JPS61212173A - 増感された電荷結合イメージ・センサ - Google Patents

増感された電荷結合イメージ・センサ

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JPS61212173A
JPS61212173A JP61037176A JP3717686A JPS61212173A JP S61212173 A JPS61212173 A JP S61212173A JP 61037176 A JP61037176 A JP 61037176A JP 3717686 A JP3717686 A JP 3717686A JP S61212173 A JPS61212173 A JP S61212173A
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

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】 〈発明の分野〉 この発明は、増感された電荷結合イメージ・センナに関
するものであシ、さらに詳しく言えば電荷結合装置(C
OD)をセンサの光学軸に対して確実に保持し且つ配置
することのできる複数の低コヌト金属部品を使用したセ
ンサ用のヘッダ・アッセンブリに関する。
〈発明の背景〉 増感された電荷結合イメージ・センサは久方窓の内面上
の光電子放出陰極を有するイメージ増感部分と、イメー
ジ・センサの焦慨面に配置された電荷結合装置(COD
)を有するヘッダ・アッセンブリとからなる。このよう
な構成は1982年IQ月19日付けの米国特許第4,
355,229号明細書中に示されている。この米国特
許明細書に示されており、また本願第1図および第2図
に示されているCCDは、Aレジスタという名称で知ら
れるイメージ・アレ10と、Bレジスタという名称で知
られるー÷→Hトー              一時
蓄積しジヌタ12と、Cレジスタという名称で知られる
出力レジスタ14とを含んでいる。通常、BおよびCレ
ジスタはマスクされている。すなわち、光電子放出陰極
からの光電子がいずれのレジスタにも到達しないように
するための手段(図示せず)が設けられている。
AおよびBレジスタには列方向に伸びるチャンネル・ス
トップ(図示せず)が設けられておシ、各チャンネ/l
/ (CODの列)を互いに分離している。
電極(第2図に示す)は、ポリシリコンのP型領域によ
って分離されたポリシリコンの例えばN十領域からなる
単層形式のもので構成することができる。これらの電極
は行方向に伸びており、図示の例では3和動作する。電
極は2酸化シリコン(、SmO2)層によって比較的厚
いP型基板から分離されている。上述のCODは320
列、512行(Aレジスタ中に256行、Bレジスタ中
に256行)有し、各行は3個の電極群からなる。
第1図のCODの動作はよく知られており、いわゆる集
積時間中は、場面あるいは他の映像がAレジスタ上に直
接投映される。しかしながら第3図に示すような増感さ
れた電荷結合イメージ・センサでは、場面は光電子放出
陰極上に投映され、その陰極上の光線の入射強度に対応
するパターンで上記陰極から放出された光電子がCCD
0Aレジスタ上を照射する。入射した光電子によシ、A
レジスタの各位置に達するエネルギ密度に従ってその各
位置に電荷が発生する。
集積時間(例えば商用テレビジョンの垂直ブランキング
期間)が終了すると、累積された電荷信号(フィールド
)は、多相電圧φA1・・・φA3およびφB1・・・
φB3の印加によってAレジスタからBレジスタへ列方
向に転送される。電荷はBレジスタからCレジスタヘ一
時に1行づつ順次転送され、各行の電荷がCレジスタに
到達しん後、その電荷はシフト電圧φC1・・・φc3
に応答してCレジスタから直列的にシフトされる。Bレ
ジスタからCレジスタへの重荷の転送は比較的短時間(
約10マイクロ秒の商用テレビジョンの水平ブランキン
グ時間)に行なわれ、Cレジスタの直列的シフトは比較
的高速(商用テレビジョンの水平線表示時間の間)で行
なわれる。BレジスタからCレジスタへのフィールドの
転送期間中、新しいフィールドがAレジスタに集積され
る。
CODが増感された電荷結合イメージ・センサで使用さ
れているときは、入射する光電子によって生成された電
荷の横方向への分散を最少にするために、基板、少なく
ともAレジスタ中の厚みを約10ミクロンの厚みにまで
薄くする必要がある。多数のCODを含む単一の大きな
ウェハを薄くする一つの方法が1981年5月12日付
けの米国特許第4.266.334号明細書中に示され
ている。この特許明細書中に示されている方法では、ウ
ェハの薄く作られた表面にラミネートまたは接着された
ガラス板が使用されていて、試験中および大きなウェハ
から個々のCODを取外すときの構造上の支持板となっ
ている。しかしながら、ガラス支持板は、ウェハ中に含
まれているCODが増感された電荷結合イメージ・セン
サ中で使用される前に上記ウェハから剥すかあるいは取
外さなければならない。
ガラス板をCODに貼り付ける念めに使用される接着剤
はイメージ・センサのイメージ増感部分の入力窓の内面
上に形成される光電子放出陰極の形成と両立しないし、
またガラス窓は陰極からの光電子を減衰させ、光電子が
CODのAレジスタを照射する妨げとなる。
1984年8月14日付の米国特許第4,465,54
9号明細書中には多数のCODを含む薄く作られたウェ
ハからガラス支持板を取外す方法が示されている。
ウェハは分割されて個々のCODが提供される。薄く作
られた各CODの厚みは約10ミクロンで、非常にこわ
れ易く、損傷を与えることなく取扱うことす中にCOD
を取付けるのに必要な強度を与えるために、薄いCOD
の一面にろう付けされた支持フレ−ムが示されている。
従来技術による増感されたt荷結合イメージ・センサで
は、フレームの取付けられたCODが絶縁性ヘッダにろ
う付けされている。最初CODにフレームをろう付けし
、次いでCODに取付けられたフレームを絶縁性ヘッダ
上にろう付けすると、CCD上にろう付は材料が流れた
り、絶縁性ヘッダ上のCODの誤整列のために、不良品
として破棄されることが多々ある。ばね式のクリップに
よってCOD iヘッダに取付ける方法もあるが、ばね
式クリップはセンサが激シいショックや振動を受ける状
態では、CODが動いて不整列状態になることがある。
従って、ろう付けを使用することなく CODを絶縁性
ヘッダ上に確実に固定して配置すると共に、イメージ・
センサの光学軸に対してCODの中心を正確に合わせる
ための信頼性のある構造が必要となる。
〈発明の概要〉 この発明によれば、増感された電荷結合イメージ・セン
サは長手方向に伸びる光学軸を持っている。イメージ・
センサはイメージ増感部とヘッダ・アッセンブリとから
なっており、イメージ増感部は、その中に入射強度に対
応するパターンで光電子を放出する光電子放出陰極を含
んでいる。ヘッダ・アッセンブリは、陰極からの光電子
を受入れる電荷結合装置と、絶縁性ヘッダと、この絶縁
性ヘッダとイメージ増感部との間に取付けられたヘッダ
・フランジとを具備している。ヘッダ・アッセンブリは
、ヘッダ・フランジ内に同軸的に配置された環状支持フ
ランジを設けることによって改善することができる。支
持フランジは絶縁性ヘッダと隣接する突出部を持ってい
る。環状支持フランジ内には電荷結合装置の支持アッセ
ンブリが偏心して配置され且つ取付けられている。また
、支持アッセンブリには電荷結合装置に張力を与え、且
つその装置の少なくとも一部を陰極からの光電子に露出
させるための手段が設けられている。電荷結合装置の露
出部分はイメージ・センサの光学軸を中心として配置さ
れている。
く好ましい実施例の説明〉 以下、図示の実施例を参照しつkこの発明を説明する。
第3図にはこの発明による増感されたイメージ・センサ
20が示されている。イメージ・センサ20はインバー
タ・イメージ増感部分22とヘッダ・アッセンブリ24
とからなる。光学軸26はセンサ20の中心線に沿って
縦方向に伸びている。
イメージ増感部22はガラヌー金属またはセラミックー
金属構成からなる実質的に円筒状の真空外囲器28から
なっている。精密な寸法上の公差を維持するためにはセ
ラミックー金属構成が好ましい。
外囲(社)28の一端には導電性の環状入力へフェース
プレート・フランジ30が設けられており、他端には導
電性の環状外囲器ヘッダ・フランジ32が設けられてい
る。入力フェースブレート・フランジ30は実質的に平
坦で半径方向に伸びる溶接ヘリ部34と、実質的に平坦
で半径方向に伸びるパルプ封止面36とを有している。
好ましくは高アルミナ・セラミック材料からなる円筒状
絶縁スペーサ38が入力フェースブレート・フランジ3
0の封止面36に例えばろう付けによって取付けられて
いる。絶縁スペーサ38の反対端は同様にグリッド・バ
ルブ°フランジ4oの一端に取付けられている。同様に
高アルミナ・セラミック材料で作られた陽極絶線スペー
サ42は、グリッド・バルブ・フランジ40の他端ト外
囲器のヘッダ・フランジ32との間に例えばろう付けに
よって取付けられている。
入力フェースブレート・アッセンブリ44は外囲器28
の一端を閉じている。また、入力フェースブレート・ア
ッセンブリ44は陰極フェースプレート・フランジ46
と陰極フェースプレート48とを有している。陰極フェ
ースプレート48は、通常の方法によって陰極フェース
プレート・フランジ46にフリット封止された当技術分
野で周知の繊維光学材料からなることが望ましい。陰極
フェースプレート・フランジ46の半径方向に伸びる部
分50は、その周辺部分で入力フェースブレート・フラ
ンジ30の溶接ヘリ部34に溶接されている。陰極フェ
ースプレート48の内面上には光電子放出陰極52が形
成されている。こ\で述べるイメージ増感部22は通常
のもので、これについては先に示した米国特許第4.3
55,229号明細書中により完全に説明されている。
第3.4.5図に示すように、新規なヘッダ・アッセン
ブリ24は、環状絶縁性ヘッダ56、第1の導電性ヘッ
ダ・フランジ58、第2の導電性ヘッダ・フランジ60
、窓アッセンブリ62、第1のヘッダ・フランジ58内
に同軸的に配置された導電性環状支持フランジ64、お
よびイメージ・センサの焦点面に配置された電荷結合装
置支持アッセンブリ660組合わせからなっている。
第3図および第5図に示すように、環状絶縁性ヘッダ5
6は、強力で密封性があり、且つ寸法的に安定した熱的
に不活性な部材を与えることのできるラミネーションお
よび焼結処理によって形成された複数の絶縁層からなる
。この処理は周知の処理であるので、これに関する詳細
な説明は省略する。ヘッダは適当な媒体によって互いに
結合された複数のセラミック成分からなるものでもよい
特に第5図を参照すると、ヘッダ56は、このヘッダ5
6の第1の主表面として示された第1の表面70と、実
質的に平坦な第2の環状セラミック・ディスク74に結
合された反対側の平坦なディスク表面とを有する実質的
に平坦な第1の環状セラミック・ディスク68からなっ
ている。第2のディスク74の内径は第1のディスク6
8の内径よりも小さく、支持面76を形成している。ま
た、第2のディスク74の外径は第1のディスク68の
外径よりも大きく、それによってリード線封止面78を
形成している。
第2のテ゛イスク74の上記リード線封止面78には複
数の半径方向に伸びる電気的リード線80が例えばろう
付けによって取付けられている。リード線80はイメー
ジ・センサ20に沿って長手方向に伸びるように形成さ
れており、これによって電気的接続を容易に行なうこと
ができる。第2のディスク74の反対側の面は、複数の
個々の半径方向に伸びる電極パッド(第5図にはその1
つだけが示されている)によって金属化されていてそれ
ぞれ電極面を形成している。各パッド82はまた第2の
ディヌク740周辺面に沿って長手方向に伸びてV−ド
線80のそれぞれに接触している。第1の表面86と第
20表面88とを有する実質的に平坦な第3の環状セラ
ミック・ディスク84は第2のディスク74に接続され
ていて、それによって第3のディスク84の第1の表面
86は第2のディスク74の電極面に接続されている。
第3のディスク84の第2の表面88はヘッダ56の第
2の主表面と同じように作られている。第3のディヌク
84の内径は第2のディスク74の内径よりも小さく、
そのため第2のディスク74の内径周辺をとり巻いて配
置された電極パッド82は露出している。しかしながら
、第3のディスク84の外径は第2のディスク74の外
径と実質的に等しく、それによって第2のディスク74
の外面に隣接する電極パッド820半径方向に配置され
た部分を覆ってこれを保護している。ヘッダ56の第1
および第2の主表面7oおよび88の各々の少なくとも
一部分は金属化されており、このため第1および第2の
ヘッダ・フランジ58および6oに対して容易に封着す
ることができる。金属化の方法については1966年1
2月6日付けの米国特許第3.290.171号明細書
中に詳細に示されている。以下に述べるような理由で、
第1および第2のヘッダ・フランツ58および60から
内側へ複数個の圧力逃がし孔90がヘッダ56を貫通し
て設けられている。
第1の導電性ヘッダ・フランジ58内には導電性の環状
支持フランジ64が同軸的に配置されている。
支持フランジ64は、第1のヘッダ・フランジ58の内
面と接触してこれに取付けられた実質的に直角の側壁部
分94と、ヘッダ56の第2のディスク74の支持面7
6に接触するy対向きの実質的に直角の支持突出部96
との間に配置された実質的に平坦な支持フランジ面92
を有している。複数の支持フランジ圧力逃げ開孔98は
支持フランジ64の支片フ・ランジ面92を貫通して形
成されている。
電荷結合装置支持アッセンブリ66は環状支持フランジ
64の平坦な支持フランジ面92内に偏心して配置され
且つこれに取付けられている。電荷結合装置支持アッセ
ンブリ66は電荷結、合装置(COD ) 102を支
持すると共にこれに張力を与えている。電荷結合装置1
02は、例えば1985年2月26El付けの米国特許
出願筒705 、707号明細書中に示されているよう
なディスク形式のシリコン・ウェハ103上に形成され
ていることが好ましい。支持アッセンブリ66は環状の
下側支持部材104と環状の上側伸張部材106とを有
している。上側伸張部材106は下側支持部材104内
に入れ予成に嵌込まれている。
下側支持部材104は環状の支持リング部分108と、
この支持リング部分108の外周端に対して実質的に直
角に伸びる直立スカート部分110とを有している。ス
テップ状の溶接フランジ112がヌカート部分110か
ら半径方向に外向きに伸びている。
CCD 102は第1 tv CCD 面114と第2
ノCCD面116とを有し、その上にCOD 102を
動作させるために複数の電極と接触パッド(図示せず)
が形成されている。また、このCOD 102は、イメ
ージ・アレー10(7)少なくともAレジスタにおいて
10ミクロンの厚みに薄くされている。一体的に形成さ
れた周縁部118はCCD 102の第1の表面114
の薄くされた部分をとシ巻いて伸びている。COD 1
02は下側支持部材104内に配置されており、第2の
表面116の周辺は下側支持部材104の支持リング部
分108と接触しており、またCCD 102は光学軸
2◇と実質的に直交する面内に配置されている。上側伸
張部材106は、それを貫通して形成された実質的に長
方形の開孔122を有する実質的に平坦な接触部分を具
備している。円筒状の壁部分124はステップ状の変移
部分12・6によって平坦な接触部分120に接続され
ている。下側支持部材104内に嵌め込まれ且つ取付け
られた上側伸張部材106を使用することにより、伸張
部材106の平坦な接触部分120は、COD 102
の薄くされた部分と周縁部118の周辺との間で上記C
CD 102の第1の面の周縁部118に接触している
。上側伸張部材106と下側支持部材104との間の相
対的な位置によりCCD 102に伸張力を与えてこれ
を平坦にし、このCCD 102にしわが生ずるのを完
全に防止している。上側伸張部材106は、長方形の開
孔122がCCD 102 (7) A vジスタまた
はイメージ・アレー10を陰極52から放出された光電
子(図示せず)に暴すように位置付されている。第4図
に示すように、イメージ・アレー10はCCD 102
に対して中心には配置されていない。従って、第3図お
よび第4図に示すように、CCD 102の中心は光学
軸26に対して偏心されている。電荷結合装置の支持ア
ッセンブリ66のこの新規な構成によシ、長方形の開孔
122によって囲まれたイメージ・アレー10の中心が
イメージ・センサ20の光学軸を中心として配置される
ように、支持部材66を環状の支持フランジ64内に偏
心して取付けることができる。また、この新規な構成の
支持部材66および環状支持フランジ64を使用すると
、部品のコストを低く保つためて対称な円形の工具形式
の部品を使用してイメージ・アレー10を光学軸26と
正確に整列させることができる。一旦整列されると、支
持アッセンブリ66の下側支持部材104のステップ状
溶接フランジ112は環状支持フランジ64の平坦な支
持フランジ表面92に溶接される。
第2 ノCOD表面116上の接続パッドとヘッダ56
の電極パッド82との間には複数の導線127が接続さ
れる。
第3図に示すように、窓アッセンブリ62は外囲器28
の他端を閉鎖している。窓アッセンブリ62は窓フラン
ジ128と、この窓フランジ128に封着されたガラス
製フェースプレート13oトヲ含んでいる。また、窓フ
ランジ128は第2のヘッダ・フランジ60に溶接され
て、外囲器28を完全に囲んでいる。
光電子放出陰極52は当技術分野で周知の多数の光電子
放出面のうちの任意の1つでよい。拡大された光応答性
が望ましい多くの適用例に対しては、カリウムーナトリ
ウムニセシウムーアンチモン光電子放出陰極が好ましい
。簡単に言えば、センサの各成分からそこに含有されて
いるガスを抜くために銅の排気管132を排気装置(図
示せず)に接続してイメージ・センサ2oを高温で何時
間が焼成することによって陰極が形成される。圧力逃げ
開孔90および98によってCCD 102の両側にか
−る圧力を等しくすることができ、それによってCOD
が損傷を受けるのを防止することができる。次いで管は
室温に冷却され、陰極の形成および付活(アクチベーシ
ョン)処理が開始される。この処理は例えば1972年
4月25日付けの米国特許第3.658,400号明細
書に述べられている形式のものと同様である。光電子放
出陰極52の構成素子は第2の銅製の管134を通して
センサ20内に導入される。各管132および134は
チップ・オフされている、すなわち冷溶接されており、
保護キャップ136によって覆われている。
【図面の簡単な説明】
第1図はフィールド転送形式の周知の電荷結合装置(C
CD)イメージヤを概略的に示す図、第2図は第1図の
イメージヤの電極構造を示す断面図、第3図はこの発明
による新規なヘッダ・アッセンブリを使用した増感され
た電荷結合イメージ・センサの一部を断面で示した正面
図、第4図は第3図に示す新規なヘッダ・アッセンブリ
の4−4線に沿って示した平面図、第5図はこの発明に
よる新規なヘッダ・アッセンブリの一部の拡大断面図で
ある。 20・・・イメージ・センサ、24・・・ヘッダ・アッ
センブリ、26・・・光学軸、28・・・外囲器、52
・・・光電子放出陰極、56・・・絶縁性ヘッダ、58
・・・ヘッダ・フランジ、64・・・環伏支持フランジ
、66・・・・電荷結合装置支持アッセンブリ、96・
・・突出部、102・・・電荷結合装置、106・・・
伸張部材。 特許出願人   アールシーニー コーポレーション代
 理 人  清 水   哲 ほか2名才3図 才41 才5回

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入射放射線強度に対応するパターンで光電子を放
    射する光電子放出陰極を内部に有する外囲器を含むイメ
    ージ増感部と、 上記陰極からの光電子を受ける電荷結合装置と、絶縁性
    ヘッダと、該絶縁性ヘッダと上記イメージ増感部との間
    に取付けられたヘッダ・フランジとを含むヘッダ・アッ
    センブリとを有し、 上記ヘッダ・アッセンブリは、上記ヘッダ・フランジ中
    に同軸的に配置され、上記絶縁性ヘッダと接触する突出
    部を有する環状の支持フランジと、該環状支持フランジ
    内に偏心して配置されてこれに取付けられた電荷結合装
    置支持アッセンブリとからなり、上記電荷結合装置支持
    アッセンブリは上記電荷結合装置に伸張力を与えると共
    に上記電荷結合装置の少なくとも一部を上記陰極からの
    光電子に暴すようにする手段を含み、この光電子に暴さ
    れる部分は縦方向に伸びる光学軸を中心として配置され
    ている、 上記縦方向に伸びる光学軸を有する増感された電荷結合
    イメージ・センサ。
JP61037176A 1985-02-26 1986-02-20 増感された電荷結合イメージ・センサ Granted JPS61212173A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US705722 1985-02-26
US06/705,722 US4633076A (en) 1985-02-26 1985-02-26 Intensified charge-coupled image sensor having a header assembly with an eccentrically disposed CCD support assembly therein

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61212173A true JPS61212173A (ja) 1986-09-20
JPH0347032B2 JPH0347032B2 (ja) 1991-07-18

Family

ID=24834653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61037176A Granted JPS61212173A (ja) 1985-02-26 1986-02-20 増感された電荷結合イメージ・センサ

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JP (1) JPS61212173A (ja)

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