JPS6044809A - 蒸着膜厚モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野の説明） 本発明はイメージ管、撮像管、蓄積管等画像用電子管の
光電面の製造工程で、光電面の蒸着膜厚をモニ、りする
蒸着膜厚モニタ装置に関する。

具体的には、その管球内で光電面を形成する蒸着膜を作
るときに、蒸着物質の加熱部よりの発光その他室内照明
等の外部光に影響されずに蒸着中に膜の透過率を測定し
、膜厚を制御するデータを得ることができる蒸着膜厚モ
ニタ装置に関する。

（従来技術の説明） 画像電子管に内蔵される光電陰極面の作成に当り、光電
面を構成する材料、例えばアンチモン。

銀、パラジウム等の蒸着膜の厚さを正確に制御すること
が最も重要な技術の一つとされている。

蒸着膜厚の実用的な測定法として、 ＋ｌ）光の透過率測定による方法 （２）水晶振動子膜厚モニタによる方法（３）顕微干渉
針等による方法、等が知られている。

蒸着により光電面を形成する過程における膜厚の測定に
は前記＋２１．　＋３１の方法は不向きであり、＋１１
の透過率による方法のみが利用可能性がある。

通常イメージ管、撮像管等は管球の一端面に光電面を、
これに対向して螢光面またはターゲット電極、それらの
間に電子レンズ系電極が設けられている。そのため実際
の電子管の製造工程で、透過率測定のための光線を管内
に導くのは容易ではない。幸いにして、管内に光線を導
くことが可能な構造であっても、室内照明光や、蒸着源
からの発光が混入するので、光の透過率測定による蒸着
過程における光電面の膜厚の正確な測定は回能であった
。

そのため蒸着過程における光電面の膜厚は、経験と熟練
にたよる推定によらざるを得ず、正確な膜。

厚形成が要求される高感度の光電面の製作は熟達した特
殊技能者のみに委ねられていた。

（目的の説明） 本発明の目的は画像電子管等の光電面を製作する作業中
に蒸着膜厚を正確にモニタすることができる蒸着膜厚モ
ニタ装置を提供することにある。

（構成の説明） 前記目的を達成するために、本発明による蒸着膜厚モニ
タ装置は、光電装置の容器の内壁面に光電面を形成する
ために光電物質の蒸着中に蒸着膜厚をモニタする蒸着膜
厚モニタ装置であって、透過率測定用の光を発生する光
源と、前記光源からの光を容器内に導いて前記内壁面に
向けて投射するために管外部から光を導入する導入光学
系と、前記導入光学系から光に照射された光電面からの
光を受けるために配置されている光検出装置とを備え前
記光検出装置出力から光電面の透過率を測定することに
より蒸着膜厚をモニタするように構成されている。

前記構成によれば、蒸着中の蒸着膜厚を直接モニタする
ことができる。

（実施例の説明） 以下図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

第１図は本発明によ名蒸着膜厚モニタ装置による膜厚測
定の対象となるイメージ管の構造を示す断面図である。

管球２の一方の端面にはモニタの対象である光電面３が
形成され、他ガう端面には螢光面５が設けられる。

光電面３が形成される面と螢光面５の中間の空間に電子
レンズ系４が配置され、管球２の内側空間は、チップ管
２ｃによって真空ポンプ系に排気可能に接続されている
。

良く知られているようにイメージ管は、光電面３に投影
された光像によって発生した映像電子流を電子レンズ系
４ａ、４ｂ、４ｃによって加速収束させて螢光面５上に
結像させ、再び光像に変換する装置である。

ライトパイプ１は、管球２と同質または溶着可能なガラ
スの無空棒を用いて作り外部の光源からの光を導入し、
光電面３が形成される面板２ａを照射し得るような形状
にして、管球に設けた側管２ｂに溶着する。

ライトパイプｌは電子レンズ系４を構成する円筒電極４
ａ、４ｂ、４ｃの電子レンズ作用に影響しない位置を選
んで円筒電極４ｃにあけられた孔を透過して、先端が電
極内部に入り、面板２ａを照射し得るように設けられる
。

また、ライトパイプ１の外面は、銀、アルミニウム等で
鍍金して電極４Ｃに電気的に接続しく図示していない）
表面に生ずる電荷を除くとともに蒸着物の付着によって
内部の光路が乱れライトパイプとしての作用が失われる
のを防止する。

蒸着源６でタングステン線等の加熱コイル内の蒸着物質
の小片が加熱されて発生させられた蒸着物質が面板２ａ
に蒸着される。蒸着源６から螢光面５等への不用の蒸着
がなされないように図示していない適当な遮蔽を設けて
おく。

従来は蒸着のときに膜厚を監視するには螢光面を通して
入る外部光、あるいは電子レンズ系電極の透間等から入
る外部光をたよりに蒸着膜の透過率の変化から膜厚を推
定していた。すなわち、もっばら熟練と勘にたよらざる
を得す、正確な判断は困難であった。

ところが、第２図に示す形式の画像電子管では前記推定
も不可能となる。

第２図は本発明による蒸着膜厚モニタ装置による膜厚測
定の対象となるイメージインテンシファイヤ管の構造を
示す断面図である。

第２図に示すようなイメージインテンシファイヤ管は、
光電面３や螢光面５にファイバオプテイクスの面板８．
９を使用し、さらに映像電子流の増強のためにマイクロ
チャンネルプレート７を内蔵している。

そのためこの種のイメージインテンシファイヤ管等では
前述した外部光をたよる蒸着膜の透過率の変化に基づく
膜厚の推定も不可能である。

次に第３図を参照して第２図に示したイメージインテン
シファイヤ管の蒸着膜厚モニタ装置の実施例について説
明する。

外部光源として使用する発光ダイオード（ＬＥＤ）１０
には低周波発振器１１の正弦波交流出力あるいは方形波
出力を印加し、一定振幅のパルス発光をさせる。

図示されていないが、例えばアルミニウム製の円筒の両
側の穴の内径をそれぞれＬＥＤＩＯおよび側管２ａに緊
密にはまり込むように作り、これを介し、ＬＥＤＩＯを
側管に固定する。透過率を測定するための一定振幅をも
った安定な光源が必要である。前記固定手段としてのア
ルミニウム製の円筒は、ＬＥＤＩＯを安定に動作させる
ためのヒートシンクとして有効に作用する。

透過率を測定するための一定振幅をもった安定な光源と
してＬＥＤを動作させるためには、有効なヒートシンク
が必要欠くべからざるものであることが実験の結果判明
した。

実験では、主波長が９００ｎａｎｏｍの高出力ＧａＡ　
Ｉｔ　Ａ　ｓ　ＬＥＤを用い、３０００Ｈｚの正弦波交
流を印加して動作させた。

この周波数は周囲の環境からの誘導妨害等を考慮して任
意に選択すればよい。ＬＥＤＩＯから発生する変調され
た光はライトパイプ１に導かれて光電面が形成される面
板８を照射する。

面板８の外側にはＬＥＤＩＯの発光波長と合致した透過
波長をもつ干渉フィルタ１２、受光器のシリコンホトダ
イオード１３を重ねて面板８の外面に密着させて配置す
る。

面板８上の蒸着膜を透過した被変調光によるシリコンホ
トダイオード１３の出力光電流を交流増幅器１４で増幅
し、その出力をピーク整流器１５で整流尖頭値をめ記録
計１６に加える。

記録針１６には蒸着膜厚の増加に対応する透過光電流の
時間的な変化が記録される。これにより蒸着膜の透過率
変化に対応する膜厚を知ることができ、つねに蒸着状況
をモニタしながら任意の正確な膜厚が得られるように蒸
着を制御することができる。

このときシリコンホトダイオード１３に入る光はＬＥＤ
ＩＯからの変調された光の他に蒸着用コイル６の加熱電
流による発光および室内照明から入り込む迷光等の雑音
成分が存在する。

本発明によれば、シリコンホトダイオード１３にはＬＥ
ＤＩＯの発光主波長に透過域の主波長を合致させた干渉
フィルタ１２を付しているので、蒸着用コイルおよび室
内よりの迷光はほとんど遮断され、フィルタの極めて狭
い帯域を通過する成分はＬＥＤ４０からの変調された光
入力に対して極度に小さい。

実験番ご用いた干渉フィルタの特性は透過主波長９００
ｎａｎｏｍ、最大透過率４３．５％、半値幅１２ｎａｎ
ｏ　ｍである。

したがって、極端な場合の例としてパラジウム等の高融
点金属を蒸着するために蒸着用加熱コイルを白熱状態に
達するまで、高温度とした場合でも、干渉フィルタを通
過する光量は非常に小さく、加熱コイルの強い発光でシ
リコンホトダイオードの飽和により直線的な光電流出力
特性を損することは皆無である。

これら妨害光がＬＥＤＩＯよりの被変調光と混変調をお
こして障害を及ぼすこともない。

さらにシリコンホトダイオード１３の出力は交流増幅器
１４によって増幅されるので、蒸着用加熱コイル６の発
光や室内からの迷光等の妨害成分は時間的変動が少なく
直流分とみなされ、出力には含まれなくなる。

例えば、蒸着中の加熱電流の調節や室内照明の点滅等に
よる雑音成分の変動があってもモニタの指示は何等影響
を受けない。

蒸着作業中に蒸着膜厚の増加に対応する透過光の減少す
なわち透過率をモニタしながら、蒸着状況を確実に把握
して正確な膜厚に到達し得ることが実験によって確認さ
れた。

また本実施例におけるライトパイプ１は蒸着終了後は不
用となるので、外管２ｂとともに公知の方法で管球２よ
り溶融して封じ切り取るか、または電子レンズ円筒電極
４ｃの外側に引き出すことができる。

このようにすれば、ライトパイプ１ば、完成したイメー
ジインテンシファイヤ管の動作に殆ど影響を与えないか
ら、その取り付は位置を比較的自由に選択できる。

次に第４図を参照して、本発明による蒸着膜厚モニタ装
置の第２の実施例を説明する。

第４図はイメージ管の光電面の膜厚を測定する第２の実
施例を示す図であって、イメージ管等を切断して示しで
ある。

この実施例は前述したライトパイプ１の代わりに管内を
移動可能な反射鏡構体を使用して、外部から前記反射鏡
に光を投射し、蒸着中の光電面を照射するようにしたも
のである。

光電面を透過した光を処理する回路等の構成は先に第３
図で説明した第１の実施例と同じものを使用できるから
図示を省略しである。

反射１ｉ１１７は支持棒１８の下端に固定され、支持棒
１８の上端は鉄片１９と連結させられている。

反射鏡１７、支持棒１８、鉄片１９で可動反射鏡構体が
構成される。

管球２には、前記可動反射鏡構体を機能させるための側
管２ｄが設けられている。

その側管２ｄのほぼ中央部に環状のコバール扱２０が取
りつけられ鉄片Ｉ９の最下位の位置を規制している。

側管２ｄの外側にはソレノイドコイル２１が設けられて
いる。

なお反射鏡１７は管軸に対して４５°の傾きを保つよう
に支持棒１８に固定されてきる。支持棒１８の長さは鉄
片１９がコバールリング２０に密着させられたときに反
射鏡１７の中心が管軸上にくるように、予め調整されて
いる。

ソレノイドコイル２１を図示のようにコバールリング２
０の近傍の位置に配置して通電すると、鉄　−片１９．
コバールリング２０は磁化されて互に密着させられ、反
射＃１４１７は管軸上管軸に４５°の傾きを保って固定
される。

ＬＥＤｌｏより発生する被変調光はレンズ２２によって
反射鏡１７上に収束され、光電面となる面板２ａを照射
する。

以下説明したように第２の実施例によってもライトパイ
プ使用するときと同様に第３図の原理に従って蒸着膜厚
をモニタすることができる。かくして蒸着終了後は反射
鏡構体をｔ７′、１８′、１９′の位置に外部から磁力
を加えて移動させ、側管２ｄを管球２から封じ切ること
ができるので、電子レンズ系には何等影響を与えずイメ
ージ管は正常な動作をする。

以上蒸着膜の透過光を利用する実施例に付いて説明した
が、必要に応して反射光を利用しても同様の原理を応用
して目的を達し得るものである。

（効果の説明） 従来から高感度の光電面の製作は高度の熟練と鋭い勘を
特徴とする特殊な技術とされてきた。特にその核心とな
る排気作業中のいわゆる活性化過程における、膜厚の測
定技術には適当なものがなく、作業者の経験に基づく目
視の判定に委ねられていた。

しかしイメージ管、撮像管９画像蓄積管等光電面を使用
する画像電子管では性能の高度化に伴う構造上の制約等
により前記経験に基づく目視の判定も困難になってきた
。すなわち第２図に示すような画像電子管では光電面の
透過光を観察することができない。

本発明によれば、外部の光源からの光を容器内に導いて
前記内壁面に向けて投射するために管外部から光を導入
する新規な導入光学系を設けであるから、蒸着過程にあ
る光電面の透過光を得ることができる。そしてこの透過
光により、蒸着膜厚を前述のように確実容易にしかも熟
練を要せず測定できる。

したがって、前記測定結果により、作業の標準化。

製品特性の均−化等が実現できる。

さらに前記以外にさらに高性能光電面、電子管等の研究
開発に貢献し得る。− 従来から広く利用されている水晶振動子式の膜厚モニタ
は、蒸着をする試料そのものの膜厚を直接モニタするこ
とは困難で、試料の近傍に置いた水晶振動子に蒸着され
る膜厚によって試料との幾何学的位置関係から間接的に
試料の膜厚をモニタしているのである。

これに対して本発明による膜厚のモニタは、蒸着される
膜厚を直接測定するものであるから、より正確に膜厚を
モニタし得る。

また実施例に示すように光源を変調して、透過光成分を
交流増幅すること、さらに光源の主周波数成分を透過す
るフィルタを使用することにより管内部で発生する雑音
光成分、室内照明光等を排除することができ正確なモニ
タが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸着膜厚モニタ装置のモニタの対
象となる光電面が形成される像光電管の製造過程の構造
を示す断面図である。 第２図は本発明による蒸着膜厚モニタ装置のモニタの対
象となる光電面が形成されるさらに他の像光電管の製造
過程の構造を示す断面図である。 第３図は蒸着膜厚モニタ装置の第１の実施例を示すブロ
ック図である。 第４図は蒸着膜厚モニタ装置の第２の実施例を示すブロ
ック図である。 ■・・・ライトパイプ ２・・・管球 ２ａ・・・面板　２ｂ・・・側管 ２Ｃ・・・排気用チップ管　２ｄ・・・側管　心３・・
・光電面 ４ａ、４ｂ、４ｃ・・・電子レンズ電極５・・・螢光面
　６・・・蒸着用ヒーター７・・・マイクロチャンネル
プレート ８．９・・・ファイバオプチソクス面板１０・・・発光
ダイオード　１１・・・発振器１２・・・干渉フィルタ
　１３・・・受光ダイオード１４・・・交流増幅器　１
５・・・ピーク整流器１６・・・レコーダ　１７・・・
反射鏡１８・・・支持棒　１９・・・鉄片 ２０・・・コバールリング　２１・・・ソレノイド２２
・・・集光レンズ 特許出願人　浜松ホトニクス株式会社 代理人　弁理士　井　ノ　ロ　壽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光電装置の容器の内壁面に光電面を形成するため
   に光電物質の蒸着中に蒸着膜厚をモニタする蒸着膜厚モ
   ニタ装置であって、透過率測定用の光を°抛生ずる光源
   と、前記光源からの光を容器内に導いて前記内壁面に向
   けて投射するために管外部から光を導入する導入光学畜
   生、前記導入光学系から光に照射された光電面からの光
   を受けるために配置されている光検出装置とを備え前記
   光検出装置出力から光電面の透過率を測定することによ
   り蒸着膜厚をモニタするように構成した蒸着膜厚モニタ
   装置。
2. （２）　前記内壁面に向けて投射するために管外部から
   光を導入する導入光学系は、前記容器の壁に設けられた
   側管と、前記側管に気密に固定され先端が前記光電面が
   形成される面方向に向けられたライトパイプから形成さ
   れ、前記ライトパイプはモニタ終了後に光電装置の動作
   の妨げとならない位置に退避させられるか除去される特
   許請求の範囲第１項記載の蒸着膜厚モニタ装置。
3. （３）前記内壁面に向けて投射するために管外部から光
   を導入する導入光学系は、前記容器の壁に設けられた側
   管と、前記側管内に設けられた支持棒と、前記支持棒の
   一端に固定され容器内に移動可能に配置された反射鏡か
   らなる反射鏡構体からなり、前記反射鏡は容器外からの
   前記光源からの光を光電面が形成される面方向に反射し
   、モニタ終了後に前記側管内に退避させられ、前記側管
   の封じ切りの際に容器外に取り出される特許請求の範囲
   第１項記載の蒸着膜厚モニタ装置。
4. （４）前記光源は特定の周波数で変調された光を発生し
   、前記光検出装置は前記周波数の信号を増幅する交流増
   幅器を備える特許請求の範囲第１項記載の蒸着膜厚モニ
   タ装置。
5. （５）光検出装置は前記光源の主波長に合致した光成分
   を透過するフィルタを持つ特許請求の範囲第１項記載の
   蒸着膜厚モニタ装置。