JPS6056341A - イメ−ジ管およびその製造方法 - 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】 る用途に好Ｊ５こ利用できるイメージ管およびその製造
方法に関する。

まず従来のイメージ管の構成および本発明で解決しよう
とする問題を第１図を参照して節単に説明する。

第１図は従来のイメージ管の構成を示す縦断面図、およ
び光電面と光学像の関係を示す略図である。

イメージ管の真空気密容器３の一端面は解析しようとす
る光学像を入射する窓１、他体：面は処理された光学像
を出射する窓２を形成している。

この真空気密容器３の管軸に沿って入射窓１と出射窓２
との間に順次光電面４，集束電極６，アバーチャ電極７
，マイクロチャンネルプレート８。

螢光面９が配設されでいる。そして光電面４に対して集
束電極６，アパーチャ電極７にこの順序でよりｉＦｌ：
い電圧を加え、さらにマイクＩ’１チャンネルプレ−１
・８の入力電極８ａにアバ−チャ電極７と同一の電位を
与え、マイクロチャン不ルブレ−１−８の出力電極８ｂ
には、入力電極８＋３より高い電位を与える。さらに螢
光面９には、マイクロチャンネルプレート８の出力電極
８ｂより高い電位を与えておく。

図示されていない装置で入射窓１を経て光電面４に光学
像４ａが投影されたとする。光電面４は前記光学像に対
応した電子像を放出し、放出された電子は集束電極６に
より加速集束され、アバ−チャ電極７を通過し、マイク
ロチャンネルブレート８を経て螢光面９の方向へ走行す
る。その電子像が螢光面９に結像する。

マイク１コチヤンネルプレート８はガラス細管の内壁に
酸化鉛による二次電子放出面を形成し、前記ガラス細管
を約１００万本束ねたもので、各ガラス細管の内ｉイは
１５μｍ，長さはＯ．　’ｌ　ｒτ目エビ乙全体のｉ子
は２５ｍｍである。

前記マイクロチャンネルプレート８により、入射した電
７ーシ１増倍して出射される。増倍率目入力電砿８ａと
出力電極８ｂ間の電位差に依存し、人力心棒８ａと出力
電極８ｂ間の電位差を１．　３　ｋ　Ｖから１．　９　
ｋ．　Ｖに変化させると、増倍率は１０”〜３ＸＩＯ“
倍に変化ずろ。

このようなイメージ管は通雷次のような方法ご製造さ１
９，ている。

まず、−貞空気密容器３の側壁を構成するガラス円筒、
真空気密容器３の一つの底面を構成し５光コｊ！。

（ｇｌを入射し２かつ光電面の基板となる第１のガラス
円板、真空気密容器３の他の底面を構成し、光学像を出
’ＩＪ　ｉ’る窓および螢光面の基板となる第２のガラ
ス円板等の容器部祠、およびメ７　：−二電極５。

集束電極６，アパーチャ電極７，マイ））じチャン不ル
プレートを構成する電極部側を用７ひする。次に１１１
記ガラス円筒内に電極部＋ａを組立て取りイ＝１１：す
る。このとき、光電面基板と対向する適宜の位置に例え
ばアンチモン小片をタングステンコイルに収容し７゛ζ
アンチモン蒸発源を設置する。

同時に第２のガラス円板の一面に螢光体を塗布する。次
に前記ガラス円筒の底面の適当な側に第１のガラス円板
と第２のガラス円板を気密に封着する。

次に気密容器の側壁に枝管を設４Ｊ、この中に一ｊ′ル
カリ金属源を収容する。

次に気密容器に設りられたこのｔＪＩ気管を通して排気
する。

次に前記タングステンコイルに通電してアンチモンを光
電面基板」二に蒸着し、続いて枝管からアルカリ金属を
徐々に容器内に送り込むと同時に光電面の感度を監視し
、最高感度またはこれを多少越したとき中止する。この
後枝管を切り堆る。

この後排気管を切り取ってイメージ管が完成する前述の
製造方法の説明によって理解できるように、アルカリ金
属か気密容器内に送り込まれたときに各電極に、微小な
がらアルカリ金属が付着することは避ジノられない。

前記工程で製造されたイメージ管を動作さ・已ると前記
アルカリ金属が原因し゛と、入射光がなくても螢光面か
発光すると言う不都合が生じる。

特にマイクロチャンネルプレー１８に高電圧を加えた動
作をするときに著しく光る。

このような発光はイメージ像のハックグラウンドとなり
Ｓ／Ｎ比を低下すると共にダイナミ・ツクレンジを狭く
する。

本願発明者は、いわゆるイメージ部と呼んでいる光電面
、集束電極、アパーチャ陽極からなる部分に電圧を印加
させず、マイクロチャンネルプＬ／−ト螢光面の部分り
どげに電圧を印加しただけで、入射光がなくても螢光面
が発光することを見出した。すなわち前記不本意の発光
の原因はマイクロチャンネルプレー１・にあることを発
見した。

また、アルカリ光電面を作成しない′て、同構造の管を
排気し、封し切って電圧を印加したところ、ハックグラ
ウンド上背、かないことも見出した。

これらより、このハックグラウンド上の発生）ノ■構ば
、次のように嵩えられる。

二次電子増倍を行うマイクロチャンネルプレー＋−のチ
ャンネルの内面に、光電面作成過程−乙アルカリ金属が
付着して表面の仕事函数が低下する。

動作時にマイクロチャンネルプレー１−に市川を印加し
た時、内面の微視的に不均一な場所に高電界が発生し、
この２つの仕事函数低下と高電界発４Ｌが競合して、マ
イクロチャンネルプ：／ｌ・内面より電子が電界放出現
象により放出さ相７る。

この電界放出現象により放出された電子がマ・ｒクロチ
ャンネルプレー１〜内で増倍され、これらが螢光面に入
射して、前記不；４：′意なハックグラウンドを発生さ
せる。

本発明の第１の目的はこの不７′￥、怠な発光を生しさ
せないイメージ管を提供することにある。

前記主目的を達成するために本発明によるイメージ管は
、光電面から放出された光電子をマイクロ壬ヤンネルプ
レートを用いて増倍して極微弱な光像を観察するイメー
ジ管において、光電面とマイクロチャンネルプレー１・
の間にある光電子のクロスオーバ点またはその近傍に配
置され管軸を含む開口を有する隔壁と、前記開口を閉鎖
する位置と開放する位置間を移動可能な蓋と、前記蓋を
前記開放位訝に移動させる手段とを含分光電面製造中は
前記蓋を閉鎖位置に保ち富時は開放させて電子の通過経
路を形成するように構成されている。

本発明のさらに他の目的は、前記イメージ管の製造方法
を提供することにある。

前記他の目的を達成するために本発明による・ｆメージ
管のＭｌｆ１方法は、光電面から放出された光電子をマ
イクロチャンネルプレートを用いて増倍して極微弱な光
像を観察するイメージ管の製造方法において、排気され
て真空が形成される容器内に形成される少なくとも光電
面が形成される面と集束電極を含む第１の空間と、少な
くともマイクロチャンネルプレ−１・と螢光面を含む第
２の空間を管軸に開口を持つ隔壁で前記開口が光電子の
クロスオーバ点またはその近傍に配置さ４する位置で分
離し、前記開１−１部に製造工程では閉しているＩを設
けて置く組立工程と、前記第１および第２の空間の排気
を行う工程と、前記第１の空間に連通ずる枝管から光電
面を形成する金属を／η人して充電面を形成する工程と
、前記枝管を１ＪＪｉＩｊｉ　Ｌ２て、内部を加熱しな
がら排気し、光電面形成に寄与しなかった光電面形成用
の祠料をｊ）１出ず乙ＥＴ１４″Ｊ＋と、ＪＪｉ気終了
後に前記蓋を開口部から離脱さ−Ｕる工程とから構成さ
れている。

ずなわぢ製造工程においては前記第１の空間Ｃ，二光電
面形成用アルカリ金属蒸気を充１、い：ＪさＵろが　７
（Ｓ２の空間のマイクロチャンネルプレー目にはアルカ
リ金属蒸気が至らないように配慮する。

動作時には最小の開口で光電面を（，７−ｙる第１の空
間と、マイクロチャンネルプレー１−を有する第２の空
間とを接続することしコより、動１′「時にも、−）′
ルカリ金属の移動が起こり難くする。

その結果使用中においてもマイクｌ：Ｊチャン不ルプレ
ートか残留アルカリ土類金属によってｌη染されないよ
うにする。

また逆にマ・１′クロチャンネルブＬ−−ｌ・の近傍で
、イオン化または気密容器内壁へ電子が衝突することに
よって発光が生した場合にもその光が光電ｉ栢に到達し
ないようにして、不本意な発光を極力防止する。

以下、図面等を参照して本発明をさらに訂′シク説明す
る。

第２図は本発明のイメージ管の製造過程の状態を示す断
面図である。第１図に示したイメージ管と共通の部分は
同一の符号を（＝ｔ　してある。

まず、このイメージ管の構成を説明する。

本発明によるイメージ管は、光電面４、ツノシブ−電極
５、集束電極６、アパーチャ電極゛ｌの含まれる真空気
密容器３内の空間と、マイクロチャン、！−。

ルプレート８、螢光面９の含まれる真空気密容器３内の
空間を隔壁３０で分別する。

この隔壁３０には開口８３が設りられており、この開ｌ
」１３には蓋１４が対応させられている。

第３図（八）に蓋１４が開口１３を閉している状態、第
３図（Ｂ）に蓋１４が開Ｉ」１３を開いている状態を示
しである。

蓋１４ば隔壁３０にピン１５で回転可能に枢支されてお
り、製造過程においては第２図および、第３図（Ａ）に
示す閉じ状態に保たれ、完成１＆　ｋｌ：　ＦＡＡＢＯ
３設けられている板ばね１６により扶の伺けられて固定
される。この開口１３の中心は管軸に一致させられ、管
軸方向の位置は光電子ビームの集束されたクロスオーバ
点１１またはその近傍に位置させられている。

次に前記イメージ管の製造方法を間柱に第２図を参照し
て説明する。

光電面４、メツシュ電極５、集束電極６、アパーチャ電
極７の含まれるべき空間（以下第１の空間という）に図
示しない真空ポンプに連通ずる排気管１９を設けておく
。

またマイクロチャンネルプレート８、螢光面９の含まれ
る真空気密容器３内の空間（以下第２の空間と言う）に
も同様に排気管２０を設けておく。

これら、り空間は、！！！！！造過程において前記蓋１
４がｉｉＩ記隔壁の開［］１３を閉しろことにより分舗
され−（いる。

１：１記第１の空間には一１ルカリ金屈を収容」“る枝
η１７および、アンチモン蒸発源を収容する枝管１８か
接続されζいる。

まず、容器内の前記各空間を所定のｆ４空にＪＪＩ気す
る。

次に、アンチモン蒸発源を収容する枝管１８より外部か
ら磁力を作用させてイメージ管の内Ｒ１（・＼取り出し
て　通電加熱し、アユ／チモンを光電面基板１上に蔑着
する。

θくに枝管１７よりアルカリ金属を蒸発して、光電面凸
板１−Ｈのアンチモンと化合させる。

同時に光電面の光電感度を監視し、最高感度を多少越し
たときアルカリ金属を収容した枝管１））を切り改７５
゜ またアンチモン蒸発源を収容した枝管１７も切り取る。

さらに容器を加熱して、光電面を安定化する。

このとき過剰なアルカリ金属は容器３り゛（−・、１）
１出される。この後に排気管１９．２０か切り取られ、
イメージ管は完成する。

完成後にイメージ管の上下を第２図の逆にずＢ（正電の
使用姿勢にする）と、Ｍ　１４　＋ａ、　（ｉ（、Ｂに
（すＪく磁力で、開口１３の下側になり、板Ｌ；ｆね１
６により蓋１４の先端か捕捉され固定されろ。なお第３
図（Ｂ）は使用状態と天、地を逆にして示しである。

第４図はイメージ管の隔壁と五の第２の構成を示す説明
図である。

Ｍ１４は隔壁３０の外周よりに没りられた支持１セ４１
にバイメタル４２を介して固定されている。

イメージ管が室温であるときは蓋１４は第、１［ツ１（
Ｃ）に示Ｊ−ように開１コ１３を覆ってはいない。

アルカリ土類を送り込む時には・ｒノーノ管内が約２０
０°Ｃに加熱されるのでバイメタル４２　ｉ：ｉ第４図
（Ｂ）に示すように湾曲させられて、開口１３を覆う状
態に保たれる。

このような構成でも、アルカリ金属の第２の空間への侵
入を妨げることができる。

第５０はイメージ管の隔壁と菌の第３の構成を示す説明
図である。

蓋１３は隔壁３０に設けられた軸５０に回転可ｆＩヒに
支持されている回転軸５１の一端に固定されている。

回転軸５１の他端には、強磁性Ｈ料からなイ）１１■部
５２が固定され、製造過程では第５図（八）（Ｌ＆）に
示す位置に保たれ開口１３を閉じている。

製造終了後に外から前記頭部に磁力を作用させるとかイ
メージ管の姿勢を変えることにより、第５図（Ｃ）に示
すよ・：）に開口１３の開放４妨げない位置に板ばね５
３により保持される。

第６図はイメージ管の隔壁と蓋の第４の構成を示す説明
図である。

第６図（Ａ＞　（Ｂ）は製造状態、第６図（Ｃ）（［）
）は使用状態を示している。

製造状態では蓋１４は、ばね６１により隔壁３０の開口
１３に１甲しつけられている。

６０は蓋１４を受け入れる枠であって、製造終了後蓋１
４を受け入れる。なお、ばね６１は先・端６１ａが曲げ
起こされており蓋１，４の肩のＯＦ分に当接して蓋１４
の移動を阻止する役割を牙たず。

本発明によるイメージ管は前記のように構成され、製造
されるものであるから、光電面形成時にマイクロチャン
ネルプレートに一？ルカリ金属か送り込まれることはな
くなる。

また使用時に、マイクロチャンネルプレー１・８の発光
は隔壁３０により、光電面に到達しにくいので、前述し
た不要な発光の問題は解仄される。

次に本発明の製造方法によって製造されたイメージ管と
従来の製造方法によって製造された形状が近時するイメ
ージ管の螢光面」二での像を比較試験した結果について
述べる。

光電面４に光を入射することなく、マイクＩ−ｚチャン
ネルプレート８の入出力電極８ａ、８ｂ間に１゜３〜ｌ
、　９　ｋ　Ｖの電圧を加えて螢光面９に入射する電子
流（いわゆる暗電流）を測定ずろ。

第７図（Ｂ）は前述した工程により製造された本発明に
係るイメージ管の暗電流特性を示すグラフ、同図（△）
ＬＳＩ略同−の外形をもつイメージ管を第１の空間と第
２の空間を遮断しないで製造したイメージ管（以−丁従
来の・イメージ管）の喧電流＋ｔ、ｌｒ性を示すグラフ
である。

第７図（Ａ）のグラフから従来のイメージ管ではマイク
ロチャンネルプレー１−８の入出力′電極３ａ。

８ｂ間に！、、４　ｋ　Ｖの電圧を印加し７だ場合の暗
？ｌｉ流は５Ｘ１０”１０Δ、１．９　ｋ　Ｖを印加す
ると、２×１０−”Ａの暗電流が流れていることが理１
す７できる。

なお暗電流が１０　”／＼になると、螢光面全体に多数
の輝ｎ５＋が現れる。また暗電流が２＞”１０−’△で
は螢光面全体の発光が飽和レヘルに達Ｌ２て、信号光が
光電面に入射しても表示できなくなる。

これに対して第７図１）に示す本発明に、Ｌる前記イメ
ージ管の暗電流はマイクロチセンネルプレー１−８の入
出力電ｔｉ８ａ、Ｂｂ間に１，７ｋＶの電圧を印加した
場合で２Ｘ　ｌ　Ｏ−”　Ａ、同Ｕバ１゜９ｋＶの電圧
を印加した場合に２Ｘ１０−ＩＯＡ程度で従来のイメー
ジ管に比較して暗電流が著しく減少していることがわか
る。

以」二は最も典型的なイメージ管について説明したが本
発明は他の形態のイメージ管にも同様に通用できるもの
である。

前述の螢光面９の代わりにＣＣｒ、）（チャージカップ
ル　ト　デバ・イス）、ＰＳＤ（ポジうヨン　センシテ
ィブ　デバイス）のような２次元半導体電子検出素子を
用いた装置においても４本発明はＳ／Ｎ比を向上さＶ゛
ることができるという点で全く同様の効果を発揮できる
ものである。

さらに、ＣＣＤやＰＳＤの内部の接合がアルカリ金属に
よって汚染され、性能をｌｒ４な）、ことを防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイメージ管の構成を示すＩｉｊ　ｔｌｊ
ｉ面図、および光電面と光学像の関係を示す略図ごある
。 第２図は本発明のイメージ管の製造過程の状態ヲ示す断
面図である。 第３図は前記第２図に示したイメージ管の隔壁と藍の関
係を示す説明図である。 第４図はイメージ管の隔壁と蓋の第２の構成を示す説明
図である。 第５図はイメージ管の隔壁と蓋の第３の構成を示す説明
口である。 第６図はイメージ管の隔壁と蓋の第４の構成を示す図で
ある。 第７図は本発明によるイメージ管と従来の相当品との動
作特性を比較したグラフである。 ｌ・・・光学（３′、を人、！Ｉ・Ｊする窓　２・・・
出射窓３・・・直空気密容器　４・・・光電面５・・・
メノンユ電極　６・・・集束電極７・・・アパーヂャ電
極 ８・・・マイクロチャンネルプレー１・９・・・螢光面
　１１・・・クロスオーバ点１３・・・隔壁に設けられ
た開口 １４・・・蓋　１６・・・ばね １７・・・アルカリ金属を収容する枝管１８・アンチモ
ン友発源を収容する枝管１９・・・光電面側（第１の空
間）の排気管２０・・・螢光面側（第２の空間）の排気
管３０・・・隔壁　４２・・バイメタル ５２・・・強磁性片　６０・・・枠 ６１・・・ばね 特許出願人　浜松ボ（−ニクス株式会社代理人　弁理士
　井　）　ロ　壽 オ？図 ２′４１閃 （８）（Ｃ） ３′５ｍ （Ｂ）　（Ｃ） （Ａ） （Ｃ） （Ｂ） （Ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１光電面から放出された光電子をマイクロチャンネ
   ルプレー１−を用いて増倍して極−微弱な光像を観察す
   るイメージ管において、光電面と前記マイクロチャンネ
   ルプレートの間にある光電子のクロスオーバ点またはそ
   の近傍に配置され管軸を含む開口を有する隔壁と、前記
   開口を閉鎖する位）δと開放する位置間を移動可能な蓋
   と、前記蓋を前記開放位置に移動させる手段とを含み光
   電面製造中は前記蓋を閉鎖位置に保ち常時ば開放させ゛
   ζ電子の通過経路を形成するように構成したことを特徴
   とするイメージ管。 （２）前記蓋は前記隔壁に回転可能に枢支されており、
   光電面製造中は重力により、前記開口を閉鎖する位置に
   あり、終了後に容器の姿勢を変えることにより移動させ
   られ、前記隔壁に設置１られたばねで固定される特許請
   求の範囲第１項記載のイメージ管。 （３）前記蓋は前記隔壁にバイメタルを介して支持され
   ており、前記バイメタルは光電面形成時の温度では前記
   蓋を前記開口部にもたらし、常温で副開口部から退避さ
   せるように設けられている特許請求の範囲第１項記載の
   イメー・ブ管。 （４）前記蓋は前記隔壁に摺動可能に設けられ、前記隔
   壁に設けたばねにより開口部に押しつけられ、終了後に
   容器の姿勢を変えることにより開口部から退避させられ
   たとき前記ばねにより、退避位置に保持される特許請求
   の範囲第１項記載のイメージ管。 （５）光電面から放出された光電子をマイクロチャンネ
   ルプレートを用いて増倍して極微弱な光像を観察するイ
   メージ管の製造方法において、排気されて真空が形成さ
   れる容器内に形成される少゛すくとも光電面が形成され
   る面と集束電極を含む第１の空間と、少なくともマイク
   ロチャンネルプレートと螢光面を含む第２の空間を管軸
   に開口を待つ隔壁で前記開口が光電子のクロスオーツ＼
   点またはその近傍に配置される位置で分離し、前記開口
   部に製造工程では閉じている蓋を設けて置く組立工程と
   、前記第１およｉ第２の空間の排気を行う工程と、前記
   第１の空間に連通する枝管から光電面を形成する金属を
   導入して光電面を形成する工程と、前記枝管を切断して
   、内部を加熱しながら排気し、充電面形成１．こ寄与し
   なかった光電面形成用の材料を排出する工程と、排気終
   了後に前記蓋を開口部から離脱さゼる工程とから構成し
   たごとを特徴とするイメージ管の製造方法。