WO2018159159A1 - マイクロチャンネルプレート及び電子増倍体 - Google Patents

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WO2018159159A1
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electron emission
mgo
sio
microchannel plate
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貴章 永田
康全 浜名
一 西村
太地 増子
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04—Electron multipliers
    • H01J43/06—Electrode arrangements
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    • H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J2237/24435—Microchannel plates
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    • H01J43/04—Electron multipliers
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    • H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
    • H01J43/243—Dynodes consisting of a piling-up of channel-type dynode plates

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a microchannel plate and an electron multiplier.
  • a microchannel plate including a base having a front surface and a back surface and a plurality of channels penetrating from the front surface to the back surface of the base is known (see, for example, Patent Document 1).
  • a first emission layer is formed in the channel, and a second emission layer is formed on the first emission layer.
  • a microchannel plate is a device used in a vacuum tube such as an image intensifier or a photomultiplier tube.
  • a vacuum tube such as an image intensifier or a photomultiplier tube.
  • the stability of the characteristics of the microchannel plate in an environment different from that of the vacuum tube is important.
  • the surface of the second emission layer made of the Al 2 O 3 layer may be contaminated or deteriorated, and as a result, the gain may deteriorate over time.
  • the magnitude of the secondary electron emission coefficient of the first emission layer and the secondary electron emission coefficient of the second emission layer is not sufficiently considered in the configuration of the microchannel plate. Even if the secondary layer has a large secondary electron emission coefficient, the gain of the microchannel plate may be lowered without taking advantage of the characteristics.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a microchannel plate and an electron multiplier capable of improving gain while suppressing deterioration of gain over time.
  • the present inventors have made extensive studies. As a result, the present inventors provided a first film made of MgO (magnesium oxide) on the inner wall surface of the channel, and formed at least a part of the first film with SiO 2 (silicon dioxide). By providing the second film, for example, it has been found that gain deterioration with time when left in the atmosphere can be suppressed. In addition, the present inventors have made characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient by making the thickness of the second film formed of SiO 2 thinner than the thickness of the first film formed of MgO. It was found that gain can be improved efficiently by utilizing the above. Further, when the first film is formed of MgO and the second film is formed of SiO 2 , after being left in the atmosphere, the gain is increased from the initial gain immediately before being left in the atmosphere. The present invention has been completed.
  • MgO magnesium oxide
  • a microchannel plate includes a substrate having a front surface, a back surface, and a side surface, a plurality of channels penetrating from the front surface to the back surface of the substrate, and a first film provided on at least an inner wall surface of the channel.
  • a second film provided on at least a part of the first film, and an electrode layer provided on each of the front surface and the back surface of the substrate, and the first film is formed of MgO.
  • the second film is made of SiO 2 , and the thickness of the second film is thinner than the thickness of the first film.
  • the second film formed of SiO 2 is provided on at least a part of the first film formed of MgO, for example, degradation of gain over time when left in the atmosphere Can be suppressed.
  • the thickness of the second film formed of SiO 2 is made thinner than the thickness of the first film formed of MgO, the characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient are utilized to make MgO
  • the first film formed in (1) can function as the main secondary electron multiplication layer, and the gain can be improved efficiently.
  • the first film is formed of MgO and the second film is formed of SiO 2 , the gain can be increased from the initial gain after being left in the atmosphere. Therefore, it is possible to improve the gain while suppressing the deterioration of the gain over time.
  • the second film may be distributed in an island shape on the first film.
  • the first film can be made to function more effectively as the secondary electron multiplication layer while ensuring the effect of suppressing the deterioration of the gain over time, and the gain can be further improved.
  • the thickness of the first film may be 10 mm or more when calculated using a fluorescent X-ray analysis method.
  • the first film formed of MgO has a thickness of 10 mm or more, the first film can effectively function as a secondary electron multiplication layer.
  • the base body is formed of an insulating material, and a resistance film may be formed between the inner wall surface of the channel and the first film.
  • a resistance film may be formed between the inner wall surface of the channel and the first film.
  • the substrate may be formed of a resistive material.
  • the manufacturing process of the resistance film can be omitted, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • the first film and the second film are formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the substrate, and the electrode layer is formed on the second film.
  • the electrode layer may be formed so as to be in contact with the surface and the back surface of the substrate, and the first film and the second film may be formed on the electrode layer, the surface of the substrate, the back surface, and the side surface. Good.
  • the first film and the second film cover the top surface, the back surface, and the side surface of the substrate, for example, when the substrate is formed of a material with a large amount of outgassing, Outgassing can be effectively suppressed.
  • the resistance film, the first film, and the second film are formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the substrate, and the electrode layer is formed on the second film. It may be formed.
  • the electrode layer may be formed so as to be in contact with the surface and the back surface of the substrate, and the resistance film, the first film, and the second film may be formed on the surface, the back surface, and the side surface of the substrate. .
  • the substrate is formed of a material that releases a large amount of gas. In this case, it is possible to effectively suppress gas emission from the substrate.
  • the first film and the second film may be layers formed by an atomic layer deposition method.
  • the first film and the second film can be formed at the atomic layer level, a film in which the film quality is uniform and defects such as pinholes are suppressed can be formed.
  • An electron multiplier includes a main body having a front surface, a back surface, and a side surface, a channel penetrating from the front surface to the back surface of the main body, and at least a first film provided on the inner wall surface of the channel, A second film provided on at least a part of the first film; and electrode layers provided on the front surface and the back surface of the main body, respectively, and the first film is formed of MgO.
  • the second film is made of SiO 2 , and the thickness of the second film is smaller than the thickness of the first film.
  • the second film formed of SiO 2 is provided on at least a part of the first film formed of MgO, the gain over time when left in the atmosphere, for example, is increased. Deterioration can be suppressed.
  • the thickness of the second film formed of SiO 2 is made thinner than the thickness of the first film formed of MgO, the characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient are utilized to make MgO
  • the first film formed in (1) can function as the main secondary electron multiplication layer, and the gain can be improved efficiently.
  • the first film is formed of MgO and the second film is formed of SiO 2 , the gain can be increased from the initial gain after being left in the atmosphere. Therefore, it is possible to improve the gain while suppressing the deterioration of the gain over time.
  • the second film may be distributed in an island shape on the first film.
  • the first film can be made to function more effectively as the secondary electron multiplication layer while ensuring the effect of suppressing the deterioration of the gain over time, and the gain can be further improved.
  • the thickness of the first film may be 10 mm or more when calculated using a fluorescent X-ray analysis method.
  • the first film formed of MgO can effectively function as a secondary electron multiplication layer.
  • the main body is formed of an insulating material, and a resistance film may be formed between the inner wall surface of the channel and the first film.
  • a voltage is applied between the electrode layer provided on the surface of the main body and the electrode layer provided on the back surface of the main body, a potential gradient is formed by the resistance film, and electron multiplication is possible.
  • the main body may be formed of a resistive material.
  • the manufacturing process of the resistance film can be omitted, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • the first film and the second film are formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the main body, and the electrode layer is formed on the second film. It may be.
  • the electrode layer may be formed so as to be in contact with the front surface and the back surface of the main body, and the first film and the second film may be formed on the electrode layer, the front surface, the back surface, and the side surface of the main body. Good.
  • the first film and the second film cover the front surface, the back surface, and the side surface of the main body, for example, when the main body is formed of a material with a large amount of gas emission, Outgassing can be effectively suppressed.
  • the resistance film, the first film, and the second film are formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the main body, and the electrode layer is formed on the second film. It may be formed.
  • the electrode layer may be formed so as to be in contact with the front surface and the back surface of the main body, and the resistance film, the first film, and the second film may be formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the main body. .
  • the resistance film covers the top surface, the back surface, and the side surface of the main body in addition to the first film and the second film, the main body is formed of a material that releases a large amount of gas, for example. , Gas emission from the main body can be effectively suppressed.
  • the first film and the second film may be layers formed by an atomic layer deposition method.
  • the first film and the second film can be formed at the atomic layer level, a film in which the film quality is uniform and defects such as pinholes are suppressed can be formed.
  • a microchannel plate and an electron multiplier that can improve gain while suppressing deterioration of gain over time.
  • FIG. 1A is a perspective view of the microchannel plate according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a perspective view showing a film configuration of the microchannel plate of FIG.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a film forming process of the microchannel plate of FIG.
  • Figure 3 is a diagram showing the relationship between the deposition number and the SiO 2 layer thickness of SiO 2 layers.
  • FIG. 4A is a side view conceptually showing a structure in which SiO 2 is deposited on the outermost surface of MgO.
  • FIG. 4B is a side view showing the distribution of SiO 2 in FIG.
  • FIG. 4C is a perspective view showing the distribution of SiO 2 in FIG. FIG.
  • FIG. 5A is a side view conceptually showing a structure in which SiO 2 is further deposited on the outermost surface of MgO in FIG.
  • FIG. 5B is a side view showing the distribution of SiO 2 in FIG.
  • FIG. 5C is a perspective view showing the distribution of SiO 2 in FIG.
  • FIG. 6A is a side view conceptually showing a structure in which SiO 2 is further deposited on the outermost surface of MgO in FIG.
  • FIG. 6B is a side view showing the distribution of SiO 2 in FIG.
  • FIG. 6C is a perspective view showing the distribution of SiO 2 in FIG.
  • FIG. 7 is a side view conceptually showing a structure in which SiO 2 is further deposited on the outermost surface of MgO in FIG.
  • FIG. 7 is a side view conceptually showing a structure in which SiO 2 is further deposited on the outermost surface of MgO in FIG.
  • FIG. 8A is a diagram schematically showing a bonding structure on the outermost surface of MgO on which SiO 2 is not deposited.
  • FIG. 8B is a diagram schematically showing a bonding structure on the outermost surface of MgO on which SiO 2 is deposited.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship of the initial gain to the number of depositions of the SiO 2 layer.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a film forming process of the microchannel plate of the reference example.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the number of depositions of the SiO 2 layer and the gain due to the SiO 2 .
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in the composition of the film by being left in the atmosphere.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in the composition of the film by being left in the atmosphere.
  • FIG. 13 is a graph showing a change with time in gain due to leaving in the atmosphere.
  • FIG. 14 is another graph showing the change with time of the gain due to being left in the atmosphere.
  • FIG. 15 is a graph showing the change with time of the relative gain caused by leaving in the atmosphere.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of an electron multiplier according to the second embodiment.
  • FIG. 17A is a cross-sectional view of a microchannel plate according to a modification.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view of an electron multiplier according to a modification.
  • FIG. 1A is a perspective view of the microchannel plate according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a microchannel plate that is partly sectioned.
  • the microchannel plate 10 is a member having a function of multiplying electrons.
  • the microchannel plate 10 has a disk-shaped substrate 11 including an input surface (front surface) 11a and an output surface (back surface) 11b.
  • the base 11 is formed of an insulating material such as soda-lime glass, borosilicate glass, lead glass, or anodized aluminum oxide.
  • a plurality of channels 12 having a circular cross section are formed in the base 11. The channel 12 penetrates from the input surface 11 a to the output surface 11 b of the base 11.
  • the channels 12 are arranged in a matrix in plan view so that the distance between the centers of adjacent channels 12 is, for example, several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the length of the channel 12 in the thickness direction of the microchannel plate 10 is, for example, 430 ⁇ m.
  • the diameter of the channel 12 is, for example, 10 ⁇ m.
  • FIG. 1 (b) is a perspective view showing a film configuration of the microchannel plate of FIG. 1 (a).
  • FIG. 1B shows a film configuration of a cross section along the thickness direction in the microchannel plate 10.
  • the base 11 has a resistance film 13, an electron emission film (first film) 14, a protective film (second film) 15 as functional films.
  • An input electrode (electrode layer) 16 and an output electrode (electrode layer) 17 are formed.
  • the resistance film 13 is provided on the inner wall surface 12 a of the channel 12.
  • the resistance film 13 is provided so as to cover the outer surface of the substrate 11. Specifically, the resistance film 13 is formed on at least the inner wall surface 12 a of the channel 12.
  • the resistance film 13 is formed on the input surface 11a including the edge portion 11x where the channel 12 is not formed.
  • the resistance film 13 is formed on the output surface 11b including the edge portion 11y where the channel 12 is not formed.
  • the edge portion 11x and the edge portion 11y are provided for the convenience of handling the microchannel plate 10, for example.
  • the resistance film 13 is formed in a rectangular frame shape surrounding the base body 11 in the cross section shown in FIG.
  • the resistance film 13 is formed so as to cover the side surface 11 c of the base 11.
  • the resistance film 13 covers the input surface 11a, the output surface 11b, the inner wall surface 12a, and the side surface 11c of the channel 12, so that, for example, the substrate 11 is made of a material such as lead glass that emits a lot of gas during operation. In this case, gas emission from the substrate 11 can be effectively suppressed.
  • the resistance film 13 has a predetermined resistance value suitable for electron multiplication in the microchannel plate 10.
  • the resistance film 13 is formed by using, for example, an atomic layer deposition (ALD) method.
  • the resistance film 13 is formed, for example, by repeating a cycle of depositing an Al 2 O 3 layer and a Pt layer by an atomic layer deposition method a plurality of times.
  • the thickness of the resistance film 13 is, for example, about 200 to 700 mm.
  • the atomic layer deposition method is a method of obtaining a thin film by depositing (stacking) atomic layers one by one by repeatedly performing a compound molecule adsorption step, a film formation step by reaction, and a purge step to remove excess molecules. It is.
  • a metal oxide is used as a material for forming the electron emission film 14 and the protective film 15 from the viewpoint of obtaining chemical stability. Examples of such metal oxides include Al 2 O 3 , MgO, BeO, CaO, SrO, BaO, SiO 2 , TiO 2 , RuO, ZrO, NiO, CuO, GaO, and ZnO.
  • a mixed film containing a plurality of metal oxides can be formed in an angstrom order.
  • a mixed film including a plurality of metal oxides can be formed, for example, for a high aspect ratio gap and trench structure.
  • the electron emission film 14 is a first film provided on the inner wall surface 12 a of the channel 12.
  • the electron emission film 14 is provided so as to cover the resistance film 13.
  • the electron emission film 14 is formed so as to be in contact with the resistance film 13 on at least the inner wall surface 12 a of the channel 12.
  • the electron emission film 14 is formed so as to be in contact with the resistance film 13 on the input surface 11a including the edge portion 11x where the channel 12 is not formed.
  • the electron emission film 14 is formed so as to be in contact with the resistance film 13 on the output surface 11b including the edge portion 11y where the channel 12 is not formed.
  • the electron emission film 14 is formed in a rectangular frame shape surrounding the resistance film 13 in the cross section shown in FIG.
  • the electron emission film 14 is formed so as to cover the side surface 11 c of the substrate 11. As described above, the electron emission film 14 covers the input surface 11a, the output surface 11b, the inner wall surface 12a, and the side surface 11c of the channel 12, so that, for example, the substrate is made of a material such as lead glass that emits a lot of gas during operation. In the case where 11 is formed, gas emission from the substrate 11 can be effectively suppressed. When electrons accelerated by an electric field (described later) in the channel 12 collide, the electron emission film 14 emits secondary electrons and multiplies the electrons accordingly.
  • an electric field described later
  • the electron emission film 14 is made of MgO.
  • the electron emission film 14 is formed by using, for example, an atomic layer deposition method.
  • the electron emission film 14 is formed, for example, by repeating a cycle of depositing an MgO layer by an atomic layer deposition method a plurality of times.
  • Mg (Cp) 2 can be used as the reaction gas.
  • the film formation process of the electron emission film 14 includes an H 2 O adsorption process, an H 2 O purge process, an Mg (Cp) 2 adsorption process, and an Mg (Cp) 2 purge process. And in the film-forming process of the electron emission film
  • the thickness of the electron emission film 14 is 10 mm or more.
  • the “film thickness” here refers to the presence of elements contained in the film obtained by analyzing the film using X-ray fluorescence analysis (XRF, X-ray Fluorescence Analysis). It is a value corresponding to the film thickness calculated based on the signal value (thickness calculated using a fluorescent X-ray analysis method). That is, the thickness of the electron emission film 14 is 10 mm or more when calculated using a fluorescent X-ray analysis method. More preferably, the thickness of the electron emission film 14 is, for example, about 30 to 100 mm.
  • the protective film 15 is a second film provided on at least a part of the electron emission film 14 (first film).
  • the protective film 15 is formed so as to be in contact with the electron emission film 14 at least at a part on the inner wall surface 12 a of the channel 12.
  • the protective film 15 is formed so as to be in contact with the electron emission film 14 at least at a part on the input surface 11a.
  • the protective film 15 is formed so as to be in contact with the electron emission film 14 at least at a part on the output surface 11b.
  • the protective film 15 is formed so as to be in contact with at least a part of the side surface 11 c of the base 11.
  • the protective film 15 is formed on at least a part of a rectangular frame region surrounding the electron emission film 14 in the cross section shown in FIG.
  • the protective film 15 suppresses deterioration with time of the gain of secondary electron emission when the microchannel plate 10 is left in the atmosphere, and increases the gain from the initial gain in cooperation with the electron emission film 14. (Details will be described later).
  • the gain is an index that represents the degree of secondary electron emission in a state in which, for example, a film is formed in a channel.
  • Protective layer 15 is formed of SiO 2.
  • the protective film 15 is formed by using, for example, an atomic layer deposition method.
  • the protective film 15 is formed, for example, by repeating a cycle of depositing a SiO 2 layer by an atomic layer deposition method a plurality of times.
  • the thickness of the protective film 15 is, for example, less than half that of the electron emission film 14.
  • the thickness of the protective film 15 is 10 mm or less, for example. More preferably, the thickness of the protective film 15 is, for example, about 5 to 10 mm. That is, the thickness of the protective film 15 is thinner than the thickness of the electron emission film 14.
  • the input electrode 16 and the output electrode 17 are provided on the input surface 11a and the output surface 11b of the base 11, respectively. Specifically, the input electrode 16 is formed so as to be in contact with the protective film 15 on the input surface 11a other than the edge portion 11x. The output electrode 17 is formed in contact with the protective film 15 on the output surface 11b other than the edge portion 11y.
  • the input electrode 16 and the output electrode 17 are formed by evaporating, for example, an ITO film made of In 2 O 3 and SnO 2 , a Nesa (SnO 2 ) film, a nichrome film, or an Inconel (registered trademark) film.
  • the input electrode 16 is formed on the input surface 11 a excluding the opening of the channel 12, and the output electrode 17 is formed on the output surface 11 b excluding the opening of the channel 12.
  • the thicknesses of the input electrode 16 and the output electrode 17 are, for example, about 1000 mm.
  • the input electrode 16 and the output electrode 17 are given a voltage at which the output electrode 17 has a lower potential than the input electrode 16 so that an electric field from the input electrode 16 toward the output electrode 17 is generated in the channel 12. .
  • the surface of the ALD film is used. It is necessary to analyze the state.
  • an apparatus that can specifically analyze the surface state of an ALD film formed on a high aspect ratio structure such as the microchannel plate 10 is not known at present. Therefore, it is difficult to analyze the laminated structure itself of the ALD film.
  • it is technically impossible or impractical (impractical) to analyze the structure or characteristics of the ALD film There are circumstances where it is impossible or impractical to specify directly due to its structure or properties.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a film forming process of the microchannel plate of FIG.
  • the resistance film 13 is formed on the substrate 11 through steps S1 to S3.
  • a cycle of depositing an Al 2 O 3 layer is repeated A times using an atomic layer deposition method (step S1).
  • the cycle for depositing the Pt layer is repeated B times (step S2).
  • steps S1 and S2 are repeated C times (step S3).
  • the electron emission film 14 is formed in step S4, and then the protective film 15 is formed on at least part of the electron emission film 14 in step S5.
  • the cycle for depositing the MgO layer is repeated D times using the atomic layer deposition method (step S4).
  • a cycle of depositing a layer of SiO 2 on the outermost surface of MgO using the atomic layer deposition method is repeated X times (step S5).
  • the thickness of the SiO 2 film increases.
  • SiO 2 layer deposition number one (1 cycle) corresponds to the thickness 1 ⁇ of SiO 2 film.
  • Deposition times means the number of times a cycle of depositing a layer of film-forming material using atomic layer deposition is repeated.
  • the input electrode 16 and the output electrode 17 are formed by vapor deposition or the like. Thereafter, the microchannel plate 10 is obtained by performing heat treatment, for example. Note that after the input electrode 16A and the output electrode 17A are formed in advance on the substrate 11 by vapor deposition or the like, the resistance film 13, the electron emission film 14, and the protective film 15 are formed by the above steps S1 to S5, and the microchannel plate 10A is formed. You may manufacture (refer (a) of FIG. 17). In this case, the input electrode 16A is formed so as to contact the input surface 11a of the base 11, and the output electrode 17A is formed so as to contact the output surface 11b.
  • the resistance film 13, the electron emission film 14, and the protective film 15 are The input electrode 16A and the output electrode 17A are sequentially formed so as to cover them.
  • the ranges in which the resistance film 13, the electron emission film 14, and the protective film 15 are formed are as described above, and cover the input surface 11a, the output surface 11b, the inner wall surface 12a of the channel 12, and the side surface 11c. is there.
  • the protective film 15 formed of SiO 2 on at least a part of the electron emission film 14 formed of MgO, gain deterioration with time when left in the atmosphere is suppressed. In addition, after being left in the air, the gain increases from the initial gain immediately before the air is left.
  • the structure of the protective film 15 will be described in more detail.
  • the protective film 15 is distributed in an island shape (island shape) on the electron emission film 14.
  • “distributed in an island shape” includes a state where SiO 2 forming the protective film 15 is scattered (discretely adsorbed) on the MgO forming the electron emission film 14.
  • “Distributed in an island shape” includes that the structure of the protective film 15 is a deposited structure in which a plurality of islands are formed on the outermost surface of MgO in a side view.
  • “Distribution in an island shape” includes that SiO 2 forming the protective film 15 does not partially exist on the MgO forming the electron emission film 14.
  • “Distributed in an island shape” includes a structure in which the structure of the protective film 15 is partially perforated. “Distribution in the form of islands” includes that SiO 2 that forms the protective film 15 does not exist on the entire surface of MgO that forms the electron emission film 14. “Distributed in an island shape” includes that the structure of the protective film 15 is not a continuous layered structure. The “continuous layer shape” of the protective film 15 refers to a structure in which the structure of the protective film 15 is not perforated and covers the entire (entire surface) of the electron emission film 14.
  • FIG. 5A when the cycle of depositing SiO 2 on the outermost surface of MgO in FIG. 4 is further carried out, as shown in FIG. 5A, the SiO 2 already adsorbed on the outermost surface of MgO. Further, SiO 2 is adsorbed. This increases the thickness of SiO 2 adsorbed on the outermost surface of MgO. Moreover, new SiO 2 is adsorbed against the outermost surface of the MgO SiO 2 has not yet adsorbed. As a result, as shown in FIG. 5B, the gap for exposing the outermost surface of MgO becomes narrower than the example of FIG. 4B, and part of the hole in the protective film 15 is filled. That is, as shown in FIG. 5C, the protective film 15 is distributed on the electron emission film 14 in a denser island shape than the example of FIG. 4C.
  • the protective film 15 with such distributed like islands on the electron emission film 14, the thickness of the SiO 2 film with a desired thickness It is possible.
  • the protective film 15 is provided so as to cover the entire electron emission film 14, and may be distributed in a continuous layer shape.
  • the protective film 15 is formed on the inner wall surface 12 a of the channel 12 so as to be in contact with the electron emission film 14.
  • the protective film 15 is formed in contact with the electron emission film 14 on the input surface 11a.
  • the protective film 15 is formed in contact with the electron emission film 14 on the output surface 11b.
  • the protective film 15 is formed so as to cover the side surface 11 c of the base 11.
  • the protective film 15 is formed in a rectangular frame shape surrounding the electron emission film 14 in the cross section shown in FIG.
  • FIG. 8A is a diagram schematically showing a bonding structure on the outermost surface of MgO on which SiO 2 is not deposited.
  • FIG. 8B is a diagram schematically showing a bonding structure on the outermost surface of MgO on which SiO 2 is deposited.
  • reaction site on the outermost surface of MgO on which SiO 2 is not deposited, there is a bonding structure (reaction site) in which OH groups are bonded to Mg.
  • H 2 O moisture
  • CO 2 carbon dioxide
  • the end cap structure compared with the case where SiO 2 is not deposited on the outermost surface of MgO, the reaction between H 2 O and CO 2 present in the atmosphere and MgO is suppressed, and MgCO 3 is hardly generated. That is, when the protective film 15 made of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 14 made of MgO, the outermost surface of MgO has H 2 O and CO present in the atmosphere. C (carbon) caused by 2 is difficult to adhere. In this respect, SiO 2 is stable in the atmosphere. In this way, MgO can be stabilized in the air by adsorbing the SiO 2 layer stable in the air to the outermost surface of MgO that is likely to be unstable in the air.
  • the SiO 2 layer is formed on the electron emission film 14 formed with the MgO layer deposition number (D times) 30 times.
  • the microchannel plate 10 manufactured by forming the protective film 15 with the number of depositions (X times) of 5, 10, and 20 was prepared. Further, a microchannel plate in which no SiO 2 film was formed on the electron emission film 14 was prepared.
  • the microchannel plate 10 in which the number of times of deposition (X times) of the SiO 2 layer is 5, 10, and 20 is referred to as Examples 1, 2, and 3, respectively.
  • a microchannel plate in which no SiO 2 film is formed on the electron emission film 14 is used as a comparative example.
  • the initial gain is a gain immediately after the microchannel plate 10 is stored in N 2 until the gain is stabilized after manufacture and immediately before being left in the atmosphere.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship of the initial gain to the number of depositions of the SiO 2 layer.
  • the initial gain is that the protective film 15 is formed on the electron emission film 14.
  • the number of times of depositing the SiO 2 layer decreases as the number of times of deposition increases.
  • the notation “MgO only” refers to a microchannel plate in which the protective film 15 made of SiO 2 is not provided on the electron emission film 14 made of MgO. That is, it means a microchannel plate made only of the electron emission film 14 made of MgO.
  • MgO + SiO 2 (deposited n times) means that a protective film 15 formed of a layer of SiO 2 having been deposited n times is provided on at least a part of the electron emission film 14 made of MgO. Means a microchannel plate.
  • the secondary electron emission coefficient is an index representing the degree of secondary electron emission when attention is paid to the film itself.
  • the initial gain increases or decreases according to secondary electrons emitted from the electron emission film 14 formed of MgO and secondary electrons emitted from the protective film 15 formed of SiO 2 .
  • the protective film 15 formed of SiO 2 functions as an electron emission film that emits secondary electrons. In this examination, the microchannel plate of the following reference example was used.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a film forming process of the microchannel plate of the reference example.
  • the cycle of depositing the Al 2 O 3 layer using the atomic layer deposition method was repeated A times in the same manner as in step S1 of the film forming process shown in FIG.
  • a cycle of depositing a layer of TiO 2 using an atomic layer deposition method was repeated B times instead of step S2 of depositing a Pt layer in FIG. 2 (step S2 ′).
  • steps S1 and S2 ′ were repeated C times (step S3).
  • step S4 in the film forming process shown in FIG. 2 is omitted, and the number of deposition of the SiO 2 layer (X times) is set to 3, 5, 7, 10, 12, without forming the MgO layer.
  • a protective film was formed on the TiO 2 layer as 15, 17, 25 and 34 times (step S5 ′).
  • Figure 11 is a diagram showing the relationship between the gain by a layer deposition times and the SiO 2 of the SiO 2 layers in the microchannel plate of Reference Example.
  • the vertical axis in FIG. 11 indicates the gain of the microchannel plate of the reference example. As shown in FIG. 11, it can be seen that the gain of the SiO 2 layer tends to increase as the number of depositions of the SiO 2 layer increases (the thickness of the protective film increases).
  • the gain of the SiO 2 layer is smaller than the gain of the MgO layer.
  • the initial gain of the microchannel plate of the comparative example is about 10000 (see FIG. 9)
  • the magnitude of the gain of the SiO 2 layers, the number of deposited SiO 2 layers Is about 100 even in the case of 20 times. Therefore, it can be seen that in the microchannel plate 10, the electron emission film 14 formed of MgO functions as a main secondary electron multiplication layer.
  • the contribution of the protective film 15 formed of SiO 2 to the secondary electron multiplication is compared with the contribution of the electron emission film 14 formed of MgO to the secondary electron multiplication. small. It can be said that the protective film 15 functions as an electron non-emitting film that does not substantially emit secondary electrons.
  • the thickness of the protective film 15 is reduced (for example, 10 mm or more), and the thickness of the protective film 15 is reduced (for example, 10 ⁇ m or more).
  • the electron emission film 14 formed of MgO function as the main secondary electron multiplication layer (less than 10 cm)
  • the characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient can be utilized, and gain can be improved efficiently. It is thought that you can. Therefore, in the microchannel plate 10, the thickness of the protective film 15 may be smaller than 10 mm. In particular, in the microchannel plate 10, the thickness of the protective film 15 may be 5 to 10 mm.
  • the electron emission film 14 formed of MgO is made to be a secondary electron while ensuring the effect of suppressing the deterioration of gain over time.
  • a high gain can be maintained by effectively functioning as a multiplication layer.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in the composition of the film by being left in the atmosphere.
  • FIG. 12 shows X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) when the electron emission film 14 formed of MgO and the protective film 15 formed of SiO 2 are left in the atmosphere. Shows the result of analysis.
  • X-ray photoelectron spectroscopy detects the energy spectrum of photoelectrons that are excited and emitted when X-rays are incident on a measurement object, so that the element composition and element binding information in the vicinity of the surface of the measurement object are detected.
  • ⁇ -XPS ⁇ -ESCA
  • the depth of the analysis region is the outermost surface layer (0 to several nm)
  • Al-Ka 1486.6 eV
  • X-ray photoelectron spectroscopy was carried out at a tube voltage of 15 kV and an output of 400 W.
  • a predetermined metal plate is used instead of the substrate 11, and the electron emission film 14 formed of MgO and the protective film 15 formed of SiO 2 are formed on the metal plate.
  • the ratio of MgO: MgCO 3 after standing in the atmosphere is such that the SiO 2 layer
  • the number of depositions is five, it is 86:14, and when the number of depositions of the SiO 2 layer is five, it is 87:13. That is, adhesion of C to MgO due to H 2 O and CO 2 existing in the atmosphere is suppressed.
  • an OH group is bonded to Mg via SiO 2 to form an end cap structure in which the reaction site is blocked. Because.
  • the protective film 15 formed of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 14 formed of MgO, so that MgO that functions as a main secondary electron multiplication layer is formed.
  • the formed electron emission film 14 can be stabilized even in the air, and deterioration of the gain over time when left in the air is suppressed.
  • FIG. 13 is a graph showing a change with time in gain due to leaving in the atmosphere.
  • FIG. 14 is another graph showing the change with time of the gain due to being left in the atmosphere.
  • FIG. 15 is a graph showing the change with time of the relative gain caused by leaving in the atmosphere.
  • FIG. 13 to FIG. 15 show the measurement results of the gain change with time for the microchannel plate 10 that was stored in N 2 and left in the atmosphere until the gain became stable after manufacturing.
  • the vertical axis in FIGS. 13 and 14 represents the gain of the microchannel plate.
  • the vertical axis in FIG. 15 represents the relative change rate (relative gain) of the gain based on the gain (initial gain) of the microchannel plate 10 immediately before being left in the atmosphere (0 days elapsed).
  • the points indicating the gains when the number of standing days are 0 days and 3 days are plotted for the microchannel plates 10 of Examples 1, 2, and 3 and the microchannel plate of the comparative example.
  • points indicating gains when the microchannel plate 10 is left for 0, 3, 7, 21, and 29 days are plotted.
  • points indicating relative gains when the microchannel plate 10 is left for 0, 3, 7, 21 and 29 days are plotted.
  • the gain increased after being left in the atmosphere is increased after the increase. It can be seen that this is also maintained.
  • the gain change with time after being left in the atmosphere is smaller than that in the third embodiment.
  • the third embodiment has a larger gain change with time than the first and second embodiments, but the initial gain of the third embodiment is smaller than the initial gains of the first and second embodiments. In comparison, the gain in the first and second embodiments is larger than the gain in the third embodiment.
  • a protective film 15 made of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 14 made of MgO.
  • the reaction site in the outermost surface of MgO can be suppressed and the electron emission film
  • the thickness of the protective film 15 formed of SiO 2 is made thinner than the thickness of the electron emission film 14 formed of MgO, the characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient are utilized, and MgO is used.
  • the formed electron emission film 14 functions as a main secondary electron multiplication layer, and gain can be improved efficiently. Furthermore, since the electron emission film 14 is formed of MgO and the protective film 15 is formed of SiO 2 , the gain can be increased from the initial gain after being left in the atmosphere. Thus, according to the microchannel plate 10, there is a synergistic effect that the adhesion of C to the outermost surface of MgO is suppressed and the gain is increased from the initial gain. Therefore, it is possible to improve the gain while suppressing the deterioration of the gain over time.
  • diamond may be used as a material for the secondary electron multiplication layer, but in this case, a high aspect ratio gap and trench structure such as the microchannel plate 10 is formed. Is difficult and impractical. For example, when an oxide or nitride that is unstable in the atmosphere is used as a material for the film of the secondary electron multiplication layer, it is necessary to form the film in a vacuum using equipment such as a glove box. The microchannel plate 10 does not require the use of equipment such as a glove box.
  • the protective film 15 is distributed in an island shape on the electron emission film 14. Thereby, the thickness of the protective film 15 can be sufficiently reduced, and the electron emission film 14 functions more effectively as a secondary electron multiplication layer while ensuring the necessary and sufficient effect of suppressing the deterioration of gain over time. Thus, the gain can be further improved.
  • the thickness of the electron emission film 14 is 10 mm or more when calculated using a fluorescent X-ray analysis method.
  • the electron emission film 14 formed of MgO has a thickness of 10 mm or more, the electron emission film 14 can function effectively as a secondary electron multiplication layer.
  • the substrate 11 is made of an insulating material, and a resistance film 13 is formed between the inner wall surface 12 a of the channel 12 and the electron emission film 14. Thereby, when a voltage is applied between the input electrode 16 provided on the input surface 11 a of the base 11 and the output electrode 17 provided on the output surface 11 b of the base 11, a potential gradient is formed by the resistance film 13. , Electron multiplication becomes possible.
  • the electron emission film 14 and the protective film 15 are formed on the input surface 11 a, the output surface 11 b and the side surface 11 c of the substrate 11, and the input electrode 16 and the output electrode 17 are formed on the protective film 15.
  • the input electrode 16A is formed so as to be in contact with the input surface 11a of the base 11
  • the output electrode 17A is formed so as to be in contact with the output surface 11b
  • the electron emission film 14 and the protective film 15 are formed as the input electrode 16A and the output. It is formed on the electrode 17A, the input surface 11a of the base 11, the output surface 11b, and the side surface 11c.
  • the substrate 11 is formed of a material that emits a large amount of gas. In this case, gas emission from the substrate 11 can be effectively suppressed.
  • the resistance film 13, the electron emission film 14, and the protective film 15 are formed on the input surface 11 a, the output surface 11 b, and the side surface 11 c of the substrate 11, and the input electrode 16 and the output electrode 17 are formed on the protective film 15. .
  • the input electrode 16A is formed so as to be in contact with the input surface 11a of the base 11
  • the output electrode 17A is formed so as to be in contact with the output surface 11b
  • the resistance film 13, the electron emission film 14 and the protective film 15 are formed as the base. 11 on the input surface 11a, the output surface 11b, and the side surface 11c.
  • the base body 11 is made of a material that emits a large amount of gas. In this case, gas emission from the substrate 11 can be effectively suppressed.
  • the electron emission film 14 and the protective film 15 are layers formed by an atomic layer deposition method. Thereby, since the electron emission film 14 and the protective film 15 can be formed at the atomic layer level, it is possible to form a film in which the film quality is uniform and defects such as pinholes are suppressed.
  • a mixed film containing a plurality of metal oxides (for example, MgO and SiO 2 ) can be formed in an angstrom order.
  • the film can be formed on a high aspect ratio gap and trench structure such as the microchannel plate 10.
  • the protective film 15 made of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 14 made of MgO, compared to the case where the protective film 15 is not provided on the electron emission film 14.
  • C carbon
  • H 2 O and CO 2 present in the atmosphere it is difficult for C (carbon) due to H 2 O and CO 2 present in the atmosphere to adhere to the outermost surface of MgO. Therefore, it is difficult for the gain to decrease due to C adhering to the outermost surface of MgO after being left in the atmosphere.
  • the protective film 15 is formed of SiO 2 , even if C is temporarily attached to the protective film 15 after being left in the atmosphere, the gain is such that C is generated on the outermost surface of MgO. There is no decrease, but rather the gain increases from the initial gain.
  • the protective film 15 as the second film is a film to which C (carbon) due to H 2 O and CO 2 existing in the atmosphere is less likely to adhere than the electron emission film 14 as the first film.
  • the base body 11 is formed of an insulating material, but the base body 11 may be formed of a semiconductor material (resistive material) such as Si.
  • a semiconductor material resistive material
  • the electron emission film 14 may be directly formed on the base 11 (formed at least on the inner wall surface 12a). Also in such a form, the effect similar to the said embodiment is acquired. Since the manufacturing process of the resistance film 13 can be omitted, the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of an electron multiplier according to the second embodiment.
  • the electron multiplier 20 is a dynode structure having a function of multiplying electrons.
  • the electron multiplier 20 has a main body 21 having one end surface (front surface) 21a and the other end surface (back surface) 21b.
  • the main body 21 has a rectangular parallelepiped shape and extends in the first direction D1.
  • the main body 21 is made of an insulating material such as ceramic.
  • the electron multiplier 20 is not limited to this example, and may be a so-called single channel dynode (for example, a channeltron) dynode structure.
  • a channel 22 is formed in the main body 21.
  • the channel 22 opens to one end surface 21a and the other end surface 21b of the main body 21 in the first direction D1. That is, the channel 22 penetrates from the one end surface 21 a to the other end surface 21 b of the main body 21.
  • the one end surface 21a side of the channel 22 has a tapered shape that expands toward the one end surface 21a side.
  • the channel 22 extends in a wave shape so as to repeat bending in the second direction D2 from the one end face 21a side to the other end face 21b. In the channel 22, electrons enter from the one end face 21a side, secondary electrons are emitted according to the incident electrons, and secondary electrons are emitted from the other end face 21b side.
  • the main body 21 includes a resistive film 23, an electron emission film (first film) 24, a protective film (second film) 25, an input electrode (electrode layer) 26, and an output electrode as functional films. (Electrode layer) 27 is formed.
  • the resistance film 23 is provided on the inner wall surface 22 a of the channel 22.
  • the resistance film 23 is provided so as to cover the outer surface of the main body 21.
  • the resistance film 23 is formed at least on the inner wall surface 22 a of the channel 22.
  • the resistance film 23 is formed on one end surface 21 a excluding the opening of the channel 22.
  • the resistance film 23 is formed on the other end surface 21 b excluding the opening of the channel 22.
  • the resistance film 23 is formed so as to cover the side surface 21 c of the main body 21.
  • the resistance film 23 covers the one end surface 21a, the other end surface 21b, the inner wall surface 22a, and the side surface 21c of the channel 22, so that the main body 21 is made of a material such as lead glass that emits a lot of gas during operation. In the case where is formed, gas emission from the main body 21 can be effectively suppressed.
  • the resistance film 23 has a predetermined resistance value suitable for electron multiplication in the electron multiplier 20.
  • the resistance film 23 is formed, for example, by using an atomic layer deposition method in the same manner as the resistance film 13.
  • the resistance film 23 is formed, for example, by repeating a cycle of depositing an Al 2 O 3 layer and a Pt layer by an atomic layer deposition method a plurality of times.
  • the thickness of the resistance film 23 is, for example, about 200 to 700 mm.
  • the electron emission film 24 is a first film provided on the inner wall surface 22 a of the channel 22.
  • the electron emission film 24 is provided so as to cover the resistance film 23.
  • the electron emission film 24 is formed so as to be in contact with the resistance film 23 at least on the inner wall surface 22 a of the channel 22.
  • the electron emission film 24 is formed on the one end face 21 a excluding the opening of the channel 22 so as to be in contact with the resistance film 23.
  • the electron emission film 24 is formed in contact with the resistance film 23 on the other end surface 21 b excluding the opening of the channel 22.
  • the electron emission film 24 is formed so as to cover the side surface 21 c of the main body 21.
  • the electron emission film 24 covers the one end surface 21a, the other end surface 21b, the inner wall surface 22a, and the side surface 21c of the channel 22, so that, for example, the main body is made of a material such as lead glass that emits a lot of gas during operation.
  • the main body 21 When 21 is formed, the gas emission from the main body 21 can be effectively suppressed.
  • the electron emission film 24 When electrons accelerated by an electric field (described later) in the channel 22 collide, the electron emission film 24 emits secondary electrons and multiplies the electrons accordingly.
  • the electron emission film 24 is made of MgO.
  • the electron emission film 24 is formed by using, for example, an atomic layer deposition method in the same manner as the electron emission film 14.
  • the electron emission film 24 is formed, for example, by repeating a cycle of depositing an MgO layer by an atomic layer deposition method a plurality of times.
  • the thickness of the electron emission film 24 is 10 mm or more when calculated using a fluorescent X-ray analysis method.
  • the thickness of the electron emission film 24 may be about 30 to 50 mm, for example.
  • the protective film 25 is a second film provided on at least a part of the electron emission film 24 (first film).
  • the protective film 25 is formed so as to be in contact with the electron emission film 24 at least at a part on the inner wall surface 22 a of the channel 22.
  • the protective film 25 is formed so as to be in contact with the electron emission film 24 at least at a part on the one end surface 21 a excluding the opening of the channel 22.
  • the protective film 25 is formed so as to be in contact with the electron emission film 24 at least at a part on the other end surface 21 b excluding the opening of the channel 22.
  • the protective film 25 is formed so as to contact at least a part of the side surface 21 c of the main body 21.
  • the protective film 25 suppresses the deterioration of the gain of secondary electron emission over time when the electron multiplier 20 is left in the atmosphere, and cooperates with the electron emission film 24 to increase the gain from the initial gain.
  • Protective layer 25 is formed of SiO 2.
  • the protective film 25 is formed, for example, by using an atomic layer deposition method in the same manner as the protective film 15.
  • the protective film 25 is formed, for example, by repeating a cycle of depositing a SiO 2 layer by an atomic layer deposition method a plurality of times.
  • the thickness of the protective film 25 is, for example, less than half that of the electron emission film 24.
  • the thickness of the protective film 25 is, for example, 10 mm or less. More preferably, the thickness of the protective film 25 is, for example, about 5 to 10 mm. That is, the thickness of the protective film 25 is thinner than the thickness of the electron emission film 24.
  • the input electrode 26 and the output electrode 27 are provided on one end surface 21a and the other end surface 21b of the main body 21, respectively. Specifically, the input electrode 26 is formed so as to be in contact with the protective film 25 on the one end surface 21 a excluding the opening of the channel 22. The output electrode 27 is formed so as to be in contact with the protective film 25 on the other end surface 21 b excluding the opening of the channel 22.
  • the input electrode 26 and the output electrode 27 are formed by evaporating a metal film containing a nickel-based metal, for example. By using vapor deposition, the input electrode 26 is formed on the one end face 21 a excluding the opening of the channel 22, and the output electrode 27 is formed on the other end face 21 b excluding the opening of the channel 22.
  • the thickness of the input electrode 26 and the output electrode 27 is, for example, about 1000 mm.
  • the input electrode 26 and the output electrode 27 are applied with a voltage at which the output electrode 27 has a lower potential than the input electrode 26 so that an electric field from the input electrode 26 toward the output electrode 27 is generated in the channel 22. .
  • the electron multiplier 20 is also a structure having a high aspect ratio similar to that of the microchannel plate 10, and a device that can specifically analyze the surface state of the ALD film formed on the electron multiplier 20 is currently available. It is not known, and it is difficult to analyze the laminated structure of the ALD film itself. As described above, since it is technically impossible or impractical (impractical) to analyze the structure or characteristics of the ALD film at the time of filing, the ALD film is used in the electron multiplier 20. There are circumstances where it is impossible or impractical to specify directly by its structure or characteristics.
  • the electron multiplier 20 is manufactured by forming the resistance film 23 on the main body 21 through steps S1 to S3, and forming the electron emission film 24 on the resistance film 23 through step S4. Thereafter, the protective film 25 is formed on at least a part of the electron emission film 24 in step S5. Since the specific description is the same as the manufacturing method of the microchannel plate 10, the description is omitted. Note that after the input electrode 26A and the output electrode 27A are formed in advance on the main body 21 by vapor deposition or the like, the resistance film 23, the electron emission film 24, and the protective film 25 are formed by the above steps S1 to S5, and the electron multiplier. 20A may be manufactured (see FIG. 17B).
  • the input electrode 26A is formed so as to contact the one end surface 21a of the main body 21 and the output electrode 27A is formed so as to contact the other end surface 21b.
  • the resistance film 23, the electron emission film 24, and the protective film 25 are formed. Are sequentially formed so as to cover the input electrode 26A and the output electrode 27A.
  • the range in which the resistance film 23, the electron emission film 24, and the protective film 25 are formed is as described above, and is a range that covers the other end surface 21b, the inner wall surface 22a, and the side surface 21c on the one end surface 21a.
  • the photomultiplier 20 by providing the protective film 25 formed of SiO 2 on at least a part of the electron emission film 24 formed by MgO, deterioration over time of the gain in the case where left in the air is suppressed In addition, after being left in the atmosphere, the gain increases from the initial gain immediately before being left in the atmosphere.
  • the protective film 25 is distributed in an island shape (island shape) on the electron emission film 24.
  • “distributed in an island shape” includes a state where SiO 2 forming the protective film 25 is scattered (discretely adsorbed) on MgO forming the electron emission film 24.
  • “Distributed in an island shape” includes that the structure of the protective film 25 is a deposited structure in which a plurality of islands are formed on the outermost surface of MgO in a side view.
  • “Distributed in an island shape” includes that SiO 2 forming the protective film 25 does not partially exist on MgO forming the electron emission film 24.
  • “Distributed in an island shape” includes a structure in which the structure of the protective film 25 is partially perforated. “Distributed in an island shape” includes that SiO 2 forming the protective film 25 does not exist on the entire surface of MgO forming the electron emission film 24. “Distributed in an island shape” includes a structure in which the structure of the protective film 25 is not a continuous layer.
  • the “continuous layer shape” of the protective film 25 means a structure in which the structure of the protective film 25 is not perforated and covers the entire (entire surface) of the electron emission film 24.
  • the protective film 25 is provided so as to cover the entire electron emission film 24 and may be distributed in a continuous layer shape.
  • the protective film 25 is formed on the inner wall surface 22 a of the channel 22 so as to be in contact with the electron emission film 24.
  • the protective film 25 is formed on the one end surface 21 a excluding the opening of the channel 22 so as to be in contact with the electron emission film 24.
  • the protective film 25 is formed so as to be in contact with the electron emission film 24 on the other end surface 21 b excluding the opening of the channel 22.
  • the protective film 25 is formed so as to cover the side surface 21 c of the main body 21.
  • the electron multiplier 20 has the same characteristics as the microchannel plate 10 as described above.
  • the protective film 25 made of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 24 made of MgO, so that the outermost surface of MgO has H present in the atmosphere. C (carbon) due to 2 O and CO 2 is difficult to adhere.
  • the thickness of the protective film 25 is reduced rather than increasing the thickness of the protective film 25 (for example, 10 mm or more) and increasing the secondary electron emission coefficient of the protective film 25 (
  • the electron emission film 24 formed of MgO is made to function as the main secondary electron multiplication layer (for example, less than 10 mm)
  • the characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient can be utilized, and the gain can be improved efficiently. It is considered possible.
  • the thickness of the protective film 25 may be smaller than 10 mm.
  • the thickness of the protective film 25 may be 5 to 10 mm. In this way, by optimizing the thickness of the SiO 2 layer to be adsorbed, the electron emission film 24 formed of MgO can be made secondary electrons while ensuring the effect of suppressing the deterioration of gain over time. A high gain can be maintained by effectively functioning as a multiplication layer.
  • the protective film 25 made of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 24 made of MgO, the gain when left in the air Is suppressed. Rather, in this case, after being left in the atmosphere, the gain increases from the initial gain immediately before being left in the atmosphere. Further, when the number of depositions of the SiO 2 layer is 5 times and 10 times, respectively, the gain that is increased after being left in the atmosphere is maintained even after the increase.
  • the protective film 25 made of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 24 made of MgO.
  • the reaction site in the outermost surface of MgO can be suppressed and the electron emission film
  • the adhesion of C to the outermost surface of MgO.
  • the thickness of the protective film 25 formed of SiO 2 is made thinner than the thickness of the electron emission film 24 formed of MgO, the characteristics of MgO having a large secondary electron emission coefficient are utilized, and MgO is used.
  • the formed electron emission film 24 can function as a main secondary electron multiplication layer, and the gain can be improved efficiently.
  • the electron emission film 24 is formed of MgO and the protective film 25 is formed of SiO 2 , the gain can be increased from the initial gain after being left in the atmosphere.
  • the electron multiplier 20 there is a synergistic effect that the adhesion of C and O to the outermost surface of MgO is suppressed and the gain is increased from the initial gain. Therefore, it is possible to improve the gain while suppressing the deterioration of the gain over time.
  • the protective film 25 is distributed in an island shape on the electron emission film 24. Thereby, the thickness of the protective film 25 can be sufficiently reduced, and the electron emission film 24 functions more effectively as a secondary electron multiplication layer while ensuring the necessary and sufficient effect of suppressing the deterioration of gain over time. Therefore, the gain can be further improved.
  • the thickness of the electron emission film 24 is 10 mm or more when calculated using a fluorescent X-ray analysis method.
  • the electron emission film 24 formed of MgO has a thickness of 10 mm or more, the electron emission film 24 can function effectively as a secondary electron multiplication layer.
  • the main body 21 is made of an insulating material, and a resistance film 23 is formed between the main body 21 (the inner wall surface 22a of the channel 22) and the electron emission film 24.
  • a resistance film 23 is formed between the main body 21 (the inner wall surface 22a of the channel 22) and the electron emission film 24.
  • the electron emission film 24 and the protective film 25 are formed on the one end surface 21 a, the other end surface 21 b and the side surface 21 c of the main body 21, and the input electrode 26 and the output electrode 27 are formed on the protective film 25.
  • the input electrode 26A is formed so as to contact the one end surface 21a of the main body 21 and the output electrode 27A is formed so as to contact the other end surface 21b, and the electron emission film 24 and the protective film 25 are provided to the input electrode 26A and the output. It is formed on the electrode 27A, on one end surface 21a of the main body 21, on the other end surface 21b, and on the side surface 21c.
  • the main body 21 is formed of a material that emits a large amount of gas. In this case, the gas release from the main body 21 can be effectively suppressed.
  • a resistance film 23, an electron emission film 24 and a protective film 25 are formed on one end surface 21 a, the other end surface 21 b and the side surface 21 c of the main body 21, and an input electrode 26 and an output electrode 27 are formed on the protective film 25.
  • the input electrode 26A is formed so as to contact one end surface 21a of the main body 21 and the output electrode 27A is formed so as to contact the other end surface 21b, and the resistance film 23, the electron emission film 24, and the protective film 25 are formed as the main body.
  • 21 is formed on one end surface 21a, the other end surface 21b, and the side surface 21c.
  • the main body 21 is made of a material that emits a large amount of gas. In the case where is formed, gas emission from the main body 21 can be effectively suppressed.
  • the electron emission film 24 and the protective film 25 are layers formed by an atomic layer deposition method. Thereby, since the electron emission film 24 and the protective film 25 can be formed at the atomic layer level, it is possible to form a film in which the film quality is uniform and defects such as pinholes are suppressed.
  • a mixed film containing a plurality of metal oxides (for example, MgO and SiO 2 ) can be formed in an angstrom order.
  • the film can be formed on a high aspect ratio gap and trench structure such as the electron multiplier 20.
  • the protective film 25 formed of SiO 2 is provided on at least a part of the electron emission film 24 formed of MgO, compared to the case where the protective film 25 is not provided on the electron emission film 24.
  • C carbon
  • H 2 O and CO 2 present in the atmosphere it is difficult for C (carbon) due to H 2 O and CO 2 present in the atmosphere to adhere to the outermost surface of MgO. Therefore, it is difficult for the gain to decrease due to C adhering to the outermost surface of MgO after being left in the atmosphere.
  • the protective film 25 is formed of SiO 2 , even if C is temporarily attached to the protective film 25 after being left in the air, the gain is such that C is generated on the outermost surface of MgO. There is no decrease, but rather the gain increases from the initial gain.
  • the protective film 25 as the second film is a film to which C (carbon) caused by H 2 O and CO 2 existing in the atmosphere is less likely to adhere than the electron emission film 24 as the first film.
  • the main body 21 is formed of an insulating material.
  • the main body 21 may be formed of a semiconductor material (resistive material) such as Si.
  • the resistance film 23 it is not necessary to provide the resistance film 23 on the main body 21, and the electron emission film 24 may be directly formed on the main body 21 (formed at least on the inner wall surface 22a). Also in such a form, the effect similar to the said embodiment is acquired. Since the manufacturing process of the resistance film 23 can be omitted, the manufacturing cost can be reduced.
  • a microchannel plate and an electron multiplier that can improve gain while suppressing deterioration of gain over time.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microchannel plate, 11 ... Base

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Abstract

マイクロチャンネルプレートは、表面、裏面及び側面を有する基体と、基体の表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルと、少なくともチャンネルの内壁面上に設けられた第１の膜と、第１の膜上の少なくとも一部に設けられた第２の膜と、基体の表面上及び裏面上にそれぞれ設けられた電極層と、を備えている。第１の膜は、ＭｇＯで形成されており、第２の膜は、ＳｉＯ２で形成されており、第２の膜の厚さは、第１の膜の厚さよりも薄い。

Description

マイクロチャンネルプレート及び電子増倍体
　本発明の一側面は、マイクロチャンネルプレート及び電子増倍体に関する。
　従来、表面及び裏面を有する基体と、基体の表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルと、を備えるマイクロチャンネルプレートが知られている（例えば特許文献１参照）。このマイクロチャンネルプレートでは、チャンネルに第１の放出層が形成され、第１の放出層の上に第２の放出層が形成されている。
特表第２０１１－５１３９２１号公報
　一般的に、マイクロチャンネルプレートは、イメージインテンシファイア又は光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　Ｔｕｂｅ）等の真空管内で使用されるデバイスである。マイクロチャンネルプレートは、製造中の取扱い性及びマイクロチャンネルプレート単体での顧客への輸送環境を考慮すると、真空管とは異なる環境下における特性の安定性が重要となる。上記従来技術では、例えば大気中にマイクロチャンネルプレートを放置した場合にＡｌ２Ｏ３層からなる第２の放出層の表面が汚染され或いは変質した結果、ゲインの経時的な劣化が生じるおそれがある。上記従来技術では、第１の放出層の二次電子放出係数と第２の放出層の二次電子放出係数との大小がマイクロチャンネルプレートの構成に十分に考慮されていないことから、例えば第１の放出層の二次電子放出係数が大きくても、その特性を生かせずにマイクロチャンネルプレートのゲインが低くなる場合がある。
　本発明の一側面は、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることができるマイクロチャンネルプレート及び電子増倍体を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、チャンネルの内壁面上にＭｇＯ（酸化マグネシウム）で形成した第１の膜を設け、この第１の膜上の少なくとも一部にＳｉＯ２（二酸化ケイ素）で形成した第２の膜を設けることにより、例えば大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化を抑制できるという知見を得た。加えて、本発明者らは、ＳｉＯ２で形成した第２の膜の厚さを、ＭｇＯで形成した第１の膜の厚さよりも薄くすることで、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かして効率良くゲインの向上を図ることができるという知見を得た。更に、第１の膜をＭｇＯで形成し且つ第２の膜をＳｉＯ２で形成すると、大気中に放置した後において、ゲインが当該大気放置直前の初期ゲインよりも増加するという知見を得て、本発明を完成するに至った。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートは、表面、裏面及び側面を有する基体と、基体の表面から裏面にかけて貫通する複数のチャンネルと、少なくともチャンネルの内壁面上に設けられた第１の膜と、第１の膜上の少なくとも一部に設けられた第２の膜と、基体の表面上及び裏面上にそれぞれ設けられた電極層と、を備え、第１の膜は、ＭｇＯで形成されており、第２の膜は、ＳｉＯ２で形成されており、第２の膜の厚さは、第１の膜の厚さよりも薄い。
　このマイクロチャンネルプレートでは、ＭｇＯで形成した第１の膜上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した第２の膜が設けられているため、例えば大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化を抑制することができる。加えて、ＳｉＯ２で形成した第２の膜の厚さを、ＭｇＯで形成した第１の膜の厚さよりも薄くしているため、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かして、ＭｇＯで形成した第１の膜を主たる二次電子増倍層として機能させ、効率良くゲインの向上を図ることができる。更に、ＭｇＯで第１の膜が形成され且つＳｉＯ２で第２の膜が形成されているため、大気中に放置後において、ゲインを初期ゲインよりも増加させることができる。したがって、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることが可能となる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、第２の膜は、第１の膜上において島状に分布していてもよい。この場合、ゲインの経時的な劣化を抑制する効果を必要十分に確保しつつ、第１の膜を二次電子増倍層としてより効果的に機能させ、ゲインの一層の向上を図ることができる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、第１の膜の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上の厚さであってもよい。このように、ＭｇＯで形成した第１の膜が１０Å以上の厚さであると、第１の膜を二次電子増倍層として有効に機能させることができる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、基体は、絶縁性材料で形成されており、チャンネルの内壁面と第１の膜との間には、抵抗膜が形成されていてもよい。この場合、基体の表面上に設けられた電極層と基体の裏面上に設けられた電極層との間に電圧が印加されたとき、抵抗膜によって電位傾斜を形成し、電子増倍が可能となる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、基体は、抵抗性材料で形成されていてもよい。この場合、チャンネルの内壁面に抵抗膜を設ける必要がなく、抵抗膜の製造工程を省けるため、製造コストを削減することが可能となる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、第１の膜及び第２の膜は、基体の表面上、裏面上及び側面上に形成され、電極層は、第２の膜上に形成されていてもよい。或いは、電極層は、基体の表面及び裏面に接触するように形成され、第１の膜及び第２の膜は、電極層上、基体の表面上、裏面上及び側面上に形成されていてもよい。この構成では、基体の表面上、裏面上、及び側面上を第１の膜及び第２の膜が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で基体が形成されている場合において、基体からのガス放出を効果的に抑制できる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、抵抗膜、第１の膜及び第２の膜は、基体の表面上、裏面上及び側面上に形成され、電極層は、第２の膜上に形成されていてもよい。或いは、電極層は、基体の表面及び裏面に接触するように形成され、抵抗膜、第１の膜及び第２の膜は、基体の表面上、裏面上及び側面上に形成されていてもよい。この構成では、基体の表面上、裏面上、及び側面上を第１の膜及び第２の膜に加えて抵抗膜が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で基体が形成されている場合において、基体からのガス放出を効果的に抑制できる。
　本発明の一側面に係るマイクロチャンネルプレートでは、第１の膜及び第２の膜は、原子層堆積法によって形成された層であってもよい。この場合、第１の膜及び第２の膜を原子層レベルで成膜できるため、膜質が均一となり、ピンホール等の欠陥が抑制された膜を形成することができる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体は、表面、裏面及び側面を有する本体と、本体の表面から裏面にかけて貫通するチャンネルと、少なくともチャンネルの内壁面上に設けられた第１の膜と、第１の膜上の少なくとも一部に設けられた第２の膜と、本体の表面上及び裏面上にそれぞれ設けられた電極層と、を備え、第１の膜は、ＭｇＯで形成されており、第２の膜は、ＳｉＯ２で形成されており、第２の膜の厚さは、第１の膜の厚さよりも薄い。
　この電子増倍体では、ＭｇＯで形成した第１の膜上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した第２の膜が設けられているため、例えば大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化を抑制することができる。加えて、ＳｉＯ２で形成した第２の膜の厚さを、ＭｇＯで形成した第１の膜の厚さよりも薄くしているため、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かして、ＭｇＯで形成した第１の膜を主たる二次電子増倍層として機能させ、効率良くゲインの向上を図ることができる。更に、ＭｇＯで第１の膜が形成され且つＳｉＯ２で第２の膜が形成されているため、大気中に放置後において、ゲインを初期ゲインよりも増加させることができる。したがって、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることが可能となる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、第２の膜は、第１の膜上において島状に分布していてもよい。この場合、ゲインの経時的な劣化を抑制する効果を必要十分に確保しつつ、第１の膜を二次電子増倍層としてより効果的に機能させ、ゲインの一層の向上を図ることができる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、第１の膜の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上の厚さであってもよい。このように、第１の膜が１０Å以上の厚さであると、ＭｇＯで形成した第１の膜を二次電子増倍層として有効に機能させることができる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、本体は、絶縁性材料で形成されており、チャンネルの内壁面と第１の膜との間には、抵抗膜が形成されていてもよい。この場合、本体の表面上に設けられた電極層と本体の裏面上に設けられた電極層との間に電圧が印加されたとき、抵抗膜によって電位傾斜を形成し、電子増倍が可能となる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、本体は、抵抗性材料で形成されていてもよい。この場合、チャンネルの内壁面に抵抗膜を設ける必要がなく、抵抗膜の製造工程を省けるため、製造コストを削減することが可能となる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、第１の膜及び第２の膜は、本体の表面上、裏面上及び側面上に形成され、電極層は、第２の膜上に形成されていてもよい。或いは、電極層は、本体の表面及び裏面に接触するように形成され、第１の膜及び第２の膜は、電極層上、本体の表面上、裏面上及び側面上に形成されていてもよい。この構成では、本体の表面上、裏面上、及び側面上を第１の膜及び第２の膜が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で本体が形成されている場合において、本体からのガス放出を効果的に抑制できる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、抵抗膜、第１の膜及び第２の膜は、本体の表面上、裏面上及び側面上に形成され、電極層は、第２の膜上に形成されていてもよい。或いは、電極層は、本体の表面及び裏面に接触するように形成され、抵抗膜、第１の膜及び第２の膜は、本体の表面上、裏面上及び側面上に形成されていてもよい。この構成では、本体の表面上、裏面上、及び側面上を第１の膜及び第２の膜に加えて抵抗膜が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で本体が形成されている場合において、本体からのガス放出を効果的に抑制できる。
　本発明の一側面に係る電子増倍体では、第１の膜及び第２の膜は、原子層堆積法によって形成された層であってもよい。この場合、第１の膜及び第２の膜を原子層レベルで成膜できるため、膜質が均一となり、ピンホール等の欠陥が抑制された膜を形成することができる。
　本発明の一側面によれば、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることができるマイクロチャンネルプレート及び電子増倍体を提供することが可能となる。
図１の（ａ）は、第１実施形態に係るマイクロチャンネルプレートの斜視図である。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す斜視図である。 図２は、図１のマイクロチャンネルプレートの成膜工程を示すフローチャートである。 図３は、ＳｉＯ２の層の堆積回数と当該ＳｉＯ２の層厚との関係を示す図である。 図４の（ａ）は、ＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を堆積させた構造を概念的に示す側面図である。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）におけるＳｉＯ２の分布を示す側面図である。図４の（ｃ）は、図４の（ａ）におけるＳｉＯ２の分布を示す斜視図である。 図５の（ａ）は、図４のＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を更に堆積させた構造を概念的に示す側面図である。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）におけるＳｉＯ２の分布を示す側面図である。図５の（ｃ）は、図５の（ａ）におけるＳｉＯ２の分布を示す斜視図である。 図６の（ａ）は、図５のＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を更に堆積させた構造を概念的に示す側面図である。図６の（ｂ）は、図６の（ａ）におけるＳｉＯ２の分布を示す側面図である。図６の（ｃ）は、図６の（ａ）におけるＳｉＯ２の分布を示す斜視図である。 図７は、図６のＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を更に堆積させた構造を概念的に示す側面図である。 図８の（ａ）は、ＳｉＯ２が堆積されていないＭｇＯの最表面の結合構造を模式的に示す図である。図８の（ｂ）は、ＳｉＯ２が堆積されたＭｇＯの最表面の結合構造を模式的に示す図である。 図９は、ＳｉＯ２の層の堆積回数に対する初期ゲインの関係を示すグラフである。 図１０は、参考例のマイクロチャンネルプレートの成膜工程を示すフローチャートである。 図１１は、ＳｉＯ２の層の堆積回数と当該ＳｉＯ２によるゲインとの関係を示す図である。 図１２は、大気放置による膜の組成変化を示す図である。 図１３は、大気放置によるゲインの経時変化を示すグラフである。 図１４は、大気放置によるゲインの経時変化を示す他のグラフである。 図１５は、大気放置による相対ゲインの経時変化を示すグラフである。 図１６は、第２実施形態に係る電子増倍体の断面図である。 図１７の（ａ）は、変形例に係るマイクロチャンネルプレートの断面図である。図１７の（ｂ）は、変形例に係る電子増倍体の断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の一側面の実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
［第１実施形態］
　図１の（ａ）は、第１実施形態に係るマイクロチャンネルプレートの斜視図である。図１では、一部を断面化したマイクロチャンネルプレートを示している。図１の（ａ）に示されるように、マイクロチャンネルプレート１０は、電子を増倍する機能を有する部材である。マイクロチャンネルプレート１０は、入力面（表面）１１ａ及び出力面（裏面）１１ｂを含む円板状の基体１１を有している。基体１１は、例えばソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス、鉛ガラス又はアルマイト処理が施された酸化アルミニウム等の絶縁性材料によって形成されている。基体１１には、断面円形状の複数のチャンネル１２が形成されている。チャンネル１２は、基体１１の入力面１１ａから出力面１１ｂにかけて貫通している。チャンネル１２は、隣り合うチャンネル１２との中心間距離が例えば数μｍ～数十μｍとなるように、平面視でマトリクス状に配置されている。チャンネル１２のマイクロチャンネルプレート１０の厚さ方向の長さは、例えば４３０μｍである。チャンネル１２の直径は、例えば１０μｍである。
　図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のマイクロチャンネルプレートの膜構成を示す斜視図である。図１の（ｂ）は、マイクロチャンネルプレート１０において厚さ方向に沿う断面の膜構成を示している。図１の（ｂ）に示されるように、基体１１には、機能的な膜として、抵抗膜１３と、電子放出膜（第１の膜）１４と、保護膜（第２の膜）１５と、入力電極（電極層）１６と、出力電極（電極層）１７と、が形成されている。
　抵抗膜１３は、チャンネル１２の内壁面１２ａ上に設けられている。抵抗膜１３は、基体１１の外表面を覆うように設けられている。具体的には、抵抗膜１３は、少なくともチャンネル１２の内壁面１２ａに形成されている。抵抗膜１３は、チャンネル１２が形成されていない縁部１１ｘも含めて入力面１１ａに形成されている。抵抗膜１３は、チャンネル１２が形成されていない縁部１１ｙも含めて出力面１１ｂに形成されている。縁部１１ｘ及び縁部１１ｙは、例えばマイクロチャンネルプレート１０の取り扱いの便宜のために設けられている。
　抵抗膜１３は、図１の（ｂ）に示す断面において、基体１１を囲うような矩形枠状に形成されている。抵抗膜１３は、基体１１の側面１１ｃを覆うように形成されている。以上のように、入力面１１ａ、出力面１１ｂ、チャンネル１２の内壁面１２ａ、及び側面１１ｃを抵抗膜１３が覆うことで、例えば、動作中にガス放出の多い鉛ガラスのような材料から基体１１が形成されている場合において、基体１１からのガス放出を効果的に抑制できる。抵抗膜１３は、マイクロチャンネルプレート１０における電子増倍に適した所定の抵抗値を有している。
　抵抗膜１３は、例えば原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることにより形成されている。抵抗膜１３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３の層とＰｔの層とを原子層堆積法によって堆積させるサイクルを、それぞれ複数回繰り返すことで形成される。抵抗膜１３の厚さは、例えば２００Å～７００Å程度である。
　原子層堆積法は、化合物の分子の吸着工程、反応による成膜工程、及び余剰分子を除去するパージ工程を繰り返し行うことで、原子層を一層ずつ堆積させて（積層して）薄膜を得る手法である。電子放出膜１４及び保護膜１５の形成材料には、化学的な安定性を得る観点から金属酸化物が用いられる。このような金属酸化物としては、例えばＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢｅＯ，ＣａＯ、ＳｒＯ，ＢａＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＲｕＯ、ＺｒＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＧａＯ、ＺｎＯ等が挙げられる。原子層堆積法によれば、原子層レベルで成膜するため、膜質が均一となり、ピンホール等の欠陥が抑制された膜を形成することができる。複数の金属酸化物を含む混合膜をオングストロームオーダーで成膜することができる。複数の金属酸化物を含む混合膜を、例えば高アスペクト比のギャップ及びトレンチ構造に対して成膜することができる。
　電子放出膜１４は、チャンネル１２の内壁面１２ａ上に設けられた第１の膜である。電子放出膜１４は、抵抗膜１３を覆うように設けられている。具体的には、電子放出膜１４は、少なくともチャンネル１２の内壁面１２ａ上において抵抗膜１３に接するように形成されている。電子放出膜１４は、チャンネル１２が形成されていない縁部１１ｘも含めて入力面１１ａ上の抵抗膜１３に接するように形成されている。電子放出膜１４は、チャンネル１２が形成されていない縁部１１ｙも含めて出力面１１ｂ上の抵抗膜１３に接するように形成されている。電子放出膜１４は、図１の（ｂ）に示す断面において、抵抗膜１３を囲うような矩形枠状に形成されている。電子放出膜１４は、基体１１の側面１１ｃを覆うように形成されている。以上のように、入力面１１ａ、出力面１１ｂ、チャンネル１２の内壁面１２ａ、及び側面１１ｃを電子放出膜１４が覆うことで、例えば、動作中にガス放出の多い鉛ガラスのような材料から基体１１が形成されている場合において、基体１１からのガス放出を効果的に抑制できる。電子放出膜１４は、チャンネル１２内の電界（後述）によって加速された電子が衝突すると、これに応じて二次電子を放出し、電子を増倍させる。
　電子放出膜１４は、ＭｇＯで形成されている。電子放出膜１４は、例えば原子層堆積法を用いることにより形成されている。電子放出膜１４は、例えば、ＭｇＯの層を原子層堆積法によって堆積させるサイクルを、複数回繰り返すことで形成される。電子放出膜１４を成膜する場合、反応ガスとして例えばＭｇ（Ｃｐ）２を用いることができる。この場合、電子放出膜１４の成膜工程には、Ｈ２Ｏの吸着工程、Ｈ２Ｏのパージ工程、Ｍｇ（Ｃｐ）２の吸着工程、及びＭｇ（Ｃｐ）２のパージ工程が含まれる。そして、電子放出膜１４の成膜工程では、電子放出膜１４が所望の厚さになるまでこれらの一連の工程が繰り返し実施される。
　電子放出膜１４の厚さは、１０Å以上である。ここでの「膜の厚さ」とは、蛍光Ｘ線分析法（ＸＲＦ、Ｘ－ｒａｙ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて、当該膜を分析することにより得られた、当該膜に含まれる元素の存在に関する信号値に基づいて算出された膜厚相当の値（蛍光Ｘ線分析法を用いて算出された厚さ）である。すなわち、電子放出膜１４の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上である。より好ましくは、電子放出膜１４の厚さは、例えば３０Å～１００Å程度である。
　保護膜１５は、電子放出膜１４（第１の膜）上の少なくとも一部に設けられた第２の膜である。保護膜１５は、チャンネル１２の内壁面１２ａ上の少なくとも一部において電子放出膜１４に接するように形成されている。保護膜１５は、入力面１１ａ上の少なくとも一部において電子放出膜１４に接するように形成されている。保護膜１５は、出力面１１ｂ上の少なくとも一部において電子放出膜１４に接するように形成されている。保護膜１５は、基体１１の側面１１ｃの少なくとも一部に接するように形成されている。保護膜１５は、図１の（ｂ）に示す断面において、電子放出膜１４を囲う矩形枠状の領域の少なくとも一部に形成されている。保護膜１５は、マイクロチャンネルプレート１０を大気放置した場合における二次電子放出のゲイン（利得）の経時的な劣化を抑制すると共に、電子放出膜１４と協働してゲインを初期ゲインよりも増加させる（詳しくは、後述）。ゲインは、例えば膜をチャンネルに成膜した状態における二次電子の放出度合いを表す指標である。
　保護膜１５は、ＳｉＯ２で形成されている。保護膜１５は、例えば原子層堆積法を用いることにより形成されている。保護膜１５は、例えば、ＳｉＯ２の層を原子層堆積法によって堆積させるサイクルを複数回繰り返すことで形成される。保護膜１５の厚さは、例えば電子放出膜１４の半分以下である。好ましくは、保護膜１５の厚さは、例えば１０Å以下である。より好ましくは、保護膜１５の厚さは、例えば５Å～１０Å程度である。すなわち、保護膜１５の厚さは、電子放出膜１４の厚さよりも薄い。
　入力電極１６及び出力電極１７は、基体１１の入力面１１ａ上及び出力面１１ｂ上にそれぞれ設けられている。具体的には、入力電極１６は、縁部１１ｘ以外の入力面１１ａ上において保護膜１５に接するように形成されている。出力電極１７は、縁部１１ｙ以外の出力面１１ｂ上において保護膜１５に接するように形成されている。入力電極１６及び出力電極１７は、例えばＩｎ２Ｏ３及びＳｎＯ２からなるＩＴＯ膜、ネサ（ＳｎＯ２）膜、ニクロム膜、又はインコネル（登録商標）膜などを蒸着することによって形成されている。蒸着を用いることにより、入力電極１６は、チャンネル１２の開口を除いた入力面１１ａ上に形成され、出力電極１７は、チャンネル１２の開口を除いた出力面１１ｂ上に形成されている。入力電極１６及び出力電極１７の厚さは、例えば１０００Å程度である。入力電極１６及び出力電極１７には、入力電極１６から出力電極１７に向かう電界をチャンネル１２内に生じさせるように、入力電極１６よりも出力電極１７の方が低電位となる電圧が付与される。
　ここで、原子層堆積法によって形成された抵抗膜１３、電子放出膜１４及び保護膜１５（以下、本段落において「ＡＬＤ膜」という）の構造又は特性を特定するためには、ＡＬＤ膜の表面状態を解析することが必要である。しかしながら、マイクロチャンネルプレート１０のような高アスペクト比の構造体に製膜したＡＬＤ膜について、表面状態を具体的に解析可能な機器は、現時点、知られていない。そのため、ＡＬＤ膜の積層構造自体を解析することは困難である。このように、出願時において、ＡＬＤ膜の構造又は特性を解析することが技術的に不可能である又は実際的でない（非実際的である）ことから、マイクロチャンネルプレート１０においては、ＡＬＤ膜をその構造又は特性により直接特定することが不可能又は実際的でないという事情が存在する。
　次に、マイクロチャンネルプレート１０の製造方法について詳説する。
　図２は、図１の（ａ）のマイクロチャンネルプレートの成膜工程を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１～ステップＳ３によって抵抗膜１３を基体１１に形成する。具体的には、図２に示されるように、原子層堆積法を用いて、Ａｌ２Ｏ３の層を堆積させるサイクルをＡ回繰り返す（ステップＳ１）。続いて、Ｐｔの層を堆積させるサイクルをＢ回繰り返す（ステップＳ２）。これらステップＳ１及びステップＳ２を、Ｃ回繰り返す（ステップＳ３）。
　続いて、ステップＳ４によって電子放出膜１４を形成し、その後、ステップＳ５によって電子放出膜１４上の少なくとも一部に保護膜１５を形成する。具体的には、原子層堆積法を用いて、ＭｇＯの層を堆積させるサイクルをＤ回繰り返す（ステップＳ４）。原子層堆積法を用いて、ＭｇＯの最表面にＳｉＯ２の層を堆積させるサイクルをＸ回繰り返す（ステップＳ５）。図３に示されるように、原子層堆積法を用いる場合、ＳｉＯ２の膜を形成する際のＳｉＯ２の層の堆積回数が多くなるほど、ＳｉＯ２の膜の厚さ（蛍光Ｘ線分析法を用いて算出された厚さ）が増加する。ここでは、ＳｉＯ２の層の堆積回数が１回増加すると、ＳｉＯ２の膜の厚さが約１Å増加する。すなわち、ＳｉＯ２の層の堆積回数１回（１サイクル）は、ＳｉＯ２の膜の厚さ１Åに相当する。このように、ＳｉＯ２の層を堆積させる回数を変化させることで、ＳｉＯ２の膜の厚さを所望の厚さとすることが可能である。「堆積回数」は、原子層堆積法を用いて膜の形成材料の層を堆積させるサイクルが繰り返される回数を意味する。
　続いて、入力電極１６及び出力電極１７を蒸着等により形成する。その後、例えば熱処理等を行うことで、マイクロチャンネルプレート１０が得られる。なお、基体１１に入力電極１６Ａ及び出力電極１７Ａを蒸着等によって予め形成した後に、上記ステップＳ１～ステップＳ５によって抵抗膜１３、電子放出膜１４、及び保護膜１５を形成してマイクロチャンネルプレート１０Ａを製造してもよい（図１７の（ａ）参照）。この場合、入力電極１６Ａが基体１１の入力面１１ａに接触するように形成されると共に出力電極１７Ａが出力面１１ｂに接触するように形成され、抵抗膜１３、電子放出膜１４及び保護膜１５は、入力電極１６Ａ及び出力電極１７Ａを被覆するように順次形成されることになる。抵抗膜１３、電子放出膜１４及び保護膜１５が形成される範囲は、既に記載の通りであり、入力面１１ａ、出力面１１ｂ、チャンネル１２の内壁面１２ａ、及び側面１１ｃを覆うような範囲である。
　マイクロチャンネルプレート１０では、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した保護膜１５を設けることにより、大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化が抑制されるだけではなく、大気中に放置した後において、ゲインが当該大気放置直前の初期ゲインよりも増加する。
　保護膜１５の構造についてより詳しく説明する。保護膜１５は、電子放出膜１４上において島状（アイランド状）に分布している。ここで、「島状に分布」とは、電子放出膜１４を形成するＭｇＯ上において保護膜１５を形成するＳｉＯ２が点在（離散的に吸着）している状態であることを含む。「島状に分布」とは、保護膜１５の構造が、側面視でＭｇＯの最表面上に複数の島が形成されているような堆積構造であることを含む。「島状に分布」とは、電子放出膜１４を形成するＭｇＯ上において保護膜１５を形成するＳｉＯ２が部分的に存在していないことを含む。「島状に分布」とは、保護膜１５の構造が部分的に穴開き状となっている構造であることを含む。「島状に分布」とは、電子放出膜１４を形成するＭｇＯ上において保護膜１５を形成するＳｉＯ２が全面に存在していないことを含む。「島状に分布」とは、保護膜１５の構造が連続した層状となっていない構造であることを含む。保護膜１５の「連続した層状」とは、保護膜１５の構造が穴開き状となっておらず、電子放出膜１４の全体（全面）を覆うような構造をいう。
　ＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を堆積させるサイクルを実施した場合、まず、図４の（ａ）に示されるように、ＭｇＯの最表面にＳｉＯ２が点在するようにＳｉＯ２がＭｇＯに吸着する。これにより、図４の（ｂ）に示されるように、保護膜１５では、ＭｇＯの最表面を露出させる隙間が形成されており、保護膜１５の構造が部分的に穴開き状となっている。すなわち、図４の（ｃ）に示されるように、保護膜１５は、電子放出膜１４上においてまばらな島状に分布している。
　続いて、図４のＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を堆積させるサイクルを更に実施した場合、図５の（ａ）に示されるように、ＭｇＯの最表面に既に吸着しているＳｉＯ２に対して更にＳｉＯ２が吸着する。これにより、ＭｇＯの最表面に吸着したＳｉＯ２の厚さが増加する。また、ＳｉＯ２がまだ吸着していないＭｇＯの最表面に対して新たにＳｉＯ２が吸着する。これにより、図５の（ｂ）に示されるように、ＭｇＯの最表面を露出させる隙間が図４の（ｂ）の例よりも狭くなると共に、保護膜１５の穴の一部が埋められる。すなわち、図５の（ｃ）に示されるように、保護膜１５は、電子放出膜１４上において図４の（ｃ）の例よりも密な島状に分布することとなる。
　続いて、図５のＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を堆積させるサイクルを更に実施した場合、図６の（ａ）に示されるように、ＭｇＯの最表面に既に吸着しているＳｉＯ２に対して更にＳｉＯ２が吸着する。これにより、ＭｇＯの最表面に吸着したＳｉＯ２の厚さが更に増加する。また、ＳｉＯ２がまだ吸着していないＭｇＯの最表面に対して新たにＳｉＯ２が吸着する。これにより、図６の（ｂ）に示されるように、ＭｇＯの最表面を露出させる隙間が図５の（ｂ）の例よりも更に狭くなると共に、保護膜１５の穴の一部が更に埋められる。すなわち、図６の（ｃ）に示されるように、保護膜１５は、電子放出膜１４上において図５の（ｃ）の例よりも更に密な島状に分布することとなり、連続した層状に近付く。
　続いて、図６のＭｇＯの最表面にＳｉＯ２を堆積させるサイクルを更に実施した場合、図７に示されるように、ＭｇＯの最表面を覆うＳｉＯ２に対して更にＳｉＯ２が吸着すると共に、ＳｉＯ２がまだ吸着していないＭｇＯの最表面に対して新たにＳｉＯ２が吸着する。これにより、保護膜１５は、電子放出膜１４上において、連続した層状に分布する。
　このように、ＳｉＯ２の層を堆積させる回数を変化させることで、保護膜１５が電子放出膜１４上において島状に分布するようにしつつ、ＳｉＯ２の膜の厚さを所望の厚さとすることが可能である。
　なお、保護膜１５は、電子放出膜１４の全体を覆うように設けられており、連続した層状に分布していてもよい。この場合、保護膜１５は、チャンネル１２の内壁面１２ａ上において電子放出膜１４に接するように形成される。保護膜１５は、入力面１１ａ上において電子放出膜１４に接するように形成される。保護膜１５は、出力面１１ｂ上において電子放出膜１４に接するように形成される。保護膜１５は、基体１１の側面１１ｃを覆うように形成される。保護膜１５は、図１の（ｂ）に示す断面において、電子放出膜１４を囲うような矩形枠状に形成される。
　図８の（ａ）は、ＳｉＯ２が堆積されていないＭｇＯの最表面の結合構造を模式的に示す図である。図８の（ｂ）は、ＳｉＯ２が堆積されたＭｇＯの最表面の結合構造を模式的に示す図である。図８の（ａ）に示されるように、ＳｉＯ２が堆積されていないＭｇＯの最表面においては、ＭｇにＯＨ基が結合した結合構造（反応サイト）が存在する。この反応サイトでは、大気中に存在するＨ２Ｏ（水分）及びＣＯ２（二酸化炭素）等とＭｇＯとが反応し、ＭｇＣＯ３が生じ易い。すなわち、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられていない場合、ＭｇＯの最表面には、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し易い。この点で、ＳｉＯ２が堆積されていないＭｇＯは、大気中において不安定である。
　一方、図８の（ｂ）に示されるように、ＳｉＯ２が堆積されているＭｇＯの最表面においては、反応サイトが存在しない。より詳しくは、ＭｇにＯＨ基が直接結合した結合構造に代えて、ＯＨ基がＳｉＯ２を介してＭｇに結合している。これにより、ＭｇＯの最表面の結合構造における終端部では、ＭｇにＯＨ基が直接結合して反応サイトとなることが抑制されている。換言すれば、反応サイトが塞がれたエンドキャップ構造となっている。エンドキャップ構造によれば、ＭｇＯの最表面にＳｉＯ２が堆積されていない場合と比べて、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２とＭｇＯとの反応が抑制され、ＭｇＣＯ３が生じ難い。すなわち、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられている場合、ＭｇＯの最表面には、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し難い。この点で、ＳｉＯ２は、大気中において安定である。このように、大気中において安定なＳｉＯ２の層を、大気中において不安定になり易いＭｇＯの最表面に吸着させることで、ＭｇＯを大気中でも安定化させることができる。
　次に、マイクロチャンネルプレート１０のゲインの特性について説明する。
　以下の説明では、一例として、図２に例示したマイクロチャンネルプレート１０の製造方法において、ＭｇＯの層の堆積回数（Ｄ回）を３０回として形成した電子放出膜１４の上に、ＳｉＯ２の層の堆積回数（Ｘ回）を５，１０，及び２０回として保護膜１５を形成することで製造したマイクロチャンネルプレート１０を用意した。また、電子放出膜１４の上にＳｉＯ２の膜を形成していないマイクロチャンネルプレートを用意した。ＳｉＯ２の層の堆積回数（Ｘ回）が５，１０及び２０回であるマイクロチャンネルプレート１０を、それぞれ実施例１，２及び３とする。電子放出膜１４の上にＳｉＯ２の膜を形成していないマイクロチャンネルプレートを比較例とする。
　まず、マイクロチャンネルプレート１０の初期ゲインの特性について説明する。初期ゲインは、マイクロチャンネルプレート１０が製造後からゲインが安定するまでＮ２中に保管された後であって大気中に放置される直前におけるゲインである。
　図９は、ＳｉＯ２の層の堆積回数に対する初期ゲインの関係を示すグラフである。図９に示されるように、電子放出膜１４の上に保護膜１５が形成された場合（実施例１，２及び３）の初期ゲインは、電子放出膜１４の上に保護膜１５が形成されなかった場合（比較例）の初期ゲインと比べて、ＳｉＯ２の層を堆積させる回数が増加するのに伴って低下している。なお、図９及び図１２～図１５において、「ＭｇＯのみ」との表記は、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられていないマイクロチャンネルプレート（つまり、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４のみのマイクロチャンネルプレート）を意味する。「ＭｇＯ＋ＳｉＯ２（ｎ回堆積）」との表記は、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上の少なくとも一部に、堆積回数ｎ回のＳｉＯ２の層で形成された保護膜１５が設けられているマイクロチャンネルプレートを意味する。
　この初期ゲインの低下傾向について、電子放出膜１４と保護膜１５との二次電子放出係数の大小を考慮しつつ考察する。なお、以下の説明において、二次電子放出係数は、膜自体に着目したときの二次電子の放出度合いを表す指標である。
　初期ゲインは、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４から放出される二次電子と、ＳｉＯ２で形成した保護膜１５から放出される二次電子と、に応じて増減する。ここでは、ＳｉＯ２で形成した保護膜１５が二次電子を放出する電子放出膜として機能するのか否かを検討した。この検討においては、以下の参考例のマイクロチャンネルプレートを用いた。
　図１０は、参考例のマイクロチャンネルプレートの成膜工程を示すフローチャートである。参考例のマイクロチャンネルプレートは、抵抗膜を形成した基体１１に電子放出膜を形成せずに保護膜のみを形成したものである。図１０に示されるように、図２に示される成膜工程のステップＳ１と同様にして、原子層堆積法を用いてＡｌ２Ｏ３の層を堆積させるサイクルをＡ回繰り返した。続いて、図２においてＰｔの層を堆積させるステップＳ２に代えて、原子層堆積法を用いてＴｉＯ２の層を堆積させるサイクルをＢ回繰り返した（ステップＳ２’）。これらステップＳ１及びステップＳ２’を、Ｃ回繰り返した（ステップＳ３）。続いて、図２に示される成膜工程におけるステップＳ４を省略し、ＭｇＯの層を形成することなく、ＳｉＯ２の層の堆積回数（Ｘ回）を、３，５，７，１０，１２，１５，１７，２５及び３４回としてＴｉＯ２の層の上に保護膜を形成した（ステップＳ５’）。
　図１１は、参考例のマイクロチャンネルプレートにおけるＳｉＯ２の層の堆積回数と当該ＳｉＯ２の層によるゲインとの関係を示す図である。図１１の縦軸は、参考例のマイクロチャンネルプレートのゲインを示している。図１１に示されるように、ＳｉＯ２の層の堆積回数が多くなるほど（保護膜の厚さが大きくなるほど）、ＳｉＯ２の層のゲインは増加傾向を有することが判る。
　しかしながら、このＳｉＯ２の層のゲインの大きさは、ＭｇＯの層のゲインの大きさに比べて小さい。ＭｇＯの層のゲインの一例として、比較例のマイクロチャンネルプレートの初期ゲインが約１００００であるのに対し（図９参照）、ＳｉＯ２の層のゲインの大きさは、ＳｉＯ２の層の堆積回数が２０回の場合であっても約１００である。したがって、マイクロチャンネルプレート１０では、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４が主たる二次電子増倍層として機能していることが判る。このように、マイクロチャンネルプレート１０では、ＳｉＯ２で形成した保護膜１５の二次電子増倍への寄与は、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４の二次電子増倍への寄与と比較して小さい。保護膜１５は、実質的に二次電子を放出しない電子非放出膜として機能しているともいえる。
　以上の考察によれば、マイクロチャンネルプレート１０では、保護膜１５の厚さが厚くなるに従って、実質的に二次電子を放出しない保護膜１５によって電子放出膜１４からの二次電子の放出が阻止（ブロック）される影響が表れ易くなると考えられる。そのため、図９の例では、保護膜１５の厚さが厚くなるのに伴って初期ゲインが低下するものと考えられる。
　したがって、マイクロチャンネルプレート１０では、保護膜１５の厚さを厚くして（例えば１０Å以上として）保護膜１５の二次電子放出係数を高めるよりも、保護膜１５の厚さを薄くして（例えば１０Å未満として）ＭｇＯで形成した電子放出膜１４を主たる二次電子増倍層として機能させる方が、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かすことができ、効率良くゲインの向上を図ることができると考えられる。そこで、マイクロチャンネルプレート１０では、保護膜１５の厚さが１０Åよりも小さくてもよい。特に、マイクロチャンネルプレート１０では、保護膜１５の厚さが５Å～１０Åであってもよい。このように、吸着させるＳｉＯ２の層の厚さを最適化することで、ゲインの経時的な劣化を抑制する効果を必要十分に確保しつつ、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４を二次電子増倍層として効果的に機能させて高ゲインを維持することができる。
　次に、マイクロチャンネルプレート１０が大気放置された場合におけるゲインの経時的な変化特性について説明する。
　図１２は、大気放置による膜の組成変化を示す図である。図１２は、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４とＳｉＯ２で形成した保護膜１５とが大気中に放置された場合における膜の組成変化を、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ:Ｘ－ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって分析した結果を示している。Ｘ線光電子分光は、Ｘ線を測定対象物に入射させたときに励起されて放出される光電子のエネルギースペクトルを検出することにより、その測定対象物の表面近傍領域の元素組成や元素の結合情報を得る技術である。ここでは、Ｘ線光電子分光装置としてμ－ＸＰＳ（μ－ＥＳＣＡ）を使用し、分析領域の深さを最表面層（０～数ｎｍ）とし、Ｘ線源にＡｌ－Ｋａ（１４８６．６ｅＶ）を使用し、管電圧を１５ｋＶとし、出力を４００Ｗとして、Ｘ線光電子分光を実施した。なお、図１２の例では、実験の簡素化のため、基体１１に代えて所定の金属板を用い、この金属板上においてＭｇＯで形成した電子放出膜１４とＳｉＯ２で形成した保護膜１５とを設けた。
　図１２に示されるように、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられていない場合、大気放置後におけるＭｇＯ：ＭｇＣＯ３の比が５７：４３となっていた。つまり、ＭｇＯの最表面には、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着したと推察される。上述したように、ＭｇＯの最表面においてＭｇにＯＨ基が結合した結合構造（反応サイト）が存在するためであると考えられる。
　一方、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられている場合、大気放置後におけるＭｇＯ：ＭｇＣＯ３の比が、ＳｉＯ２の層の堆積回数が５回の場合には８６：１４となっており、ＳｉＯ２の層の堆積回数が５回の場合には８７：１３となっている。つまり、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣのＭｇＯの最表面への付着が抑制されている。上述したように、ＭｇにＯＨ基が直接結合した結合構造に代えて、ＯＨ基がＳｉＯ２を介してＭｇに結合していることにより、反応サイトが塞がれたエンドキャップ構造となっているためである。以上の結果から、マイクロチャンネルプレート１０では、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した保護膜１５を設けることにより、主たる二次電子増倍層として機能するＭｇＯで形成した電子放出膜１４を大気中でも安定化させることができ、大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化が抑制される。
　図１３は、大気放置によるゲインの経時変化を示すグラフである。図１４は、大気放置によるゲインの経時変化を示す他のグラフである。図１５は、大気放置による相対ゲインの経時変化を示すグラフである。図１３～図１５は、製造後にゲインが安定するまでＮ２中に保管された後に大気放置されたマイクロチャンネルプレート１０についてのゲインの経時変化の測定結果を示している。図１３及び図１４の縦軸は、マイクロチャンネルプレートのゲインを示している。図１５の縦軸は、大気放置直前（経過日数０日）におけるマイクロチャンネルプレート１０のゲイン（初期ゲイン）を基準としたゲインの相対変化率（相対ゲイン）を示している。
　図１３の例では、実施例１，２，３のマイクロチャンネルプレート１０及び比較例のマイクロチャンネルプレートについて、それぞれの放置日数が０日及び３日でのゲインを示す点がプロットされている。図１４の例では、実施例１及び実施例２について、マイクロチャンネルプレート１０の放置日数が０，３，７，２１及び２９日でのゲインを示す点がプロットされている。図１５の例では、実施例１，２及び３について、マイクロチャンネルプレート１０の放置日数が０，３，７，２１及び２９日での相対ゲインを示す点がプロットされている。
　図１３に示されるように、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられていない比較例では、マイクロチャンネルプレート１０が大気放置された場合にゲインが初期ゲインから低下している。一方、ＭｇＯの電子放出膜１４上にＳｉＯ２の保護膜１５が設けられた実施例１，２及び３では、大気放置された場合におけるゲインの低下が抑制されている。むしろ、実施例１，２及び３では、大気中に放置した後において、初期ゲインよりもゲインが増加している。
　図１４及び図１５に示されるように、ＳｉＯ２の層の堆積回数がそれぞれ５回及び１０回である実施例１及び実施例２では、大気中に放置した後において増加したゲインが当該増加後においても維持されていることが判る。実施例１及び実施例２では、実施例３に比べて、大気中に放置した後におけるゲインの経時変化が小さい。なお、実施例３は、実施例１及び実施例２に比べてゲインの経時変化が大きいが、実施例３の初期ゲインは実施例１及び実施例２の初期ゲインと比べて小さいため、絶対値で比較すると、実施例１及び実施例２のゲイン方が実施例３のゲインよりも大きい。
［作用及び効果］
　マイクロチャンネルプレート１０では、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した保護膜１５が設けられている。これにより、ＭｇＯの最表面における反応サイトを抑制し、電子放出膜１４を大気中でも安定化できる。例えば大気中に放置した場合であっても、ＭｇＯの最表面へのＣの付着を抑制可能となる。その結果、大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化を抑制することができる。加えて、ＳｉＯ２で形成した保護膜１５の厚さを、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４の厚さよりも薄くしているため、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かして、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４を主たる二次電子増倍層として機能させ、効率良くゲインの向上を図ることができる。更に、ＭｇＯで電子放出膜１４が形成され且つＳｉＯ２で保護膜１５が形成されているため、大気中に放置後において、ゲインを初期ゲインよりも増加させることができる。このように、マイクロチャンネルプレート１０によれば、ＭｇＯの最表面へのＣの付着が抑制されると共に、ゲインが初期ゲインよりも増加されるという相乗効果が奏される。したがって、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることが可能となる。
　なお、例えばダイヤモンドを二次電子増倍層の膜の材料に用いる場合も考えられるが、この場合、マイクロチャンネルプレート１０のような高アスペクト比のギャップ及びトレンチ構造に対しては、成膜することが困難であり、現実的ではない。また、例えば大気中で不安定な酸化物又は窒化物を二次電子増倍層の膜の材料に用いる場合には、グローブボックス等の設備を用いて真空中で成膜を行う必要がある一方、マイクロチャンネルプレート１０では、グローブボックス等の設備を用いる必要がない。
　マイクロチャンネルプレート１０では、保護膜１５は、電子放出膜１４上において島状に分布している。これにより、保護膜１５の厚さを十分に薄くでき、ゲインの経時的な劣化を抑制する効果を必要十分に確保しつつ、電子放出膜１４を二次電子増倍層としてより効果的に機能させ、ゲインの一層の向上を図ることができる。
　電子放出膜１４の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上の厚さである。このように、ＭｇＯで形成した電子放出膜１４が１０Å以上の厚さであるため、電子放出膜１４を二次電子増倍層として有効に機能させることができる。
　基体１１は、絶縁性材料で形成されており、チャンネル１２の内壁面１２ａと電子放出膜１４との間には、抵抗膜１３が形成されている。これにより、基体１１の入力面１１ａに設けられた入力電極１６と基体１１の出力面１１ｂに設けられた出力電極１７との間に電圧が印加されたとき、抵抗膜１３によって電位傾斜が形成され、電子増倍が可能となる。
　電子放出膜１４及び保護膜１５が基体１１の入力面１１ａ上、出力面１１ｂ上及び側面１１ｃ上に形成され且つ入力電極１６及び出力電極１７が保護膜１５上に形成されている。或いは、入力電極１６Ａが基体１１の入力面１１ａに接触するように形成されると共に出力電極１７Ａが出力面１１ｂに接触するように形成され且つ電子放出膜１４及び保護膜１５が入力電極１６Ａ及び出力電極１７Ａ上、基体１１の入力面１１ａ上、出力面１１ｂ上及び側面１１ｃ上に形成されている。この構成では、基体１１の入力面１１ａ上、出力面１１ｂ上及び側面１１ｃ上を電子放出膜１４及び保護膜１５が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で基体１１が形成されている場合において、基体１１からのガス放出を効果的に抑制できる。
　抵抗膜１３、電子放出膜１４及び保護膜１５が基体１１の入力面１１ａ上、出力面１１ｂ上及び側面１１ｃ上に形成され且つ入力電極１６及び出力電極１７が保護膜１５上に形成されている。或いは、入力電極１６Ａが基体１１の入力面１１ａに接触するように形成されると共に出力電極１７Ａが出力面１１ｂに接触するように形成され且つ抵抗膜１３、電子放出膜１４及び保護膜１５が基体１１の入力面１１ａ上、出力面１１ｂ上及び側面１１ｃ上に形成されている。この構成では、基体１１の入力面１１ａ上、出力面１１ｂ上及び側面１１ｃ上を電子放出膜１４及び保護膜１５に加えて抵抗膜１３が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で基体１１が形成されている場合において、基体１１からのガス放出を効果的に抑制できる。
　電子放出膜１４及び保護膜１５は、原子層堆積法によって形成された層である。これにより、電子放出膜１４及び保護膜１５を原子層レベルで成膜できるため、膜質が均一となり、ピンホール等の欠陥が抑制された膜を形成することができる。複数の金属酸化物（例えばＭｇＯ及びＳｉＯ２）を含む混合膜をオングストロームオーダーで成膜することができる。例えばマイクロチャンネルプレート１０のような高アスペクト比のギャップ及びトレンチ構造に対して成膜することができる。
　なお、ＭｇＯで形成された電子放出膜１４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成された保護膜１５が設けられている場合、電子放出膜１４上に保護膜１５が設けられていない場合と比べて、ＭｇＯの最表面には、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し難い。そのため、大気中に放置後においてＭｇＯの最表面にＣが付着して生じるゲインの低下が生じ難い。また、保護膜１５がＳｉＯ２で形成されているため、大気中に放置後においてＣが保護膜１５に仮に付着していたとしても、ＭｇＯの最表面にＣが付着して生じるようなゲインの低下は生じず、むしろゲインが初期ゲインよりも増加する。すなわち、第２の膜である保護膜１５は、第１の膜である電子放出膜１４よりも、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し難い膜であり、大気中に放置後におけるゲインの低下を抑制と共に、ゲインを初期ゲインよりも増加させる膜である。
［マイクロチャンネルプレート１０の変形例］
　上記実施形態では、基体１１は、絶縁性材料で形成されていたが、基体１１は、Ｓｉ等の半導体材料（抵抗性材料）で形成されていてもよい。この場合、チャンネル１２の内壁面１２ａに抵抗膜１３を設ける必要がなく、基体１１に電子放出膜１４を直接形成してもよい（少なくとも内壁面１２ａに形成する）。このような形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。抵抗膜１３の製造工程を省けるため、製造コストを削減することが可能となる。
［第２実施形態］
　図１６は、第２実施形態に係る電子増倍体の断面図である。図１６に示されるように、電子増倍体２０は、電子を増倍する機能を有するダイノード構造体である。電子増倍体２０は、一端面（表面）２１ａ及び他端面（裏面）２１ｂを有する本体２１を有している。本体２１は、直方体状であり、第１の方向Ｄ１に延在している。本体２１は、例えばセラミック等の絶縁性材料によって形成されている。なお、電子増倍体２０は、この例に限定されるものではなく、いわゆるシングルチャンネルダイノード（例えばチャンネルトロン等）のダイノード構造体であってもよい。
　本体２１には、チャンネル２２が形成されている。チャンネル２２は、第１の方向Ｄ１における本体２１の一端面２１ａ及び他端面２１ｂに開口している。つまり、チャンネル２２は、本体２１の一端面２１ａから他端面２１ｂにかけて貫通している。チャンネル２２の一端面２１ａ側は、当該一端面２１ａ側に向かうにつれて拡がるテーパ状である。チャンネル２２は、一端面２１ａ側から他端面２１ｂに亘って、第２の方向Ｄ２に屈曲を繰り返すように波状に延在している。チャンネル２２では、一端面２１ａ側から電子が入射され、入射された電子に応じて二次電子が放出され、他端面２１ｂ側から二次電子が放出される。
　本体２１には、機能的な膜として、抵抗膜２３と、電子放出膜（第１の膜）２４と、保護膜（第２の膜）２５と、入力電極（電極層）２６と、出力電極（電極層）２７と、が形成されている。
　抵抗膜２３は、チャンネル２２の内壁面２２ａ上に設けられている。抵抗膜２３は、本体２１の外表面を覆うように設けられている。具体的には、抵抗膜２３は、少なくともチャンネル２２の内壁面２２ａに形成されている。抵抗膜２３は、チャンネル２２の開口を除いた一端面２１ａに形成されている。抵抗膜２３は、チャンネル２２の開口を除いた他端面２１ｂに形成されている。抵抗膜２３は、本体２１の側面２１ｃを覆うように形成されている。以上のように、一端面２１ａ、他端面２１ｂ、チャンネル２２の内壁面２２ａ、及び側面２１ｃを抵抗膜２３が覆うことで、例えば、動作中にガス放出の多い鉛ガラスのような材料から本体２１が形成されている場合において、本体２１からのガス放出を効果的に抑制できる。抵抗膜２３は、電子増倍体２０における電子増倍に適した所定の抵抗値を有している。抵抗膜２３は、例えば、抵抗膜１３と同様にして、原子層堆積法を用いることにより形成されている。抵抗膜２３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３の層とＰｔの層とを原子層堆積法によって堆積させるサイクルを、それぞれ複数回繰り返すことで形成される。抵抗膜２３の厚さは、例えば２００Å～７００Å程度である。
　電子放出膜２４は、チャンネル２２の内壁面２２ａ上に設けられた第１の膜である。電子放出膜２４は、抵抗膜２３を覆うように設けられている。具体的には、電子放出膜２４は、少なくともチャンネル２２の内壁面２２ａ上において抵抗膜２３に接するように形成されている。電子放出膜２４は、チャンネル２２の開口を除いた一端面２１ａ上において抵抗膜２３に接するように形成されている。電子放出膜２４は、チャンネル２２の開口を除いた他端面２１ｂ上において抵抗膜２３に接するように形成されている。電子放出膜２４は、本体２１の側面２１ｃを覆うように形成されている。以上のように、一端面２１ａ、他端面２１ｂ、チャンネル２２の内壁面２２ａ、及び側面２１ｃを電子放出膜２４が覆うことで、例えば、動作中にガス放出の多い鉛ガラスのような材料から本体２１が形成されている場合において、本体２１からのガス放出を効果的に抑制できる。電子放出膜２４は、チャンネル２２内の電界（後述）によって加速された電子が衝突すると、これに応じて二次電子を放出し、電子を増倍させる。電子放出膜２４は、ＭｇＯで形成されている。電子放出膜２４は、例えば、電子放出膜１４と同様にして、原子層堆積法を用いることにより形成されている。電子放出膜２４は、例えば、ＭｇＯの層を原子層堆積法によって堆積させるサイクルを、複数回繰り返すことで形成される。電子放出膜２４の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上である。電子放出膜２４の厚さは、例えば３０Å～５０Å程度であってもよい。
　保護膜２５は、電子放出膜２４（第１の膜）上の少なくとも一部に設けられた第２の膜である。保護膜２５は、チャンネル２２の内壁面２２ａ上の少なくとも一部において電子放出膜２４に接するように形成されている。保護膜２５は、チャンネル２２の開口を除いた一端面２１ａ上の少なくとも一部において電子放出膜２４に接するように形成されている。保護膜２５は、チャンネル２２の開口を除いた他端面２１ｂ上の少なくとも一部において電子放出膜２４に接するように形成されている。保護膜２５は、本体２１の側面２１ｃの少なくとも一部に接するように形成されている。保護膜２５は、電子増倍体２０を大気放置した場合における二次電子放出のゲインの経時的な劣化を抑制すると共に、電子放出膜２４と協働してゲインを初期ゲインよりも増加させる。
　保護膜２５は、ＳｉＯ２で形成されている。保護膜２５は、例えば、保護膜１５と同様にして、原子層堆積法を用いることにより形成されている。保護膜２５は、例えば、ＳｉＯ２の層を原子層堆積法によって堆積させるサイクルを、複数回繰り返すことで形成される。保護膜２５の厚さは、例えば電子放出膜２４の半分以下である。好ましくは、保護膜２５の厚さは、例えば１０Å以下である。より好ましくは、保護膜２５の厚さは、例えば５Å～１０Å程度である。すなわち、保護膜２５の厚さは、電子放出膜２４の厚さよりも薄い。
　入力電極２６及び出力電極２７は、本体２１の一端面２１ａ上及び他端面２１ｂ上にそれぞれ設けられている。具体的には、入力電極２６は、チャンネル２２の開口を除いた一端面２１ａ上において保護膜２５に接するように形成されている。出力電極２７は、チャンネル２２の開口を除いた他端面２１ｂ上において保護膜２５に接するように形成されている。入力電極２６及び出力電極２７は、例えばニッケル系の金属を含む金属膜などを蒸着することによって形成されている。蒸着を用いることにより、入力電極２６は、チャンネル２２の開口を除いた一端面２１ａ上に形成され、出力電極２７は、チャンネル２２の開口を除いた他端面２１ｂ上に形成されている。入力電極２６及び出力電極２７の厚さは、例えば１０００Å程度である。入力電極２６及び出力電極２７には、入力電極２６から出力電極２７に向かう電界をチャンネル２２内に生じさせるように、入力電極２６よりも出力電極２７の方が低電位となる電圧が付与される。
　ここで、原子層堆積法によって形成された抵抗膜２３、電子放出膜２４及び保護膜２５（以下、本段落において「ＡＬＤ膜」という）の構造又は特性を特定するためには、ＡＬＤ膜の表面状態を解析することが必要である。しかしながら、電子増倍体２０もマイクロチャンネルプレート１０と同様の高アスペクト比の構造体であり、電子増倍体２０に製膜したＡＬＤ膜について、表面状態を具体的に解析可能な機器は、現時点、知られておらず、ＡＬＤ膜の積層構造自体を解析することは困難である。このように、出願時において、ＡＬＤ膜の構造又は特性を解析することが技術的に不可能である又は実際的でない（非実際的である）ことから、電子増倍体２０においては、ＡＬＤ膜をその構造又は特性により直接特定することが不可能又は実際的でないという事情が存在する。
　次に、電子増倍体２０の製造方法について説明する。電子増倍体２０の製造方法は、図２に示されるように、ステップＳ１～ステップＳ３によって抵抗膜２３を本体２１に形成し、ステップＳ４によって電子放出膜２４を抵抗膜２３上に形成し、その後、ステップＳ５によって保護膜２５を電子放出膜２４上の少なくとも一部に形成する。具体的な説明は、上記マイクロチャンネルプレート１０の製造方法と同様であるため、省略する。なお、予め本体２１に入力電極２６Ａ及び出力電極２７Ａが蒸着等によって形成された後に、上記ステップＳ１～ステップＳ５によって抵抗膜２３、電子放出膜２４、及び保護膜２５が形成されて電子増倍体２０Ａが製造されてもよい（図１７の（ｂ）参照）。この場合、入力電極２６Ａが本体２１の一端面２１ａに接触するように形成されると共に出力電極２７Ａが他端面２１ｂに接触するように形成され、抵抗膜２３、電子放出膜２４、及び保護膜２５は、入力電極２６Ａ及び出力電極２７Ａを被覆するように順次形成されることになる。抵抗膜２３、電子放出膜２４、保護膜２５が形成される範囲は、既に記載の通りであり、一端面２１ａに、他端面２１ｂ、内壁面２２ａ、及び側面２１ｃを覆うような範囲である。
　電子増倍体２０では、ＭｇＯで形成した電子放出膜２４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した保護膜２５を設けることにより、大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化が抑制されるだけではなく、大気中に放置した後において、ゲインが当該大気放置直前の初期ゲインよりも増加する。
　保護膜２５は、保護膜１５と同様に、電子放出膜２４上において島状（アイランド状）に分布している。ここで、「島状に分布」とは、電子放出膜２４を形成するＭｇＯ上において保護膜２５を形成するＳｉＯ２が点在（離散的に吸着）している状態であることを含む。「島状に分布」とは、保護膜２５の構造が、側面視でＭｇＯの最表面上に複数の島が形成されているような堆積構造であることを含む。「島状に分布」とは、電子放出膜２４を形成するＭｇＯ上において保護膜２５を形成するＳｉＯ２が部分的に存在していないことを含む。「島状に分布」とは、保護膜２５の構造が部分的に穴開き状となっている構造であることを含む。「島状に分布」とは、電子放出膜２４を形成するＭｇＯ上において保護膜２５を形成するＳｉＯ２が全面に存在していないことを含む。「島状に分布」とは、保護膜２５の構造が連続した層状となっていない構造であることを含む。ここで、保護膜２５の「連続した層状」とは、保護膜２５の構造が穴開き状となっておらず、電子放出膜２４の全体（全面）を覆うような構造をいう。
　なお、保護膜２５は、電子放出膜２４の全体を覆うように設けられており、連続した層状に分布していてもよい。この場合、保護膜２５は、チャンネル２２の内壁面２２ａ上において電子放出膜２４に接するように形成される。保護膜２５は、チャンネル２２の開口を除いた一端面２１ａ上において電子放出膜２４に接するように形成される。保護膜２５は、チャンネル２２の開口を除いた他端面２１ｂ上において電子放出膜２４に接するように形成される。保護膜２５は、本体２１の側面２１ｃを覆うように形成される。
　これにより、電子増倍体２０は、上述したようなマイクロチャンネルプレート１０と同様の特性を有している。
　具体的には、ＭｇＯで形成された電子放出膜２４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成された保護膜２５が設けられていることにより、ＭｇＯの最表面には、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し難い特性を有している。
　また、電子増倍体２０においても、保護膜２５の厚さが厚くなるに従って、実質的に二次電子を放出しない保護膜２５によって電子放出膜２４からの二次電子の放出が阻止（ブロック）される影響が表れ易くなると考えられる。そのため、電子増倍体２０では、保護膜２５の厚さを厚くして（例えば１０Å以上として）保護膜２５の二次電子放出係数を高めるよりも、保護膜２５の厚さを薄くして（例えば１０Å未満として）ＭｇＯで形成した電子放出膜２４を主たる二次電子増倍層として機能させる方が、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かすことができ、効率良くゲインの向上を図ることができると考えられる。そこで、電子増倍体２０では、保護膜２５の厚さが１０Åよりも小さくてもよい。特に、電子増倍体２０では、保護膜２５の厚さが５Å～１０Åであってもよい。このように、吸着させるＳｉＯ２の層の厚さを最適化することで、ゲインの経時的な劣化を抑制する効果を必要十分に確保しつつ、ＭｇＯで形成した電子放出膜２４を二次電子増倍層として効果的に機能させて高ゲインを維持することができる。
　また、電子増倍体２０においても、ＭｇＯで形成された電子放出膜２４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成された保護膜２５が設けられている場合には、大気放置された場合におけるゲインの低下が抑制される。むしろ、この場合には、大気中に放置した後において、当該大気放置直前の初期ゲインよりもゲインが増加する。また、ＳｉＯ２の層の堆積回数がそれぞれ５回及び１０回である場合には、大気中に放置した後において増加したゲインが当該増加後においても維持される。
［作用及び効果］
　以上のように構成された電子増倍体２０によれば、マイクロチャンネルプレート１０と同様の作用及び効果を奏する。すなわち、ＭｇＯで形成した電子放出膜２４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成した保護膜２５が設けられている。これにより、ＭｇＯの最表面における反応サイトを抑制し、電子放出膜１４を大気中でも安定化できる。例えば大気中に放置した場合であっても、ＭｇＯの最表面へのＣの付着を抑制可能となる。その結果、大気中に放置した場合におけるゲインの経時的な劣化を抑制することができる。加えて、ＳｉＯ２で形成した保護膜２５の厚さを、ＭｇＯで形成した電子放出膜２４の厚さよりも薄くしているため、二次電子放出係数が大きいＭｇＯの特性を生かして、ＭｇＯで形成した電子放出膜２４を主たる二次電子増倍層として機能させ、効率良くゲインの向上を図ることができる。更に、ＭｇＯで電子放出膜２４が形成され且つＳｉＯ２で保護膜２５が形成されているため、大気中に放置後において、ゲインを初期ゲインよりも増加させることができる。このように、電子増倍体２０によれば、ＭｇＯの最表面へのＣ及びＯの付着が抑制されると共に、ゲインが初期ゲインよりも増加されるという相乗効果が奏される。したがって、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることが可能となる。
　電子増倍体２０では、保護膜２５は、電子放出膜２４上において島状に分布している。これにより、保護膜２５の厚さを十分に薄くでき、ゲインの経時的な劣化を抑制する効果を必要十分に確保しつつ、電子放出膜２４を二次電子増倍層としてより効果的に機能させ、ゲインの一層のゲインの向上を図ることができる。
　電子放出膜２４の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上の厚さである。このように、ＭｇＯで形成した電子放出膜２４が１０Å以上の厚さであるため、電子放出膜２４を二次電子増倍層として有効に機能させることができる。
　本体２１は、絶縁性材料で形成されており、本体２１（チャンネル２２の内壁面２２ａ）と電子放出膜２４との間には、抵抗膜２３が形成されている。これにより、本体２１の一端面２１ａに設けられた入力電極２６と本体２１の他端面２１ｂに設けられた出力電極２７との間に電圧が印加されたとき、抵抗膜２３によって電位傾斜を形成し、電子増倍が可能となる。
　電子放出膜２４及び保護膜２５が本体２１の一端面２１ａ上、他端面２１ｂ上及び側面２１ｃ上に形成され且つ入力電極２６及び出力電極２７が保護膜２５上に形成されている。或いは、入力電極２６Ａが本体２１の一端面２１ａに接触するように形成されると共に出力電極２７Ａが他端面２１ｂに接触するように形成され且つ電子放出膜２４及び保護膜２５が入力電極２６Ａ及び出力電極２７Ａ上、本体２１の一端面２１ａ上、他端面２１ｂ上及び側面２１ｃ上に形成されている。この構成では、本体２１の一端面２１ａ上、他端面２１ｂ上及び側面２１ｃ上を電子放出膜２４及び保護膜２５が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で本体２１が形成されている場合において、本体２１からのガス放出を効果的に抑制できる。
　抵抗膜２３、電子放出膜２４及び保護膜２５が本体２１の一端面２１ａ上、他端面２１ｂ上及び側面２１ｃ上に形成され且つ入力電極２６及び出力電極２７が保護膜２５上に形成されている。或いは、入力電極２６Ａが本体２１の一端面２１ａに接触するように形成されると共に出力電極２７Ａが他端面２１ｂに接触するように形成され且つ抵抗膜２３、電子放出膜２４及び保護膜２５が本体２１の一端面２１ａ上、他端面２１ｂ上及び側面２１ｃ上に形成されている。この構成では、本体２１の一端面２１ａ上、他端面２１ｂ上及び側面２１ｃ上を電子放出膜２４及び保護膜２５に加えて抵抗膜２３が覆っているため、例えばガス放出の多い材料で本体２１が形成されている場合において、本体２１からのガス放出を効果的に抑制できる。
　電子放出膜２４及び保護膜２５は、原子層堆積法によって形成された層である。これにより、電子放出膜２４及び保護膜２５を原子層レベルで成膜できるため、膜質が均一となり、ピンホール等の欠陥が抑制された膜を形成することができる。複数の金属酸化物（例えばＭｇＯ及びＳｉＯ２）を含む混合膜をオングストロームオーダーで成膜することができる。例えば電子増倍体２０のような高アスペクト比のギャップ及びトレンチ構造に対して成膜することができる。
　なお、ＭｇＯで形成された電子放出膜２４上の少なくとも一部にＳｉＯ２で形成された保護膜２５が設けられている場合、電子放出膜２４上に保護膜２５が設けられていない場合と比べて、ＭｇＯの最表面には、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し難い。そのため、大気中に放置後においてＭｇＯの最表面にＣが付着して生じるゲインの低下が生じ難い。また、保護膜２５がＳｉＯ２で形成されているため、大気中に放置後においてＣが保護膜２５に仮に付着していたとしても、ＭｇＯの最表面にＣが付着して生じるようなゲインの低下は生じず、むしろゲインが初期ゲインよりも増加する。すなわち、第２の膜である保護膜２５は、第１の膜である電子放出膜２４よりも、大気中に存在するＨ２Ｏ及びＣＯ２に起因するＣ（カーボン）が付着し難い膜であり、大気中に放置後におけるゲインの低下を抑制と共に、ゲインを初期ゲインよりも増加させる膜である。
［電子増倍体２０の変形例］
　上記実施形態では、本体２１は、絶縁性材料で形成されていたが、本体２１は、Ｓｉ等の半導体材料（抵抗性材料）で形成されていてもよい。この場合、本体２１に抵抗膜２３を設ける必要がなく、本体２１に電子放出膜２４を直接形成してもよい（少なくとも内壁面２２ａに形成する）。このような形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。抵抗膜２３の製造工程を省けるため、製造コストを削減することが可能となる。
　本発明の一側面によれば、ゲインの経時的な劣化を抑制しつつ、ゲインの向上を図ることができるマイクロチャンネルプレート及び電子増倍体を提供することが可能となる。
　１０…マイクロチャンネルプレート、１１…基体、１１ａ…入力面（表面）、１１ｂ…出力面（裏面）、１２…チャンネル、１２ａ…内壁面、１３…抵抗膜、１４…電子放出膜（第１の膜）、１５…保護膜（第２の膜）、１６…入力電極（電極層）、１７…出力電極（電極層）、２０…電子増倍体、２１…本体、２１ａ…一端面（表面）、２１ｂ…他端面（裏面）、２２…チャンネル、２２ａ…内壁面、２３…抵抗膜、２４…電子放出膜（第１の膜）、２５…保護膜（第２の膜）、２６…入力電極（電極層）、２７…出力電極（電極層）。

Claims (20)

  1. 　表面、裏面及び側面を有する基体と、
    　前記基体の前記表面から前記裏面にかけて貫通する複数のチャンネルと、
    　少なくとも前記チャンネルの内壁面上に設けられた第１の膜と、
    　前記第１の膜上の少なくとも一部に設けられた第２の膜と、
    　前記基体の前記表面上及び前記裏面上にそれぞれ設けられた電極層と、
    を備え、
    　前記第１の膜は、ＭｇＯで形成されており、
    　前記第２の膜は、ＳｉＯ２で形成されており、
    　前記第２の膜の厚さは、前記第１の膜の厚さよりも薄い、マイクロチャンネルプレート。
  2. 　前記第２の膜は、前記第１の膜上において島状に分布している、請求項１記載のマイクロチャンネルプレート。
  3. 　前記第１の膜の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上の厚さである、請求項１又は２記載のマイクロチャンネルプレート。
  4. 　前記基体は、絶縁性材料で形成されており、
    　前記チャンネルの内壁面と前記第１の膜との間には、抵抗膜が形成されている、請求項１～３の何れか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
  5. 　前記基体は、抵抗性材料で形成されている、請求項１～３の何れか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
  6. 　前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記基体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成され、
    　前記電極層は、前記第２の膜上に形成されている、請求項１～３の何れか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
  7. 　前記電極層は、前記基体の前記表面及び前記裏面に接触するように形成され、
    　前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記電極層上、前記基体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成されている、請求項１～３の何れか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
  8. 　前記抵抗膜、前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記基体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成され、
    　前記電極層は、前記第２の膜上に形成されている、請求項４記載のマイクロチャンネルプレート。
  9. 　前記電極層は、前記基体の前記表面及び前記裏面に接触するように形成され、
    　前記抵抗膜、前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記基体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成されている、請求項４記載のマイクロチャンネルプレート。
  10. 　前記第１の膜及び前記第２の膜は、原子層堆積法によって形成された層である、請求項１～９の何れか一項記載のマイクロチャンネルプレート。
  11. 　表面、裏面及び側面を有する本体と、
    　前記本体の前記表面から前記裏面にかけて貫通するチャンネルと、
    　少なくとも前記チャンネルの内壁面上に設けられた第１の膜と、
    　前記第１の膜上の少なくとも一部に設けられた第２の膜と、
    　前記本体の前記表面上及び前記裏面上にそれぞれ設けられた電極層と、
    を備え、
    　前記第１の膜は、ＭｇＯで形成されており、
    　前記第２の膜は、ＳｉＯ２で形成されており、
    　前記第２の膜の厚さは、前記第１の膜の厚さよりも薄い、電子増倍体。
  12. 　前記第２の膜は、前記第１の膜上において島状に分布している、請求項１１記載の電子増倍体。
  13. 　前記第１の膜の厚さは、蛍光Ｘ線分析法を用いて算出した場合、１０Å以上の厚さである、請求項１１又は１２記載の電子増倍体。
  14. 　前記本体は、絶縁性材料で形成されており、
    　前記チャンネルの内壁面と前記第１の膜との間には、抵抗膜が形成されている、請求項１１～１３の何れか一項記載の電子増倍体。
  15. 　前記本体は、抵抗性材料で形成されている、請求項１１～１３の何れか一項記載の電子増倍体。
  16. 　前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記本体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成され、
    　前記電極層は、前記第２の膜上に形成されている、請求項１１～１３の何れか一項記載の電子増倍体。
  17. 　前記電極層は、前記本体の前記表面及び前記裏面に接触するように形成され、
    　前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記電極層上、前記本体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成されている、請求項１１～１３の何れか一項記載の電子増倍体。
  18. 　前記抵抗膜、前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記本体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成され、
    　前記電極層は、前記第２の膜上に形成されている、請求項１４記載の電子増倍体。
  19. 　前記電極層は、前記本体の前記表面及び前記裏面に接触するように形成され、
    　前記抵抗膜、前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記本体の前記表面上、前記裏面上及び前記側面上に形成されている、請求項１４記載の電子増倍体。
  20. 　前記第１の膜及び前記第２の膜は、原子層堆積法によって形成された層である、請求項１１～１９の何れか一項記載の電子増倍体。
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