KR100997844B1 - 광검출 센서 - Google Patents

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Abstract

기판(18), 음극(20) 및 양극(22)은 케이싱(10)에 의해 구획 형성되는 공간에 수용되어 있고, 공간은 진공으로 되어 있다. 음극(20) 및 양극(22)은 상기 절연성을 가지는 기판(18)의 동일면 상에 설치되며, 서로 맞물리는 빗살 형상을 나타내고 있다. 이 때문에, 음극(20)과 양극(22)이 근접하는 부분의 면적은 커지게 되고, 자외선의 입사에 의해 음극(20)으로부터 방출된 광전자는 진공을 통해 양극(22)에 의하여 양호하게 수집된다.
광전자, 기간 양극 부분, 기간 음극 부분

Description

광검출 센서 {PHOTOSENSOR}
본 발명은 광검출 센서에 관한 것이다.
광검출 센서는 빛의 입사에 의해 광전자를 방출하는 음극과 광전자를 수집하는 양극을 가지며, 일반적으로, 음극이 양극보다도 빛의 입사측에 배치된 투과형의 것과 양극이 음극보다 빛의 입사측에 배치된 반사형의 것이 존재한다.
그러나, 상술한 바와 같은 구성의 광검출 센서에서는, 한쪽 전극이 다른쪽 전극에 대하여 빛의 입사측에 배치되어 있으므로 광검출 센서의 구조가 복잡하게 되어 있다.
본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 구조를 간소화한 광검출 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 광검출 센서는 전기 절연성을 가지는 기판; 빛의 입사에 의해 광전자를 방출하는 음극; 음극으로부터 방출된 광전자를 수집하는 양극; 및 기판, 음극 및 양극을 수용하는 공간을 가지고 공간이 진공으로 된 케이싱을 구비하며, 음극 및 양극은 기판의 동일면 상에 설치되어 있다.
본 발명에 의하면, 빛의 입사에 의해 음극으로부터 방출된 광전자가 진공을 통해 양극으로 수집된다. 또, 음극 및 양극은 전기 절연성을 가지는 기판의 동일면 상에 설치되어 있으므로, 구조를 간소화하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서, 음극 및 양극은 서로가 맞물리도록 빗살 형상을 나타내는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성했을 경우, 음극 및 양극은 서로가 맞물리는 빗살 형상을 나타내고 있으므로, 음극과 양극이 근접하는 부분의 면적은 커지게 되어 감도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 양극은 복수개 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 경우, 음극으로부터 방출된 광전자는 복수의 양극 중 근접한 것에 수집된다. 이 때문에, 빛의 입사 장소에 따라 복수의 양극 각각에 수집되는 광전자 수가 달라지게 된다. 따라서, 1차원 센서 또는 2차원 센서를 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 음극은 자외선의 입사에 의해 광전자를 방출하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 경우, 광전자는 자외선의 입사에 의해 방출되게 되므로, 자외선 센서를 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 음극의 폭은 양극의 폭보다 크게 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 경우, 음극의 면적이 상대적으로 커져서 광전자의 방출량을 늘릴 수 있어 감도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 음극은 방사상(放射狀)으로 뻗도록 설치된 복수의 기간(基幹) 음극 부분 및 기간 음극 부분마다에 해당 기간 음극 부분과 교차하도록 설치된 분기(分岐) 음극 부분을 포함하고, 양극은 인접하는 기간 음극 부분 사이에 방사상으로 뻗도록 설치된 복수의 기간 양극 부분 및 기간 양극 부분마다에 해당 기간 양극 부분과 교차하도록 설치된 분기 양극 부분을 포함하며, 분기 음극 부분 및 분기 양극 부분은 방사상 방향으로 보아 서로 겹치도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 경우, 음극(기간 음극 부분 및 분기 음극 부분)으로부터 방출된 광전자는 복수의 기간 양극 부분 및 분기 양극 부분 중 가까운 것에 수집된다. 이 때문에, 빛의 입사 장소에 따라 복수의 양극 각각에 수집되는 광전자 수가 달라지게 된다. 따라서, 빛의 입사 위치를 대략 알 수 있고, 2차원 센서를 실현할 수 있다.
도 1 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서 및 측정 회로의 구성도.
도 2 는 본 실시형태에 관한 자외선 센서를 나타내는 사시도.
도 3 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 내부를 나타내는 사시도.
도 4 는 본 실시형태의 자외선 센서에 자외선을 조사할 때 부하 저항에 흐르는 전류치를 나타내는 그래프.
도 5 는 도 4 에 나타낸 광전류의 피크치를 나타내는 그래프.
도 6 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 음극 및 양극의 제 1 변형예의 구성도.
도 7 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 음극 및 양극의 제 2 변형예의 구성도.
도 8 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 음극 및 양극의 제 3 변형예의 구성도.
도 9 는 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 음극 및 양극의 제 4 변형예의 구성도.
도 10 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 음극 및 양극의 제 5 변형예의 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 광검출 센서의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는 동일 부호를 사용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시형태에서는, 본 발명을 자외선을 검출하는 자외선 센서에 적용한 예를 나타내고 있다.
우선, 도 1 내지 도 3 에 기초하여 본 실시형태에 관한 자외선 센서를 설명한다. 도 1 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서 및 계측 회로의 구성도이고, 도 2 는 본 실시형태에 관한 자외선 센서를 나타내는 사시도이며, 도 3 은 본 실시형태에 관한 자외선 센서의 내부를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 1 에서는, 자외선 센서의 내부의 구성을 분명히 하기 위해서 자외선 센서만을 단면도로 도시하고 있다.
자외선 센서(2)는 케이싱(10)과 기판(18)을 가지고 있다. 케이싱(10)은 자외선을 투과하는 불화 마그네슘제 입사창(12), 원형의 베이스부(14) 및 입사창(12)과 베이스부(14)에 의해 양단이 폐쇄된 원통 형상의 벽부(16)를 가진다. 입사창(12), 베이스부(14) 및 벽부(16) 에 의해 구획 형성되는 공간은 배기되어 진공으로 되어 있다. 여기서의 진공이란 방출된 광전자에 의해 케이싱(10) 내에 포함된 가스가 이온화되지 않는 정도의 상태이며, 진공도가 1OPa 이하인 상태이다. 예를 들면, 진공도 10-2Pa 정도, 또는, 더욱 배기하여 진공도 10-2Pa 보다도 진공도를 높인 상태이다. 또, 예를 들면, 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 등의 불활성 가스가 포함되어 있는 경우에는 진공도가 1Pa 정도인 상태라도 된다.
기판(18)은 전기 절연성을 가지고 있다. 기판(18)은 사파이어, 질화알루미늄, 질화갈륨, 불화칼슘, 불화마그네슘, 불화알루미늄, 수정, 니오브산리튬, 니오브산탄탈로 이루어진 군으로부터 선택된 단결정, 다결정 또는 비정질상의 이온성 결합 고체, 또는 이들의 분말의 소결(燒結)체이어도 된다. 또, 실리콘 등의 반도체 혹은 알루미늄 등의 금속의 표면에 전기 절연화 처리를 가한 것이어도 된다.
기판(18)은 자외선의 입사측에서 보았을 때의 형상이, 예를 들면, 정방형상으로 되어 있다. 기판(18)이 정방형상인 경우, 면적은 100㎟(= 10㎜×10㎜)이고, 두께는 O.5㎜ 정도이다. 이와 같은 기판(18)은 원형의 베이스부(14) 중앙에 용접되어 고정되고, 케이싱(10)의 공간에 수용되어 있다.
기판(18)에는 자외선의 입사측의 면 위에, 자외선의 입사에 의해 광전자를 방출하는 음극(20) 및 음극(20)으로부터 방출된 광전자를 수집하는 양극(22)이 설치되어 있다. 음극(20) 및 양극(22)은 빗살 형상을 나타내고 있다. 즉, 음극(20) 및 양극(22)은, 제 1 부분(24, 28) 및 제 1 부분(24, 28)으로부터 같은 방향으로 뻗는 복수의 제 2 부분(26, 30)을 갖는 형상으로 되어 있다. 또한, 제 1 부분(24, 28) 및 제 2 부분(26, 30)은 자외선의 입사측으로부터 보았을 때의 형상이 구형(矩形)으로 되어 있다. 또, 도 3 에 나타낸 음극(20) 및 양극(22)의 각 제 2 부분(26, 30)의 수는 「3」으로 되어 있다.
각각이 빗살 형상으로 된 음극(20) 및 양극(22)은 음극(20)의 제 2 부분(26)이 양극(22)의 제 2 부분(30)의 사이에 들어가도록 설치되고, 서로 맞물리도록 배치되어 있다. 즉, 음극(20) 및 양극(22)은 음극(20) 및 양극(22)의 제 1 부분(24, 28)이 뻗는 방향(구형의 긴 쪽의 변이 뻗는 방향)으로부터 보면 서로의 제 2 부분(26, 30)이 겹치도록 배치되어 있다. 이 때문에, 음극(20) 및 양극(22)의 제 2 부분(26, 30)은 근접하게 된다. 예를 들면, 근접하는 부분(겹치는 부분)의 면적은 49㎟(= 7㎜×7㎜)이다.
또, 음극(20) 및 양극(22)의 제 2 부분(26, 30)의 폭(제 1 부분(24, 28)이 뻗는 방향의 길이)은 20㎛ 이고, 음극(20)의 제 2 부분(26)과 양극(22)의 제 2 부분(30) 사이의 거리(제 1 부분(24, 28)이 뻗는 방향으로의 거리)는 40㎛ 로 되어 있다.
음극(20)은 본딩 와이어(32a)에 의해 한쪽 리드핀(34a)의 일단에 접속되고, 양극(22)은 본딩 와이어(32b)에 의해 다른쪽 리드핀(34b)의 일단에 접속되어 있다. 2 개의 리드핀(34a, 34b)은 유리 융착부(38a, 38b)를 관통하고 있다. 유리 융착부(38a, 38b)는 베이스부(14)를 관통하는 2 개의 핀 구멍(36a, 36b) 내에 삽입되어 있다. 이 때문에, 2 개의 리드핀(34a, 34b)은 유리 융착부(38a, 38b)를 통해 베이 스부(14)에 고정되어 있다.
또, 음극(20)은 1층 또는 2층 구조로 되어 있다. 음극(20)은 불순물 첨가시켜 반도체화시킨 다이아몬드나 질화갈륨을 포함하는 반도체 등의 기판에 대한 밀착성이 양호한 재료의 경우에는 1층으로 좋지만, 금 등의 기판과의 밀착성이 비교적 좋지 않은 재료의 경우에는 고융점 재료를 제 1 층으로서 형성한 후에 제 2 층을 형성한 것이 이용된다.
2층 구조의 경우, 기판(18)측의 제 1 층은 티탄, 크롬 또는 니켈 등의 고융점 재료이고, 레이저 어브레이션법(Laser Abrasion Method), 스퍼터법(Sputtering Method) 또는 증착법 등에 의해 형성되어 있다. 이로써, 음극(20)은 기판(18)에 단단히 고착된다. 또, 입사창(12)측의 제 2 층은 자외선의 입사에 의해 광전자를 방출하는 재료인 금, 은, 동 또는 알루미늄 등의 금속 혹은 반도체화 다이아몬드나 반도체화 질화알루미늄 등의 반도체로 형성되어 있다. 이러한 음극(20)은, 예를 들면, 제 1 층의 두께가 20㎚ 이고, 제 2 층의 두께가 150㎚ 이다. 양극(22)은 음극(20)과 같은 재료 등으로 형성되어도 괜찮고, 그렇지 않아도 좋다. 또, 음극(20) 및 양극(22)은 광 리소그래피법에 의해 형성되어도 괜찮고, 금속 또는 반도체 박막을 기판에 형성한 후 레이저 가공 등에 의해 박막을 제거하는 방법으로 형성되어도 좋다.
2 개의 리드핀(34a, 34b)의 타단은 자외선 센서(2)로부터의 광전류를 측정하기 위한 측정 회로(4)와 접속되어 있다. 측정 회로(4)는 부하 저항 R, 전원(40), 전류 제한 저항 Ro, 콘덴서 C 및 전압계(42)를 가지고 있다.
한쪽 리드핀(34a)의 타단은 부하 저항 R 의 일단에 접속되고, 부하 저항 R 의 타단은 전원(40)의 음극에 접속되어 있다. 전원(40)의 양극은 전류 제한 저항 Ro 의 일단에 접속되고, 전류 제한 저항 Ro 의 타단은 다른쪽 리드핀(34b)의 타단에 접속되어 있다. 또, 측정 회로(4)에는, 전원(40) 및 전류 제한 저항 Ro 와 병렬로 콘덴서 C 가 설치되고, 부하 저항 R 과 병렬로 전압계(42)가 설치되어 있다. 예를 들면, 전류 제한 저항 Ro 는 1㏁ 이고, 콘덴서 C 는 0.1㎌ 이며, 전원(40)은 +5 내지 100V 의 범위에서 전압치를 조정할 수 있도록 되어 있다.
이러한 측정 회로(4)에서는, 전원(40)으로부터의 전압치를 소정치로 설정하여 자외선 검출이 가능해진다. 자외선의 입사량의 계측은 부하 저항 R 양단의 전압 변화를 전압계(42)로 측정하는 것으로 된다.
여기에서, 전원 전압치는 10V 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이하, 도 4 및 도 5 를 참조하여 전원 전압치에 의한 광전류의 의존성을 설명한다. 도 4 는 자외선 센서(2)에 자외선을 조사할 때의 부하 저항 R 에 흐르는 광전류를 나타내는 그래프이고, 도 5 는 도 4 에 나타낸 광전류의 피크를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 각 전원 전압치(5V, lOV, 20V, 40V)에 대한 광전류치의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 4 에 있어서, 횡축은 시각(㎱)을 나타내고, 종축은 광전류치(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 전원 전압치가 10V(곡선 101), 20V(곡선 102) 및 40V(곡선 103)의 경우, 시각 10㎱ 의 경우에 광전류치가 최대치로 되어 있다. 이에 대해, 전원 전압치가 5V(곡선 100)인 경우, 시각 5㎱ 인 때에 광전류치가 최대치로 되어 있다. 이와 같이, 전원 전압치가 5V 인 경우에는, 시각 5㎱ 로부터 시각 15㎱ 사이에 광전자가 잘 수집되어 있지 않음을 알 수 있다.
도 5 는 전원 전압치에 대한 광전류의 피크치를 나타내고 있다. 도 5 에 있어서, 횡축은 전압치(V)를 나타내고, 종축은 광전류의 피크치(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 전압치가 10 내지 40V 인 구간에서는 전압치를 상승시키면 피크치는 비교적 완만하게 상승한다. 이에 대해, 전압치가 O 내지 lOV 인 구간에서는 전압치를 상승시키면 피크치는 전압치가 10 내지 40V 인 구간보다 급하게 상승한다. 이와 같이 도 5 로부터, 전원 전압치가 10V 이상에서는, 전원(40)의 전압치에 의하지 않고 안정되어 자외선의 입사량을 계측하는 것이 가능해짐을 알 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 자외선 센서(2)에 있어서, 입사창(12)을 통해 자외선이 입사하여 빗살 형상의 음극(20)에 도달하면, 광전자가 음극(20)으로부터 진공 중으로 방출된다. 진공 중에 방출된 광전자는 기판(18)의 동일면 상에서 음극(20)과 서로 맞물려 빗살 형상으로 되어 있는 양극(22)에 수집된다.
이와 같이, 본 실시형태에 관한 자외선 센서(2)에서는, 음극(20) 및 양극(22)은 절연성을 갖는 기판(18)의 동일면 상에 설치되어 있으므로, 구조를 간소화하는 것이 가능하다.
또, 자외선의 입사에 의해 음극(20)으로부터 방출된 광전자는 진공을 통하여 양극(22)에 수집된다. 이 경우, 음극(20) 및 양극(22)은 서로가 맞물리는 빗살 형상으로 되어 있으므로 음극(20)과 양극(22)이 근접한 부분의 면적은 크게 되어, 감도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 자외선 센서(2)에서는, 광전자는 자외선의 입사에 의해 방출되게 되므로, 자외선 센서를 실현할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 자외선 센서(2)에서는, 음극(20)으로부터 방출된 광전자는 근접한 양극(22)에 바로 포집되므로, 광전자가 입사창(12)에 부착하여 인가 전계에 영향을 주게 되는 사태가 발생하기 어려워진다. 이 때문에, 기판(18)을 입사창(12)에 근접해 설치할 수 있어 투과형 광전관과 마찬가지로 수광면의 위치를 알기 쉽게 하여, 편리성을 향상시킬 수 있다.
또한, 음극(20) 및 양극(22)을 금속 전극으로 하고, 해당 금속 전극의 재료를 금, 은, 백금, 탄탈, 몰리브덴, 텅스텐, 니크롬, 니켈 등의 화학적으로 안정적이고 저렴한 재료로 하여, 광 리소그래피 등의 전극 형성 공정에 있어서의 표면 산화, 변질을 막을 수 있다. 또, 단파장의 강한 빛이 조사되었을 경우에 있어서의 케이싱(10) 내의 잔류 산소 혹은 잔류 화학물질에 의한 변질도 막을 수 있다. 그 결과, 강한 자외·진공 자외광의 광전자 검출을 높은 신뢰성으로 실시할 수 있다.
상기 실시형태에 관한 자외선 센서(2)에 이용되는 음극(20) 및 양극(22)에는, 여러 가지의 변형이 고려된다. 이하, 각 변형예에 대해 설명한다.
도 6 은 자외선 센서(2)에 이용되는 음극(20) 및 양극(22)의 제 1 변형예의 구성도이다. 도 3 에 나타낸 음극(20) 및 양극(22)은 기판(18) 상에 1 조만 설치되어 있지만, 제 1 변형예에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이 음극(20) 및 양극(22)이 복수조(4 조) 설치되어 있다.
음극(20) 및 양극(22) 각각의 형상은, 도 6 에 나타낸 바와 마찬가지로 되어 있다. 각 조의 음극(20) 및 양극(22)은 도 6 에 나타낸 바와 같이 서로 맞물려서 설치되어 있다. 복수의 음극(20)은 구형의 제 1 부분(28)이 뻗는 방향(구형의 긴 쪽의 변이 뻗는 방향)에 따라 배열되어 있다. 복수의 양극(22)도 복수의 음극(20)과 마찬가지로 배열되어 있다. 즉, 서로 맞물리도록 되어 있는 복수조의 음극(20) 및 양극(22)은 한 방향으로 배열되어 있다.
이상과 같은 음극(20) 및 양극(22)을 갖는 자외선 센서(2)에 있어서, 입사창(12)을 통해 자외선이 입사하여 빗살 형상의 음극(20)에 도달하면, 광전자가 음극(20)으로부터 진공 중으로 방출된다. 진공 중으로 방출된 광전자는 가장 근접하는 양극(22)에 수집된다.
이와 같이, 본 변형예에 관한 자외선 센서(2)에서는, 양극(22)이 복수개 설치되어 있으므로, 방출된 광전자는 복수의 양극(22) 중 근접한 것에 수집된다. 이 때문에, 자외선의 입사 장소에 따라 복수의 양극(22) 각각에 수집되는 광전자 수가 달라지게 된다. 또, 양극(22)은 한 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 1차원 센서를 실현할 수 있다.
또한, 1차원 센서를 실현하기 위해서는 복수의 양극(22) 각각에 수집되는 광전자 수가 다른 것이 중요하다. 이 때문에, 음극(20)은, 각각의 제 1 부분(28)을 연결하여 일체화한 것이어도 좋다. 또, 음극(20)을 일체화하는 경우에는, 복수의 음극(20)을 기판(18) 상에 설치하는 경우에 비해, 리드핀이나 본딩 와이어의 수를 줄일 수 있다.
도 7 은 자외선 센서(2)에 이용되는 음극(20) 및 양극(22)의 제 2 변형예의 구성도이다. 제 2 변형예에서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 음극(44) 및 양극(46)의 형상이 도 3 에 나타낸 음극(20) 및 양극(22)의 형상과 다르다. 또, 양극(46)의 수도 차이가 난다. 제 2 변형예에서의 양극(46)의 수는 3 이상(도 7 에서 양극(46)의 수는 8)이다.
음극(44)은 기판(18) 상에 정렬된 복수의 제 1 부분(48a, 48b)과 이들 제 1 부분(48a, 48b)을 접속하는 제 2 부분(50) 및 제 2 부분(50)과 교차하는 복수의 제 3 부분(52)을 가진다. 더욱 상세하게는, 음극(44)은 기판(18) 상에 평행하게 병치된 2 개의 제 1 부분(48a, 48b), 이들 제 1 부분(48a, 48b)과 직교하는 제 2 부분(50) 및 제 2 부분(50)과 직교하는 7 개의 제 3 부분(52)을 갖는다. 여기에서, 복수의 제 1 부분(48a, 48b), 제 2 부분(50) 및 복수의 제 3 부분(52) 각각은 자외선의 입사측에서 볼 때의 형상이 구형으로 되어 있다.
각 양극(46)은, 제 1 부분(54) 및 제 1 부분(54)으로부터 같은 방향으로 뻗는 2 개의 제 2 부분(56)을 갖는 대략 コ 자형 모양을 나타내며, 복수의 제 3 부분(52)의 1 개를 2 개의 제 2 부분(56)에서 사이에 두도록 하여 맞물리게 되어 있다. 또한, 양극(46)의 제 1 부분(54) 및 제 2 부분(56)은 자외선의 입사측으로부터 본 경우의 형상이 구형으로 되어 있다.
또, 양극(46)은 음극(44)의 제 2 부분(50)의 양측에 설치되어 있다. 여기에서 설치되는 양극(46)의 수는 제 2 부분(50)의 일측에 1 이상(도 7 에서는 4), 타측에 2 이상(도 7 에서는 4)이다. 즉, 복수의 양극(46)은 기판(18)의 면 위에서 2차원상으로 배열되어 있게 된다.
여기에서, 음극(44)은, 도 3 에 나타낸 음극(20)의 제 1 부분(24)으로부터 뻗는 제 2 부분(26)이 제 1 부분(24)의 양측 방향으로 뻗는 것과 같은 형상을 하고 있어, 빗살 형상의 하나라고 말할 수 있다. 또, 각 양극(46)은, 도 3 에 나타낸 양극(22)의 제 1 부분(28)으로부터 2 개의 제 2 부분(30)이 뻗는 것과 같은 형상을 하고 있어, 빗살 형상의 하나라고 말할 수 있다.
이상과 같은 음극(44) 및 양극(46)을 갖는 자외선 센서(2)에 있어서, 입사창(12)을 통해 자외선이 입사하여 빗살 형상의 음극(44)에 도달하면 광전자가 음극(44)으로부터 진공 중으로 방출된다. 진공 중에 방출된 광전자는 가장 근접한 양극(46)에 수집된다.
이와 같이, 본 변형예에 관한 자외선 센서(2)에서는, 음극(44)이 복수개 설치되어 있으므로, 방출된 광전자는 복수의 음극(44) 중 근접한 것에 수집된다. 이 때문에, 자외선의 입사 장소에 따라 복수의 음극(44) 각각에 수집된 광전자 수가 다르게 된다. 또, 양극(22)은 2차원상으로 배열되어 있다. 따라서, 2차원 센서를 실현할 수 있다.
도 8 은 자외선 센서(2)에 이용되는 음극(20) 및 양극(22)의 제 3 변형예의 구성도이다. 제 3 변형예에서는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 음극(44) 및 양극(46)의 형상이 도 3 에 나타낸 음극(20) 및 양극(22)의 형상과 다르다.
음극(20)의 제 2 부분(26)의 폭이 양극(22)의 제 2 부분(30)의 폭보다 크게 설정되어 있다. 이와 같이, 음극(20)의 제 2 부분(26)의 폭을 양극(22)의 제 2 부분(30)의 폭보다 크게 설정함으로써, 음극(20)의 면적이 상대적으로 커져 광전자의 방출량을 늘릴 수 있다. 그 결과, 자외선 센서(2)의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 9 는 자외선 센서(2)에 이용되는 음극(20) 및 양극(22)의 제 4 변형예의 구성도이다. 제 4 변형예에서는, 도 9 에 나타낸 바와 같이, 음극(60) 및 양극(62)의 형상이 도 3 에 나타낸 음극(20) 및 양극(22)의 형상과 다르다.
음극(60)은 방사상으로 뻗도록 설치된 복수의 기간 음극 부분(64) 및 기간 음극 부분(64)마다에 해당 기간 음극 부분(64)과 교차(예를 들면, 직교)하도록 설치된 분기 음극 부분(66)을 포함하고 있다. 1 개의 기간 음극 부분(64)에는 본딩 와이어를 접속하기 위한 폭넓은 부분(64a)이 형성되어 있다. 본 변형예에 있어서, 기간 음극 부분(64)은 등 각도 간격(90°간격)으로 4 개 설치되어 있다. 또, 분기 음극 부분(66)은 기간 음극 부분(64)마다에 2 개씩 설치되어 있다.
양극(62)은 인접하는 기간 음극 부분(64) 사이에 방사상으로 뻗도록 설치된 복수의 기간 양극 부분(68) 및 기간 양극 부분(68)마다에 해당 기간 양극 부분(68)과 교차(예를 들면, 45°로 교차)하도록 설치된 분기 양극 부분(70)을 포함하고 있다. 각 기간 양극 부분(68)에는 본딩 와이어를 접속하기 위한 폭넓은 부분(68a)이 형성되어 있다. 본 변형예에 있어서, 기간 양극 부분(68)은 인접하는 2 개의 기간 음극 부분(64)에 대하여 등 각도 간격(45°간격)으로 되도록, 4 개 설치되어 있다. 또, 분기 양극 부분(70)은 기간 양극 부분(68)마다에 4 개씩 설치되어 있다.
분기 음극 부분(66)의 폭은 분기 양극 부분(70)의 폭보다 크게 설정되어 있다. 또, 분기 음극 부분(66) 및 분기 양극 부분(70)은 방사상 방향으로 보아 서로 겹치도록 배치되어 있다. 즉, 분기 음극 부분(66) 및 분기 양극 부분(7O)은 한 쌍 의 분기 음극 부분(66)이 1 개의 분기 양극 부분(70)을 사이에 두도록, 또, 한 쌍의 분기 양극 부분(70)이 1 개의 분기 음극 부분(66)을 사이에 두도록 배치되어 있다.
이와 같이 구성하는 경우, 음극(60)(기간 음극 부분(64) 및 분기 음극 부분(66))으로부터 진공 중에 방출된 광전자는 복수의 기간 양극 부분(68) 및 분기 양극 부분(70) 중 근접한 것에 수집된다. 이 때문에, 자외선의 입사 장소에 따라 복수의 양극(62)(복수의 기간 양극 부분(68) 및 분기 양극 부분(70))의 각각에 수집되는 광전자 수가 다르게 된다. 따라서, 자외선의 입사 위치를 대략 아는 것이 가능하고, 2차원 센서를 실현할 수 있다.
도 10 은 자외선 센서(2)에 이용되는 음극(20) 및 양극(22)의 제 5 변형예의 구성도이다. 제 5 변형예에서는, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 분기 음극 부분(66) 및 분기 양극 부분(70)의 형상이 도 9 에 나타낸 분기 음극 부분(66) 및 분기 양극 부분(70)의 형상과 다르다.
제 5 변형례에 있어서는, 분기 음극 부분(66) 및 분기 양극 부분(70)은 원호 형상을 나타내고 있다. 본 변형예에 있어서도, 상술한 제 4 변형예와 같이, 자외선의 입사 위치를 대략 알 수 있고, 2차원 센서를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태 및 변형예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기판(18)은 전체가 절연성을 가지는 것이어도 되며, 양극(22, 46) 및 음극(20, 44)을 설치하는 면으로서 절연층(박막 등)을 기판(18)에 적층한 것이어도 된다.
또, 음극(20)의 표면은 청정화 처리되는 것이 바람직하다. 이 경우, 음극(20) 상의 퇴적물 등이 제거되므로, 자외선을 양호하게 음극(20)에 입사시킬 수 있다. 또, 청정화 처리 후의 음극(20)에 오물이 부착하지 않게 하기 위해서, 케이싱(10)의 공간에 수소 등을 봉입해 가열 처리하여 청정도를 높여 두고 그 후 배기하는 것이 더욱 바람직하다.
또, 기간 양극 부분(68) 및 분기 양극 부분(70)의 수 역시 상술한 변형예에 한정되지 않는다.
본 발명은 자외선 센서에 이용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전기 절연성을 가지는 기판; 빛의 입사에 의해 광전자를 방출하는 음극; 상기 음극으로부터 방출된 광전자를 수집하는 양극; 및 상기 기판, 상기 음극 및 상기 양극을 수용하며 진공으로 되어 있는 공간을 가지는 케이싱을 구비하며,
    상기 기판은, 질화알루미늄, 질화갈륨, 불화칼슘, 불화마그네슘, 불화알루미늄, 수정, 니오브산리튬, 니오브산탄탈로 이루어진 군으로부터 선택된 단결정 혹은 다결정이거나, 실리콘이나 알루미늄의 표면에 전기 절연화 처리를 가한 것이고,
    상기 음극 및 상기 양극은, 상기 기판의 동일면 상에 설치되어 있으며,
    상기 음극은, 방사상으로 뻗도록 설치된 복수의 기간 음극 부분 및 상기 기간 음극 부분마다에 해당 기간 음극 부분과 교차하도록 설치된 분기 음극 부분을 포함하고,
    상기 양극은, 인접하는 상기 기간 음극 부분 사이에 방사상으로 뻗도록 설치된 복수의 기간 양극 부분 및 상기 기간 양극 부분마다에 해당 기간 양극 부분과 교차하도록 설치된 분기 양극 부분을 포함하며,
    상기 분기 음극 부분 및 상기 분기 양극 부분은, 상기 방사상 방향으로 보아 서로 겹치도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광검출 센서.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극은, 복수개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광검출 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극은, 자외선의 입사에 의해 광전자를 방출하는 것을 특징으로 하는 광검출 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극의 폭은, 상기 양극의 폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광검출 센서.
  6. 삭제
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