KR20210021442A

KR20210021442A - Mcp 어셈블리 및 하전 입자 검출기

Info

Publication number: KR20210021442A
Application number: KR1020207028851A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 하야시
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2021-02-26
Also published as: CN112313772A; JP7081995B2; US11315772B2; EP3813093A4; WO2019244806A1; TWI808203B; TW202001976A; EP3813093A1; US20210272786A1; JP2019220432A

Abstract

본 실시 형태의 MCP 어셈블리는, MCP 유닛과, 단체(單體)로의 취급을 용이하게 하기 위한 구조를 구비한 가요성 시트 전극을 구비한다. 가요성 시트 전극은, 복수의 개구가 마련된 메쉬 영역과 해당 메쉬 영역을 둘러싸는 변형 억제부에 의해 구성된다. 메쉬 영역과 변형 억제부 쌍방은, 동일한 도전성 재료로 이루어지고, 메쉬 영역보다 변형 억제부의 물리적 강도는 높다. 이 구성에 의해, 메쉬 영역의 개구율을 증가시켜도 가요성 시트 전극 전체의 물리적 강도가 확보되기 때문에, 해당 가요성 시트 전극 단체로의 취급이 용이하게 된다.

Description

MCP 어셈블리 및 하전 입자 검출기

본 발명은, 복수의 마이크로 채널 플레이트(이하, 'MCP'라고 기재함)로 구성된 MCP 유닛을 포함하는 MCP 어셈블리, 및 하전 입자 검출기에 관한 것이다.

이온, 전자 등의 하전 입자의 고감도 검출을 가능하게 하는 검출기로서, 예를 들면, 일정한 게인(gain)을 얻기 위한 MCP 등의 증배(增倍) 수단을 구비한 하전 입자 검출기가 알려져 있다. 이러한 하전 입자 검출기는, 질량 분석 장치 등의 진공 챔버 내에 계측기로서 설치되는 것이 일반적이다.

도 1의 (a)에는, 질량 분석 장치의 일 예로서, 잔류 가스 분석 장치(RGA：Residual Gas Analyzers)의 개략 구성이 나타내어져 있다. 이 잔류 가스 분석 장치(1)는, 도 1의 (a)에 나타내어진 바와 같이, 일정한 진공도로 유지된 진공 챔버 내에, 이온원(原)(10), 집속 렌즈(20), 질량 분석부(30), 계측부(100)가 배치되어 있다.

잔류 가스 분석 장치(1)에서, 이온원(10)에 도입된 잔류 가스는, 고온의 필라멘트로부터 방출된 열전자와 충돌함으로써 이온화한다. 이와 같이 이온원(10)에서 생성된 이온은, 복수의 전극으로 구성된 집속 렌즈(20)를 통과할 때에 가속, 집속되면서 질량 분석부(30)로 안내된다. 질량 분석부(30)는, 4개의 원기둥 전극(4중극(重極))에 직류 전압 및 교류 전압을 인가하는 것에 의해 질량이 다른 이온을 나눈다. 즉, 질량 분석부(30)는, 4개의 원기둥 전극에 인가되는 전압을 바꾸는 것에 의해, 그 값에 따른 질량 전하비의 이온을 선택적으로 통과시킬 수 있다. 계측부(100)에서는, 위에서 설명한 바와 같이 질량 분석부(30)로 도입된 이온 중 해당 질량 분석부(30)를 통과한 이온을 신호(이온 전류)로서 검출한다. 이 이온 전류는 잔류 가스의 양(분압(分壓))에 비례하고 있다.

계측부(100)로서는, 예를 들면 도 1의 (b)에 나타내어진 바와 같은 일정한 게인을 얻기 위한 MCP 유닛(200)을 구비한 하전 입자 검출기(100A)를 적용할 수 있다. MCP 유닛(200)은, 입력면(200a)과 출력면(200b)을 가지고, 입력면(200a)과 출력면(200b)과의 사이의 공간에 적층된 상태로 배치된 2매의 MCP(210, 220)를 포함한다. 하전 입자 검출기(100A)는, 이러한 소망의 게인을 얻기 위한 MCP 유닛(200)과, MCP 유닛(200)의 출력면(200b)으로부터 방출된 전자를 거두어들이기 위한 애노드 전극(240)을 구비한다. MCP 유닛(200)의 입력면(200a)과 출력면(200b) 각각에는, 입력면(200a)의 전위보다도 출력면(200b)의 전위가 높게 되도록, 전압 제어 회로(블리더(bleeder) 회로)로부터 다른 값의 전압(각각 마이너스 전압)이 인가된다. 한편, 애노드 전극(240)은 그랜드 전위(0V)로 설정되어 있고, 해당 애노드 전극(240)에 거두어들여진 MCP 유닛(200)으로부터의 전자는, 전기 신호로서 증폭기(250)에 입력된다. 그리고, 증폭기(250)에 의해 증폭된 전기 신호(증폭 신호)가 출력단(OUT)으로부터 검출된다.

또, 특허 문헌 1~3에는, 하전 입자 검출기(100A)로서, 모두 2차 전자 증배 구조를 구성하는 전극의 일부에 메쉬 전극이 채용된 검출기(MCP 검출기)가 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2014－78388호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 소57－196466호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 소2017－37782호 공보

발명자는, 종래의 하전 입자 검출기에 대해 검토한 결과, 이하와 같은 과제를 발견했다. 즉, 특허 문헌 1의 검출기는, MCP 유닛으로부터의 2차 전자의 입사에 응답하여 애노드 전극으로부터 방출되는 반사 전자를, 메쉬 구조를 가지는 가속 전극(메쉬 전극)과 애노드 전극과의 사이의 공간에 가두기 위한 제한 구조를 구비한다. 또, 특허 문헌 2의 검출기는, 메쉬 구조를 가지는 애노드 전극(메쉬 전극)을 MCP 유닛과 함께 사이에 끼우도록 배치된 반전형(反轉型) 다이노드(dynode)를 구비하며, 해당 반전형 다이노드의 전위는, 애노드 전극의 전위보다도 낮게 설정된다. 이러한 2차 전자 증배 구조에서는, MCP 유닛으로부터 방출된 2차 전자 중 애노드 전극을 통과한 2차 전자는 반전형 다이노드에 도달한다. 그리고, 해당 반전형 다이노드에서 더욱 증배된 2차 전자가 애노드 전극을 향한다.

또, 질량 분석 장치 중에서도 이온 비행 거리가 길게 되는 것에 의해 성능이 향상되는 비행 시간 계측형 질량 분석 장치(TOF－MS) 등은, 10^－4Pa⁽약 10^－6Torr) 정도의 고진공 상태에서의 계측이 필수이다. 한편으로, 진공 배기 기구의 간략화(제조 코스트의 저감), 이온의 평균 자유 공정의 단축(장치의 소형화) 등을 목적으로 하여, 10^－1Pa(약 10^－3Torr) 정도의 저진공 상태에서의 고감도 질량 분석이 가능한 하전 입자 검출기의 개발 요구도 높아지고, 특히, 10^－1Pa(약 10^－3Torr) 정도의 저진공 환경하에서 게인 10⁵ 정도의 고감도(저노이즈)의 이온 검출이 원해진다.

한편으로, 진공도가 저하될수록 챔버 내의 잔류 가스 분자가 증가하기 때문에, 저진공 환경하에서의 질량 분석에서는, 이 불필요한 잔류 가스 분자의 이온화(전자 이온화)에 기인한 다크 노이즈의 증가가 문제가 된다. 구체적으로는, 도 1의 (b)에 나타내어진 바와 같이, MCP 유닛(200)으로부터 방출된 전자와 전극 사이에 존재하는 잔류 가스 분자와의 충돌에 의해, 잔류 가스 이온이 발생해 버리는 것에 기인하고 있다고 생각되어진다. 또, 이 전자 이온화는, 70~100eV의 전자의 충돌에 의해 이온화 효율이 최대가 되는 것이 알려져 있고(MCP의 출력 전자 에너지는 80~100eV), 전자 이온화에 의해 생성되는 잔류 가스 이온은, 그 대부분이 정(正)이온(정전하 입자)이다((원소 M)＋(e^－)－＞(M^＋)＋2(e^－)).

도 1의 (b)의 전극 배치에서는, MCP 유닛(200)의 출력측 전위보다도 애노드 전극(240)의 전위의 쪽이 높게 설정되어 있기 때문에, 전극 사이에서 생성된 불필요한 정이온(M＋)은, 직접 MCP 유닛(200)의 출력면(200b)을 향하거나(도 1의 (b) 중의 화살표 A로 나타내어진 경로), 하전 입자 검출기(100A)의 주변을 부유한 후 MCP 유닛(200)의 입사면(200a)에 도달해 버린다(도 1의 (b) 중의 화살표 B로 나타내어진 경로). 이와 같이, 하전 입자 검출기(100A) 내의 전극 사이에서 생성된 불필요한 정이온이 MCP 유닛(200)에 도달하는 현상, 즉 이온 피드백이 발생하면, 잔류 가스 유래의 전자가 다크 노이즈(dark noise)로서 검출되게 되므로, 저진공도 환경하에서의 하전 입자의 고감도 검출이 곤란하게 된다.

특허 문헌 3에는, 상술의 저진공 환경하에서의 전자 이온화에 의해 생성되는 정전하 입자의, 전자 증배 구조(MCP)측으로의 피드백 현상(이온 피드백)을 효과적으로 억제하기 위한 구조를 구비한 하전 입자 검출기 및 그 제어 방법이 제안되어 있다. 구체적으로, 특허 문헌 3의 검출기에는, MCP 유닛의 출력측에, 메쉬 전극으로 구성된 부전하 입자 포획용 전극(도 1의 (a)의 애노드 전극(240)에 상당하는 전극)과, 불필요한 정전하 입자를 포획하는 정전하 입자 포획용 전극이 순서대로 배치된 Triode 구조가 채용되어 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 상기 특허 문헌 1, 2 중 어떤 검출기에서도, 가속 전극 또는 애노드 전극으로서 기능할 수 있는 메쉬 전극은, 2차 전자의 투과율을 향상시키기 위해, 보다 높은 개구율을 가지는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 특허 문헌 3의 검출기에서도, 메쉬 구조를 가지는 부(負)전하 입자 포획용 전극은, 불필요한 하전 입자(정전하 입자)의 투과율을 향상시키기 위해, 보다 높은 개구율을 가지는 것이 바람직하다.

그렇지만, 개구율이 높아짐에 따라 메쉬 전극 자체의 두께가 감소하기 때문에, 개구율을 높게 하면, 관련된 메쉬 전극 자체에 충분한 물리적 강도가 얻어지지 않게 된다. 이 경우, 해당 하전 입자 검출기의 조립 공정에서, 메쉬 전극 자체가 휜 상태로 조립될 가능성이 높아진다.

본 발명은, 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 단체로의 취급을 용이하게 하기 위한 구조를 구비한 가요성 시트 전극을 포함하는 MCP 어셈블리, 및 해당 MCP 어셈블리를 포함하는 하전 입자 검출기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 실시 형태에 관한 MCP 어셈블리는, MCP 유닛과, 가요성 시트 전극을 적어도 구비한다. MCP 유닛은, 소정 축을 따라서 서로 대향하도록 배치된 입력면과 출력면을 가진다. 가요성 시트 전극은, MCP 유닛에 대해서 출력면이 위치하는 측에 배치되고, 소정 축을 따라서 서로 대향하도록 배치된 상면 및 하면을 가진다. 특히, 가요성 시트 전극은, 메쉬 전극 본체로서 기능하는 메쉬 영역과, 해당 메쉬 영역의 휨 등에 기인한 개구 형상의 변형을 억제하는 변형 억제부를 구비한다. 메쉬 영역은, 해당 가요성 시트 전극의 상면과 하면을 연락(連絡)하는 복수의 개구가 마련된 영역이며, 상기 소정 축에 일치한 방향에 대해서 가요성을 가진다. 변형 억제부는, 메쉬 영역의 외부 가장자리를 둘러싼 상태로 해당 메쉬 영역의 외부 가장자리로부터 해당 메쉬 영역의 외측을 향해 신장된 형상을 가지는 영역이며, 메쉬 영역과 마찬가지로, 상기 소정 축에 일치한 방향에 대해서 가요성을 가진다. 또, 메쉬 영역과 변형 억제부는, 동일한 도전성 재료로 이루어진다. 게다가, 해당 가요성 시트 전극의 상면에 일치한 메쉬 영역의 일방의 면과 해당 상면에 일치한 변형 억제부의 일방의 면은 연속하고 있다. 한편, 해당 가요성 시트 전극의 하면에 일치한 메쉬 영역의 타방의 면과 해당 하면에 일치한 변형 억제부의 타방의 면도 연속하고 있다.

또, 상술한 것과 같은 구조를 가지는 MCP 어셈블리가 채용된 하전 입자 검출기는, 전자 증배 기능을 실현하기 위한 MCP 유닛을 구비하며, 가요성 시트 전극을 상측 지지 부재 및 하측 지지 부재에 의해 단단히 유지하면서, 소정의 전위를 부여할 수 있다. 따라서, 가요성 시트 전극의 메쉬 영역의 두께를 얇게 하면서 개구율을 높일 수 있다.

또, 본 발명에 관한 각 실시 형태는, 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 더 충분히 이해할 수 있게 된다. 이들 실시예는 간단히 예시를 위해서 나타내어지는 것으로서, 본 발명을 한정하는 것이라고 생각해서는 안된다.

또, 본 발명의 보다 넓은 응용범위는, 이하의 상세한 설명으로부터 분명해진다. 그렇지만, 상세한 설명 및 특정의 사례는 본 발명의 적합한 실시 형태를 나타내는 것이지만, 예시를 위해서만 나타내어져 있는 것으로서, 본 발명의 범위에서의 여러가지 변형 및 개량은 이 상세한 설명으로부터 당업자에는 자명한 것은 분명하다.

본 실시 형태에 관한 MCP 어셈블리는, 개구율을 임의로 설계할 수 있는 메쉬 영역과, 해당 메쉬 영역의 외부 가장자리를 둘러싸는 변형 억제부로 구성된 가요성 시트 전극을 포함하며, 메쉬 영역보다도 변형 억제부의 물리적 강도는 높아지고 있다. 그 때문에, 메쉬 전극 단체의 취급이 용이하게 된다.

도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는, 질량 분석 장치의 일 예로서 잔류 가스 분석 장치의 구성 및 일반적인 하전 입자 검출기의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기에 적용 가능한 MCP 유닛의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는, 본 실시 형태에 관한 가요성 시트 전극의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는, 본 실시 형태에 관한 가요성 시트 전극의 평면 구조 및 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기에 적용 가능한 MCP 어셈블리의 주요한 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는, 도 6에 나타내어진 MCP 어셈블리의 여러 가지의 파지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 도 7의 (a)에 나타내어진 제1 파지 구조의 MCP 어셈블리가 적용되는 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는, 도 8에 나타내어진 조립 공정을 거쳐 얻어진 하전 입자 검출기를 나타내는 사시도 및 해당 하전 입자 검출기의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은, 도 7의 (b)에 나타내어진 제2 파지 구조의 MCP 어셈블리가 적용되는 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.

[본원 발명의 실시 형태의 설명]

먼저 본원 발명의 실시 형태의 내용을 각각 개별로 열거하여 설명한다.

(1) 본 실시 형태에 관한 MCP 어셈블리는, 그 일 형태로서, MCP 유닛과, 가요성 시트 전극을 적어도 구비한다. MCP 유닛은, 소정 축을 따라서 서로 대향하도록 배치된 입력면과 출력면을 가진다. 가요성 시트 전극은, MCP 유닛에 대해서 출력면이 위치하는 측에 배치되고, 소정 축을 따라서 서로 대향하도록 배치된 상면 및 하면을 가진다. 특히, 가요성 시트 전극은, 메쉬 전극 본체로서 기능하는 메쉬 영역과, 해당 메쉬 영역의 휨 등에 기인한 개구 형상의 변형을 억제하는 변형 억제부를 구비한다. 메쉬 영역은, 해당 가요성 시트 전극의 상면과 하면을 연락(連絡)하는 복수의 개구가 마련된 영역이며, 상기 소정 축에 일치한 방향에 대해서 가요성을 가진다. 변형 억제부는, 메쉬 영역의 외부 가장자리를 둘러싼 상태로 해당 메쉬 영역의 외부 가장자리로부터 해당 메쉬 영역의 외측을 향해 신장된 형상을 가지는 플랜지에 상당하고, 메쉬 영역과 마찬가지로, 상기 소정 축에 일치한 방향에 대해서 가요성을 가진다. 또, 메쉬 영역과 변형 억제부는, 동일한 도전성 재료로 이루어진다. 게다가, 해당 가요성 시트 전극의 상면에 일치한 메쉬 영역의 일방의 면과 해당 상면에 일치한 변형 억제부의 일방의 면은 연속하고 있다. 또, 해당 가요성 시트 전극의 하면에 일치한 메쉬 영역의 타방의 면과 해당 하면에 일치한 변형 억제부의 타방의 면도 연속하고 있다.

(2) 본 실시 형태의 일 형태로서, 소정 축을 따른 해당 가요성 시트 전극의 폭(두께)은, 20μm~100μm인 것이 바람직하다. 필연적으로, 소정 축을 따른 메쉬 영역의 폭(두께)과 변형 억제부의 폭(두께)도 대략 일치하고 있다. 본 실시 형태의 일 형태로서, 메쉬 영역의 개구율은, 55%~95%인 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태의 일 형태로서, 도전성 재료는, 스테인리스강, 동, 및 몰리브덴 중 어느 하나를 주재료로 하는 금속 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

(3) 본 실시 형태의 일 형태로서, 해당 MCP 어셈블리는, 상측 지지 부재와, 하측 지지 부재와, 출력 전극을 더 구비하며, 상기 소정 축을 따라서 순서대로, 상측 지지 부재, MCP 유닛, 출력 전극, 가요성 시트 전극, 하측 지지 부재가 배치되어 있다. 즉, 상측 지지 부재는, 하전 입자를 통과시키기 위한 제1 개구를 가짐과 아울러 도전성 재료로 이루어진다. 하측 지지 부재는, 제2 개구를 가짐과 아울러 도전성 재료로 이루어진다. 또, 하측 지지 부재는, 소정 축을 따라서 제1 및 제2 개구가 겹치도록 배치된다. MCP 유닛의 입력면은, 복수의 전자 증배 채널의 일방의 개구단(開口端)이 배치된 입력 유효 영역을 포함함과 아울러, 상측 지지 부재의 제1 개구로부터 입력 유효 영역을 노출시킨 상태로 해당 상측 지지 부재에 맞닿아진다. MCP 유닛의 출력면은, 복수의 전자 증배 채널의 타방의 개구단이 배치된 출력 유효 영역을 포함한다. 출력 전극은, MCP 유닛과 하측 지지 부재와의 사이에 배치된다. 또, 출력 전극은, 출력면의 출력 유효 영역을 노출시키기 위한 제3 개구를 가지고, 해당 제3 개구로부터 출력 유효 영역을 노출시킨 상태로 출력면에 맞닿아진다. 가요성 시트 전극의 상면은, 출력 전극에 대면(對面)하고 있다. 가요성 시트 전극의 하면 중 적어도 변형 억제부에 상당하는 부분은, 상측 지지 부재와 대면하고 있는 하측 지지 부재의 주면(主面) 상에 맞닿아져 있다. 이 구성에 의해, 가요성 시트 전극의 상면은, 하측 지지 부재의 주면으로부터 물리적으로 이간한 상태로 소정 위치에 유지되게 된다.

상기 상측 지지 부재는, 제1 전위로 설정되도록 구성되고, 실질적으로, MCP 유닛의 입력면을 해당 제1 전위로 설정하기 위한 MCP 입력측 전극(이하, 「MCP－In 전극」이라고 기재함)으로서 기능할 수 있다. 출력 전극은, 제1 전위보다도 높은 제2 전위로 설정되도록 구성되고, 실질적으로, MCP 유닛에 의해 증배된 전자(2차 전자)를 하측 지지 부재측으로 인출하기 위한 MCP 출력측 전극(이하, 「MCP－Out 전극」이라고 기재함)으로서 기능할 수 있다. 하측 지지 부재는, 제2 전위보다도 높은 제3 전위로 설정되도록 구성되고, 실질적으로, 가요성 시트 전극을 소정 전위로 설정하기 위한 급전(給電) 전극으로서 기능할 수 있다. 2차 전자 증배 구조의 일 예로서, 해당 MCP 어셈블리의 외부에 제3 전위(하측 지지 부재)와 동일하거나 그것보다도 높은 제4 전위로 설정된 외부 전극이 설치되는 Triode 구조에서는, 제4 전위로 설정된 외부 전극이 부(負)전하 입자 포획용 전극(애노드 전극)으로서 기능하는 한편, 가요성 시트 전극이 가속 전극으로서 기능하게 된다. 또, 2차 전자 증배 구조의 다른 예로서, 해당 MCP 어셈블리의 외부에 제2 전위(출력 전극)보다도 낮은 제5 전위로 설정된 외부 전극이 설치된 전극 구조에서는, 가요성 시트 전극은, 부전하 입자 포획용 전극으로서 기능하는 한편, 출력 전극과 하측 지지 부재와의 사이의 공간에서 발생한 불필요한 하전 입자(예를 들면 정(正)이온)의 출력단(出力端)으로서 기능한다. 이 때, 외부 전극은 정전하 입자 포획용 전극으로서 기능한다.

소정 축에 직교하는 면으로 규정되는, 가요성 시트 전극의 면적은, 하측 지지 부재의 제2 개구의 면적보다도 넓다. 소정 축을 따른, 가요성 시트 전극의 폭은, 하측 지지 부재의 폭보다도 작은 것이 바람직하다.

상술의 2차 전자 증배 구조의 예와 같이, 가요성 시트 전극이 가속 전극으로서 기능하는 구성에서도, 출력 전극의 제3 개구를 통해서 MCP 유닛으로부터 방출된 2차 전자의 투과율을 향상시키기 위해, 해당 가요성 시트 전극에는 충분한 개구율을 가지는 메쉬 구조가 필요하게 된다. 또, 상술의 2차 전자 증배 구조의 다른 예와 같이, 가요성 시트 전극이 부전하 입자 포획용 전극(애노드 전극)으로서 기능하는 한편, 불필요한 하전 입자의 출력단으로서 기능하는 구성에서, 불필요한 하전 입자의 투과율을 향상시키기 위해, 해당 가요성 시트 전극에는 충분한 개구율을 가지는 메쉬 영역이 필요하게 된다. 그렇지만, 개구율이 높아짐에 따라서 메쉬 전극 자체의 두께가 감소하기 때문에, 관계되는 메쉬 전극 자체에 충분한 물리적 강도가 얻어지지 않는다. 이 경우, 해당 하전 입자 검출기의 조립 공정에서, 메쉬 전극 자체가 휜 상태로 조립될 가능성이 높아진다. 그래서, 본 실시 형태는, 이러한 구조를 가지는 가요성 시트 전극 중 적어도 변형 억제부가 다른 전극 부재(상측 지지 부재와 하측 지지 부재)에 의해 파지되는 구조를 채용하고 있다.

여기서, 가요성 시트 전극의 구조적 특징으로 언급하면, 가요성 시트 전극은, 상측 지지 부재를 향한 제1 표면과, 하측 지지 부재를 향한 제2 표면을 가진다. 제1 표면에 일치한 메쉬 영역의 표면과, 해당 제1 표면에 일치한 변형 억제부의 표면은 연속하고 있다. 마찬가지로, 제2 표면에 일치한 메쉬 영역의 표면과, 해당 제2 표면에 일치한 변형 억제부의 표면도 연속하고 있다. 즉, 상측 지지 부재로부터 하측 지지 부재를 향하는 방향(상기 소정 축에 일치한 전자 진행 방향)을 따른 메쉬 영역의 폭(두께)과 변형 억제부의 폭(두께)은, 동일하게 된다. 다만, 변형 억제부에는 개구가 마련되어 있지 않으므로, 필연적으로, 전자 진행 방향을 따라서 규정되는 변형 억제부의 물리적 강도(전자 진행 방향을 따라서 일정 하중을 부가했을 때에 생기는 휨의 정도로 규정)는, 메쉬 영역의 물리적 강도보다도 높아진다.

또, 가요성 시트 전극에서의 「메쉬 영역」은, 가요성 시트 전극의 일방의 표면(상측 지지 부재를 향한 면이거나, 하측 지지 부재를 향한 면 중 어느 하나) 상에서 특정될 수 있다. 구체적으로는, 해당 가요성 시트 전극의 표면에서, 그 중심(重心)을 통과하는 직선 상에 위치하는 복수의 개구 중 양단의 개구에 의해 사이에 낀 영역으로서 「메쉬 영역」이 규정된다. 「양단의 개구」는, 상기 직선 상에서, 일단이 다른 개구에 인접하는 한편, 타단이 개방된 개구이다. 따라서, 양단의 개구로부터 가요성 시트 전극의 엣지까지의 영역이 「변형 억제부」이다. 또, 메쉬 영역에서의 「개구율」은, 해당 메쉬 영역 내에서의 임의 영역에서, 「임의 영역의 총면적」에 대한 「임의 영역 내의 개구의 총면적」이 차지하는 비율(백분율)로 주어진다.

(4) 본 실시 형태의 일 형태로서, 메쉬 영역과 변형 억제부는, 동일한 도전성 재료로 이루어지는 연속 영역이며, 이 연속 영역은, 상기 소정 축에 일치한 방향에 대해서 가요성을 가진다. 따라서, 가요성 시트 전극의 상면에 일치한 메쉬 영역의 일방의 면은, 해당 가요성 시트 전극의 상면에 일치한 변형 억제부의 일방의 면과 연속하고 있다. 마찬가지로, 가요성 시트 전극의 하면에 일치한 메쉬 영역의 타방의 면은, 해당 가요성 시트 전극의 하면에 일치한 변형 억제부의 타방의 면과 연속하고 있다. 또, 본 실시 형태의 일 형태로서, 상기 소정 축을 따른 방향을 따른 변형 억제부의 폭은, 하측 지지 부재의 폭보다도 작은 것이 바람직하다.

(5) 본 실시 형태의 일 형태로서, 해당 MCP 어셈블리는, 출력 전극과 하측 지지 부재와의 사이에 배치된 제1 절연 부재를 구비해도 괜찮다. 이 경우, 제1 절연 부재는, 적어도 스페이서로서의 기능을 가짐과 아울러, 출력 전극에 맞닿아진 제1 단면(端面)과, 해당 제1 단면에 대향하는 제2 단면(端面)을 가진다. 또, 메쉬 영역에서의 불필요한 하전 입자의 통과 효율의 향상으로의 영향은 작지만, 제1 절연 부재는, MCP 유닛의 출력면으로부터의 전자가 통과하는 전자 이동 공간을 둘러싸는 연속한 내벽면에 의해 규정되는 제1 관통공을 가져도 괜찮다. 관통공은, 출력 유효 영역 전체를 노출시키도록 해당 출력 유효 영역의 최대폭보다도 큰 최대폭을 가진다. 이와 같이, 출력극(MCP－Out 전극)과 하측 지지 부재(급전 전극)와의 사이의 전자 이동 공간(불필요한 하전 입자가 발생하는 공간)을 제1 절연 부재에 의해 둘러싸는 것에 의해, MCP 유닛으로부터 방출된 2차 전자나 불필요한 하전 입자의 진행 가능한 영역이 가요성 시트 전극에서의 메쉬 영역으로 제한된다.

(6) 본 실시 형태의 일 형태로서, 해당 MCP 어셈블리는, 상측 지지 부재와 하측 지지 부재의 상대 위치를 고정하기 위해, 제1 절연 부재로부터 소정 거리만큼 이간한 상태에서 제1 파지부로부터 하측 지지 부재를 향해 신장되는 형상을 가지는 제2 절연 부재를 더 구비해도 괜찮다. 이 경우, 제2 절연 부재는, 상측 지지 부재에 고정된 제3 단면(端面)과, 하측 지지 부재에 고정된 제4 단면(端面)을 가진다. 일 예로서, 제2 절연 부재의 일단과 상측 지지 부재, 그리고, 제2 절연 부재의 타단과 하측 지지 부재는, 각각 절연 나사에 의해 고정된다.

(7) 본 실시 형태의 일 형태로서, 상측 지지 부재와 하측 지지 부재의 상대 위치는, 제3 절연 부재(절연 클립)에 의해서도 고정될 수 있다. 구체적으로, 제3 절연 부재는, 제1 고정부와, 제2 고정부와, 양단에 제1 및 제2 고정부가 마련된 지지부를 가진다. 제1 고정부는, 상측 지지 부재에 대해서 MCP 유닛의 반대측에 위치하고, 상측 지지 부재를 하측 지지 부재를 향해 누르도록 해당 상측 지지 부재에 맞닿아진다. 제2 고정부는, 하측 지지 부재에 대해서 MCP 유닛의 반대측에 위치하고, 하측 지지 부재를 상측 지지 부재를 향해 누르도록 해당 하측 지지 부재에 맞닿아진다. 지지부는, 상측 지지 부재로부터 하측 지지 부재로 향해 신장된 형상을 가지고, 그 양단에 제1 고정부 및 제2 고정부가 마련되어 있다.

(8) 상술한 것과 같은 구조를 구비한 MCP 어셈블리는, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기에 적용할 수 있다. 즉, 해당 하전 입자 검출기는, 그 일 형태로서, 상술한 것과 같은 구조를 구비한 MCP 어셈블리와, MCP 어셈블리를 수납하는 케이스와, 하측 지지 부재의 제2 개구를 통해서 MCP 어셈블리로부터 방출된 불필요한 하전 입자를 포획하기 위한 하전 입자 포획 구조를 구비한다.

(9) 본 실시 형태의 일 형태로서, 하전 입자 포획 구조는, 가요성 시트 전극에 대해서 MCP 유닛의 반대측에 설치된 외부 전위 형성 전극을 포함하는 것도 좋다. 또, 본 실시 형태의 일 형태로서, 외부 전위 형성 전극은, 케이스의 일부를 구성함과 아울러, 해당 케이스의 내부와 해당 케이스의 외부를 연락하는 제2 관통공을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 해당 하전 입자 검출기 내부를 효율적으로 진공 퍼지하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 본 실시 형태의 일 형태로서, 하전 입자 포획 구조는, 케이스가 탑재된, 적어도 그 표면에 전기 회로가 마련된 글라스 에폭시 기판을 포함해도 괜찮다. 이 경우, 글라스 에폭시 기판 상의 부전위 부분에서 가요성 시트 전극의 메쉬 영역을 통과한 하전 입자가 포획된다.

(10) 게다가, 해당 하전 입자 검출기는, 그 일 형태로서, 상술한 것과 같은 구조를 구비한 MCP 어셈블리와, MCP 어셈블리를 수납하는 케이스와, MCP 어셈블리에 의해 증배된 후에 MCP 어셈블리로부터 방출된 2차 전자를 끌어당기는 2차 전자 증배 구조를 구비해도 괜찮다. 일 예로서, 2차 전자 증배 구조는, 외부 전극과, 제한 구조를 포함해도 괜찮다. 외부 전극은, 가요성 시트 전극에 대해서 MCP 유닛의 반대측에 배치된, 가요성 시트 전극의 설정 전위와 동일하거나 그것보다도 높은 전위로 설정되도록 구성된다. 또, 제한 구조는, MCP 유닛으로부터의 2차 전자의 입사에 응답하여 외부 전극으로부터 방출되는 반사 전자를, 가요성 시트 전극과 외부 전극과의 사이의 공간에 가두기 위해, 예를 들면, 메쉬 전극에 맞닿아진 일방의 단면과, 해당 일방의 단면에 대향하는 타방의 단면을 가지는 절연 링을 포함한다. 또, 다른 예로서, 2차 전자 증배 구조는, 가요성 시트 전극에 대해서 MCP 유닛의 반대측에 배치된, 해당 가요성 시트 전극보다도 낮은 전위로 설정되도록 구성된 다이노드(반전형 다이노드)를 포함해도 괜찮다.

이상, 이 [본원 발명의 실시 형태의 설명]의 란에 열거된 각 형태는, 나머지의 모든 형태 각각에 대해서, 또는, 이들 나머지의 형태의 모든 조합에 대해서 적용할 수 있다.

[본원 발명의 실시 형태의 상세]

이하, 본 실시 형태에 관한 MCP 어셈블리 및 하전 입자 검출기의 구체적인 구조를, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또, 본 발명은 이들 예시에 한정되는 것이 아니고, 청구 범위에 의해서 나타내어지며, 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 또, 도면의 설명에서 동일한 요소에는 동일한 의미를 부여하고 중복하는 설명을 생략한다.

도 2는, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기에 적용 가능한 MCP 유닛의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기(100B)는, 도 1의 (a)에 나타내어진 잔류 가스 분석 장치(1)의 계측부(100)에 적용할 수 있다. 구체적으로, 하전 입자 검출기(100B)는, 일 예로서, 전자로 대표되는 부전하 입자를 선택적으로 포획하기 위한 구조를 구비한다. 도 2에 나타내어진 바와 같이, 해당 하전 입자 검출기(100B)는, 입력면(200a)과 출력면(200b)을 가지는 MCP 유닛(200)과, MCP 유닛(200)의 출력면(200b)으로부터 방출된 전자를 전기 신호로서 읽어내기 위한 메쉬 전극(메쉬 영역을 가지는 가요성 시트 전극)(300)과, MCP 유닛(200)의 출력면(200b)으로부터 방출된 전자의 비행 공간에서 생성된 불필요한 정이온(M＋)을 포획하기 위한 하전 입자 포획 구조(정이온으로 대표되는 정전하 입자를 포획하기 위한 외부 전위 형성 전극 등)(400)를 구비한다. 또, MCP 유닛(200)의 입력면(200a)과 출력면(200b) 각각에는, 입력면(200a)의 전위보다도 출력면(200b)의 전위가 높게 되도록, 블리더 회로(전압 제어 회로)(230)로부터 다른 값의 전압(각각 마이너스 전압)이 인가된다. 메쉬 전극(300)은 그랜드 전위(0V)로 설정되어 있고, 해당 메쉬 전극(300)에 거두어들여진 MCP 유닛(200)으로부터의 전자는, 전기 신호로서 증폭기(250)에 입력된다. 그리고, 증폭기(250)에 의해 증폭된 전기 신호(증폭 신호)가 출력단(OUT)으로부터 검출된다. 한편, 하전 입자 포획 구조(400)는, MCP 유닛(200)의 입력면(200a)과 동전위(출력면(200b)보다도 낮은 전위)로 설정되어 있고, MCP 유닛(200)의 출력면(200b)으로부터 방출된 전자의 비행 공간 내에서 전자 이온화에 의해 생성된 불필요한 잔류 가스 이온(대부분이 정이온)은, 하전 입자 포획 구조(400)에 의해 포획된다. 그 때문에, 해당 하전 입자 검출기(100B)에서는, 이온 피드백에 기인한 다크 노이즈의 발생이 효과적으로 억제된다.

또, 해당 하전 입자 검출기(100B)에 적용되는 MCP 유닛(200)의 구조의 일 예가 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내어져 있다. 즉, 도 3의 (a)는, MCP 유닛(200)의 조립 공정을 나타내는 도면이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a) 중의 I－I선을 따른, MCP 유닛(200)의 단면도이다.

도 3의 (a)에 나타내어진 바와 같이, MCP 유닛(200)은, 입력면(210a)과 출력면(210b)을 가지는 MCP(210)와, 입력면(220a)과 출력면(220b)을 가지는 MCP(220)를 구비한다. MCP(210)에 형성된 복수의 전자 증배 채널(내벽에 2차 전자 방출면이 형성되어 있는 채널)은, 입력면(210a)에 대해서 소정의 바이어스각(θ)만큼 경사져 있다. 마찬가지로, MCP(220)에 형성된 복수의 전자 증배 채널(내벽에 2차 전자 방출면이 형성되어 있는 채널)도, 입력면(220a)에 대해서 소정의 바이어스각(θ)만큼 경사져 있다. 여기서, 바이어스각은, 입사 하전 입자가 각 채널의 내벽에 충돌하지 않고 MCP를 통과하는 것을 방지하기 위해서 마련되는 채널의 경사각이다.

상술한 것과 같은 구조를 가지는 2매의 MCP(210, 220)는, 서로의 바이어스각이 일치하지 않도록 출력면(210b)과 입력면(220a)을 접합시키는 것에 의해, 적층된다. 게다가, MCP(210)의 입력면(210a) 상에는, 전자 증배 채널의 입력 개구단이 배치된 입력 유효 영역을 덮도록 전극(211)이 증착에 의해 형성되고, MCP(220)의 출력면(220b)에도, 전자 증배 채널의 출력 개구단이 배치된 출력 유효 영역을 덮도록 전극(221)이 증착에 의해 형성되어 있다. 따라서, 2매의 MCP(210, 220)이 접합된 상태에서, 전극(211)의 노출면이 해당 MCP 유닛(200)의 입력면(200a)이 되고, 전극(221)의 노출면이 해당 MCP 유닛(200)의 출력면(200b)이 된다. 여기서, 전극(211)은, MCP(210)의 입력면(210a)의 전면(前面)을 커버하는 것이 아니라, 입력면(210a)의 외주단으로부터 0.5mm~1.0mm 노출시켜 형성되어 있다. 전극(221)도 마찬가지이다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 가요성 시트 전극으로서의 메쉬 전극(300)의 제조 공정을 도 4의 (a)~도 4의 (b) 및 도 5의 (a)~도 5의 (b)를 이용하여 설명한다. 또, 도 4의 (a)는, 메쉬 구조가 만들어지기 전의 금속 시트(300A)의 평면 구조를 나타내는 도면이며, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a) 중의 II－II선을 따른 금속 시트(300A)의 단면도이다. 또, 도 5의 (a)는, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내어진 금속 시트(300A)로부터 얻어진 메쉬 전극(가요성 시트 전극)(300)의 평면 구조를 나타내는 도면이며, 도 5의 (b)는, 도 5의 (a) 중의 III－III선을 따른 메쉬 전극(300)의 단면도이다.

먼저, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내어진 금속 시트(300A)가 준비된다. 준비되는 금속 시트(300A)는, 스테인리스강, 동, 및 몰리브덴 중 어느 하나를 주재료로 하는 금속 재료로 이루어진다. 금속 시트(300A)의 표면에서, 폭 WA의 외주 부분을 제외한 영역(310A)에, 상면(311A)과 하면(311B)을 연락하는 복수의 개구가 마련된다. 해당 금속 시트(300A)의 최대 지름 D1로부터 영역(310A)의 최대 지름 D2를 뺀 폭 WA의 영역이 변형 억제부가 된다. 금속 시트(300A)에서의 영역(310A)의 두께 WB는, 영역(310A)에 형성되는 메쉬 개구율을 55%~95%로 설정되기 때문에, 20μm~100μm이다. 또, 도 4의 (a)에 나타내어진 금속 시트(300A)의 평면 형상은 원형이지만, 특히 금속 시트(300A)의 평면 형상, 즉 얻어지는 메쉬 전극(300)의 평면 형상은 원형에는 한정되지 않는다.

상술한 것과 같은 구조를 가지는 금속 시트(300A)의 상면(311A) 상에 레지스트가 도포되면, 영역(310A)에 상당하는 영역 내에 메쉬 구조가 형성되도록 패터닝이 행해진 후, 금속 시트(300A)의 에칭이 행해진다. 이것에 의해, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타내어진 바와 같은 평면 형상 및 단면 구조를 가지는 메쉬 전극(가요성 시트 전극)(300)이 얻어진다.

도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타내어진 바와 같이, 얻어진 메쉬 전극(300)은, 상면(301A) 및 하면(301B)을 가지는 가요성 시트 전극으로서, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내어진 영역(310A)에 상당하는 영역에, 메쉬 전극 본체로서 기능하는 메쉬 영역(310)과, 폭 WA의 변형 억제부(320)를 구비한다. 메쉬 영역(310)은, 상면(301A)과 하면(301B)을 연락하는 복수의 개구(311)가 마련된 영역이며, 상면(301A)으로부터 하면(301B)을 향하는 방향에 대해서 가요성을 가진다. 변형 억제부(320)는, 메쉬 영역(310)의 외부 가장자리를 둘러싼 상태로 상기 메쉬 영역(310)의 외부 가장자리로부터 상기 메쉬 영역(310)의 외측을 향해 신장된 형상을 가지는 영역이며, 메쉬 영역(310)과 마찬가지로, 상면(301A)으로부터 하면(301B)을 향하는 방향에 대해서 가요성을 가진다. 또, 메쉬 영역(310)과 변형 억제부(320)는, 동일한 도전성 재료로 이루어진다. 게다가, 해당 메쉬 전극(300)의 상면(301A)에 일치한 메쉬 영역(310)의 일방의 면과 해당 상면(301A)에 일치한 변형 억제부(320)의 일방의 면은 연속하고 있다. 또, 해당 메쉬 전극(300)의 하면(301B)에 일치한 메쉬 영역(310)의 타방의 면과 해당 하면(301B)에 일치한 변형 억제부(320)의 타방의 면도 연속하고 있다.

도 6은, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기에 적용 가능한 MCP 어셈블리의 주요한 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 6에는, 제1 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150A)(도 7의 (a))를 실현하기 위한 주요한 구성 요소가 나타내어져 있다.

도 6에 나타내어진 MCP 어셈블리(150)는, 한 쌍의 파지 부재로서 MCP－In 전극(상측 지지 부재)(510)과 급전 전극(하측 지지 부재)(350)에 의해 적층 구조체(110)가 파지되는 구조를 가지고, MCP 어셈블리(150)의 구성 요소를 일체적으로 취급할 수 있다. 한 쌍의 파지 부재(MCP－In 전극(510) 및 급전 전극(350))에 의해 사이에 낀 적층 구조체(110)는, MCP－In 전극(510)으로부터 급전 전극(350)을 향하여 순서대로 배치된, MCP 유닛(200), MCP－Out 전극(520), 절연 링(620)(제1 절연 부재), 메쉬 전극(300)에 의해 구성되어 있다.

상측 지지 부재로서 기능하는 MCP－In 전극(510)은, MCP 유닛(200)의 입력면(200a)을 소정 전위로 설정하기 위한 전극으로서, 개구(510a)를 가진다. 그 때문에, MCP－In 전극(510)은, 해당 개구(510a)로부터 MCP 유닛(200)의 입력면(200a)의 입력 유효 영역을 노출시킨 상태로 해당 입력면(200a)에 맞닿아져 있다. 또, MCP－In 전극(510)의 전위 설정은, 급전핀(514)을 통해서 실시된다. 그 때문에, MCP－In 전극(510)은, 핀 유지편(片)(513)을 가진다. 게다가, MCP－In 전극(510)에는, 해당 MCP 어셈블리(150) 전체를 고정하기 위한 어셈블리 지지편(511a, 511b)을 구비한다.

MCP 유닛(200)은, 일 예로서 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내어진 바와 같은 구조를 가지고, MCP－In 전극(510)에 입력면(200a)이 맞닿아진 형태로, 해당 MCP－In 전극(510)과 급전 전극(350)의 사이에 배치된다.

MCP 유닛(200)으로부터 전자를 인출하기 위한 출력 전극으로서 MCP－Out 전극(520)은, 급전핀(522)을 지지하는 핀 유지편(521)과, MCP 유닛(200)의 출력면(200b)에 포함되는 출력 유효 영역이 노출되기 위한 개구(520a)를 가진다. MCP－Out 전극(520)은, 개구(520a)를 통해서 출력 유효 영역이 노출된 상태로 해당 MCP 유닛의 출력면(200b)에 맞닿아져 있다.

MCP－Out 전극(520)과 메쉬 전극(가요성 시트 전극)(300)과의 사이에는, 절연 링(620)이 배치되어 있다. 이 절연 링(630)은, MCP－Out 전극에 맞닿아지는 제1 단면과, 메쉬 전극(300)에 맞닿아지는 제2 단면과, 제1 단면과 제2 단면을 연락하는 관통공(620a)이 마련되어 있다. 즉, 절연 링(620)은, MCP 유닛(200)의 출력면(200b)으로부터의 전자가 통과하는 전자 이동 공간을 둘러싸는 연속한 내벽면에 의해 규정되는 관통공(620a)을 가진다. 관통공(620b)은, 출력면(200b)에 포함되는 출력 유효 영역 전체를 노출시키도록 해당 출력 유효 영역의 최대폭보다도 큰 최대폭을 가진다.

메쉬 전극(300)은, MCP－In 전극(510)으로부터 급전 전극(350)으로 향하는 축방향에 대해서 가요성을 가지는 가요성 시트 전극이며, 절연 링(620)과 급전 전극(350)과의 사이에 배치되어 있다. 메쉬 전극(300)은, 절연 링(620)측에 위치하는 면과, 급전 전극(350)측에 위치하는 면을 연락하는 복수의 개구를 가지는 메쉬 영역(310)과, 상기 메쉬 영역(310)의 외부 가장자리로부터 신장된 변형 억제부(320)를 가진다. 메쉬 영역(310)은, 메쉬 전극(300)의 일방의 표면 상에서, 해당 표면의 중심점을 통과하는 직선 상에 위치하는 복수의 개구(전자 증배 채널) 중 양단의 개구(상기 직선 상에서 일방의 단부측이 다른 개구와 인접하고 있지 않는 개구)에 의해 사이에 낀 영역으로서 규정된다. 또, 변형 억제부(320)는, 양단의 개구 등으로부터 해당 메쉬 전극(300)의 엣지까지의 영역이다.

또, 메쉬 전극(300)의 구조적 특징으로서, 절연 링(620)측에 위치하는 메쉬 영역(310) 및 변형 억제부(320) 쌍방의 면은 연속하고 있다. 또, 급전 전극(350)측에 위치하는 메쉬 영역(310) 및 변형 억제부(320) 쌍방의 면도 연속하고 있다. 즉, 메쉬 영역(310) 및 변형 억제부(320)는, 동일한 도전성 재료로 이루어지고, 또한, 연속한 영역을 구성하고 있다. 게다가, 메쉬 영역(310) 및 변형 억제부(320)는, 모두 소정의 두께(축방향을 따른 폭) WB를 가진다. 상측 지지 부재로서 기능하는 급전 전극(350)은, 급전핀(353)을 지지하는 핀 유지편(351)과, 메쉬 영역(310)을 노출시키기 위한 개구(350a)를 가지고, 메쉬 전극(300)의 일부(변형 억제부(320))에 맞닿아져 있다. 이 구성에 의해, 급전 전극(350)을 통해서 메쉬 전극(300)이 소정 전위로 설정된다.

상술의 메쉬 전극(300)에서, 메쉬 영역(310)의 개구율은 55%~95%로 임의로 설정 가능하고, 이것에 따라, 두께 WB는, 20μm~100μm 정도가 된다. 또, 도 5의 (a), 도 5의 (b) 및 도 6에 나타내어진 바와 같이, 메쉬 영역(310)의 둘레에 상기 메쉬 영역(310)보다도 높은 물리적 강도를 가지는 변형 억제부(320)가 마련된 구조에서는, 전체가 메쉬 영역으로 구성된 메쉬 전극과 비교하여, 메쉬 전극(300) 단체(單體)로의 취급이 용이하게 된다. 특히, 도 6의 예에서는, 변형 억제부(320)가, 모두 변형 억제부의 두께보다도 두꺼운 절연 링(620) 및 급전 전극(350)에 의해, 메쉬 전극(300) 단체를 사이에 끼워 넣는 구조를 채용할 수 있게 되어, 메쉬 전극(300)의 정확하고 또한 안정된 설치가 가능해진다.

도 6에 나타내어진 MCP 어셈블리(150)는, 여러 가지의 전극 부재와의 조합이 가능하다. 예를 들면, MCP 어셈블리(150)에는, 상술의 절연 링(620)과 동일한 구조를 가지는 절연 링(810)을 사이에 두고 외부 전극(820)을 조립할 수 있다. 외부 전극(820)에는, 예를 들면, 메쉬 전극(300)의 전위와 동일하거나 그것보다도 높은 전위로 설정되는 외부 전극, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 높고, 또한, 메쉬 전극(300)의 전위보다도 낮은 전위로 설정되는 외부 전극, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 낮은 전위로 설정되는 외부 전극 등이 포함된다. 메쉬 전극(300)의 전위보다도 높은 전위로 설정되는 외부 전극과 MCP 어셈블리(150)가 조합된 제1 2차 전자 증배 구조에서는, MCP－Out 전극(520)과, 애노드 전극으로서 기능하는 외부 전극과, 가속 전극으로서 기능하는 메쉬 전극(300)에 의해 Triode 구조가 구성된다. 또, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 높고, 또한, 메쉬 전극(300)의 전위보다도 낮은 전위로 설정되는 외부 전극(820)과 MCP 어셈블리(150)가 조합된 제2 2차 전자 증배 구조에서는, 메쉬 전극(300)이 애노드 전극으로서 기능하는 한편, 외부 전극(820)은 그 표면에 2차 전자 방출면이 형성되는 것에 의해 반전형 다이노드로서 기능할 수 있다. 게다가, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 낮은 전위로 설정되는 외부 전극(820)과 MCP 어셈블리(150)가 조립된 제3 2차 전자 증배 구조에서는, 도 2에 나타내어진 예와 같이, 메쉬 전극이 애노드 전극(부전하 입자 포획용 전극)으로서 기능하는 한편, 외부 전극이 정전하 입자 포획용 전극으로서 기능할 수 있다.

또, 도 6에는, 도 7의 (a)에 나타내어진 제1 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150A)를 실현하기 위한 구성이 나타내어져 있다. 즉, MCP－In 전극(510)은, 급전 전극(350)과의 상대 위치를 고정하기 위한 고정편(512a, 512b, 512c)이 마련되어 있다. 한편, 급전 전극(350)에는, MCP－In 전극(510)과의 상대 위치를 고정하기 위한 고정편(352a, 352b, 352c)이 마련되어 있다. 다만, 도 7의 (b)에 나타내어진 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150B)를 실현하기 위해서는, 상술의 고정편(512a~512c, 352a~352c)은 불필요하다.

도 7의 (a)는, 제1 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150A)의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 7의 (a)에 나타내어진 제1 파지 구조는, 절연 스페이서(151a~151c)를 이용하여, 적층 구조체(110)를 파지하는 MCP－In 전극(상측 지지 부재)(510)과 급전 전극(하측 지지 부재)(350)의 상대 위치를 고정한다. 또, 절연 스페이서(151a~151c)는, 모두, 길이 방향을 따라서 연장된 관통공이 마련되어 있다. 또, 적층 구조체(110)는, 위에서 설명한 바와 같이, MCP 유닛(200), MCP－Out 전극(520), 절연 링(620), 메쉬 전극(300)을 포함한다.

절연 스페이서(151a~151c)의 일방의 단면(端面)은, MCP－In 전극(510)에 마련된 고정편(512a~512c)에, 각각 맞닿아진다. 또, 절연 스페이서(151a~151c)의 타방의 단면은, 급전 전극(350)에 마련된 고정편(352a~352c)에, 각각 맞닿아진다. 이 상태에서, 고정편(512a)의 나사 구멍, 절연 스페이서(151a)의 관통공, 고정편(352a)의 나사 구멍을 통과하도록, 절연 나사(161a)가 장착된다. 고정편(512b)의 나사 구멍, 절연 스페이서(151b)의 관통공, 고정편(352b)의 나사 구멍을 통과하도록, 절연 나사(161b)가 장착된다. 또, 고정편(512c)의 나사 구멍, 절연 스페이서(151c)의 관통공, 고정편(352c)의 나사 구멍을 관통하도록, 절연 나사(161c)가 장착된다.

한편, 도 7의 (b)는, 제2 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150B)의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 7의 (b)에 나타내어진 제2 파지 구조는, 절연 클립(171a~171d)을 이용하여, 적층 구조체(110)를 파지하는 MCP－In 전극(상측 지지 부재)(510)과 급전 전극(하측 지지 부재)(350)의 상대 위치를 고정한다. 또, 이 제2 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150B)에서, MCP－In 전극(상측 지지 부재)(510)에는, 도 6 및 도 7의 (a)에 나타내어진 고정편(512a~512c)은 마련되어 있지 않다. 마찬가지로, 급전 전극(하측 지지 부재)(350)에도, 도 6 및 도 7의 (a)에 나타내어진 고정편(352a~352c)은 마련되어 있지 않다.

도 7의 (b)에 나타내어진 바와 같이, 절연 클립(171a~171d) 각각은, 제1 고정부(173a)와, 제2 고정부(173b)와, 양단에 제1 및 제2 고정부(173a, 173b)가 마련된 지지부(172)를 가진다. 절연 클립(171a~171d) 각각에서, 제1 고정부(173a)는, MCP－In 전극(510)에 대해서 적층 구조체(110)의 반대측에 위치하고, 해당 MCP－In 전극(510)을 급전 전극(350)을 향해 누르도록 해당 MCP－In 전극(510)에 맞닿아진다. 한편, 제2 고정부(173b)는, 급전 전극(350)에 대해서 적층 구조체(110)의 반대측에 위치하고, 해당 급전 전극(350)을 MCP－In 전극(510)을 향해 누르도록 해당 급전 전극(350)에 맞닿아진다.

이와 같이, 도 7의 (b)에 나타내어진 제2 파지 구조에 의해서도, 적층 구조체(110)를 파지하는 MCP－In 전극(상측 지지 부재)(510)과 급전 전극(하측 지지 부재)(350)의 상대 위치를 고정할 수 있다.

다음으로, 도 8, 도 9의 (a)~도 9의 (b) 및 도 10을 이용하여 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 구조를 설명한다. 또, 도 8, 도 9의 (a)~도 9의 (b) 및 도 10에 나타내어진 예는, 모두 도 2에 나타내어진 2차 전자 증배 구조를 가지는 검출기의 구조가 나타내어져 있다. 또, 도 8은, 도 7의 (a)에 나타내어진 제1 파지 구조를 가지는 MCP 어셈블리(150A)가 적용되는 하전 입자 검출기(100Ba)의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 (a)는, 도 8에 나타내어진 조립 공정을 거쳐 얻어진 하전 입자 검출기(100Ba)를 나타내는 사시도이며, 도 9의 (b)는, 도 9의 (a) 중의 IV－IV선을 따른 하전 입자 검출기(100Ba)의 내부 구조를 나타내는 단면도이다. 도 10은, 도 7의 (b)에 나타내어진 제2 파지 구조의 MCP 어셈블리(150B)가 적용되는 하전 입자 검출기(100Bb)의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 나타내어진 하전 입자 검출기(100Ba)의 조립 공정에서는, 도 7의 (a)에 나타내어진 MCP 어셈블리(150A)가 케이스 내에 수납된 상태에서, 블리더 회로 기판(700)에 설치된다. MCP 어셈블리(150A)를 수납하는 케이스는, 해당 MCP 어셈블리(150A) 전체를 덮는 케이스 본체(500)와, 하전 입자 포획 구조(400)로서 기능하는 외부 전위 형성 전극(410)을 포함한다. MCP 어셈블리(150A)는, 케이스 본체(500)와 외부 전위 형성 전극(410)에 의해 구성된 공간 내에 설치된다.

케이스 본체(500)에는, 측정 대상이 되는 하전 입자를 통과시키기 위한 개구(500a)가 마련되어 있고, 해당 개구(500a) 및 MCP－In 전극(510)의 개구(510a)를 통해서 MCP 유닛(200)의 입력면(200a)에 포함되는 입력 유효 영역이 노출되어 있다. 한편, 외부 전위 형성 전극(410)은, 중심에 케이스 내의 효율적인 진공 퍼지를 가능하게 하기 위한 관통공(411)이 마련되어 있다. 또, MCP－In 전극(510)의 핀 유지편(513)에 의해 지지된 급전핀(514)을 관통시키기 위한 구멍(413b), MCP－Out 전극(520)의 핀 유지편(521)에 의해 지지된 급전핀(522)을 관통시키기 위한 구멍(413a), 급전 전극(350)의 핀 유지편(351)에 의해 지지된 급전핀(353)을 관통시키기 위한 구멍(413c)이 각각 마련되어 있다. 또, 외부 전위 형성 전극(410)에는, MCP 어셈블리(150A)를 고정하기 위한 나사 구멍(414a, 414b)이 마련됨과 아울러, 해당 외부 전위 형성 전극(410)을 소망의 전위로 설정하기 위한 급전핀(412)이 장착되어 있다.

절연 스페이서(181a, 181b)에는, 길이 방향을 따라서 절연 나사(182a, 182b)를 관통시키기 위한 관통공이 각각 마련되어 있다. 절연 스페이서(181a, 181b)의 일방의 단면은, MCP－In 전극(510)에 마련된 어셈블리 지지편(511a, 511b)에 각각 맞닿아지고, 절연 스페이서(181a, 181b)의 타방의 단면은, 나사 구멍(414a, 414b)을 포함하는 외부 전위 형성 전극(410)의 부위에 각각 맞닿아져 있다. 이 상태에서, 어셈블리 지지편(511a)의 나사 구멍, 절연 스페이서(181a)의 관통공, 외부 전위 형성 전극(410)의 나사 구멍(414a)을 관통하도록, 절연 나사(182a)가 장착된다. 한편, 어셈블리 지지편(511b)의 나사 구멍, 절연 스페이서(181b)의 관통공, 외부 전위 형성 전극(410)의 나사 구멍(414b)을 관통하도록, 절연 나사(182b)가 장착된다.

블리더 회로 기판(700)은, 디스크 형상을 가지는 글라스 에폭시 기판으로서, 위에서 설명한 바와 같이 구성된 검출기 케이스의 지지부로서 기능함과 아울러, 각 전극으로 소망의 전압을 공급하기 위한 블리더 회로(분압 회로)(230)가 탑재되어 있다. 구체적으로, 블리더 회로 기판(700)은, MCP－Out 전극(520)의 급전핀(522)이 삽입되는 금속 소켓(710a), MCP－In 전극(510)의 급전핀(514)이 삽입되는 금속 소켓(710b), 메쉬 전극(300)과 전기적으로 접속된 급전 전극(350)의 급전핀(353)이 삽입되는 금속 소켓(710c), 외부 전위 형성 전극(410)(하전 입자 포획 구조(400))의 급전핀(412)이 삽입되는 금속 소켓(710d)을 유지하고 있다. 또, 이들 금속 소켓(710a~710d)은, 블리더 회로 기판(700)의 표면에 형성된 프린트 배선(720)에 의해 블리더 회로(230)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 각 전극의 급전핀(514, 522, 353, 412)과 블리더 회로(230)가 프린트 배선(720)을 통해서 전기적으로 접속되는 구조이면, 소켓(710a~710d)은 금속 이외의 재료로 구성되어도 괜찮다.

외부 전위 형성 전극(410)은, MCP 유닛(200)으로부터 방출된 2차 전자의 비행 공간 내에서의 전자 이온화에 의해 생성되는 불필요한 잔류 가스 이온(M＋)을 포획하기 위한 정전하 입자 포획용 전극이다. 적어도 MCP－Out 전극(520), 메쉬 전극(300), 외부 전위 형성 전극(410)에 의해 triode 구조가 구성된 전극 공간 내에서는, 해당 외부 전위 형성 전극(410)이 가장 낮은 전위로 설정되기 때문에, 이 전극 공간 내에서 생성된 불필요한 정전하 입자는 필연적으로 외부 전위 형성 전극(410)으로 향하게 된다. 따라서, 이 외부 전위 형성 전극(410)의 존재에 의해, 생성된 잔류 가스 이온이 MCP 유닛(200)측으로 이동해 가는 현상, 즉 이온 피드백의 발생이 효과적으로 억제될 수 있다. 구체적으로, 외부 전위 형성 전극(410)은, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 낮은 전위로 설정되도록 소정의 전압이 인가되는 급전핀(412)을 구비한다. 게다가, 해당 외부 전위 형성 전극(410)에는, MCP－Out 전극(520)의 급전핀(522), MCP－In 전극(510)의 급전핀(514), 메쉬 전극(300)과 전기적으로 접속된 급전 전극(350)의 급전핀(353)을 접촉하지 않고 관통시키기 위한 구멍(413a~413c)이 각각 마련되어 있다.

MCP－In 전극(510)은, 외부 전위 형성 전극(410)과 동전위로 설정되는 구성이 채용되어도 괜찮다. 예를 들면, 케이스 본체(500)의 개구(500a)를 규정하는 플랜지부에 전기적으로 접속시킨 구성이면, 급전핀(412)을 통해서 외부 전위 형성 전극(410)에 소정 전압이 인가되는 것에 의해, MCP－In 전극(510)과 외부 전위 형성 전극(410)은 동전위로 설정된다. 또, 외부 전위 형성 전극(410)의 설정 전위는, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 낮으면, MCP－In 전극(510)의 전위보다도 높게 설정되어도 되고, 또, 낮게 설정되어도 괜찮다.

다음으로, 도 7의 (b)에 나타내어진 제2 파지 구조의 MCP 어셈블리(150B)가 적용되는 하전 입자 검출기(100Bb)의 조립 공정을, 도 10을 이용하여 설명한다. 또, 도 10에 나타내어진 예도, 도 2의 2차 전자 증배 구조를 실현하는 예이다.

도 10에 나타내어진 하전 입자 검출기(100Bb)의 조립 공정에서는, 도 7의 (b)에 나타내어진 MCP 어셈블리(150B)가 케이스 내에 수납된 상태에서, 블리더 회로 기판(700)에 설치된다. MCP 어셈블리(150B)를 수납하는 케이스는, 해당 MCP 어셈블리(150B) 전체를 덮는 케이스 본체(500)와, MCP 어셈블리(150B)를 지지하기 위한 케이스 저부(420)를 포함한다. MCP 어셈블리(150B)는, 케이스 본체(500)와 케이스 저부(420)에 의해 구성된 공간 내에 설치된다.

케이스 본체(500)에는, 측정 대상이 되는 하전 입자를 통과시키기 위한 개구(500a)가 마련되어 있고, 해당 개구(500a) 및 MCP－In 전극(510)의 개구(510a)를 통해서 MCP 유닛(200)의 입력면(200a)에 포함되는 입력 유효 영역이 노출되어 있다. 한편, 케이스 저부(420)는, 중심에 메쉬 전극(300)의 메쉬 영역(310)을 노출시킴과 아울러, MCP－In 전극(510)의 급전핀(514), MCP－Out 전극(520)의 급전핀(522), 급전 전극(350)의 급전핀(353)을 각각 접촉하지 않고 관통시키는 개구(420a)가 마련되어 있다. 게다가, 케이스 저부(420)에는, MCP 어셈블리(150B)를 케이스 내에서 유지하기 위한 나사 구멍(420b, 420c)이 마련되어 있다.

절연 스페이서(181a, 181b)에는, 길이 방향을 따라서 절연 나사(182a, 182b)를 관통시키기 위한 관통공이 각각 마련되어 있다. 절연 스페이서(181a, 181b)의 일방의 단면은, MCP－In 전극(510)에 마련된 어셈블리 지지편(511a, 511b)에 각각 맞닿아지고, 절연 스페이서(181a, 181b)의 타방의 단면은, 나사 구멍(414a, 414b)을 포함하는 케이브 저부(420)의 부위에 각각 맞닿아져 있다. 이 상태에서, 어셈블리 지지편(511a)의 나사 구멍, 절연 스페이서(181a)의 관통공, 케이스 저부(420)의 나사 구멍(420b)을 관통하도록, 절연 나사(182a)가 장착된다. 한편, 어셈블리 지지편(511b)의 나사 구멍, 절연 스페이서(181b)의 관통공, 케이스 저부(420)의 나사 구멍(420c)을 관통하도록, 절연 나사(182b)가 장착된다.

블리더 회로 기판(700)은, 디스크 형상을 가지는 글라스 에폭시 기판으로서, 위에서 설명한 바와 같이 구성된 검출기 케이스의 지지부로서 기능함과 아울러, 각 전극으로 소망의 전압을 공급하기 위한 블리더 회로(분압 회로)(230)가 탑재되어 있다. 구체적으로, 블리더 회로 기판(700)은, MCP－Out 전극(520)의 급전핀(522)이 삽입되는 금속 소켓(710a), MCP－In 전극(510)의 급전핀(514)이 삽입되는 금속 소켓(710b), 메쉬 전극(300)과 전기적으로 접속된 급전 전극(350)의 급전핀(353)이 삽입되는 금속 소켓(710c)을 유지하고 있다. 또, 이들 금속 소켓(710a~710c)은, 블리더 회로 기판(700)의 표면에 형성된 프린트 배선(720)에 의해 블리더 회로(230)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 각 전극의 급전핀(514, 522, 353)과 블리더 회로(230)가 프린트 배선(720)을 통해서 전기적으로 접속되는 구조이면, 소켓(710a~710c)은 금속 이외의 재료로 구성되어도 괜찮다.

또, 도 10에 나타내어진 하전 입자 검출기(100Bb)의 구성에서, 하전 입자 포획 구조는, 블리더 회로 기판 자체를 포함한다. 그 표면의 전기 회로가 형성된 가스 에폭시 기판인 블리더 회로 기판(700)에서는, 부전위의 부위가 복수 존재하기 때문에, 하전 입자 포획 구조(400)로서, 실질적으로 도 8에 나타내어진 외부 전위 형성 전극(410)과 동일한 기능이 실현될 수 있다. 또는, 하전 입자 포획 구조(400)로서, 도 8의 외부 전위 형성 전극(410)에 상당하는 전극 패드가 블리더 회로 기판상에 마련되어도 괜찮다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 적어도 MCP－Out 전극(520), 메쉬 전극(300), 하전 입자 포획 구조(400)로서의 외부 전위 형성 전극(410)에 의해 triode 구조가 구성된 전극간 공간에서, 위에서 설명한 바와 같이, 부전하 입자 포획용 전극인 메쉬 전극(300)이 가장 높은 전위로 설정되고, 또한, 정전하 입자 포획용 전극인 외부 전위 형성 전극(410)이 가장 낮은 전위로 설정된다. 이러한 전극 공간 내에서는, 주로 MCP 유닛(200)으로부터 방출되는 전자 등의 부전하 입자는, 가장 높은 전위로 설정된 전극으로 향하는 한편, 전극 사이에서의 전자 이온화에 의해 생성되는 불필요한 잔류 가스 이온 등의 정전하 입자는 가장 낮은 전위로 설정된 전극으로 향한다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 신호로서 취출되는 전자와 불필요한 잔류 가스 이온(불필요한 하전 입자)과의 분리가 가능하게 됨과 아울러, 이온 피드백의 원인이 되는 해당 불필요한 잔류 가스 이온(정이온)의 선택적인 포획이 가능하게 된다.

이상의 본 발명의 설명으로부터, 본 발명을 여러가지로 변형할 수 있는 것은 분명하다. 예를 들면, 본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 구체적인 변형예로서는, 예를 들면, 도 6에 나타내어진 MCP 어셈블리(150)와, 해당 MCP 어셈블리(150)에 조립되는 외부 전극(820)에 의해 구성된 2차 전자 증배 구조를 구비해도 괜찮다. 외부 전극(820)의 전위는, 메쉬 전극(300)의 전위와 동일하거나 그것보다도 높게 설정된다. 이러한 2차 전자 증배 구조에서는, 메쉬 전극(300)이 가속 전극으로서 기능하는 한편, 외부 전극(820)이 애노드 전극으로서 기능하기 때문에, 해당 2차 전자 증배 구조에서는, MCP－Out 전극(520), 메쉬 전극(300), 및 외부 전극(820)에 의해 Triode 구조가 구성된다. 또, 이러한 Triode 구조에서는, MCP 어셈블리(150)로부터의 2차 전자의 입사에 응답하여 애노드 전극으로서 기능하는 외부 전극(820)으로부터 방출되는 반사 전자를, 가속 전극으로서 기능하는 메쉬 전극(300)과 해당 외부 전극(820)과의 사이의 공간에 가두기 위한 제한 구조가 마련되는 것이 바람직하다. 또, 도 6의 예에서는, 제한 구조는, 상술의 절연 링(620)과 동일한 구조를 가지는 절연 링(810)(연속하는 내벽면에 의해 2차 전자의 통과 영역을 둘러싸는 관통공이 규정됨)을 포함한다.

본 실시 형태에 관한 하전 입자 검출기의 다른 변형예로서, 도 6의 외부 전극(820)이, 반전형 다이노드로서 이용되어도 괜찮다. 반전형 다이노드로서 기능시키기 위해, 외부 전극(820)의 표면에는, MCP 유닛(200)의 각 채널과 마찬가지로 2차 전자 방출면이 형성되고, 해당 외부 전극(820)의 전위는, MCP－Out 전극(520)의 전위보다도 높고, 또한, 메쉬 전극(300)의 전위보다도 낮게 설정된다. 따라서, 이 외의 변형예에서, 메쉬 전극(300)은 애노드 전극으로서 기능하고, 메쉬 전극(300)의 메쉬 영역(310)을 통과한 2차 전자는, 반전형 다이노드(외부 전극(820))에서 증배된 후에 해당 반전형 다이노드로부터 재차 메쉬 전극(300)으로 향하여 방출된다. 이러한 구성에서도, 메쉬 전극(애노드 전극)(300)과 외부 전극(반전형 다이노드)(820)과의 사이의 공간에 2차 전자의 이동을 제한하기 위한 제한 구조로서, 절연 링(810)은, 메쉬 전극(300)과 외부 전극(820)의 사이에 마련되어도 괜찮다.

어떠한 변형도, 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈하는 것이라고는 인정할 수 없고, 모든 당업자에게 있어서 자명한 개량은, 이하의 청구 범위에 포함되는 것이다.

1 - 잔류 가스 분석 장치(질량 분석 장치)
100B, 100Ba, 100Bb - 하전 입자 검출기
150, 150A, 150B - MCP 어셈블리
200 - MCP 유닛
230 - 블리더 회로(전압 제어 회로)
300 - 메쉬 전극(가요성 시트 전극)
310 - 메쉬 영역
320 - 변형 억제부
350 - 급전 전극(하측 지지 부재)
400 - 하전 입자 포획 구조
410 - 외부 전위 형성 전극(하전 입자 포획 구조)
510 - MCP－In 전극(상측 지지 부재)
520 - MCP－Out 전극(출력 전극)
620 - 절연 링
700 - 블리더 회로 기판(글라스 에폭시 기판)

Claims

소정 축을 따라서 서로 대향하도록 배치된 입력면과 출력면을 가지는 MCP 유닛과,
상기 MCP 유닛에 대해서 상기 출력면이 위치하는 측에 배치되고, 상기 소정 축을 따라서 서로 대향하도록 배치된 상면 및 하면을 가지는 가요성 시트 전극을 구비한 MCP 어셈블리로서,
상기 가요성 시트 전극은,
상기 상면과 상기 하면을 연락(連絡)하는 복수의 개구가 마련된 메쉬(mesh) 영역과,
상기 메쉬 영역의 외부 가장자리를 둘러싼 상태로 상기 메쉬 영역의 외부 가장자리로부터 상기 메쉬 영역의 외측을 향해 신장된 형상을 가지는 변형 억제부를 구비하며,
상기 메쉬 영역과 상기 변형 억제부는, 상기 소정 축에 일치한 방향에 대해서 아울러 가요성을 가지고, 또한, 동일한 도전성 재료로 이루어지고,
상기 상면에 일치한 상기 메쉬 영역의 일방의 면과 상기 상면에 일치한 상기 변형 억제부의 일방의 면은 연속하고, 또한, 상기 하면에 일치한 상기 메쉬 영역의 타방의 면과 상기 하면에 일치한 상기 변형 억제부의 타방의 면도 연속하고 있는 MCP 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 소정 축을 따른 상기 가요성 시트 전극의 폭은, 20μm~100μm이며,
상기 소정 축을 따른 상기 메쉬 영역의 폭과 상기 변형 억제부의 폭은 대략 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 MCP 어셈블리.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 메쉬 영역의 개구율은, 55%~95%인 것을 특징으로 하는 MCP 어셈블리.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 재료는, 스테인리스강, 동, 및 몰리브덴 중 어느 하나를 주재료로 하는 금속 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 MCP 어셈블리.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 MCP 유닛에 대해서 상기 가요성 시트 전극의 반대측에 배치된 상측 지지 부재로서, 제1 개구를 가짐과 아울러 도전성 재료로 이루어지는 상측 지지 부재와,
상기 상측 지지 부재와 함께 상기 가요성 시트 전극을 사이에 끼우도록 배치된 하측 지지 부재로서, 제2 개구를 가짐과 아울러 도전성 재료로 이루어지는 하측 지지 부재와,
상기 MCP 유닛과 상기 가요성 시트 전극과의 사이에 배치된, 제3 개구를 가지는 출력 전극을 더 구비한 것을 특징으로 하는 MCP 어셈블리.
청구항 5에 있어서,
상기 출력 전극과 상기 하측 지지 부재와의 사이에 배치된, 상기 MCP 유닛으로부터의 전자가 통과하는 전자 이동 공간을 둘러싸는 연속한 내벽면에 의해 규정되는 관통공을 가지는 절연 부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 MCP 어셈블리.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 MCP 어셈블리와,
상기 MCP 어셈블리를 수납하는 케이스와,
상기 MCP 어셈블리로부터 방출된 불필요한 하전 입자를 포획하기 위한 하전 입자 포획 구조를 구비한 하전 입자 검출기.
청구항 7에 있어서,
상기 하전 입자 포획 구조는, 상기 가요성 시트 전극에 대해서 상기 MCP 유닛의 반대측에 설치된 외부 전위 형성 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 검출기.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 MCP 어셈블리와,
상기 MCP 어셈블리를 수납하는 케이스와,
상기 MCP 어셈블리에 의해 증배(增倍)된 후에 상기 MCP 어셈블리로부터 방출된 2차 전자를 끌어당기는 2차 전자 증배 구조를 구비한 하전 입자 검출기.
청구항 9에 있어서,
상기 2차 전자 증배 구조는, 상기 가요성 시트 전극에 대해서 상기 MCP 유닛의 반대측에 배치되고, 상기 가요성 시트 전극의 설정 전위와 동일하거나 그것보다도 높은 전위로 설정되도록 구성된 외부 전극과, 상기 MCP 유닛으로부터의 2차 전자의 입사에 응답하여 상기 외부 전극으로부터 방출되는 반사 전자를, 상기 가요성 시트 전극과 상기 외부 전극과의 사이의 공간에 가두기 위한 제한 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 검출기.
청구항 9에 있어서,
상기 2차 전자 증배 구조는, 상기 가요성 시트 전극에 대해서 상기 MCP 유닛의 반대측에 배치된, 상기 가요성 시트 전극보다도 낮은 전위로 설정되도록 구성된 다이노드(dynode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 검출기.