary electrons of photoelectrons emitted from the transmission type photocathode is provided between the transmission type photocathode and the anode. 5. The photoelectric conversion tube described in 5.
に対応する2次元電子像を受容することによって発光す
る蛍光膜であることを特徴とする請求項5又は6に記載
の光電変換管。7. The photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the anode is a fluorescent film that emits light by receiving a two-dimensional electronic image corresponding to a two-dimensional optical image of the detected light. tube.
被検出光の2次元光学像に対応した2次元電子像を受容
することによって前記光学像に対応した電気信号を出力
する固体撮像デバイスであることを特徴とする請求項5
又は6に記載の光電変換管。8. The solid-state imaging device, wherein the anode receives a two-dimensional electronic image corresponding to the two-dimensional optical image of the light to be detected incident on the transmission type photocathode and outputs an electric signal corresponding to the optical image. 6. The method according to claim 5, wherein
Alternatively, the photoelectric conversion tube according to item 6.
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