WO2001099138A1

WO2001099138A1 - Procede et structure servant a fabriquer un tube electronique

Info

Publication number: WO2001099138A1
Application number: PCT/JP2001/005143
Authority: WO
Inventors: Hideki Shimoi; Hiroyuki Kyushima
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2001-12-27
Also published as: US7023134B2; EP1310974B1; AU2001264300A1; EP2124240B1; CN1437758A; EP2124240A1; EP1310974A4; JP2002008528A; EP1310974A1; DE60143895D1; US20030137244A1; JP4108905B2; CN1328747C

Description

明細書

ダイノ―ドの製造方法及び構造

技術分野

本発明は、電子增倍管、光電子増倍管等に用いられるダイノ一ドの製造方法、及びその構造に関する。

背景技術

この種のダイノードとして、たとえば特開昭 6 0— 1 8 2 6 4 2号公報、特開平 5— 1 8 2 6 3 1号公報、特開平 6— 3 1 4 5 5 1号公報等に開示されたようなものが知られている。特開昭 6 0 - 1 8 2 6 4 2号公報に開示されたダイノ一ドは、複数の内曲状たとえば樽状の貫通孔を有する有孔の板部材であって、貫通孔はその縦軸及びダイノードを通る中正面に関して対称である。貫通孔の入力及び出力直径は同一であり、貫通孔内の直径よりも小さい。また、ダイノードは 2 枚の金属シ一トからなり、収斂する又はテ一パをもつた孔がェヅチングにより形成された各シ一トを直径の大きいほうの開口を対面させて背中合わせに配設することにより構成されている。

特開平 5— 1 8 2 6 3 1号公報及び特開平 6— 3 1 4 5 5 1号公報に開示されたダイノードは、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする複数の貫通孔が配列形成されたプレートを有しており、各貫通孔の内側面には、入射開口から入射した電子が衝突するように電子の入射方向に対して傾斜する傾斜部を備えている。また、各貫通孔の出力開口は入力開口に比べて犬なる口径に形成されている。ところで、 n段のダイノードから放出された 2次電子は n段と n + 1段との電位差によって形成される制動電界に導かれて n + 1段のダイノードに入射することになる。特開昭 6 0— 1 8 2 6 4 2号公報に開示されたダイノードでは、貫通孔の入力及び出力直径が同一であるために、制動電界となる n段の貫通孔内部への等電位線の入り込みが不十分であり、貫通孔内部の制動電界が弱いという欠点があり、放出された 2次電子が n段側に戻ってしまう場合もあり、電子の収集効率を低下させる原因の一つとなっていた。

これに対して、特開平 5— 1 8 2 6 3 1号公報に開示されたダイノードでは、貫通孔を出力開口が入力開口に比べて大なる口径となるように形成することにより、貫通孔の内側面は出力開口に向かって拡開するテ一パ形状となり、 2次電子を次段に導く制動電界は口径の大きな出力開口から入り、傾斜部の対向側の内側面に沿って上昇し、貫通孔内部に深く入り込むように形成されることになる。この結果、貫通孔内部に入り込む制動電界の強さが増大し、放出された 2次電子を次段のダイノードにより確実に導くことができ、電子の収集効率を向上することができる。

発明の開示

一般に、ダイノードは、特開昭 6 0 - 1 8 2 6 4 2号公報及び特開平 6— 3 1 4 5 5 1号公報等に開示されているように、 2枚の金属薄板（プレート）からなり、各金属薄板にエッチング技術を用いて貫通孔を形成し、この後、 2枚の金属薄板を接合して一体化することにより形成される。

しかしながら、 2枚の金属薄板を接合してダイノードを形成するものでは、各金属薄板を接合する際に金属薄板間で位置ずれが生じることがあり、この金属薄板間の位置ずれにより 2次電子を適切に導くことができなくなり、電子の収集効率が悪化するという問題点を有している。また、 2枚の金属薄板を設計する必要があると共に、製造工程において接合工程が必要となることからダイノードの製造コストが高くなるという問題点も有している。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電子の収集効率の悪化を抑制し、製造コストを低減することが可能なダイノ一ドの製造方法及び構造を提供することを目的とする。

本発明に係るダイノードの製造方法は、一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔を形成するダイノードの製造方法であって、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有する略円弧状の第 1の軌跡を描くように、プレートの一方の面側の所定部分をエッチングして入力開口を形成し、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有すると共に、その中心が第 1の軌跡の中心に対してプレートに平行な方向にずれて位置しており、プレートに平行な方向から見て第 1の軌跡と接するもしくは重なる略円弧状の第 2の軌跡を描くように、プレートの他方の面側の所定部分をエッチングして出力開口を形成することを特徴としている。

本発明に係るダイノードの製造方法では、一枚のプレートに対して、このプレ ―トに平行な方向から見て所定の半径を有する略円弧状の第 1の軌跡を描くようにプレートの一方の面側の所定部分をエツチングして入力開口を形成する一方、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有すると共に、その中心が第 1の軌跡の中心に対してプレートに平行な方向にずれて位置しており、プレートに平行な方向から見て第 1の軌跡と接するもしくは重なる略円弧状の第 2の軌跡を描くように、プレートの他方の面側の所定部分をエッチングして出力開口を形成するので、一枚のプレートに貫通孔を形成することが可能となる。これにより、 2枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノードの製造コストを低減することができる。また、 2枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、放出された 2次電子を次段のダイノードに適切に導くことができ、電子の収集効率の悪化を抑制することができる。

また、第 1の軌跡の半径を第 2の軌跡の半径よりも小さくすることが好ましい。このように、第 1の軌跡の半径を第 2の軌跡の半径よりも小さくすることにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。

また、第 1の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置させることが好ましい。このように、第 1の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置させることにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。

また、第 2の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置させることが好ましい。このように、第 2の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置させることにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノ一ドを低製造コストで実現することができる。

本発明に係るダイノードの構造は、一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔が形成されたダイノードの構造であって、貫通孔の内側面は、互いに対向する第 1の湾曲面と第 2の湾曲面とを含み、第 1の湾曲面は、入力開口に対向するように入力開口の緣部から延び、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、第 2の湾曲面は、出力開口に対向するように出力開口の縁部から延び、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、出力開口は、入力開口に比べて大なる口径に形成されていることを特徴としている。

本発明に係るダイノードの構造では、貫通孔の内側面が上述したような第 1の湾曲面と第 2の湾曲面とを含んでいることから、一枚のプレートに貫通孔を形成することが可能となり、 2枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノードの製造コストを低減することができる。また、 2枚のプレ一トを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、更に、出力開口が入力開口に比べて大なる口径に形成されているので、放出された 2次電子が次段のダイノードに適切に導かれることになり、電子の収集効率を向上することができる。

また、第 1の湾曲面と第 2の湾曲面とは、第 1の湾曲面を形成するための軌跡と第 2の湾曲面を形成するための軌跡とが接するもしくは重なるようにして形成されていることが好ましい。このように、第 1の湾曲面と第 2の湾曲面とが、第 1の湾曲面を形成するための軌跡と第 2の湾曲面を形成するための軌跡とが接するもしくは重なるようにして形成されることにより、貫通孔を容易に形成することができ、ダイノードの製造コストをより一層低減することができる。

また、プレートに平行な方向から見たときの第 1の湾曲面の半径は、プレートに平行な方向から見たときの第 2の湾曲面の半径よりも小さいことが好ましい。このように、プレートに平行な方向から見たときの第 1の湾曲面の半径が、プレートに平行な方向から見たときの第 2の湾曲面の半径よりも小さいことにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。

また、第 1の湾曲面の中心は、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置していることが好ましい。このように、第 1の湾曲面の中心が、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置することにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。

また、第 2の湾曲面の中心は、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置していることが好ましい。このように、第 2の湾曲面の中心が、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置することにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。

本発明のダイノードの構造の特徴は、上下面を貫通するスリヅトが形成された

1枚の金属プレートと、前記スリッ卜の内面に設けられた 2次電子放出層とを備えるダイノードの構造において、スリツトの幅方向に沿って対向する 2つの内面のそれそれは、スリットの長さ方向に沿った軸を囲むように曲がった湾曲面を有しており、前記幅方向に沿った前記湾曲面の一方の最深部は、当該最深部に最も近い前記スリヅトの縁部から金属プレートの厚み方向に沿って延びた直線に対して、スリットの外側側に位置することを特徴とする。

なお、湾曲面は必ずしも円筒面の一部である必要はなく、多少の変形は可能であるが、子の収集効率の悪化を抑制するためには、少なくとも一方の湾曲面における最深部から、該当する縁部に延びる曲面がオーバーハングしていることが必要で、この場合には電子が、対向する湾曲面に効率的に入射する。

図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施形態に係る光電子增倍管を示す斜視図である。

図 2は図 1の II—II線に沿う断面図である。

図 3は本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードを示す平面図である。

図 4は本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードの要部拡大平面図である。

図 5は本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードの要部断面図である。

図 6は本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードの製造方法を説明するための図である。

図 7は本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、電子増倍部における電子軌道を示す図である。

図 8はダイノ一ドの他の実施形態を示す要部断面図である。図 9は図 8に示されたダイノードの製造方法を説明するための図である。図 1 0は図 8に示されたダイノードが積層された電子増倍部における電子軌道を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら本発明によるダイノードの製造方法及び構造の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態は、本発明を放射線検出装置等に用いられる光電子増倍管に適用した例を示している。

図 1は、第 1実施形態に係る光電子増倍管を示す斜視図であり、図 2は、図 1 の II一 II線に沿う断面図である。これらの図面に示す光電子增倍管 1は、略正四角筒形状の金属製（たとえば、コバール金属製やステンレス製）の側管 2を有し、この側管 2の一側の開口端 Aには、ガラス製（たとえば、コバ一ルガラス製や石英ガラス製)の受光面板 3が融着固定されている。この受光面板 3の内表面には、光を電子に変換する光電面 3 aが形成され、この光電面 3 aは、受光面板 3に予め蒸着させておいたアンチモンにアルカリ金属を反応させることで形成される。また、側管 2の開口端 Bには、金属製（たとえば、コバール金属製やステンレス製）のステム板 4が溶接固定されている。このように、側管 2と受光面板 3とステム板 4とによって密封容器 5が構成され、この密封容器 5は、高さが 1 0 mm 程度の極薄タイプのものである。なお、受光面板 3の形状は、正方形に限定されるものでは無く、長方形や六角形等の多角形であってもよい。

また、ステム板 4の中央には金属製の排気管 6が固定されている。この排気管 6は、光電子增倍管 1の組立て作業終了後、密封容器 5の内部を真空ポンプ（図示せず）によって排気して真空状態にするのに利用されると共に、光電面 3 aの成形時にアルカリ金属蒸気を密封容器 5内に導入させる管としても利用される。密封容器 5内には、ブロック状で積層タイプの電子増倍器 7が設けられ、この電子増倍器 7は、 1 0枚（ 1 0段）の板状のダイノード 8を積層させた電子増倍部 9を有している。電子増倍器 7は、ステム板 4を貫通するように設けられたコバール金属製のステムピン 1 0によって密封容器 5内で支持され、各ステムピン 1 0の先端は各ダイノード 8と電気的に接続されている。また、ステム板 4には、各ステムピン 1 0を貫通させるためのピン孔 4 aが設けられ、各ピン孔 4 aには、コバ一ルガラス製のハーメチヅクシ一ルとして利用される夕ブレヅト 1 1が充填されている。各ステムピン 1 0は、この夕ブレヅト 1 1を介してステム板 4に固定される。なお、各ステムピン 1 0には、ダイノード用のものとアノード用のものとがある。

電子増倍器 7には、電子增倍部 9の下方に位置してステムピン 1 0の上端に固定したアノード 1 2が並設されている。また、電子増倍器 7の最上段において、光電面 3 aと電子増倍部 9との間には平板状の集束電極板 1 3が配置されている c この集束電極板 1 3には、スリヅト状の開口部 1 3 aが複数本形成され、各開口部 1 3 aは全て同一方向に延在した配列をなす。同様に、電子增倍部 9の各ダイノード 8には、電子を増倍させるためのスリヅト状電子增倍孔 1 4が複数本形成されることにより配列されている。ここで、電子増倍孔 1 4は各請求項における貫通孔を構成している。

そして、各ダイノード 8の各電子増倍孔 1 4を段方向にそれそれ配列してなる各電子増倍経路 Lと、集束電極板 1 3の各開口部 1 3 aとを一対一で対応させることによって、電子增倍器 7には、複数のチャンネルが形成されることになる。また、電子増倍器 7に設けられた各アノード 1 2は所定数のチャンネル毎に対応するように 8 X 8個設けられ、各アノード 1 2を各ステムピン 1 0にそれそれ接続させることで、各ステムピン 1 0を介して外部に個別的な出力を取り出している o

このように、電子増倍器 7は、複数のリニア型チャンネルを有している。そして、図示しないプリ一ダ回路に接続した所定のステムピン 1 0によって、電子増倍部 9及びアノード 1 2には所定の電圧が供給され、光電面 3 aと集束電極板 1 3とは、同じ電位に設定され、各ダイノード 8とアノード 12は、上段から順に高電位の設定がなされている。したがって、受光面板 3に入射した光は、光電面 3 aで電子に変換され、その電子が、集束電極板 13と電子増倍器 7の最上段に積層されている第 1段のダイノード 8とによって形成される電子レンズ効果により、所定のチャンネル内に入射することになる。そして、電子の入射したチャンネルにおいて、電子は、ダイノード 8の電子増倍経路 Lを通りながら、各ダイノ —ド 8で多段增倍されて、アノード 12に入射し、所定のチャンネル毎に個別的な出力が各アノード 12から送出されることになる。

次に上述したダイノード 8の構成を、図 3〜図 5に基づいて詳細に説明する。図 3は、ダイノード 8を示す平面図であり、図 4は、ダイノード 8の要部拡大平面図であり、図 5は、ダイノード 8の要部断面図である。

夫々のダイノード 8は、表面が導電性を有する 1枚のプレート 8 aからなる。各ダイノード 8には、 8列のチャンネル 15が形成されており、各チャンネル 1 5は、ダイノード 8の外枠 16と仕切部 17とで作り出されている。各チャンネル 15には、後述するようにケミカルエッチング等を施すことにより、電子増倍孔 14が集束電極板 13の開口部 13 aと同数本並設されている。各電子增倍孔 14は、すべて同一方向に延在し、紙面と垂直な方向に複数配列されている。また、電子増倍孔 14同士は、線状の増倍孔境界部分 18で仕切られている。仕切部 17の幅は、アノード 12同士の間隔に対応して決定されると共に、増倍孔境界部分 18より広い幅で形成されている。

プレート 8 a (ダイノード 8) の上面には、電子増倍孔 14の一端となる略長方形状（略 0. 19mmx略 6. 0mm) の入力開口 14 aが形成され、下面には電子増倍孔 14の他端となる略長方形状（略 0. 3mmx略 6. 0 mm) の出力開口 14bが形成されている。出力開口 14bは、入力開口 14 aに比べて大なる口径に形成されている。本実施形態においては、プレート 8a (ダイノード 8) の厚さ tは 0. 2mm程度であり、電子増倍孔 14のピヅチ pは 0. 5 mm 程度である。

電子増倍孔 1 4の内側面は、互いに対向する第 1の湾曲面 1 9 aと第 2の湾曲面 1 9 bとを含んでいる。第 1の湾曲面 1 9 aは、入力開口 1 4 aに対向するように入力開口 1 4 aの縁部から延び、プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0 . 1 1 mm程度）を有した略円弧状に形成されている。第 2 の湾曲面 1 9 bは、出力開口 1 4 bに対向するように出力開口 1 4 bの縁部から延び、プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0 . 1 6 mm 程度）を有した略円弧状に形成されている。第 1の湾曲面 1 9 aには、アンチモン（S b ) の真空蒸着を施し、アルカリを反応させて 2次電子放出層を形成している。

本実施形態においては、第 1の湾曲面 1 9 aと第 2の湾曲面 1 9 bとは、第 1 の湾曲面 1 9 aを形成するためのエッチング軌跡と第 2の湾曲面 1 9 bを形成するためのエッチング軌跡とが重なるようにして形成されている。また、第 1の湾曲面 1 9 aの中心は、プレート 8 aに平亍な方向から見てプレート 8 aの一方の面（上面）よりも内側に位置している。第 2の湾曲面 1 9 bの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレ一ト 8 aの他方の面（下面）よりも内側に位置している。なお、第 2の湾曲面 1 9 bの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの他方の面（下面）上に位置してもよい。

各ダイノード 8の外枠 1 6及び仕切部 1 7の所定の位置にドーム状に形成されたガラス部 3 1を接合して設けるようにしてもよい。この場合、ガラス部 3 1は、 1つの外枠 1 6あるいは仕切部 1 7に対して 9個、全 8 1個設けられている。ガラス部 3 1は、外枠 1 6及ぴ仕切部 1 7にガラスを塗布して硬化させることにより接合されており、上向きに凸とされた略半円柱状のドーム形状を呈している。各ダイノード 8は、ドーム状に形成されたガラス部 3 1が接合された後に積層される。これにより、電子増倍部 9は、ガラス部 3 1を介して各ダイノード 8が積層されることにより構成されることになる。本実施形態においては、積層されたダイノード 8とガラス部 31とは略線接触することになり、ダイノード 8とガラス部 31との接合面積が少なくなる。この結果、ダイノード 8の反りの発生を抑制することができ、ダイノード 8の積層を容易に行うことができる。また、外枠 16及び仕切部 17の所定の位置にドーム状に形成されたガラス部 3 1を設けることにより、電子増倍孔 14が配列された部分（チャンネル 15) の面積、すなわち電子増倍器 7 (光電子増倍管 1) における有感受光面積の減少を抑制した上で、ダイノード 8にガラス部 3 1を接合することができる。

' 次に、図 6に基づいて、ダイノード 8の製造方法について説明する。ダイノード 8は、プレート 8 aの上面及び下面に所定形状のエッチング防止用のマスクを形成した後に、以下のようにして一枚のプレート 8 aにケミカルエッチングを施すことにより、貫通孔としての電子增倍孔 14が形成される。プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0. 11mm程度）を有する略円弧状の第 1の軌跡 liを描くように、プレート 8 aの一方の面（上面）側の所定部分をケミカルエッチングして入力開口 14 aを形成する。また、プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0. 16mm程度）を有すると共に、その中心 πΐ2が第 1の軌跡 liの中心 miに対してプレート 8 aに平行な方向にずれて位置しており、プレート 8 aに平行な方向から見て第 1の軌跡 li と重なる略円弧状の第 2の軌跡 1₂を描くように、プレート 8 aの他方の面（下面）側の所定部分をケミカルエッチングして出力開口 14bを形成する。第 1の軌跡 li の中心 miと第 2の軌跡 1₂の中心 πΐ2とのプレート 8 aに平行な方向における間隔 cは、 0. 16 mm程度に設定されている。第 1の軌跡と第 2の軌跡 1₂とを重ならせることにより、入力開口 14 aと出力開口 14bを形成する際に、プレート 8 aに貫通孔（電子増倍孔 14) が形成されることになる。

本実施形態においては、第 1の軌跡 liの中心 rmを、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの上面よりも内側に位置させており、プレート 8 aの上面から第 1の軌跡 l iの中心 miまでの長さ aを 0 . 0 6 mm程度に設定している。また、第 2の軌跡 1₂の中心 m₂を、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの下面よりも内側に位置させており、プレート 8 aの下面から第 2の軌跡 1₂ の中心 m₂までの長さ bを 0 . 0 3 mm程度に設定している。なお、第 2の軌跡 1₂の中心 πΐ2を、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの下面上に位置させるようにしてもよい。このように、

第 1の軌跡 l iを描くようにプレート 8 aをケミカルエッチングすることにより第 1の湾曲面 1 9 aが形成されることになる。プレート 8 aの厚さ tに対する第 1の湾曲面 1 9 aのェヅチング深度 { e d i/t x 1 0 0 )は、図 5に示されるように、 8 5 %以上となる。

また、第 2の軌跡 1₂を描くようにプレト 8 aをケミカルエッチングすることにより第 2の湾曲面 1 9 bが形成されることになる。プレート 8 aの厚さ tに対する第 2の湾曲面 1 9 bのエッチング深度 ( e d₂/ t x 1 0 0 )は、図 5に示されるように、 9 0 %以上となる。

次に、以上のように構成するダイノード 8を用いた電子增倍器 7 (電子増倍部

9 ) の作用を図 7に基づいて説明する。

図 Ίは、電子増倍器 7の電子増倍部 9を構成する複数段のダイノード 8のうち、連続する 3段を取り出して示したものである。各段のダイノード 8は、第 1の湾曲面 1 9 a (第 2の湾曲面 1 9 b )の湾曲の向きが上段と下段で反転するように、プレート 8 aの配置方向を段毎に反転させて積層している。

この状態で、各ダイノード 8に所定の電圧を印加すると、前段の出力開口 1 4 bから電子増倍孔 1 4内に湾曲して入り込む状態の等電位線と、後段の入力開口 1 4 aから電子増倍孔 1 4内に湾曲して入り込む状態の等電位線とが形成されることになる。ここで、出力開口 1 4 bは、入力開口 1 4 aに比べて大なる口径に形成されているので、出力開口 1 4 bから入り込む等電位線、すなわちは 2次電子を次段に導く制動電界は、電子増倍孔 1 4内部に深く入り込む状態となる。この電子増倍孔 14内部に深く入り込む状態となる。

このように、電子増倍孔 14内への等電位線の入り込みが深ければ、電子增倍孔 14内部の制動電界が強くなり、前段のダイノード 8の第 1の湾曲面 19 aの下部から放出された 2次電子 21は、後段のダイノード 8に導かれる。

なお、上述した実施形態においては、第 1の湾曲面 19 aと第 2の湾曲面 19 bとが、第 1の湾曲面 19 aを形成するためのェヅチング軌跡と第 2の湾曲面 1 9 bを形成するためのェヅチング軌跡とが重なるようにして形成されているが、これ以外の実施形態として、第 1の湾曲面 19 aと第 2の湾曲面 19 bとが、第 1の湾曲面 19 aを形成するためのェヅチング軌跡と第 2の湾曲面 19 bを形成するためのエッチング軌跡とが接するようにして形成されていてもよい。

以下、第 1の湾曲面 19 aを形成するためのエッチング軌跡と第 2の湾曲面 1 9 bを形成するためのエッチング軌跡とが接している実施形態について、図 8〜図 10に基づいて説明する。

図 8に示されるように、プレート 8 a (ダイノード 8) の上面には、電子増倍孔 14の一端となる略長方形状（略 0. 19mmx略 6. 0mm) の入力開口 1 4 cが形成され、下面には電子増倍孔 14の他端となる略長方形状（略 0. 3m mx略 6. Omm) の出力開口 14 dが形成されている。出力開口 14 は、入力開口 14 cに比べて大なる口径に形成されている。本実施形態においては、プレ一ト 8 a (ダイノード 8) の厚さ tは 0. 2mm程度であり、電子増倍孔 14 のピッチ pは 0. 5 mm程度である。

電子増倍孔 14の内側面は、互いに対向する第 1の湾曲面 19 cと第 2の湾曲面 19 dとを含んでいる。第 1の湾曲面 19 cは、入力開口 14 c (こ対向するように入力開口 14 cの縁部から延び、プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0. 1 1mm程度）を有した略円弧状に形成されている。第 2 の湾曲面 19 dは、出力閧ロ 14 dに対向するように出力閧ロ 14 dの縁部から延び、プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0. 16mm 程度）を有した略円弧状に形成されている。第 1の湾曲面 1 9 cには、アンチモン（S d ) の真空蒸着を施し、アルカリを反応させて 2次電子放出層を形成している。

本実施形態においては、第 1の湾曲面 1 9 cと第 2の湾曲面 1 9 dとは、第 1 の湾曲面 1 9 cを形成するためのエッチング軌跡と第 2の湾曲面 1 9 dを形成するためのエッチング軌跡とが接するようにして形成されている。また、第 1の湾曲面 1 9 cの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの一方の面（上面）よりも内側に位置している。第 2の湾曲面 1 9 dの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの他方の面（下面）よりも内側に位置している。なお、第 2の湾曲面 1 9 dの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの他方の面（下面）上に位置してもよい。

次に、図 9に基づいて、ダイノード 8の製造方法について説明する。ダイノ一ド 8は、プレート 8 aの上面及び下面に所定形状のエッチング防止用のマスクを形成した後に、以下のようにして一枚のプレート 8 aにケミカルエッチングを施すことにより、貫通孔としての電子增倍孔 1 4が形成される。プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0 . 1 1 mm程度）を有する略円弧状の第 1の軌跡 1₃を描くように、プレート 8 aの一方の面（上面）側の所定部分をケミカルエッチングして入力開口 1 4 cを形成する。また、プレート 8 aに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、 0 . 1 6 mm程度）を有すると共に、その中心 m₄が第 1の軌跡 1₃の中心 imに対してプレート 8 aに平行な方向にずれて位置しており、プレート 8 aに平行な方向から見て第 1の軌跡 1₃と重なる略円弧状の第 2の軌跡 1₄を描くように、プレート 8 aの他方の面（下面）側の所定部分をケミカルエッチングして出力開口 1 4 dを形成する。第 1の軌跡; の中心 m₃と第 2の軌跡 1₄の中心 n とのプレート 8 aに平行な方向における間隔 hは、 0 . 2 3 mm程度に設定されている。第 1の軌跡 1₃と第 2の軌跡：とを接させることにより、入力開口 1 4 cと出力開口 1 4 dを形成する際に、エツチングによりプレート 8 aが侵蝕され、プレート 8 aに貫通孔（電子増倍孔 1 4 ) が形成されることになる。

本実施形態においては、第 1の軌跡 1₃の中心 m₃を、プレ一ト 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの上面よりも内側に位置させており、プレート 8 aの上面から第 1の軌跡 1₃の中心 m₃までの長さ fを 0 . 0 6 mm程度に設定している。また、第 2の軌跡 14の中心 n を、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの下面よりも内側に位置させており、プレート 8 aの下面から第 2の軌跡 1 4 の中心 n までの長さ gを◦ . 0 3 mm程度に設定している。なお、第 2の軌跡 14の中心 n を、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの下面上に位置させるようにしてもよい。このように、

第 1の軌跡 1₃を描くようにプレート 8 aをケミカルエッチングすることにより第 1の湾曲面 1 9 cが形成されることになる。プレート 8 aの厚さ tに対する第 1の湾曲面 1 9 cのエッチング深度（e d₃/ t X 1 0 0 )は、図 5に示されるように、 8 5 %以上となる。

また、第 2の軌跡 14を描くようにプレート 8 aをケミカルエッチングすることにより第 2の湾曲面 1 9 dが形成されることになる。プレート 8 aの厚さ tに対する第 2の湾曲面 1 9 dのエッチング深度（e d₄/ t x 1 0 0 )は、図 5に示されるように、 9 0 %以上となる。

次に、以上のように構成するダイノード 8を用いた電子増倍器 7 (電子増倍部 9 ) の作用を図 1 0に基づいて説明する。

図 1 0は、電子増倍器 7の電子増倍部 9を構成する複数段のダイノード 8のうち、連続する 3段を取り出して示したものである。各段のダイノード 8は、第 1 の湾曲面 1 9 c (第 2の湾曲面 1 9 d ) の湾曲の向きが上段と下段で反転するように、プレート 8 aの配置方向を段毎に反転させて積層している。

この状態で、各ダイノード 8に所定の電圧を印加すると、前段の出力開口 1 4 dから電子增倍孔 1 4内に湾曲して入り込む状態の等電位線と、後段の入力開口 1 cから電子増倍孔 14内に湾曲して入り込む状態の等電位線とが形成されることになる。ここで、出力開口 14 dは、入力開口 14 cに比べて大なる口径に形成されているので、出力開口 14 dから入り込む等電位線、すなわちは 2次鼋子を次段に導く制動電界は、電子増倍孔 14内部に深く入り込む状態となる。この電子增倍孔 14内部に深く入り込む状態となる。

このように、電子增倍孔 14内への等電位線の入り込みが深ければ、電子増倍孔 14内部の制動電界が強くなり、前段のダイノード 8の第 1の湾曲面 19 cの下部から放出された 2次電子 21は、後段のダイノード 8に導かれる。

このように、上述した実施形態のダイノード 8によれば、電子増倍孔 14の内側面が上述したような第 1の湾曲面 19 a, 19 cと第 2の湾曲面 19 b， 19 dとを含んでいることから、一枚のプレート 8 aに電子增倍孔 14を形成することが可能となり、 2枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノード 8の製造コストを低減することができる。また、 2枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、更に、出力開口 14 b, 14dが入力開口 14a, 14 cに比ベて大なる口径に形成されているので、放出された 2次電子 2 1が次段のダイノ —ド 8に適切に導かれることになり、電子の収集効率を向上することができる。また、第 1の湾曲面 19 a, 19 cと第 2の湾曲面 19b， 19(1とは、第1 の湾曲面 19 a， 19 cを形成するためのェヅチング軌跡（第；！の軌跡 1 1₃) と第 2の湾曲面 19b， 19 dを形成するためのエッチング軌跡（第 1の軌跡 1₂, 1₄) とが接するもしくは重なるようにして形成されていることにより、電子増倍孔 14を容易に形成することができ、ダイノード 8の製造コストをより一層低減することができる。

また、プレート 8 aに平行な方向から見たときの第 1の湾曲面 19 a, 19 c の半径は、プレート 8 aに平行な方向から見たときの第 2の湾曲面 19 a, 19 cの半径よりも小さいことにより、入力開口 14 a, 14 cに比べて大なる口径の出力開口 1 4 b , 1 4 dを有する電子増倍孔 1 4をプレート 8 aに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノ一ド 8を低製造コストで実現することができる。

また、第 1の湾曲面 1 9 a， 1 9 cの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの上面よりも内側に位置していることにより、入力開口 1 4 a , 1 4 cに比べて大なる口径の出力開口 1 4 b， 1 4 dを有する電子増倍孔 1 4をプレート 8 aに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノード 8を低製造コストで実現することができる。

また、第 2の湾曲面 1 9 a , 1 9 cの中心は、プレート 8 aに平行な方向から見てプレート 8 aの下面よりも内側、もしくはプレート 8 aの下面上に位置していることにより、入力開口 1 4 a， 1 4 cに比べて大なる口径の出力開口 1 4 b， 1 4 dを有する電子増倍孔 1 4をプレート 8 aに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノード 8を低製造コス卜で実現することができる。

また、上述した実施形態のダイノード 8の製造方法によれば、一枚のプレート 8 aに対して、上述した形状の第 1の軌跡 l i, 1₃を描くようにプレート 8 aの上面側の所定部分をケミカルエッチングして入力開口 1 4 a , 1 4 cを形成する一方、上述した形状の第 2の軌跡 1₂， 14を描くようにプレート 8 aの下面側の所定部分をケミカルェヅチングして出力開口 1 4 b， 1 4 dを形成するので、一枚のプレート 8 aに電子增倍孔 1 4を形成することが可能となる。これにより、 2枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノ一ドの製造コストを低減することができる。また、 2枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、放出された 2次電子 2 1を次段のダイノード 8に適切に導くことができ、電子の収集効率の悪化を抑制することができる。本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、上述した数値、形状等も適宜変更して設定することができ、また、本実施形態は、光電面 3 aを備えた光電子増倍管 1に適用した例を示しているが、もちろん本発明は電子増倍管にも適用することができる。また、ケミカルエッチング以外のエッチング技術を用いるようにしてもよい。

なお、上記ダイノードの構造の特徴は、上下面を貫通するスリット（電子増倍孔） 14が形成された 1枚の金属プレート（ダイノード 8) と、スリヅト 14の内面に設けられた 2次電子放出層（ 19 a, 19 b, 19 c, 19 d：説明の便宜上、湾曲面と同一符号で示す）とを備えるダイノードの構造において、スリヅト 14の幅方向（ピッチ pの方向）に沿って対向する 2つの内面のそれぞれは、スリットの長さ方向（図 5〜図 10においては紙面に垂直な方向）に沿った軸（m 1, m2, m3, m4)を囲むように曲がった湾曲面（19a, 19b， 19 c, 19 d) を有しており、前記幅方向に沿った前記湾曲面の一方の最深部（BL, BR) は、当該最深部（BL, BR) に最も近い前記スリットの上面又は下面の縁部（EL, ER) から金属プレート（ダイノード 8) の厚み方向に沿って延びた直線（LL， LR) に対して、スリット 14の外側の側に位置している（図 5 なお、上記湾曲面は必ずしも円筒面の一部である必要はなく、多少の変形は可能であるが、電子の収集効率の悪ィヒを抑制するためには、少なくとも一方の湾曲面（19 a)'における最深部 (BL) から、該当する縁部（EL) に延びる曲面がオーバ一ハングしていることが必要で、この場合には電子が、対向する湾曲面 19 bに効率的に入射する。湾曲面 19 bも湾曲面 19 aと同一の条件を満たす場合、電子収集効率は更に増加する。これらの特徴は、図 7以降の図面において示されるダイノードにも適用される。

以 J、詳細に説明したように、本発明によれば、電子の収集効率の悪化を抑制し、製造コストを低減することが可能なダイノードの製造方法及び構造を提供することができる。

産業上の利用可能性

本発明は、電子増倍管、光電子増倍管等に用いられるダイノードの製造方法、及びその構造に利用できる。

Claims

^^求の^ g囲

1 . 一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔を形成するダイノードの製造方法であって、

前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有する略円弧状の第 1の軌跡を描くように、前記プレートの一方の面側の所定部分をエッチングして前記入力開口を形成し、

前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有すると共に、その中心が前記第 1の軌跡の中心に対して前記プレ一トに平行な方向にずれて位置しており、前記プレートに平行な方向から見て前記第 1の軌跡と接するもしくは重なる略円弧状の第 2の軌跡を描くように、前記プレートの他方の面側の所定部分をエッチングして前記出力開口を形成することを特徴とするダイノードの製造方法。

2 . 前記第 1の軌跡の半径を前記第 2の軌跡の半径よりも小さくすることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のダイノードの製造方法。

3 . 前記第 1の軌跡の中心を、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記一方の面よりも内側に位置させることを特徴とする請求の範囲第 1項又は請求の範囲第 2項に記載のダイノ一ドの製造方法。

4 . 前記第 2の軌跡の中心を、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記他方の面よりも内側、もしくは前記プレ一トの前記他方の面上に位置させることを特徴とする請求の範囲第 1項〜請求の範囲第 3項のいずれか一項に記載のダイノ一ドの製造方法。

5 . 一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔が形成されたダイノードの構造であって、

前記貫通孔の内側面は、互いに対向する第 1の湾曲面と第 2の湾曲面とを含み、前記第 1の湾曲面は、前記入力開口に対向するように前記入力開口の縁部から延び、前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、前記第 2の湾曲面は、前記出力開口に対向するように前記出力開口の縁部から延び、前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、

前記出力開口は、前記入力開口に比べて大なる口径に形成されていることを特徴とするダイノードの構造。

6 . 前記第 1の湾曲面と前記第 2の湾曲面とは、前記第 1の湾曲面を形成するための軌跡と前記第 2の湾曲面を形成するための軌跡とが接するもしくは重なるようにして形成されていることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のダイノ一ドの構造。

7 . 前記プレートに平行な方向から見たときの前記第 1の湾曲面の半径は、前記プレートに平行な方向から見たときの前記第 2の湾曲面の半径よりも小さいことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のダイノードの構造。

8 . 前記第 1の湾曲面の中心は、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記一方の面よりも内側に位置していることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のダイノードの構造。

9 . 前記第 2の湾曲面の中心は、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記他方の面よりも内側、もしくは前記プレートの前記他方の面上に位置していることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のダイノードの構造。

1 0 . 上下面を貫通するスリツトが形成された 1枚の金属プレートと、前記スリツトの内面に設けられた 2次電子放出層とを備えるダイノードの構造において、前記スリットの幅方向に沿って対向する 2つの内面のそれそれは、前記スリッ卜の長さ方向に沿った軸を囲むように曲がった湾曲面を有しており、前記幅方向に沿った前記湾曲面の一方の最深部は、当該最深部に最も近い前記スリットの上面又は下面の縁部から前記金属プレートの厚み方向に沿って延びた直線に対して、前記スリヅトの外側の側に位置することを特徴とするダイノードの構造。