JPS599874B2 - 低速電子測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低速電子の測定装置に関し、詳しくは大気圧の
空気中におかれた物体（固体、液体、生体など）から放
出される低速電子を安定に測定する装置に関する。

ここで低速電子とは気体中の通過に際して一次電離をお
かさない数１０ｅＶ以下の低いエネルギ一をもつ電子流
のことをいい、例えば光電子、熱電子およびエキソ電子
のような電子をいう。

近年、触媒化学、地質学、医療、極微量分析、界面化学
、研削、摩擦、塑成加工など広い分野において、低速電
子の測定が行われるようになった。

しかし、従来の低速電子の測定は真空中や特殊な気体雰
囲気中（クエンチングガス）で行われており、我々に最
も身近かな状態（地球上の大気中）で起っている電子放
出をその大気中であるがままに測定する方法は未だ確立
されていない。

第１図は本発明者が先に開発し特許出願（特開昭５２−
７７８５号）を行った低速電子測定用計数管である。

図示の如く、ガス導入口５より計数管内に計数管用ガス
（Ｑガス、ＰＲガスなど）を流し、計数管の陽極１と格
子電極２の間にパルス発生回路１０を接続し、このパル
ス発生回路は陽極への電子の到達に応答して一定時間格
子電極２の電位を負電位に保つように構成したものであ
る。

なお、４は試料台、６は排出口、８は高圧電源、９は増
幅器をそれぞれ示す。

第１図において、試料７から放出された電子が陽極に到
達すると、第２図イに示すように、陽極１に信号パルス
が発生すると、同図口に示すような矩形波パルスがパル
ス発生回路１０により同期信号となって、τ。

の時間間隔だけ格子電極２を試料７に対して負電位に保
持する。

したがって気体増幅作用によって陽極１附近に発生した
陽イオンが格子電極２に十分達する時間間隔τ６を選ぶ
ことにより、陽イオンは負電位に保たれている格子電極
２によってその間に中和されて計数管室内の陽イオンが
清掃され、そして試料表面に陽イオンが到達することが
なく、安定に電子を測定することができる。

そして計数管によって検出される電子数をｎ。

、格子電極２の電子透過率をα、パルスの時間間隔をτ
。

、真の電子数をｎ。とすると、次式から真の電子数ｎ。

を正確に求めることができる。

ところで、上記した低速電子測定用計数管は計数管用ガ
スなどの特殊な気体雰囲気中に物体をおいて測定するも
のであり、大気圧の空気にさらされている物体から放出
される低速電子をその空気中であるがままに測定するこ
とができない。

すなわち、例えば第１図において計数管用ガスに代えて
計数管内に空気を流すと、空気中で陽極１と陰極３間に
高圧を印加したままでは、気体増幅作用によって発生し
た光や陽イオンなどが、計数管の陰極（管壁）から再び
電子放出を引き起し、最後には連続放電となり、試料か
ら放出された低速電子を個々に検出し測定することがで
きなかった。

一方、上記したような連続放電を消滅させる方法として
、高圧電源にクエンチング回路を接続し、陽極１そのも
のの電圧を変化させる方法が知られている。

しかし、陽極に印加されている高電圧（３〜４ｋＶ）を
瞬時に数百Ｖ変化制御することは技術的に困難であり、
単に連続放電を消滅させたとしても物体試料に向ってい
く陽イオンは除去されない。

除去しようとする場合には陽極の高電圧を瞬時に陰極の
電位以下にする必要がありこれも更に技術的に困難であ
る。

したがって、格子電極を一つ配置しこの格子電圧を変化
させる第１図の装置において、陽極電圧を変化させる方
法を適用したとしても上記の困難性を伴い、結果として
大気中での低速電子を安定に検出し測定することができ
ない。

本発明は上記に鑑みなされたものであって、上記した先
願の低速電子測定用計数管を改良し、格子電極を二つ用
いてこれらの格子電極の電位を変化制御する方式を採用
するものであり、大気中におかれた物体試料から放出さ
れる低速電子をその大気中で安定に測定する装置を提供
することを目的とする。

この目的は陰極を構成している匣体に陽極と第１格子電
極及びこの第１格子電極と陰極との間に第２の格子電極
を配置し、試料からの低速電子の陽極への到達に応答し
て一定時間前記の第１格子電極の電位を陽極の電位に向
けて上昇させ、前記の第２格子電極の電位を陰極の電位
よりも下降させるパルス発生装置を設けることによって
達成される。

？３図は本発明の低速電子測定装置の一例を説明するた
めのブロック図である。

一端が開放され陰極を構成している匣体１１に、陽極１
と第１格子電極１２及びこの第１格子電極と陰極との間
に第２格子電極１３を配置し、第１と第２の格子電極１
２，１３と陽極１との間にパルス発生装置１４を設けて
ある。

パルス発生装置はクエンチング回路１５と陽イオン中和
回路１６から成る。

なお、陽イオン中和回路１６と第２格子電極１３は第１
図の計数管のパルス発生回路１０と格子電極２に相当し
、それらの動作機能は第１図と同じである。

また、高圧電源８、増幅器９は第１図と同じであり、１
７は計数装置を示す。

第１と第２の格子電極１２，１３の側部は金属板で構成
してもよい。

第３図の装置において、匣体の開放部又は匣体の外部に
おかれ大気中にある試料１８から放出された低速電子が
陽極１に到達すると、第４図イに示ス如く信号パルスが
発生するので、この信号パルスに応答してパルス発生装
置のクエンチング回路１５は同図口に示す如く一定時間
τ。

だけ第１格子電極１２の電位Ｖ，１を陽極１の電位Ｖａ
に向けて上昇させる（■ｇ１→ｖｇｉ’）。

したがって、陽極の電位Ｖ３が一定でも（陽極電圧を変
えなくても）、陽極と第１格子電極の電位差（ｖａ
ｖｇｔ）が一定時間τ。

だけ（Ｖａ−Ｖ，′）となって低下するので、気体増幅
作用によって発生した光や陽イオンは放電電圧に達せず
連続放電が生じない。

そしてτ。

時間内に陽イオン等がほとんど全て中和されるので再び
第１格子電極の電位■２，に戻すことにより低速電子を
検出できる状態となる。

このように第１格子電極の電位を一定時間τ８だけ陽極
の電位に向けて上昇させることにより大気中での低速電
子を検出することができる。

一方、第２格子電極１３の電位Ｖｇ２は、第１図の計数
管の場合と同様に、陽イオン中和回路１６により第４図
八に示す如く、一定時間τ。

たけ陰極電位よりも下降させる（■，２→■８′）こと
により、試料表面に向って行く陽イオンは第２格子電極
１３で捕捉され中和される。

したがって試料表面は陽イオンの影響を受けず安定な電
子放出を保つことができるようになる。

また同時に、第２格子電極１３にはバイアス電圧が印加
された状態となるので、大気中に放出された低速電子を
匣体？に有効に導くことができる。

実施例 第３図の装置を用い、空気中におかれたアルミニウム板
から放出される光電子を、次の条件により計数率特性を
測定した結果、第５図を得た。

■ａ：３〜４ｋＶ Ｖ１：１００Ｖ Ｖ，’：３００Ｖ ｇ Ｖ’５０ＶＶ，’：−２０Ｖ ｇ２・ τｅ： ５ｍＳ 第５図において、実線は本発明による場合であって、陽
極電圧約３．３６〜３．５６ｋＶの範囲が安定に測定で
きる領域であることを示す。

したがって、この範囲内の一定の陽極電圧を設定して二
つの格子電極の電位を変化制御することにより大気中で
の低速電子を安定に測定できることが判る。

比較のため、第５図に従来の装置による場合を示した。

点線は、パルス発生装置を動作させない場合であって、
連続放電となり測定は不可能であることを示す。

一点鎖線は先願の第１図の装置による場合であって、連
続放電による影響を受け曲線の立上りが急で安定な測定
ができないことを示す。

なお、τ６を１０ｍｓ以上にする場合は、本発明の特性
に近づくが、その場合には電子の計数落しが大きくなり
正確な測定ができない。

以上説明したように、本発明の低速電子測定装置は、一
端が開放され陰極を構成している匣体に、二つの格子電
極を配置し、試料から低速電子の陽極への到達に応答し
て一定時間、二つの格子電極の電位を変化させる方式で
あり、本発明により従来測定ｌ．ｓ不可能であった大気
中にある物体からの低速電子を大気中で安定に測定する
ことができ、前述した種７々の応用分野に極めて貢献す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願の低速電子測定用計数管の説明図、第２図
は第１図の計数管の信号の波形図、第３図は本発明の低
速電子測定装置の一例を説明するためのブロック図、第
４図は第３図の装置の信号波形図、第５図は本発明の実
施例で得られた計数率特性を示すグラフ。 図中の符号：１・・・・・・陽極、１１・・・・・・匣
体、１２・・・・・・第１格子電極、１３・・・・・・
第２格子電極、１４・・・・・・パルス発生装置、１５
・・・・・・クエンチング回路、１６・・・・・・陽イ
オン中和回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陰極を構成している匣体に陽極と第１格子電極及び
   この第１格子電極と陰極との間に第２格子電極を配置し
   、試料からの低速電子の陽極への到達に応答して一定時
   間前記の第１格子電極の電位を陽極の電位に向けて上昇
   させ、前記の第２の格子電極の電位を陰極の電位よりも
   下降させるパルス発生装置を備えたことを特徴とする低
   速電子測定装置。 ２ 前記の匣体は一端が開いていることを特徴とした特
   許請求の範囲第１項に記載の低速電子測定装置。 ３ 前記の匣体に気体導入口を設けていることを特徴と
   した特許請求の範囲第１項及び第２項に記載の低速電子
   測定装置。