JPS6199822A - 真空紫外光の検出装置 - 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】 イ１発明の目的 産業上の利用分野 本発明はマイクロチャンネルプレートを受光及び増倍部
として用いるｔａ波の検出装置、特に真空紫外光から軟
ｘｍにわたる領域の電磁波の検出に適した真空紫外光の
検出装置に関する。

従来の技術 微細なガラス管を束ね容管の内壁に高抵抗で２次電子放
射層を形成する構造のマイクロチャンネルプレートが極
４紫外縁やＸ線の分光装置に適していることは、アイ・
イー・イー・イー・トランスアイジョンオンニュークリ
アサイエンス　牟Ｎ−８２０巻第１号のギュンタ等の論
文に述べられている。この種の真空紫外光の検出装置を
設置および保守するときに前記マイクロチャンネルプレ
ートが大気雰囲気にさらされる。その結果マイクロチャ
ンネルプレート表面および各チャンネル内壁表回に気体
分子が吸着する。この状態を経過した装置を動作させる
と、マイクロチャンネルプレートのチャンネルを走行す
る電子により正イオン化し離脱した気体分子イオンがマ
イクロチャンネルプレート入力方間にフィードバックさ
れ暗電流が増加する。極端な場合、放電が発生しマイク
ロチャンネルプレートが使用不能な状態に破壊されると
いう問題点がある。

従来、この問題点を解決するために以下のような構成が
考えられる。

第１０図は前述の従来の問題点を解決するための予備的
な装置を備える真空紫外光の検出装置の略図である。真
空室３内にマイクロチャンネルプレートを持つ検出器４
が配置され、真空紫外線やＸＭは真空室３の左側の窓か
ら入射させられる。

この真空紫外光は反射ｔｄｌ、回折格子２からなる分光
器を介して前記検出器４に入射させられる。

予備的な装置として、真空室３内に電子銃１ｏが検出器
４の受光部（マイクロチャンネルプレート入力部）に向
かうように配置されている。設置ｄおよび保守の際、前
記マイクロチャンネルプレートが大気雰囲気にさらされ
たときは、真空室を真空にして、前記電子銃１０を作動
させて、電子銃のフィラメントからの放出熱電子を前記
検出器４０マイクロチヤンネルプレ一ト入力部に入射し
検出器を予備動作させ、マイクロチャンネルプレートの
各チャンネル内部の脱ガスを行い動作の安定化が行うこ
とができるはずである。この従来の検出装置では電子銃
１０と検出器４の受光面の電位勾配とこの間の電界分布
により電子銃１０からの放出熱電子を検出器受光面に導
き入れる構造となっている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、従来の真空紫外光の検出装置においては、検出
器４の筐体や、周辺の機械的構造、それ等の電位等が、
電子銃１０と検出器４の受光面間の電界分布決定のパラ
メータとなり、均一にまた適当な電子密度で電子を入射
させるように電子銃１０と検出受光面の電界分布構造を
設計することは容易でないという問題点がある。また、
現実の問題として検出器４を分光器からの分光出力光に
対ｌ〜で受光面上での焦点会わせや位置合わせのため移
動させたいという要請があり、この位置調整のための移
動機構の組み込みが要求されることが多い。このような
場合、検出器４の移動と電子銃の移動を連動させ平行に
同じ量だけ移動させるという構造が考えられるが、それ
らの構造が電子銃１０と検出受光面の電界分布の設計を
一層困難にするという問題点がある。また、分光器から
の高次光、０次光、迷光等を遮断するため、受光部直前
にスリットを設置したり、検出器の電磁シールドのため
フードを取り付けるよう設計する必要があることが予想
される。どれらの構造は通常接地電位となるのに対し、
マイクロチャンネルプレート入力部は高圧負電位で動作
させるため電子を受光部に導入すること自体が困難であ
り、′電子銃を利用する前の構造では前述の問題は解決
できないと思われる。

従って、本発明の目的は、新規な構造で前述のマイクロ
チャンネルプレートの問題点を解決した真空紫外光の検
出装置を提供することにある。

口９発明の構成 前記目的を達成するために、本発明による真空紫外光の
検出装置は、真空室と、前記真空室の排気をする排気装
置と、真空室内に入射窓から入射した被測定真空紫外光
を受けるように配置されているマイクロチャンネルプレ
ートを受光部とする検出部と、少なくとも前記マイクロ
チャンネルプレートの検出領域にある光を発生する予備
照射光源と、射出端面が前記入射窓からの前記マイクロ
チャンネルプレートへの入射光路を防げない位置に配置
されており他端側から供給された光を前記マイクロチャ
ンネルプレートの入力面に照射する光ファイバ接続手段
と、前記予備照射光源からの・・光を前記光ファイバ接
続手段の前記他端側に接続する予備照射光接続手段と、
前記検出部のマイクロチャンネルプレートに動作電力を
供給する電源部とを含み、前記マイクロチャンネルプレ
ートがガスに叫されたときは、使用前に前記排気装置、
前記電源部と予備照射光源を動作させて前記マイクロチ
ャンネルプレートに付着したガス分子等を排出するよう
に構成されている。

実施例 以下に図面を参照して本発明の実施例について更に詳し
く説明する。

第１図は本発明による真空紫外光の検出装置の実施例を
示す斜視図であり、第２図は第１図の検出装置で使用す
る検出器の第１の実施例を示す断面図である。真空室３
内には４組の検出部４Ａ〜４Ｄが並列的に配置されてい
る。検出部４Ａ〜４Ｄには、それぞれ、反射鏡１人と回
折格子２人からなる分光器〜反射窺］Ｄと回折格子２Ｄ
からなる分光器が対応させられている。各分光器で分光
された真空紫外光は対応する検出部のマイクロチャンネ
ルプレート１３０波長対応位置に入射させられる。真空
室３の壁には予備照射光接続手段を形成する光導入用石
英ガラス窓７が設けられており、この窓７に対応する真
空室３の外部に予備照射光源を形成する低圧水銀ランプ
８が配置されている。

この低圧水銀ランプ８は波長２５３７λの輝線スペクト
ル光を発生する。この輝線スペクトル光は、予備照射光
接続手段である前記石英ガラス窓７を介して真空室内に
導入され、紫外光を良く透過する光ファイバ接続手段の
石英ガラスファイバの束ね部６に接続される。

第７図及び第８図に示す構成によれば、前記光ファイバ
接続手段に前記予ｍ照射光源からの光を接続する予備照
射光接続手段の効率を更に改善できる。第７図に示す予
備照射光接続手段は、石英ガラス窓７をレンズ形状とし
たものである。この構成によれば、光ｖＩｐ、８と光フ
ァイバ接続手段のファイバ束ね部６との結合効率をあげ
、光源８からの紫外光をムダなく検出部の受光部１３に
導くことができる。第８図は、予備照射光接続手段のさ
らに他の実施例を示す図である。この実施例では、低圧
水銀ランプ８の後方に凹面鏡１８を配置することにより
光源とファイバ束ね部６との結合効率をあげることがで
きる。束ね部６は、外径］、　５　ｒｔｃｍ、ファイバ
径０２間の石英ガラスファイバ５ａ。

５ｂ、５ｃ、５ｄを結束したものである。これらの石英
ガラスファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの他端はそれぞ
れ検出部４Ａ〜４Ｄに接続されている。光ファイバ接続
手段の各石英ガラスファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは
分光器から検出部の受光部１３に至る光径路を遮断しな
いように第２図に示すように曲げて各検出ＷＳ４の筺体
１６に同定されている。

前述した検出部４Ａ〜４Ｄは略同−の構造を持つもので
あるから、一つの検出部４Ａの構造を第２図ないし１ｌ
ｔ５図を参照して説明する。第３図は石英ガラスファイ
バ５の出力部付近を拡大して示した略図である。光ファ
イバ接続手段の床ね部６かも分岐された石英ガラスファ
イバｓａ、ｓｂ。

５ｃ、５ｄの各先端部はファイバのＮ　Ａ　（Ｎｕｍ　
−ｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　）を実効的に大き
くして出力光を広げるために、石英ガラス製マイクロレ
ンズ１２が取りつけられている。これによりマイクロチ
ャンネルプレート１３の全面を低圧水銀ランプ８からの
波長２５３７人の輝線スペクトル元により照射すること
ができる。第４図は検出部４の他の構成例を示す図であ
る。この実施例では前記光ファイバ接続手段の石英ガラ
スファイバ５ａは２本あり検出部筺体１６に設けられた
マイクロチャンネルプレー）１３の窓の斜め上および斜
め下方向カラマイクロチャンネルプレート１３を照射す
るようにしたものである。第５図は検出部４のさらに他
の構成例を示す図である。この実施例でも前記光ファイ
バ接続手段の石英ガラスファイバ５ａは２本あり検出ｇ
　Ｉｔ体１６に設けられたマイクロチャンネルプレート
１３の窓の斜め下から異なる角度で前記マイクロチャン
ネルプレート１３を照射するようにしたものである。

尚、第２図に示すようにマイクロチャンネルプレート１
３の出力面に対向して信号読み取り部１２が配置されて
いる。この信号読み取り部１２は螢光体と、螢光体の発
光を画素単位で変換する光電変換部から構成されている
。さらに検出部の破線で示す部分１５には前記光電変換
部から取り出された信号を増幅処理して出力する回路部
分が設けられている。通常の動作においては、前記分光
器を介して、入射された真空紫外光は前記マイクロチャ
ンネルプレート１３の一チャンネル単位で電子を発生さ
せることにより検出され、その電子は同様にチャンネル
単位で増倍される。増倍された一部の電子は、前記信号
読み取り部１２の螢光体を発光させる。その発光は、光
電変換部で変換され、破線で示す部分１５０回路部分で
紫外線の入射位置と強度に関連する゛に気信号に変換さ
れ出力される。

次に、前述の実施例の装置において検出器が大気に曝さ
れた以後の予備的な操作を第９図を参照して説明する〇 第９図は前述の実施例の装置の準備段階における真空室
内の真空度の経時的な変化を表わすグラフを示す図であ
る。検出部４Ａ〜４Ｄが真空室３の外側で調整された時
は、それらを大気中から真空室３の所定の位置に設置し
た後真空ポンプ９を代力作させる。図示しない真空計で
真空室３の真空度をモニタし、真空度か１０　トールと
なったところで検出部の４Ａ〜４Ｄのマイクロチャンネ
ルプレート１３に通常の使用電圧より低い電圧（−３０
０Ｖ〜−５００ｖ程度）を印加する。次に、低圧水銀ラ
ンプ８を点灯すると、各検出部のマイクロチャンネルプ
レー）１３は各石英ガラスファイバ５ａ。

５ｂ、５ｃ、５ｄからの光により照射される。その結果
、第９図に示すようにガス放出のため一時的に真空度が
１０　　トール程度に悪化するが、３０分〜１時間後に
は再び１０　　トールとなる。この状態はマイクロチャ
ンネルプレート１３内部に吸着しているガスが十分離脱
したことを示すものである。この時マイクロチャンネル
プレート出力電流１００　ｎａｎｏＡ程度が流れる。第
９図には比較のため水銀ランプを点灯しない場合の真空
度の変化が破線で示されている。マイクロチャンネルプ
レート１３に電圧を印加すると暗電流によりチャンネル
の脱ガスが行われるが、１０時間経過しても吸着ガスを
完全に追い出すことができず、チャンネル内に一部残留
しており、真空度は１０”−８）−ルに回榎させること
ができない。

変形例 以−ヒ詳しく説明した実施例につき本発明の範囲内で種
々の変形を施すことができる。束ね部６から分岐された
各石英ガラスファイバ５ａ　、　５ｂ　。

５ｃ　、５ｄは第３図に示すようにファイバの先端にマ
イクロレンズ１２を用いなくても良い。ファイバ先端を
粗い研磨材で研磨しておくだけでも光を拡散させること
ができる。第６図は分岐されたファイバ先端部の他の実
施例を示すもので、複数本束ねられた分岐ファイバ５の
先端に石英製の球１７あるいは円錐等を弾入し、各分岐
ファイバ５の光軸方間を広げ、光束の広がりを大きくす
ることができる。以上の実施例においては紫外光源とし
て低圧水銀ランプを用いたがもちろん他の紫外線ランプ
を用いることもできる。また、紫外線透過窓として石英
ガラスを用いたが、Ｍ、！７Ｆ２）サファイヤ等も同様
に利用できる。

ハ０発明の効果 本発明による真空紫外光検出装置は以下に列挙する効果
を持っている。

（１）本発明による検出装置は光ファイバ接続手段を用
いており、これらは分光器と検出部の光路に全く影響を
与えないので光学系の設計を予備動作装置と独立に行う
ことができる。

（２）光ファイバ接続手段の射出部は前記検出部と一体
に移動できるから、検出部の焦点合わせ、位置合わせの
ための動作機構の設計が容易となる０ （３）前述の実施例における検出装置のように単一の予
備照射光源からの光を分岐された射出部を持つ光ファイ
バ接続手段の束ね部に接続できるから、並列に複数個の
検出部の予備動作を単一検出部の場合とはｙ同一の簡便
さで実施できる。

（４）検出部構造、周辺機械構造にか〜わり無く、均一
に受光面全体に光入力し動作させることが〜・可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による真空紫外光の検出装置の実施例を
示す斜視図、第２図は第１図の検出装置で使用する検出
部の第１の実施例を示す図、第３図は石英ガラスファイ
バの射出部付近を拡大して示した略図、第４図は第１図
の検出装置で使用する検出部の第２の実施例を示す断面
図、第５図は第１図の検出装置で使用する検出部の第３
の実施例を示す断面図、第６図は石英ガラスファイバの
射出部の他の実施例を示す図、第７図は予備照射光接続
手段の第２の実施例を示す図、第８図は予備照射光接続
手段の第３の実施例を示す図、第９図は本発明の真空紫
外光の検出装置の動作を説明するためのグラフを示す図
、第１０図はマイクロチャンネルプレートに付着したガ
ス等を排除するための予備的な装置を備える真空紫外光
の検出装置を例示する図である。 １、ＩＡ−ＩＤ・・・反射鏡 ２．２Ａ〜２Ｄ・・・回折格子 ３・・・真空室　　４，４Ａ〜４Ｄ・・・検出部５ａ・
・・石英ガラスファイバ ６・・・ファイバ束ね部 ７・・・石英ガラス窓　　８・・・低圧水銀ランプ９・
・・真空ポンプ　　　　１０・・・電子銃１２・・・マ
イクロレンズ １３・・・マイクロチャンネルプレート（受光部）１４
・・・信号読み取り部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室と、該真空室の排気をする排気装置と、真
   空室内に入射窓から入射した被測定真空紫外光を受ける
   ように配置されているマイクロチャンネルプレートを受
   光部とする検出部と、少なくとも前記マイクロチャンネ
   ルプレートの検出領域にある光を発生する予備照射光源
   と、射出端面が前記入射窓からの前記マイクロチャンネ
   ルプレートへの入射光路を防げない位置に配置されてお
   り他端側から供給された元を前記マイクロチャンネルプ
   レートの入力面に照射する光ファイバ接続手段と、前記
   予備照射光源からの光を前記光ファイバ接続手段の前記
   他端側に接続する予備照射光接続手段と、前記検出部の
   マイクロチャンネルプレートに動作電力を供給する電源
   部とを含み、前記マイクロチャンネルプレートがガスに
   曝された時は使用前に前記排気装置、前記電源部及び予
   備照射光源を動作させて前記マイクロチャンネルプレー
   トに付着したガス分子を排出するように構成したことを
   特徴とする真空紫外光の検出装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記マイクロチ
   ャンネルプレートがガスに曝された時は使用前に前記排
   気装置で一定真空度に排気した後、前記電源部から前記
   マイクロチャンネルプレートに通常の動作電圧よりも低
   い電圧を印加した状態で前記予備照射光源を作動させ前
   記マイクロチャンネルプレートに付着したガス分子を排
   出するように、構成した検出装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項において、前記予備照射電
   源は前記真空室の真空度が照射前の真空度に達するまで
   行なわれる検出装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項において、前記予備照射光
   源は紫外線発生源である検出装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項において、前記予備照射光
   接続手段が、前記真空室の外部に配置された予備照射光
   源からの光を前記真空室の壁面に設けられた光源用の窓
   を介して前記光ファイバ接続手段の前記他端側に接続す
   る接続手段である検出装置。
6. （６）特許請求の範囲第３項において、前記予備照射光
   接続手段が、前記予備照射光源の光を凹面鏡で集束して
   前記光ファイバ接続手段の前記他端側に接続する接続手
   段である検出装置。
7. （７）特許請求の範囲第３項において、前記予備照射光
   接続手段が、前記予備照射光源の光を前記真空室の壁面
   に設けられた光源用の窓を兼ねる凸レンズで集束して前
   記光ファイバ接続手段の前記他端側に接続する接続手段
   である検出装置。
8. （８）特許請求の範囲第１項において、前記光ファイバ
   接続手段の前記射出端面が前記　端側から供給された光
   で前記マイクロチャンネルプレートの入力面を拡散また
   は拡大して照射するために拡散処理されているかもしく
   はレンズを設けられている検出装置。
9. （９）特許請求の範囲第１項において、前記光ファイバ
   接続手段の前記射出端面が、前記マイクロチャンネルプ
   レートの入力面を複数の方向から照射するように２以上
   に分割されて固定されている検出装置。