WO2009150760A1 - 光電陰極 - Google Patents

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利和 松井
康全 浜名
公嗣 中村
喜浩 石上
大二郎 小栗
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01J1/02—Main electrodes
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J40/00—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
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    • H01J40/04—Electrodes
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/26—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output

Definitions

  • the present invention relates to a photocathode that emits photoelectrons upon incidence of light.
  • the photocathode has high sensitivity to incident light.
  • sensitivity is particularly required, and reduction of dark current is also required.
  • linearity is also required in fields where measurement with a wide dynamic range is required, such as semiconductor inspection equipment.
  • Patent Document 1 a photocathode using Sb and Bi is disclosed.
  • improvement of various characteristics such as reduction of dark current or improvement of linearity is desired simultaneously with further improvement of quantum efficiency.
  • a metal thin film or a net-like electrode has been formed between the incident face plate and the photocathode to increase the conductivity of the photocathode.
  • the reduction of the rate and the photocathode area are reduced, and the effective quantum efficiency is lowered.
  • the photocathode according to the present invention includes a photoelectron emission layer containing Sb and Bi and emitting photoelectrons to the outside upon incidence of light, and the photoelectron emission layer contains 32 mol% or less of Bi with respect to Sb and Bi. It is characterized by being.
  • This photocathode can dramatically improve linearity at low temperatures.
  • the photoelectron emission layer preferably contains 29 mol% or less of Bi with respect to Sb and Bi.
  • the photoelectron emission layer preferably contains 0.4 mol% or more of Bi with respect to Sb and Bi. Thereby, the dark current can be surely reduced.
  • the photoelectron emission layer preferably contains 8.8 mol% or more of Bi with respect to Sb and Bi. Thereby, the linearity equivalent to the upper limit value of the linearity of the multi-alkali photocathode can be stably obtained.
  • the photocathode according to the present invention it is preferable to further include an underlayer formed of MgO on the light incident side of the photoelectron emission layer.
  • the photoelectron emitting layer is preferably formed by reacting an SbBi alloy thin film with potassium metal vapor and cesium metal vapor (rubidium metal vapor).
  • the intermediate layer 14 and the underlayer 16 are made of a combination of HfO 2 —MgO, an effect as a buffer layer of the photoelectron emission layer 18 and the substrate 12 can be obtained, and an effect of preventing light reflection can be obtained.
  • the photoelectron emitting layer 18 is formed by reacting an SbBi alloy thin film with potassium metal vapor and cesium metal vapor, or reacting rubidium metal vapor with cesium metal vapor.
  • the photoelectron emission layer 18 is formed as a porous layer made of Sb—Bi—K—Cs or Sb—Bi—Rb—Cs.
  • the photoelectron emission layer 18 functions as a photoelectron emission layer of the photocathode 10.
  • the alloy thin film of SbBi is deposited on the underlayer 16 by sputtering deposition, EB deposition, or the like.
  • the film thickness of the photoelectron emission layer 18 is in the range of 150 to 1000 mm.
  • the inventor of the present application has found that the inclusion of Bi of a predetermined amount or more in Sb of the photoelectron emission layer 18 increases the number of carriers due to lattice defects and increases the conductivity of the photocathode. did. Thus, it was found that the linearity of the photocathode 10 can be improved by containing Bi. Moreover, although the high sensitivity photocathode had the problem that dark current will become large, it discovered that dark current could be reduced by containing Bi in Sb.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the idea that dark current can be reduced by adding Bi to Sb
  • (a) is a conceptual diagram of a photocathode not containing Bi
  • (b) is a conceptual diagram of a photocathode not containing Bi
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a photocathode containing Bi.
  • thermionic energy 0.038 eV at room temperature
  • the Bi content is high, the Ea value of the surface barrier is further increased and the quantum efficiency is lowered, but the inventor of the present application can sufficiently secure the sensitivity required depending on the application field. The content ratio of Bi that can be obtained was found.
  • the photocathode 10 When the photocathode 10 is used in a semiconductor foreign matter inspection apparatus, scattered light when a small foreign matter is irradiated with laser light becomes weak, but scattered light when a large foreign matter is irradiated with laser light becomes large. Accordingly, the photocathode 10 is required to have a sensitivity sufficient to detect weak scattered light and a wide dynamic range that can handle both weak scattered light and large scattered light.
  • the Bi content to SbBi in the photoelectron emission layer 18, that is, the ratio of the molar amount of Bi to the total molar amount of Sb and Bi is In order to ensure the sensitivity and linearity required in this field, it is preferably 8.8 mol% or more and 32 mol% or less, and more preferably 8.8 mol% or more and 29 mol% or less. Moreover, in order to ensure the linearity of the photocathode 10 at the time of low temperature, it is preferable that it is 16.7 mol% or more and 32 mol% or less.
  • the Bi content to Sb in the photoelectron emission layer 18 sufficiently reduces the dark current.
  • it is preferably 16.7 mol% or less, more preferably 0.4 mol% or more and 16.7 mol% or less.
  • it is still more preferable.
  • the operations of the photocathode 10 and the photomultiplier tube 30 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, in the photomultiplier tube 30, incident light h ⁇ transmitted through the incident window 34 enters the photocathode 10. The light h ⁇ enters from the substrate 12 side, passes through the substrate 12, the intermediate layer 14, and the base layer 16, and reaches the photoelectron emission layer 18.
  • the photoelectron emission layer 18 functions as an active layer for emitting photoelectrons, where photons are absorbed and photoelectrons e ⁇ are generated. Photoelectrons e ⁇ generated in the photoelectron emission layer 18 are emitted from the surface of the photoelectron emission layer 18. The emitted photoelectrons e ⁇ are multiplied by the multiplication unit 40 and collected by the anode 38.
  • the sample of the photocathode which concerns on an Example, and the sample of the photocathode which concerns on the comparative example are demonstrated.
  • the sample of the photocathode according to the example has an intermediate layer 14 made of hafnium oxide (HfO 2 ) formed on the borosilicate glass substrate 12 and an underlayer 16 made of MgO formed thereon.
  • An SbBi alloy film containing Bi with a predetermined content is formed on the underlayer 16 of this sample, and the SbBi alloy film is exposed to potassium metal vapor and cesium metal vapor until it is confirmed that the photocathode sensitivity reaches the maximum value.
  • the photoelectron emission layer 18 is formed.
  • the SbBi layer of the photoelectron emission layer 18 is 30 to 80 mm (150 to 400 mm in terms of photoelectron emission layer).
  • a manganese oxide underlayer is formed on a borosilicate glass substrate, an Sb film is formed thereon, and a photoelectron emitting layer is formed by reacting potassium metal vapor and cesium metal vapor.
  • the sample of the conventional bialkali photocathode formed (Comparative Example A1, Comparative Example A2) and the photoelectron emitting layer by reacting sodium metal vapor, potassium metal vapor and cesium metal vapor with the Sb film on the UV transmissive glass substrate And a sample of a multi-alkali photocathode (Comparative Example B) formed.
  • a photocathode sample having the same configuration as the photocathode sample according to the example (Comparative Example C1, Comparative Example 1) except that Bi is not contained at all on the photoelectron emission surface.
  • Example C2 comparative example D, comparative example E are used.
  • 4 to 7 show a sample of a photocathode having a Bi content of 0.4 to 32 mol% according to the embodiment, and a photocathode according to a comparative example having the same configuration as the example except that the Bi content is 0 mol%.
  • the spectral sensitivity characteristics of a sample (Comparative Example C2), a conventional sample of a bialkali photocathode (Comparative Example A1) using manganese oxide as an underlayer, and a sample of a multialkali photocathode (Comparative Example B) are shown.
  • 4 is a sample of a photocathode having a Bi content of 0 mol%, 0.4 mol%, 0.9 mol%, and 1.8 mol%, and FIG.
  • FIG. 5 is a Bi content of 2.0 mol%, 2.1 mol%, 6.9 mol%, 8.8 mol% photocathode sample
  • FIG. 6 shows Bi content 10.5 mol%, 11.4 mol%, 11.7 mol%, 12 mol% photocathode sample
  • FIG. 7 shows Bi content 13 mol%, 16. It is a graph which shows the quantum efficiency with respect to each wavelength about the sample of 7 mol%, 29 mol%, and 32 mol% of a photocathode. 4 to 7, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents quantum efficiency (%).
  • the quantum efficiency higher than that of the conventional bialkali photocathode can be secured by setting Bi contained in the photoelectron emission layer to 16.7 mol% or less.
  • the quantum efficiency is higher than that of the conventional sample at a wavelength of 500 to 600 nm. Therefore, it is understood that the sensitivity at 500 to 600 nm, that is, the green sensitivity to the red sensitivity can be improved as compared with the conventional bialkali photocathode by containing 16.7 mol% or less of Bi with respect to SbBi of the photoelectron emission layer.
  • the sample (ZK4192) with a Bi content of 29 mol% shows a quantum efficiency of 20% or more at the peak between wavelengths 320 to 440 nm. Accordingly, a quantum efficiency of 20% or more, which is considered to be sufficient sensitivity in a field where the amount of incident light is large, such as a semiconductor inspection apparatus, by containing 29 mol% or less of Bi with respect to SbBi in the photoelectron emission layer. It is understood that can be obtained.
  • the quantum efficiency is larger than or equivalent to that of the sample of the multialkali photocathode (Comparative Example B) at a wavelength of 450 to 500 nm.
  • Table 1 shows the experimental results comparing the cathode sensitivity, anode sensitivity, dark current, cathode blue sensitivity index, and dark count for each Bi content of the photocathode.
  • Table 1 shows the measurement results of samples having a Bi content of 0.4 to 16.7 mol% as the photocathode according to the example, and the bialkali with manganese oxide as the underlayer as the photocathode according to the comparative example.
  • the measurement results of the conventional sample of the photocathode (Comparative Example A1) and the photocathode sample (Comparative Example C1, Comparative Example D, and Comparative Example E) with a Bi content of 0 mol% are shown.
  • Samples having a Bi content of 0.4 to 16.7 mol% and photocathode samples having a Bi content of 0 mol% were both oxidized on the substrate 12. It has an intermediate layer 14 made of hafnium (HfO 2 ) and a base layer 16 made of MgO formed thereon.
  • the cathode blue sensitivity index in Table 1 is the cathode current when a filter having a thickness of 1/2 of the blue filter CS-5-58 (manufactured by Corning) is placed in front of the photomultiplier tube 30 when measuring the lumen sensitivity. (A / lm-b).
  • the dark count in Table 1 is a value for relatively comparing the number of photoelectrons emitted from the photoelectron emission layer 18 in the dark state in which light incident on the photocathode 10 is blocked, and in a room temperature environment of 25 ° C. It was measured with Specifically, this dark count is calculated based on the result of FIG. 8 obtained by a measuring device that counts photoelectrons.
  • FIG. 8 is a diagram showing the count number for each intensity of photoelectrons emitted from the photoelectron emission layer in the dark state, with a Bi content of 0 mol% (Comparative Example C1), 2.1 mol%, 6.9 mol%, and 10.
  • the horizontal axis in FIG. 8 indicates the channel of the measuring device, and the horizontal axis indicates the count number of photoelectrons detected in each channel.
  • FIG. 9 shows the relationship between the dark count value shown in Table 1 and the Bi content.
  • FIG. 9 shows a photocathode sample having a Bi content of 0.4 to 16.7 mol%, and a photocathode sample having a Bi content of 0 mol% and an intermediate layer of HfO 2 (Comparative Example C1, Comparative Example D, Comparison) It is the graph which plotted the value of the dark count of Example E).
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 indicates the Bi content (mol%), and the vertical axis indicates the dark count value.
  • the dark count value is reduced by more than half.
  • the reduction of dark count was seen also in 13 mol% between Bi content rate 10.5 mol% or more and 16.7 mol% or less.
  • FIG. 10 shows the relationship between the dark count value and the Bi content in the region where the Bi content is low in FIG.
  • FIG. 10 shows a sample of a photocathode having a Bi content of 0.4 to 2.1 mol%, and a photocathode sample having a Bi content of 0 mol% and an intermediate layer of HfO 2 (Comparative Example C1, Comparative Example D, Comparison) It is the graph which plotted the value of the dark count of Example E).
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 10 indicates the Bi content (mol%), and the vertical axis indicates the dark count value.
  • the photocathode sample having a Bi content of 0.4 mol% is compared with the photocathode samples having a Bi content of 0 mol% (Comparative Example C1, Comparative Example D, and Comparative Example E).
  • the dark count is significantly reduced. Therefore, it is understood that if Bi is contained even in a small amount, that is, if the Bi content is larger than 0 mol%, the effect of reducing the dark count value can be obtained. From the above, it is understood that by adding Bi to Sb, the dark count value can be reduced while obtaining a higher cathode blue sensitivity index than that of the conventional sample using manganese oxide as an underlayer (see Table 1).
  • FIG. 11 and 12 show the linearity of a photocathode sample having a Bi content of 2.0 to 32 mol%.
  • FIG. 11 is a photocathode sample having a Bi content of 2.0 mol%, 2.1 mol%, 6.9 mol%, 8.8 mol%, 10.5 mol%, 11.7 mol%, 12 mol%, 13.3 mol%
  • 12 is a graph showing the rate of change with respect to the cathode current of each photocathode sample having a Bi content of 16.7 mol%, 29 mol%, and 32 mol%.
  • the horizontal axis represents the cathode current (A)
  • the vertical axis represents the rate of change (%).
  • FIG. 13 is a graph in which the cathode current when the change rate shown in FIGS. 11 and 12 is ⁇ 5% is plotted for each content rate.
  • the horizontal axis indicates the Bi content (mol%)
  • the vertical axis indicates the cathode current (A) at a change rate of ⁇ 5%.
  • the upper limit of the linearity of the bialkali photocathode (Sb—K—Cs) according to Comparative Examples A1 and A2 is known to be 0.01 ⁇ A, and therefore, 1.0 ⁇ 10 ⁇ 8 A in FIG. Is indicated by a dotted line.
  • the upper limit value of the linearity of the multi-alkali photocathode (Sb—Na—K—Cs) according to Comparative Example B is known to be 10 ⁇ A
  • a sample having a Bi content of 8.8 mol% or more shows a linearity equivalent to the upper limit (1.0 ⁇ 10 ⁇ 5 A) of the linearity of the multi-alkali photocathode.
  • the change in linearity with respect to the change in Bi content is large, and the linearity is greatly reduced due to the decrease in Bi content, whereas the Bi content is 8
  • the change in linearity with respect to the change in Bi content is small. Therefore, even if the Bi content is slightly changed due to a manufacturing error, high linearity can be stably secured without abrupt change in linearity.
  • FIG. 14 is a graph in which the cathode current when the rate of change is ⁇ 5% is plotted for each content rate for each temperature.
  • a photocathode sample (ZK4198) with a Bi content rate of 32 mol% according to the example, Bi content rate The linearity of a 16.7 mol% photocathode sample (ZK4142) and a conventional bialkali photocathode sample (Comparative Example A2) based on manganese oxide according to a comparative example were measured in a low temperature environment. The measurement results are shown.
  • the horizontal axis in FIG. 14 represents the temperature (° C.) in the measurement environment, and the vertical axis represents the cathode current (A) at a change rate of ⁇ 5%.
  • the sample of the conventional bialkali photocathode with manganese oxide as the underlayer has a sharp decrease in linearity with a decrease in temperature.
  • the linearity is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 times or more lower than the linearity at room temperature (25 ° C.).
  • the linearity at ⁇ 100 ° C. is only 0.1 times lower than the linearity at room temperature (25 ° C.).
  • the linearity at ⁇ 100 ° C. is hardly lowered as compared with the linearity at room temperature.
  • the linearity at low temperatures can be drastically improved by setting the Bi content to 32 mol% or less.
  • the photocathode capable of improving the linearity at a low temperature is suitable for use in, for example, observation of dark matter in the universe performed by a high energy physicist.
  • a liquid argon scintillator ⁇ 189 ° C.
  • a liquid xenon scintillator ⁇ 112 ° C.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • the substances contained in the substrate 12 and the underlayer 16 are not limited to the substances described above.
  • the intermediate layer 14 may not be provided.
  • the method of forming each layer of the photocathode is not limited to the method described in the above embodiment.
  • the photocathode according to this embodiment may be applied to an electron tube such as an image intensifier (II tube).
  • II tube image intensifier
  • the present invention provides a photocathode capable of improving various characteristics.

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  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)

Abstract

　本発明は、各種特性を向上させることのできる光電陰極を提供することを目的とする。光電陰極１０において、基板１２上に中間層１４、下地層１６、及び光電子放出層１８をこの順で形成する。光電子放出層１８は、ＳｂとＢｉを含有し、光の入射により光電子を外部に放出する機能を備えており、光電子放出層１８には、ＳｂＢｉに対して３２ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されている。これにより、低温時におけるリニアリティを飛躍的に向上させることができる。

Description

光電陰極
　本発明は、光の入射により光電子を放出する光電陰極に関するものである。
　従来の光電陰極として、容器の内面にＳｂを蒸着させ、その蒸着層の上にＢｉを蒸着させ、さらにその上からＳｂを蒸着させることによってＳｂ層とＢｉ層とを形成し、Ｃｓの蒸気を反応させることによって構成されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５２－１０５７６６号公報
　入射光に対する光電陰極の感度は高いことが好ましい。光電陰極の感度を高くするには、光電陰極に入射する光子の数に対する光電陰極外部に放出される光電子の数の割合を示す実効的な量子効率を高くする必要がある。また、微弱な光を検出する場合は特に感度が要求されると共に暗電流の低減も要求される。一方、半導体検査装置のようにダイナミックレンジの広い計測が求められる分野においては、リニアリティも要求される。特許文献１においては、ＳｂとＢｉを用いる光電陰極が開示されている。しかしながら、光電陰極においては、さらなる量子効率の向上と同時に、暗電流の低減、あるいはリニアリティの向上などの各種特性の向上が望まれている。また、特に高いリニアリティを要求される極低温計測の場合は、従来、入射面板と光電陰極の間に金属薄膜や網状電極を形成して光電陰極の導電性を高めることが行われたが、透過率の低下や光電面面積が少なくなり、実効的量子効率が下がってしまう。
　本発明は、各種特性を向上させることのできる光電陰極を提供することを目的とする。
　本発明に係る光電陰極は、ＳｂとＢｉを含有し、光の入射により光電子を外部に放出する光電子放出層を備え、光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して３２ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることを特徴とする。
　この光電陰極では、低温時におけるリニアリティを飛躍的に向上させることができる。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して２９ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることが好ましい。これによって、マルチアルカリ光電陰極と同等の感度を確保することができ、半導体検査装置のようなダイナミックレンジの広い計測が求められる分野で要求される量子効率を確保することができる。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して１６．７ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることが好ましい。これによって、酸化マンガン下地層にＳｂ層を設けた従来品よりも高い感度を得ることができ、特に、波長５００～６００ｎｍにおける感度、すなわち緑色感度～赤感度を向上させることができる。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して６．９ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることが好ましい。これによって、量子効率３５％以上の高感度を得ることができる。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して０．４ｍｏｌ％以上のＢｉが含有されていることが好ましい。これによって、暗電流を確実に低減することができる。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して８．８ｍｏｌ％以上のＢｉが含有されていることが好ましい。これによって、マルチアルカリ光電陰極のリニアリティの上限値と同等のリニアリティを安定して得ることができる。
　また、本発明に係る光電陰極において、―１００℃におけるリニアリティが、２５℃におけるリニアリティの０．１倍よりも高いことが好ましい。また、波長３２０～４４０ｎｍでのピークにおいて２０％以上の量子効率を示すことが好ましく、波長３００～４３０ｎｍでのピークにおいて３５％以上の量子効率を示すことが好ましい。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層の光の入射側に、ＨｆＯ２から形成される中間層を更に備えることが好ましい。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層の光の入射側に、ＭｇＯから形成される下地層を更に備えることが好ましい。
　また、本発明に係る光電陰極において、光電子放出層は、ＳｂＢｉの合金薄膜に、カリウム金属蒸気及びセシウム金属蒸気（ルビジウム金属蒸気）を反応させることによって形成されることが好ましい。
　本発明によれば、各種特性を向上させることができる。
本実施形態に係る光電陰極を透過型として適用した光電子増倍管の断面構成を示す図である。 本実施形態に係る光電陰極の構成を一部拡大して示す断面図である。 ＳｂにＢｉを含有させることによって暗電流を低減することができるとの考えを説明するための概念図である。 実施例及び比較例の分光感度特性を示すグラフである。 実施例及び比較例の分光感度特性を示すグラフである。 実施例及び比較例の分光感度特性を示すグラフである。 実施例及び比較例の分光感度特性を示すグラフである。 暗中状態において光電子放出層から放出される光電子の強度ごとのカウント数を示す図である。 実施例及び比較例のダークカウントの値をプロットしたグラフである。 実施例及び比較例のダークカウントの値をプロットしたグラフである。 実施例のリニアリティを示すグラフである。 実施例のリニアリティを示すグラフである。 図１１及び図１２に示されている変化率が－５％のときの陰極電流を各含有率についてプロットしたグラフである。 変化率が－５％のときの陰極電流を各含有率について温度ごとにプロットしたグラフである。
符号の説明
　１０…光電陰極、１２…基板、１４…中間層、１６…下地層、１８…光電子放出層。
　以下、図面を参照して本実施形態に係る光電陰極について詳細に説明する。
　図１は、本実施形態に係る光電陰極（光電面）を透過型として適用した光電子増倍管の断面構成を示す図である。光電子増倍管３０は、入射光を透過する入射窓３４と、筒状の側管の一方の開口端を入射窓３４で封止してなる容器３２とを備える。容器３２内には光電子を放出する光電陰極１０、放出された光電子を増倍部４０へ導く集束電極３６、電子を増倍する増倍部４０、及び増倍された電子を収集する陽極３８が設けられている。なお、光電子増倍管３０では、光電陰極１０の基板１２が入射窓３４として機能するように構成されている。
　集束電極３６と陽極３８との間に設けられる増倍部４０は、複数のダイノード４２で構成されている。集束電極３６、ダイノード４２、光電陰極１０、及び陽極３８は、光電陰極１０と反対側の容器３２の端部に設けられたステム板５７を貫通するように設けられたステムピン４４と電気的に接続されている。
　図２は、本実施形態に係る光電陰極の構成を一部拡大して示す断面図である。この光電陰極１０では、図２に示すように、基板１２上に中間層１４、下地層１６、及び光電子放出層１８がこの順で形成されている。光電陰極１０は、基板１２側から光ｈνが入射し、光電子放出層１８側から光電子ｅ－が放出される透過型として模式的に図示されている。
　基板１２は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる中間層１４をその上に形成することが可能な基板からなる。基板１２は、波長１７７ｎｍ～１０００ｎｍの光を透過するものが好ましい。このような基板として、高純度合成石英ガラス、あるいは硼珪酸ガラス（例えばコバールガラス）、パイレックスガラス（登録商標）からなる基板がある。この基板１２は、好適には１～５ｍｍの厚みを有しており、これによって最適の透過率と機械的強度を保つことができる。
　中間層１４は、ＨｆＯ２から形成されることが好ましい。ＨｆＯ２は、波長３００ｎｍ～１０００ｎｍの光に対して高い透過率を示す。また、ＨｆＯ２は、その上にＳｂが形成される場合、Ｓｂのアイランド構造を細かくする。この中間層１４は、洗浄処理を行ったガラスバルブの容器３２の入射窓３４に相当する基板１２にＨｆＯ２を蒸着することによって形成される。蒸着は、例えばＥＢ（electron beam；エレクトロンビーム）蒸着装置を用いたＥＢ蒸着法によってなされる。特に、中間層１４と下地層１６とをＨｆＯ２－ＭｇＯの組み合わせとすることにより光電子放出層１８と基板１２の緩衝層としての効果が得られると共に、光の反射を防止するという効果が得られる。
　下地層１６は、酸化マンガン、ＭｇＯ、あるいはＴｉＯ２などの波長１１７ｎｍ～１０００ｎｍの光を透過するものが好ましい。特に、下地層１６をＭｇＯで形成することによって、量子効率２０％以上、または３５％以上の高い感度を得ることができる。ＭｇＯ下地層を設けることによって、光電子放出層１８と基板１２の緩衝層としての効果が得られると共に、光の反射を防止するという効果が得られる。この下地層１６は、所定の酸化物を蒸着させることによって形成される。
　光電子放出層１８は、ＳｂＢｉの合金薄膜に、カリウム金属蒸気とセシウム金属蒸気を反応させることによって、あるいはルビジウム金属蒸気とセシウム金属蒸気を反応させることによって形成される。この光電子放出層１８は、Ｓｂ－Ｂｉ－Ｋ－Ｃｓ又はＳｂ－Ｂｉ－Ｒｂ－Ｃｓからなる多孔質層として形成される。光電子放出層１８は、光電陰極１０の光電子放出層として機能する。ＳｂＢｉの合金薄膜はスパッタ蒸着法やＥＢ蒸着法などによって下地層１６に蒸着される。光電子放出層１８の膜厚は、１５０Å～１０００Åの範囲である。
　ここで、本願発明者は鋭意研究の結果、光電子放出層１８のＳｂに所定量以上のＢｉを含有させることによって、格子欠陥に起因するキャリアが多くなり光電陰極の伝導性が大きくなることを発見した。これによって、Ｂｉを含有させることで光電陰極１０のリニアリティを向上できることを見出した。また、高感度の光電陰極は暗電流が大きくなってしまうという問題があったが、ＳｂにＢｉを含有させることによって暗電流を低減することができることを発見した。
　図３は、ＳｂにＢｉを含有させることによって暗電流を低減することができるとの考えを説明するための概念図であり、（ａ）はＢｉが含有されない光電陰極の概念図、（ｂ）はＢｉが含有される光電陰極の概念図である。図３（ａ）に示すように、Ｂｉが含有されていない光電陰極においては、熱電子エネルギー（室温で０．０３８ｅＶ）が伝導帯近傍の不純物準位で励起し、熱電子となって放出されることによって暗電流が発生する。本実施形態に係る光電陰極１０では、図３（ｂ）に示すように、ＳｂにＢｉを含有させることによって表面障壁（Ｂｉの含有率２．１ｍｏｌ％でＥａ値＝０．０６ｅＶ）を発生させることができるため、熱電子を表面障壁で阻むことによって暗電流の発生を抑えることができる。一方、Ｂｉの含有率が多い場合は表面障壁のＥａ値が更に大きくなって量子効率も下がってしまうが、本願発明者は、適用分野に応じて必要とされる感度を十分に確保することができるＢｉの含有率を見出した。
　光電陰極１０を半導体の異物検査装置に用いる場合、小さな異物にレーザ光が照射された際の散乱光は微弱となるが、大きな異物にレーザ光が照射された際の散乱光は大きくなる。従って、光電陰極１０には微弱な散乱光を検出できるだけの感度が要求されると共に、微弱な散乱光と大きな散乱光のいずれにも対応できる広いダイナミックレンジが要求される。このように、半導体検査装置のようなダイナミックレンジの広い計測が求められる分野においては、光電子放出層１８におけるＳｂＢｉに対するＢｉの含有率、すなわちＳｂ及びＢｉの総モル量に対するＢｉのモル量の割合は、当該分野において必要とされる感度及びリニアリティを確保するために、８．８ｍｏｌ％以上、３２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、８．８ｍｏｌ％以上、２９ｍｏｌ％以下であることがさらに好ましい。また、低温時における光電陰極１０のリニアリティを確保するために１６．７ｍｏｌ％以上、３２ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
　光電陰極１０を、例えば高エネルギー物理実験などの感度が特に要求され暗電流を極力低減する必要のある分野に適用する場合、光電子放出層１８におけるＳｂに対するＢｉの含有率は、暗電流を十分低減すると共に必要とされる感度を確保するために、１６．７ｍｏｌ％以下であることが好ましく、０．４ｍｏｌ％以上、１６．７ｍｏｌ％以下であることがさらに好ましい。また、０．４ｍｏｌ％以上、６．９ｍｏｌ％以下とすることにより、特に高い感度を得ることができるため一層好ましい。
　光電陰極１０及び光電子増倍管３０の動作を説明する。図１及び図２に示すように、光電子増倍管３０において、入射窓３４を透過した入射光ｈνが光電陰極１０に入射する。光ｈνは、基板１２側から入射し、基板１２、中間層１４、及び下地層１６を透過して光電子放出層１８に達する。光電子放出層１８は光電子放出するための活性層として機能し、ここで光子が吸収されて光電子ｅ－が発生する。光電子放出層１８で発生した光電子ｅ－は、光電子放出層１８表面から放出される。放出された光電子ｅ－は増倍部４０で増倍され、陽極３８によって収集される。
　続いて、実施例に係る光電陰極のサンプル及びその比較例に係る光電陰極のサンプルについての説明を行う。実施例に係る光電陰極のサンプルは、硼珪酸ガラス基板１２に形成された酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる中間層１４と、その上に形成されたＭｇＯからなる下地層１６とを有している。このサンプルの下地層１６の上に所定の含有率のＢｉを含むＳｂＢｉ合金膜を形成し、光電陰極感度が最大値となるのを確認するまでＳｂＢｉ合金膜をカリウム金属蒸気及びセシウム金属蒸気に曝すことによって、光電子放出層１８を形成する。光電子放出層１８のＳｂＢｉ層は３０～８０Å（光電子放出層換算で１５０～４００Å）である。
　比較例に係る光電陰極のサンプルは、硼珪酸ガラス基板上に酸化マンガンの下地層を形成し、その上にＳｂ膜を形成してカリウム金属蒸気及びセシウム金属蒸気を反応させることによって光電子放出層を形成したバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ１，比較例Ａ２）と、UV透過ガラス基板上にＳｂ膜にナトリウム金属蒸気、カリウム金属蒸気及びセシウム金属蒸気を反応させることによって光電子放出層を形成したマルチアルカリ光電陰極のサンプル（比較例Ｂ）とを用いる。また、比較例に係る光電陰極のサンプルとして、光電子放出面にＢｉが全く含有されていないこと以外は実施例に係る光電陰極のサンプルと同じ構成とされた光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｃ２，比較例Ｄ，比較例Ｅ）を用いる。
　図４～図７に、実施形態に係るＢｉ含有率０．４～３２ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、Ｂｉ含有率０ｍｏｌ％であること以外は実施例と同じ構成とされた比較例に係る光電陰極のサンプル（比較例Ｃ２）、酸化マンガンを下地層としたバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ１）、及びマルチアルカリ光電陰極のサンプル（比較例Ｂ）の分光感度特性を示す。図４はＢｉ含有率０ｍｏｌ％、０．４ｍｏｌ％、０．９ｍｏｌ％、１．８ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、図５はＢｉ含有率２．０ｍｏｌ％、２．１ｍｏｌ％、６．９ｍｏｌ％、８．８ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、図６はＢｉ含有率１０．５ｍｏｌ％、１１．４ｍｏｌ％、１１．７ｍｏｌ％、１２ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、図７はＢｉ含有率１３ｍｏｌ％、１６．７ｍｏｌ％、２９ｍｏｌ％、３２ｍｏｌ％の光電陰極のサンプルについて、それぞれの波長に対する量子効率を示すグラフである。図４～図７に示すグラフの横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は量子効率（％）を示す。なお、図４～７には、酸化マンガンを下地層としたバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ１）、及びマルチアルカリ光電陰極のサンプル（比較例Ｂ）の分光感度特性がいずれも示されている。
　図４及び図５から理解されるように、Ｂｉ含有率０．４ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４３００）、Ｂｉ含有率０．９ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４２９５）、Ｂｉ含有率１．８ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４３０４）、Ｂｉ含有率２．０ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４２９３）、Ｂｉ含有率２．１ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１７５）、Ｂｉ含有率６．９ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１５２）は、波長３００～４３０ｎｍでのピークにおいて３５％以上の量子効率を示す。従って、光電子放出層１８のＳｂ及びＢｉに対して含有されるＢｉを６．９ｍｏｌ％以下とすることによって、特に感度を要求される分野において十分な感度とされている３５％以上の量子効率を確保できることが理解される。なお、Ｂｉ含有率０ｍｏｌ％のサンプル（比較例Ｃ２）においても高い感度を確保できることが確認できるが、後述するように暗電流が大きくなってしまい、リニアリティも十分に得られない。
　図５～７から理解されるように、Ｂｉ含有率８．８ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４３０５）、Ｂｉ含有率１０．５ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１４７）、Ｂｉ含有率１１．４ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４００４）、Ｂｉ含有率１１．７ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４３０２）、Ｂｉ含有率１２ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４２９８）、Ｂｉ含有率１３ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４２９１）、Ｂｉ含有率１６．７ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１４２）は、波長３００～５００ｎｍの間のピークにおいて２０％以上の量子効率を示すと共に、酸化マンガンを下地層としたバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ１）よりも全ての波長において高い量子効率を示す。従って、光電子放出層にＳｂＢｉに対して含有されるＢｉを１６．７ｍｏｌ％以下とすることによって、従来のバイアルカリ光電陰極よりも高い量子効率を確保できることが理解される。特に、Ｂｉ含有率を１６．７ｍｏｌ％以下においては、波長５００～６００ｎｍにおいて従来品のサンプルよりも高い量子効率を示している。従って、光電子放出層のＳｂＢｉに対して１６．７ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されることによって、従来のバイアルカリ光電陰極よりも５００～６００ｎｍにおける感度、すなわち緑色感度～赤感度を向上できることが理解される。
　図７から理解されるように、Ｂｉ含有率２９ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１９２）は、波長３２０～４４０ｎｍの間のピークにおいて２０％以上の量子効率を示す。従って、光電子放出層にＳｂＢｉに対して２９ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されることによって、半導体検査装置などのように入射される光量が大きい分野において十分な感度とされている２０％以上の量子効率を得ることができることが理解される。また、波長４５０～５００ｎｍにおいて、マルチアルカリ光電陰極のサンプル（比較例Ｂ）より大きい、あるいは同等の量子効率を示す。
　次に光電陰極のＢｉ含有率ごとの陰極感度、陽極感度、暗電流、陰極青感度指数、及びダークカウントを比較した実験結果を表１に示す。表１においては、実施例に係る光電陰極として、Ｂｉ含有率０．４～１６．７ｍｏｌ％のサンプルの測定結果が示され、比較例に係る光電陰極として、酸化マンガンを下地層としたバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ１）、及びＢｉ含有率０ｍｏｌ％とされた光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｄ、比較例Ｅ）の測定結果が示されている。Ｂｉ含有率０．４～１６．７ｍｏｌ％のサンプル及びＢｉ含有率０ｍｏｌ％とされた光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｄ、比較例Ｅ）は、いずれも基板１２に形成された酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）からなる中間層１４と、その上に形成されたＭｇＯからなる下地層１６とを有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１における陰極青感度指数とは、ルーメン感度の測定時に青フィルタＣＳ－５－５８（コーニング社製）の１／２の厚みのフィルタを光電子増倍管３０の前に入れたときの陰極電流（Ａ／ｌｍ－ｂ）である。
　表１におけるダークカウントとは、光電陰極１０に入射する光を遮断した暗中状態において、光電子放出層１８から放出される光電子の数を相対的に比較するための値で、２５℃の室温環境下で測定を行ったものである。このダークカウントは、具体的には光電子をカウントする測定器によって得られる図８の結果に基づいて算出される。図８は、暗中状態において光電子放出層から放出される光電子の強度ごとのカウント数を示す図であり、Ｂｉ含有率０ｍｏｌ％（比較例Ｃ１）、２．１ｍｏｌ％、６．９ｍｏｌ％、１０．５ｍｏｌ％、１６，７ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、及び酸化マンガンを下地層とした従来品のサンプル（比較例Ａ１）について示した図である。図８の横軸は測定器のチャンネルを示し、横軸は各チャンネルで検出された光電子のカウント数を示している。表１におけるダークカウントは、図８に示す光電子のカウント数のピークの１／３以上のチャンネルにおけるカウント数の積分値を示す。（具体的にはピークが２００ｃｈなので、１／３は２００／３＝６７チャンネルとなる）このように、ピークの１／３以上のチャンネルにおけるカント数の積分値を比較することによって、装置の回路内の揺らぎなどの影響を排除することができる。
　表１から理解されるように、酸化マンガンを下地層とした従来品のサンプル（比較例Ａ１）については、暗電流及びダークカウントについて低い値が得られるものの十分な陰極青感度指数が得られない。実施例に係るＢｉを含有した光電陰極のサンプルでは、暗電流及びダークカウントについて低い値を得つつも比較例Ａ１よりも高い陰極青感度を得ることができる。
　表１に示されたダークカウントの値とＢｉ含有率の関係を図９に示す。図９は、Ｂｉ含有率０．４～１６．７ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、及びＢｉ含有率０ｍｏｌ％で中間層がＨｆＯ２とされた光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｄ，比較例Ｅ）のダークカウントの値をプロットしたグラフである。図９に示すグラフの横軸はＢｉ含有率（ｍｏｌ％）を、縦軸はダークカウントの値を示す。
　図９から理解されるように、Ｂｉ含有率０ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｄ，比較例Ｅ）に比して、Ｂｉ含有率が０．４ｍｏｌ％以上の光電陰極のサンプルは、いずれもダークカウントの値が半分以上低減されている。なお、Ｂｉ含有率１０．５ｍｏｌ％以上と１６．７ｍｏｌ％以下の間の１３ｍｏｌ％においても、ダークカウントの低減が見られた。
　図９におけるＢｉ含有率が低い領域におけるダークカウントの値とＢｉ含有率の関係を図１０に示す。図１０は、Ｂｉ含有率０．４～２．１ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、及びＢｉ含有率０ｍｏｌ％で中間層がＨｆＯ２とされた光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｄ，比較例Ｅ）のダークカウントの値をプロットしたグラフである。図１０に示すグラフの横軸はＢｉ含有率（ｍｏｌ％）を、縦軸はダークカウントの値を示す。
　図１０から理解されるように、Ｂｉ含有率０．４ｍｏｌ％の光電陰極のサンプルは、Ｂｉ含有率０ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル（比較例Ｃ１，比較例Ｄ，比較例Ｅ）に比してダークカウントが顕著に低減されている。従って、Ｂｉを微量でも含んでいれば、すなわちＢｉ含有率が０ｍｏｌ％よりも大きければ、ダークカウントの値を低減するという効果を得られることが理解される。以上によって、ＳｂにＢｉを含有させることによって、酸化マンガンを下地層とした従来品のサンプルよりも高い陰極青感度指数を得つつも（表１参照）、ダークカウントの値を低減できることが理解される。
　図１１及び図１２に、Ｂｉ含有率２．０～３２ｍｏｌ％の光電陰極のサンプルのリニアリティを示す。図１１はＢｉ含有率２．０ｍｏｌ％、２．１ｍｏｌ％、６．９ｍｏｌ％、８．８ｍｏｌ％、１０．５ｍｏｌ％、１１．７ｍｏｌ％、１２ｍｏｌ％、１３．３ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル、図１２はＢｉ含有率１６．７ｍｏｌ％、２９ｍｏｌ％、３２ｍｏｌ％の光電陰極のサンプルについて、それぞれの陰極電流に対する変化率を示すグラフである。図１１及び図１２に示すグラフの横軸は陰極電流（Ａ）を、縦軸は変化率（％）を示す。なお、定められた色温度を持つ光源の光束をミラーを介した測定系で、減光フィルターで１：４の光量に分割した基準光量をサンプルの光電陰極に入射して１：４の基準光電流値を変化率０％と定め、１：４の光量を増加させた場合の１：４の光電流の比率変化を変化率とする。図１３は、図１１及び図１２に示されている変化率が－５％のときの陰極電流を各含有率についてプロットしたグラフである。図１３の横軸はＢｉの含有率（ｍｏｌ％）を、縦軸は変化率－５％における陰極電流（Ａ）を示す。なお、比較例Ａ１，Ａ２に係るバイアルカリ光電陰極（Ｓｂ－Ｋ－Ｃｓ）のリニアリティの上限値は０．０１μＡであることが知られているため、図１３において１．０×１０－８Ａの位置を点線で示す。また、比較例Ｂに係るマルチアルカリ光電陰極（Ｓｂ－Ｎａ－Ｋ－Ｃｓ）のリニアリティの上限値は１０μＡであることが知られているため、図１３において１．０×１０－５Ａの位置を一点鎖線で示す。
　図１３から理解されるように、Ｂｉ含有率８．８ｍｏｌ％以上のサンプルでは、マルチアルカリ光電陰極のリニアリティの上限値（１．０×１０－５Ａ）と同等のリニアリティを示す。また、８．８ｍｏｌ％よりＢｉ含有率が低い光電陰極においては、Ｂｉ含有率の変化に対するリニアリティの変化が大きく、Ｂｉ含有率の低下によってリニアリティが大幅に減少するのに対し、Ｂｉ含有率が８．８ｍｏｌ％以上の光電陰極においては、Ｂｉ含有率の変化に対するリニアリティの変化が少ない。従って、製造誤差によってＢｉ含有率が若干変化した場合であっても、リニアリティが急激に変化することなく、高いリニアリティを安定して確保することができる。以上によって、光電子放出層１８のＳｂＢｉに対して８．８ｍｏｌ％以上のＢｉが含有されることによって、マルチアルカリ光電陰極のリニアリティの上限値とほぼ同等のリニアリティを安定して得ることができる。
　図１４は、変化率が－５％のときの陰極電流を各含有率について温度ごとにプロットしたグラフであり、実施例に係るＢｉ含有率３２ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル（ＺＫ４１９８）、Ｂｉ含有率１６．７ｍｏｌ％の光電陰極のサンプル（ＺＫ４１４２）、及び比較例に係る酸化マンガンを下地層としたバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ２）について、低温環境下でリニアリティの測定を行った場合の測定結果を示している。図１４の横軸は測定環境における温度（℃）を、縦軸は変化率－５％における陰極電流（Ａ）を示す。
　図１４から理解されるように、酸化マンガンを下地層としたバイアルカリ光電陰極の従来品のサンプル（比較例Ａ２）は、温度低下に伴って急激にリニアリティが低下しており、－１００℃におけるリニアリティが室温（２５℃）におけるリニアリティに比して１×１０－４倍以上低下している。一方、Ｂｉ含有率１６．７ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１４２）については、―１００℃におけるリニアリティが室温（２５℃）におけるリニアリティに比して０．１倍しか低下していない。また、Ｂｉ含有率３２ｍｏｌ％のサンプル（ＺＫ４１９８）については、―１００℃におけるリニアリティが室温におけるリニアリティに比してほとんど低下していない。従って、Ｂｉ含有率を３２ｍｏｌ％以下とすることによって、低温時におけるリニアリティを飛躍的に向上できることが理解される。このように低温時におけるリニアリティを向上させることのできる光電陰極は、例えば、高エネルギー物理学者により行われる宇宙の暗黒物質（ダークマター）の観測などに用いるのに好適である。この観測には、液体アルゴンシンチレータ（-１８９℃）、液体キセノンシンチレータ（-１１２℃）が用いられる。図１４で示す様に従来の比較例Ａ２では、－１００℃の環境でのカソード電流がわずか１．０×１０－１１（Ａ）しか流れなくなり，測定ができなかった。液体キセノンシンチレータを使用する場合は、ＺＫ４１４２（Ｂｉ＝１６．７ｍｏｌ％）、液体アルゴンシンチレータ使用の場合はＺＫ４１９８（Ｂｉ＝３２ｍｏｌ％）を用いることが望ましい。
　以上、好適な実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、光電陰極１０において、基板１２、下地層１６に含まれる物質は上記に記載した物質に限定されない。また、中間層１４を設けなくともよい。光電陰極の各層を形成する方法は、それぞれ上記実施形態に記載された方法に限られない。
　また、光電子増倍管以外にイメージインテンシファイア（ＩＩ管）などの電子管に本実施形態に係る光電陰極を適用してもよい。ＮａＩシンチレータと光電陰極を組み合わせることによって、微弱Ｘ線と強いＸ線の識別ができるため、コントラストの良い画像が得られる。
　また、イメージインテンシファイア（高速シャッター管）の実施形態において本光電陰極を用いることにより、光電陰極の抵抗が従来品より小さいため、特別の導電下地（金属Ｎｉなど）を用いなくても、高感度で、より高速シャッターが可能となる。
　本発明は、各種特性を向上させることのできる光電陰極を提供する。

Claims (13)

  1. 　ＳｂとＢｉを含有し、光の入射により光電子を外部に放出する光電子放出層を備え、
    　前記光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して３２ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることを特徴とする光電陰極。
  2. 　前記光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して２９ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることを特徴とする請求項１記載の光電陰極。
  3. 　前記光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して１６．７ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることを特徴とする請求項１記載の光電陰極。
  4. 　前記光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して６．９ｍｏｌ％以下のＢｉが含有されていることを特徴とする請求項１記載の光電陰極。
  5. 　前記光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して０．４ｍｏｌ％以上のＢｉが含有されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の光電陰極。
  6. 　前記光電子放出層には、Ｓｂ及びＢｉに対して８．８ｍｏｌ％以上のＢｉが含有されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載の光電陰極。
  7. 　―１００℃におけるリニアリティが、２５℃におけるリニアリティの０．１倍よりも高いことを特徴とする請求項１記載の光電陰極。
  8. 　波長３２０～４４０ｎｍでのピークにおいて２０％以上の量子効率を示すことを特徴とする請求項２記載の光電陰極。
  9. 　波長３００～４３０ｎｍでのピークにおいて３５％以上の量子効率を示すことを特徴とする請求項４記載の光電陰極。
  10. 　前記光電子放出層の光の入射側に、ＨｆＯ２から形成される中間層を更に備えることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項記載の光電陰極。
  11. 　前記光電子放出層の光の入射側に、ＭｇＯから形成される下地層を更に備えることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項記載の光電陰極。
  12. 　前記光電子放出層は、ＳｂＢｉの合金薄膜に、カリウム金属蒸気及びセシウム金属蒸気を反応させることによって形成されることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項記載の光電陰極。
  13. 　前記光電子放出層は、ＳｂＢｉの合金薄膜に、カリウム金属蒸気及びルビジウム金属蒸気とセシウム金属蒸気を反応させることによって形成されることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項記載の光電陰極。
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