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JPH0487247A - Multiple channel plate - Google Patents

Multiple channel plate

Info

Publication number
JPH0487247A
JPH0487247A JP2201525A JP20152590A JPH0487247A JP H0487247 A JPH0487247 A JP H0487247A JP 2201525 A JP2201525 A JP 2201525A JP 20152590 A JP20152590 A JP 20152590A JP H0487247 A JPH0487247 A JP H0487247A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
electron
plate
electrons
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2201525A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Takayama
暁 高山
Chiaki Tanuma
千秋 田沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2201525A priority Critical patent/JPH0487247A/en
Publication of JPH0487247A publication Critical patent/JPH0487247A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04Electron multipliers
    • H01J43/06Electrode arrangements
    • H01J43/18Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/24Dynodes having potential gradient along their surfaces
    • H01J43/246Microchannel plates [MCP]

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To increase an electron multiplication factor without lengthening a unit channel and generating any misalignment of input and output image information by gradually reducing the diameter of the channel from an electron incident side toward an electron emitting side. CONSTITUTION:A diameter of a unit channel 12 is formed smaller from an electron incident side 16 toward an electron emitting side 17. The gradual decrease in cross section of the unit channel 12 from the electron beam incident side 16 toward the electron beam emitting side 17 can increase the number of times of electron collision to an electron multiplying surface 13 of the unit channel 12. Therefore, an electron multiplication factor can be increased without lengthening the unit channel and generating any misalignment of input and output image information.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、イメージインテンシファイアや光電子増倍器
等に用いるマルチチャンネルプレートに係わり、特にチ
ャンネル形状の改良をはがったマルチチャンネルプレー
トに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a multichannel plate used for image intensifiers, photomultipliers, etc., and particularly aims at improving the channel shape. Regarding multichannel plates.

(従来の技術) 近年、イメージデバイスに対する要求は、より高密度に
、より高感度に、より速い動作に、より広いダイナミッ
クレンジにと、益々高性能化へと向かっている。マルチ
チャンネルプレートは、多数のマイクロサイズの電子増
倍管が高密度に集積された構造の平面デバイスであり、
その解像度。
(Prior Art) In recent years, demands for image devices have been increasing toward higher performance, such as higher density, higher sensitivity, faster operation, and wider dynamic range. A multichannel plate is a planar device with a structure in which many micro-sized electron multiplier tubes are densely integrated.
Its resolution.

リニアリティ、ダイナミックレンジに極めて優れている
。そして、イメージインテンシファイア等に代表される
ような、特に平面の画像情報を高性能に信号増幅′する
ことが要求されるシステムに対して、キーデバイスとし
て用いられている。
It has excellent linearity and dynamic range. It is used as a key device in systems that require high-performance signal amplification, especially of plane image information, such as image intensifiers.

マルチチャンネルプレートの電子増倍機能は、一般の電
子増倍管と同様であり、絶縁性若しくは半絶縁性の基体
内部に設けられた半絶縁性のチャンネル壁面に電界によ
って加速された電子が衝突して複数個の二次電子が発生
する機構によるものである。このため、デバイスの電子
増倍率は、主として電子が壁面に衝突した回数とそのエ
ネルギーに依存する。従って、電子増倍率を上げるため
には、チャネルを長くするのが有効である。
The electron multiplier function of the multichannel plate is similar to that of a general electron multiplier, in which electrons accelerated by an electric field collide with the semi-insulating channel walls provided inside the insulating or semi-insulating substrate. This is due to the mechanism in which multiple secondary electrons are generated. Therefore, the electron multiplication factor of the device mainly depends on the number of times electrons collide with the wall surface and their energy. Therefore, in order to increase the electron multiplication factor, it is effective to lengthen the channel.

しかしながら、チャンネルの開口面積を変えずにチャン
ネルを長くして、デバイスの電子増倍率を向上する方法
は、デバイスの使用電圧を上げる必要があり、単に使い
難くなるばかりでなく、壁面への残留ガスイオンボンバ
ードによる損傷を増加させる欠点があるため、望ましい
改善策とはいえない。さらに、このようなマルチチャン
ネルプレートは、そのチャンネルに平行な方向からの照
射に関しては、電子かチャンネルの壁面に衝突すること
がないため、電子増倍機能を持たないという欠点があっ
た。
However, the method of increasing the electron multiplication factor of a device by lengthening the channel without changing the opening area of the channel requires increasing the operating voltage of the device, which not only makes it difficult to use, but also causes residual gas on the wall surface. This is not a desirable remedy as it has the drawback of increasing damage caused by ion bombardment. Furthermore, such a multichannel plate has the disadvantage that when irradiated from a direction parallel to the channels, the electrons do not collide with the walls of the channels, and therefore do not have an electron multiplication function.

これらの弱点を補う改良案として、チャンネルの方向を
マルチチャンネルプレートの面に対して斜めに構成する
方法か提案されている。第8図に、この方式によるマル
チチャンネルプレートの構成概略図を示す。(a)は全
体構成を示す斜視図、(b)は要部構成を拡大して示す
斜視図、(C)は要部構成を拡大して示す断面図である
。1は絶縁性基体、2は単位チャネル、3は電子増倍面
、4はカソード電極、5はアノード電極、6はチャンネ
ル入口を示している。
As an improvement plan to compensate for these weaknesses, a method has been proposed in which the direction of the channels is arranged obliquely with respect to the plane of the multichannel plate. FIG. 8 shows a schematic diagram of the structure of a multichannel plate using this method. (a) is a perspective view showing the overall configuration, (b) is a perspective view showing the main part structure in an enlarged manner, and (C) is a sectional view showing the main part structure in an enlarged manner. 1 is an insulating substrate, 2 is a unit channel, 3 is an electron multiplication surface, 4 is a cathode electrode, 5 is an anode electrode, and 6 is a channel entrance.

上記の構成では、細い環状のチャンネル2はプレート面
に対して垂直ではない角度で形成しであるため、垂直照
射する粒子線は、確実にプレート面入り口近傍で衝突し
、その結果として高い電子増倍率でデバイスは動作可能
となる。しかしながら、このような、マルチチャンネル
プレートには、新たに、入射した画像情報と出力する画
像情報との位置がずれるという欠点か発生した。
In the above configuration, since the thin annular channel 2 is formed at an angle that is not perpendicular to the plate surface, the particle beam irradiated perpendicularly collides near the entrance of the plate surface, resulting in a high electron increase. The device becomes operational at the magnification. However, such a multichannel plate has a new drawback in that the positions of the incident image information and the output image information are misaligned.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来のマルチチャンネルプレートの構成で
は、新たな性能面での欠点を生しることなく、電子増倍
率を高めることは困難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional multichannel plate configuration, it has been difficult to increase the electron multiplication factor without causing new performance defects.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、チャンネルの長さを大きくすること
なく、且つ入出力の画像情報の位置ずれを生しることな
く、電子増倍率を高めることのできるマルチチャンネル
プレートを提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to increase the number of electrons without increasing the length of the channel and without causing any displacement of input/output image information. An object of the present invention is to provide a multichannel plate that can increase magnification.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、マルチチャンネルプレートを構成する
単位チャンネルを、その断面積か電子線入射側から電子
線出力側に向かって徐々に減少するような構造として、
チャンネルの壁面に対する電子の衝突回数を増やすこと
にある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to gradually reduce the cross-sectional area of the unit channels constituting the multi-channel plate from the electron beam incident side to the electron beam output side. As a structure like this,
The purpose is to increase the number of collisions of electrons with the channel wall.

即ち本発明は、絶縁性の基体と、この基体を略垂直に貫
通した複数の穴からなり、該穴の壁面に電子の衝突によ
って二次電子を放出する半絶縁性の電子増倍面を形成し
た複数のチャンネルと、前記基体の両面の少なくとも一
部に形成され、前記チャンネルの電子増倍面に所定の電
圧を印加するための電極とを備えたマルチチャンネルプ
レートにおいて、前記チャンネルの径を、電子入射側か
ら電子出射側に向かって徐々に小さくなるように形成し
たものである。
That is, the present invention consists of an insulating base and a plurality of holes penetrating the base substantially perpendicularly, and a semi-insulating electron multiplier surface is formed on the wall of the hole to emit secondary electrons by collision of electrons. A multi-channel plate comprising a plurality of channels, and electrodes formed on at least a portion of both surfaces of the base for applying a predetermined voltage to the electron multiplication surface of the channels, wherein It is formed so that the size gradually decreases from the electron incidence side to the electron emission side.

(作用) 本発明によれば、チャンネルの構造を上記のように形成
することにより、入出力画像情報の位置ずれを生しるこ
となく、電子増倍率の向上をはかることか可能となる。
(Function) According to the present invention, by forming the channel structure as described above, it is possible to improve the electron multiplication factor without causing a positional shift of input/output image information.

入出力の画像情報の位置ずれを生ないことは、単位チャ
ンネルの軸かプレート面に対して垂直であることから容
易に理解できるので、ここでは電子増倍率を向上に関し
て説明を加える。第7図は、従来例と本発明とのマルチ
チャンネルプレートについて、単位チャンネルで、その
等電位線Aと電子軌道Bを比較して示した断面図である
。図中の丸数字は、電子と電子増倍面3との衝突回数で
ある。図かられかるように、本発明では、等電位線Aと
チャンネル壁面(電子増倍面3)の角度に起因する二次
電子の放出角度から、従来例と比較して、電子と電子増
倍面3との衝突回数は増加する。
Since it is easy to understand that the positional shift of input and output image information does not occur because the axis of the unit channel is perpendicular to the plate surface, an explanation will be given here regarding improving the electron multiplication factor. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a comparison of equipotential lines A and electron trajectories B for each unit channel of multi-channel plates of the conventional example and the present invention. The circled numbers in the figure indicate the number of collisions between electrons and the electron multiplier surface 3. As can be seen from the figure, in the present invention, from the emission angle of secondary electrons caused by the angle between equipotential line A and the channel wall surface (electron multiplication surface 3), electron The number of collisions with surface 3 increases.

即ち、本発明は、電子増倍率が従来例より向上する。ま
た、同一のゲインを持つマルチチャンネルプレートでは
、衝突回数が多いほうが出力が安定するという利点も得
られる。また、マルチチャンネルプレートに加える電位
は同一であるため、残留ガスの正イオンの加速エネルギ
ーには有意差はなく、さらに衝突回数も少ないため、チ
ャンネル壁面の損傷は増大しない。
That is, in the present invention, the electron multiplication factor is improved compared to the conventional example. In addition, in multichannel plates having the same gain, there is an advantage that the output becomes more stable when the number of collisions is greater. Further, since the potentials applied to the multi-channel plates are the same, there is no significant difference in the acceleration energy of positive ions in the residual gas, and the number of collisions is also small, so damage to the channel walls does not increase.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の第1の実施例に係わるマルチチャンネ
ルプレートの概略構成を説明するためのもので、(a)
は全体構成を示す斜視図、(b)は要部構成((a)で
破線で囲んた領域)を拡大して示す斜視図、(c)は要
部構成を拡大して示す断面図である。図に示すように、
例えばガラスからなる絶縁性基体11には、基体11を
垂直に貫通した複数の円錐台空洞状の単位チャンネル1
2か形成されている。単位チャンネル12の表面上には
、例えば一部表面を還元したガラスからなる半絶縁性(
高抵抗)の電子増倍面13か形成されている。さら1こ
、マルチチャン・ネルプレード例えばMo,Wのような
高融点金属からなる電極14、15が形成きれている。
FIG. 1 is for explaining the schematic structure of a multi-channel plate according to the first embodiment of the present invention, and (a)
is a perspective view showing the overall configuration, (b) is an enlarged perspective view showing the main part structure (the area surrounded by the broken line in (a)), and (c) is an enlarged cross-sectional view showing the main part structure. . As shown in the figure,
For example, the insulating substrate 11 made of glass includes a plurality of truncated conical hollow unit channels 1 that vertically penetrate the substrate 11.
2 are formed. On the surface of the unit channel 12, there is a semi-insulating material (for example, made of partially reduced glass).
An electron multiplier surface 13 of high resistance) is formed. Furthermore, electrodes 14 and 15 made of a high melting point metal such as Mo or W of a multi-channel nel plate have been formed.

使用時においては口径か大きい(φ1)チャンネル人口
16側がカソード電極14、口径か小さい(φ2)チャ
ンネル出口17側がアノード電極である。なお、単位チ
ャンネル12は、プレート面に規則的に配列されている
During use, the cathode electrode 14 is located on the channel population 16 side with a larger diameter (φ1), and the anode electrode is on the channel exit 17 side with a smaller diameter (φ2). Note that the unit channels 12 are regularly arranged on the plate surface.

本実施例では、単位チャンネル12の口径は、マルチチ
ャンネルプレートの厚み(d)に対して、その増倍効率
の点から、次の条件を満たすことか望ましい。
In this embodiment, it is preferable that the diameter of the unit channel 12 satisfies the following condition with respect to the thickness (d) of the multichannel plate, from the viewpoint of multiplication efficiency.

200×φ1≧d≧20×φ2 これは、マルチチャンネルプレートの利得特性が103
以上であり、イオンフィードバック効果か顕著にならな
いための指針である。さらに、電子増倍率を向上する観
点から考えれば、φ1〉φ2は、不可欠であるか、効果
を顕著にするためには、次の条件を満たずことが望まし
い。
200×φ1≧d≧20×φ2 This means that the gain characteristic of the multi-channel plate is 103
The above is a guideline to prevent the ion feedback effect from becoming noticeable. Furthermore, from the viewpoint of improving the electron multiplication factor, φ1>φ2 is indispensable, or in order to make the effect noticeable, it is desirable that the following conditions not be satisfied.

即ち、与えられたプレートの厚み(d)と入射粒子線角
度に対して、φ1とφ2は、統計的にみて等断面積のチ
ャンネルに比較して少なくとも1回以上は衝突回数か多
いように条件を定める。これは、使用時の印加電圧に関
係する。
That is, for a given plate thickness (d) and incident particle beam angle, φ1 and φ2 are conditioned so that statistically speaking, the number of collisions is at least one more than that of a channel with an equal cross-sectional area. Establish. This is related to the applied voltage during use.

また、図には示していないか、より望ましい実施例とし
て、電子増倍面13と電極とを非対称に(プレート面に
対して一定の角度をもって)接触させることによって、
チャンネル内部の少なくともチャンネル口近傍において
等電位線を(プレート面に対して一定の角度をもって)
非対称に分布させるようにしてもよい。この場合、チャ
ンネルに平行な方向からの電子照射に関しても、電子の
軌道を曲げて、感度を持たせることができる。等電位線
の非対称性はチャンネル口近傍において、プレート面に
対して、数度から士数度か望ましい。
Also, as a more desirable embodiment, which is not shown in the figure, by bringing the electron multiplier surface 13 into contact with the electrode asymmetrically (at a constant angle with respect to the plate surface),
Create equipotential lines inside the channel (at a constant angle to the plate surface) at least near the channel mouth.
It may be distributed asymmetrically. In this case, even with respect to electron irradiation from a direction parallel to the channel, the trajectory of the electrons can be bent to provide sensitivity. The asymmetry of the equipotential lines is preferably from several degrees to several degrees with respect to the plate surface near the channel mouth.

このような構造のマルチチャンネルプレートは、束ねた
ガラス管を加熱・軟化した状態で引き伸ばす工程を、複
数回縁り返した後、切断してプレート状に加工する、従
来の2段管引き法では製造困難である。そこで、第2図
の部分断面図によって、本実施例のマルチチャンネルプ
レートの製造方法例を説明する。
Multi-channel plates with this structure can be produced using the conventional two-stage tube drawing method, which involves heating and softening bundled glass tubes, stretching them, turning them over multiple times, and then cutting them into plates. Difficult to manufacture. Therefore, an example of the method for manufacturing the multi-channel plate of this embodiment will be explained with reference to the partial cross-sectional view of FIG.

ます、第2図(a)に示すように、例えば高鉛ガラス(
S io2,B2 03 、Bad,ほか)からなる絶
縁性基体11の一方の表面に、口径が小さいチャンネル
出口の形状(径φ2)のマスク]8を形成する。次いて
、異方性が大きいドライエツチング手段(例えば、冷却
RIE,RIE,イオンミリング等)を用いて、第2図
(b)に示すように絶縁性基体1]を選択エツチングし
、基体1]に貫通穴(チャンネル)]2を開ける。この
とき、エツチング開始面(マスク側)は、サイドエツチ
ングによって口径が大きいチャンネル入口の形状(径φ
1)まで拡大する。
For example, as shown in Figure 2(a), high lead glass (
A mask] 8 in the shape of a channel outlet with a small diameter (diameter φ2) is formed on one surface of an insulating substrate 11 made of a material (S io2, B2 03 , Bad, etc.). Next, the insulating substrate 1] is selectively etched as shown in FIG. Drill a through hole (channel)] 2 in the hole. At this time, the etching start surface (mask side) has a large diameter channel entrance shape (diameter φ
Expand to 1).

次いて、第2図(C)に示すようにマスク18を除去し
た後、高真空( I X ]、 0−5torr以下)
中で熱処理(300℃以上)して、基体]1の表面を清
浄化する。さらに、例えば水素のような還元性ガス雰囲
気で熱処理し、第2図(d)に示すように、チャンネル
]2の表面(貫通穴の壁面)を半絶縁性の電子増倍面1
3に改質する。
Next, as shown in FIG. 2(C), after removing the mask 18, high vacuum (IX], 0-5 torr or less)
The surface of the substrate 1 is cleaned by heat treatment (at 300° C. or higher) inside the substrate. Furthermore, heat treatment is performed in a reducing gas atmosphere such as hydrogen, and as shown in FIG.
Modify to 3.

次いで、基体1]の表面に垂直な軸をもって回転する固
定具を用い、第2図(e)に示すように、電子ビーム蒸
着法により基体]1の表面にMOのような高融点金属膜
14′を堆積する。このとき、電子ビーム蒸着における
蒸着物質は、基板表面に対して浅い角度から入射するよ
うにする。同様に、第2図(f)に示すように、基体1
1の他方の面にも高融点金属膜]5′を堆積する。これ
らの金属膜は、半絶縁性の電子増倍面13と電気的に接
続されている。なお、チャンネル内部の等電位線を非対
称に分布させる場合には、回転軸をプレート面に垂直な
軸に対して、数度傾けることによって同様に実現できる
Next, using a fixture that rotates with an axis perpendicular to the surface of the substrate 1, a high melting point metal film 14 such as MO is deposited on the surface of the substrate 1 by electron beam evaporation, as shown in FIG. 2(e). ′ is deposited. At this time, the evaporation material in electron beam evaporation is made to be incident on the substrate surface from a shallow angle. Similarly, as shown in FIG. 2(f), the base 1
A high melting point metal film] 5' is also deposited on the other surface of 1. These metal films are electrically connected to a semi-insulating electron multiplication surface 13. Note that if the equipotential lines inside the channel are to be distributed asymmetrically, this can be similarly achieved by tilting the rotation axis several degrees with respect to the axis perpendicular to the plate surface.

最後に、第2図(g)に示すように、プレートの端面を
切除することにより、マルチチャンネルプレートが完成
することになる。なお、上記蒸着した金属膜14’  
 15’ は前記電極14.15となる。
Finally, as shown in FIG. 2(g), the end face of the plate is cut off to complete the multi-channel plate. Note that the metal film 14' deposited above
15' is the electrode 14.15.

このように本実施例によれば、チャンネル12の径(断
面積)をチャンネル人口16側(電子入射側)からチャ
ンネル出口側(電子出射側)にかけて徐々に小さくなる
ように形成しているので、チャンネル12内に入射した
電子と電子増倍面3との衝突回数を増加させることがで
き、電子増倍率を向上させることができる。そしてこの
場合、チャンネル12をプレート面に対して垂直の角度
で形成しているため、入射した画像情報と出力する画像
情報との位置かずれ等の不都合はない。
As described above, according to this embodiment, the diameter (cross-sectional area) of the channel 12 is formed so as to gradually become smaller from the channel population 16 side (electron incidence side) to the channel exit side (electron emission side). The number of collisions between the electrons entering the channel 12 and the electron multiplication surface 3 can be increased, and the electron multiplication factor can be improved. In this case, since the channel 12 is formed at an angle perpendicular to the plate surface, there is no problem such as misalignment between the incident image information and the output image information.

なお、同一のゲインを持つマルチチャンネルプレートで
は、衝突回数が多いほうが出力か安定するという特徴か
ある。従って本実施例は従来例に比べ、電極14.15
間に印加する電圧を同じ値に設定すれば電子増倍率が大
きくなり、同じ電子増倍率に設定すれば出力の安定化を
はかることができる。また、本実施例におけるチャンネ
ル]2の形状は、特殊な技術、例えば2段管引き法等の
煩雑な工程を要することなく、半導体製造技術で一般的
なトライエツチング法等により簡易に実現することかで
きる。
Note that for multichannel plates with the same gain, the output is more stable when the number of collisions is greater. Therefore, in this embodiment, compared to the conventional example, the electrode 14.15
If the voltages applied between them are set to the same value, the electron multiplication factor will increase, and if the electron multiplication factors are set to the same value, the output can be stabilized. In addition, the shape of channel] 2 in this embodiment can be easily realized by a tri-etching method, etc., which is common in semiconductor manufacturing technology, without requiring special techniques, such as complicated processes such as a two-stage tube drawing method. I can do it.

第3図は本発明の第2の実施例の概略構成を説明するた
めのもので、(a)は全体構成を示す斜視図、(b)は
要部構成を拡大して示す斜視図、(c)は要部構成を拡
大して示す断面図である。なお、図中21〜27は第1
図における11〜17に対応している。
FIG. 3 is for explaining the schematic structure of the second embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view showing the overall structure, (b) is a perspective view showing the main part structure in an enlarged manner, and ( c) is a sectional view showing an enlarged configuration of main parts. In addition, 21 to 27 in the figure are the first
They correspond to 11 to 17 in the figure.

この実施例か先に説明した実施例と異なる点は、絶縁性
基体及びこの両面に形成する電極として透明体を用いた
ことにある。即ち、透明絶縁性基体21の両面には、例
えばITOのような透明導電体からなる電極24.25
か形成されている。使用時においては、口径か大きい(
φ1)チャンネル人口26側がカソード電極24、口径
か小さい(φ2)チャンネル出口27側がアノード電極
25である。透明絶縁性基体21と透明導電体からなる
電極2425との間には縞状若しくは網目状の、例えば
MoWのような高融点金属からなる電極28.29が形
成されている。これらの電極28.29は透明電極24
.15の抵抗における電圧降下を防止することを目的と
している。これ以外の構成は、第1図と全く同様である
This embodiment differs from the previously described embodiments in that a transparent material is used as the insulating substrate and the electrodes formed on both surfaces thereof. That is, on both sides of the transparent insulating substrate 21, electrodes 24 and 25 made of a transparent conductor such as ITO are provided.
or is formed. When in use, the caliber is large (
φ1) The cathode electrode 24 is on the channel population 26 side, and the anode electrode 25 is on the small diameter (φ2) channel exit 27 side. Striped or mesh-like electrodes 28 and 29 made of a high melting point metal such as MoW are formed between the transparent insulating substrate 21 and the electrode 2425 made of a transparent conductor. These electrodes 28, 29 are transparent electrodes 24
.. The purpose is to prevent a voltage drop across the 15 resistors. The configuration other than this is completely the same as that in FIG. 1.

第4図の部分断面図によって、本実施例のマルチチャン
ネルプレートの製造方法例を説明する。
An example of the method for manufacturing the multi-channel plate of this embodiment will be explained with reference to the partial cross-sectional view of FIG.

ます、第4図(a)に示すように、例えば高鉛ガラス(
S io2.B203 、Bad、ほか)からなる透明
絶縁性基体21の一方の表面に、例えば電子ビーム蒸着
法により、例えば〜10のような高融点金属膜28′を
堆積する。同様に、第4図(b)に示すように、基体2
1の他方の面にも高融点金属膜29′を堆積する。その
後5、第4図(C)に示すように、フォトエツチングプ
ロセスによって高融点金属膜28’ 、29’を選択エ
ツチングし、縞状若しくは網目状の電極パターン28.
29を形成する。
For example, as shown in Figure 4(a), high lead glass (
Sio2. A high melting point metal film 28', for example 10, is deposited on one surface of the transparent insulating substrate 21 made of a material such as B203, Bad, etc.) by, for example, electron beam evaporation. Similarly, as shown in FIG. 4(b), the base 2
A high melting point metal film 29' is also deposited on the other surface of 1. 5. As shown in FIG. 4(C), the high melting point metal films 28' and 29' are selectively etched by a photoetching process to form a striped or mesh electrode pattern 28.
Form 29.

次いて、第4図 (d)〜(g)に示すように、先の実
施例と同様にして、絶縁性基体11の一方の表面にマス
ク30を形成し、異方性ドライエラチンにより基体21
を選択エツチングしてチャンネル22を形成し、さらに
半絶縁性の電子増倍面23を形成する。次いで、第4図
 (h)〜(j)に示すように、先の実施例と同様にし
て、電子ビーム蒸着法により基体11の両面にITO等
の透明導電体24’ 、25’ を形成し、プレートの
端面を切除することにより、マルチチャンネルプレート
か完成することになる。
Next, as shown in FIGS. 4(d) to 4(g), a mask 30 is formed on one surface of the insulating substrate 11 in the same manner as in the previous embodiment, and the substrate 21 is coated with anisotropic dry eratin.
A channel 22 is formed by selective etching, and a semi-insulating electron multiplier surface 23 is further formed. Next, as shown in FIGS. 4(h) to (j), transparent conductors 24' and 25' such as ITO are formed on both sides of the substrate 11 by electron beam evaporation in the same manner as in the previous embodiment. By cutting off the end face of the plate, a multi-channel plate is completed.

第4図に示すマルチチャンネルプレートの製造方法では
、透明導電体膜下部の絶縁性基体表面も半絶縁性の電子
増倍面に改質されているか、この部分での光の減衰を避
ける必要かある場合は、製造プロセスを第5図に示すよ
うに変更すればよい。
In the method for manufacturing the multi-channel plate shown in Figure 4, is the surface of the insulating substrate under the transparent conductor film also modified into a semi-insulating electron multiplier surface, or is it necessary to avoid attenuation of light in this area? If so, the manufacturing process may be changed as shown in FIG.

ます、第4図(a)〜(C)の工程と同様にして、透明
絶縁性基体21の両面に縞状若しくは網目状の電極パタ
ーン28.29を形成する。次いで、第5図(a)に示
すように、基体21の一方の表面に例えばCr膜31を
電子ビーム蒸着法により堆積し、同様に他方の面にもC
r31膜を堆積する。
First, striped or mesh electrode patterns 28 and 29 are formed on both sides of the transparent insulating substrate 21 in the same manner as in the steps shown in FIGS. 4(a) to 4(c). Next, as shown in FIG. 5(a), a Cr film 31, for example, is deposited on one surface of the base 21 by electron beam evaporation, and a Cr film 31 is similarly deposited on the other surface.
Deposit r31 film.

その後、第5図(b)に示すように、フォトエツチング
プロセスによって、窓の開口部パターン3233を両面
に形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5(b), a window opening pattern 3233 is formed on both sides by a photo-etching process.

次いて、第5図(c)(d)に示すように、先の実施例
と同様に口径か小さいチャンネル80の形状(径φ2)
のマスク30を形成し、続いて異方性ドライエツチング
により基体21を選択エッチレグしてチャンネル22を
形成する。次いで、第5図(e)に示すように、マスク
30を除去した後、高真空(I X 10−5torr
以下)中で熱処理(300℃以上)して表面を洗浄化す
る。さらに、例えば水素のような還元性ガス雰囲気で熱
処理し、第5図(f)に示すように、チャンネル22の
表面を半絶縁性の電子増倍面23に改質する。その後、
第5図(g)に示すように、窓の開口部パターン32.
33を面の両側から除去する。
Next, as shown in FIGS. 5(c) and 5(d), a channel 80 having a small diameter (diameter φ2) is formed as in the previous embodiment.
A mask 30 is formed, and then the base 21 is selectively etched by anisotropic dry etching to form the channel 22. Next, as shown in FIG. 5(e), after removing the mask 30, a high vacuum (I x 10-5 torr
The surface is cleaned by heat treatment (300° C. or higher) in the following). Further, heat treatment is performed in a reducing gas atmosphere such as hydrogen to modify the surface of the channel 22 into a semi-insulating electron multiplication surface 23, as shown in FIG. 5(f). after that,
As shown in FIG. 5(g), the window opening pattern 32.
33 from both sides of the face.

次いで、高真空(I X 1O−5torr以下)中で
熱処理(300℃以上)して表面を清浄化したのち、第
5図(h)〜(j)に示すように、先の実施例と同様に
して、電子ビーム蒸着法により基体〕]の両面にITO
等の透明導電体24’ 、25’ を形成し、プレート
の端面を切除することにより、マルチチャンネルプレー
トが完成することになる。
Next, after cleaning the surface by heat treatment (at least 300° C.) in a high vacuum (I x 10-5 torr or less), as shown in FIGS. Then, ITO was deposited on both sides of the substrate by electron beam evaporation.
A multi-channel plate is completed by forming transparent conductors 24', 25', etc., and cutting off the end faces of the plate.

第2の実施例の特徴は、マルチチャンネルプレートに電
圧を印加する電極24.25か、透明導電体からなるこ
とである。この構成によって、チャンネル22を介さす
に、光信号をマルチチャンネルプレートの両方向へ伝送
することか可能となる。
A feature of the second embodiment is that the electrodes 24, 25 for applying voltage to the multichannel plate are made of a transparent conductor. This configuration allows optical signals to be transmitted via channels 22 in both directions of the multichannel plate.

次に、第2の実施例素子の応用例について説明する。第
6図は、光反射増幅プレートであり、電子の出口側から
光入射側へ光信号を取り出す応用システムである。シス
テムの構成は以下の通りである。透明の封止体41.4
2で囲まれた領域が高真空30 (I X 10−5t
orr以下)中に保持されており、透明の封止体41.
42間に第3図に示すマルチチャンネルプレートか配置
されている。
Next, an application example of the second embodiment element will be described. FIG. 6 shows a light reflection amplification plate, which is an applied system that extracts an optical signal from the electron exit side to the light incidence side. The system configuration is as follows. Transparent sealing body 41.4
The area surrounded by 2 is a high vacuum 30 (I x 10-5t
orr) and is held in a transparent sealing body 41.
A multi-channel plate shown in FIG. 3 is arranged between 42 and 42.

このマルチチャンネルプレートの口径か大きい(φ1)
チャンネル入口側には、このチャンネル入り口に対向す
る封止体41の位置に入射光Pを電子線Qに変換する光
電面43かそれぞれ形成されている。さらに、チャンネ
ル出口側には、封止体45上にコレクタ電極44を介し
て蛍光面45が一定の間隔をもって形成されている。蛍
光面45に印加する電位は、マルチチャンネルプレート
の電子出口側電位より発光に必要なたけ正電位に保たれ
ている。また、蛍光面45の間には分離電極46か形成
されている。
The diameter of this multi-channel plate is large (φ1)
On the channel entrance side, a photocathode 43 for converting incident light P into an electron beam Q is formed at a position of the sealing body 41 facing the channel entrance. Further, on the channel exit side, phosphor screens 45 are formed on the sealing body 45 with collector electrodes 44 interposed therebetween at regular intervals. The potential applied to the phosphor screen 45 is kept at a much more positive potential than the electron exit side potential of the multichannel plate necessary for light emission. Furthermore, a separation electrode 46 is formed between the phosphor screens 45.

このような構成であれば、入射光Pは光電面43により
電子Qに変換され、この電子Qはマルチチャンネルプレ
ートにより増倍され、最終的にコレクタ電極44に収集
される。このとき、コレクタ電極44上には蛍光面45
が形成されているので、蛍光面45に電子が衝突して蛍
光面45から蛍光が発せられる。この先Rは、透明絶縁
性基体21.透明電極24.25及び透明の封止体41
を通過して、入射光と逆方向へと出力される。
With such a configuration, the incident light P is converted into electrons Q by the photocathode 43, the electrons Q are multiplied by the multichannel plate, and finally collected by the collector electrode 44. At this time, a fluorescent screen 45 is placed on the collector electrode 44.
is formed, electrons collide with the phosphor screen 45 and fluorescence is emitted from the phosphor screen 45. From here on, R is the transparent insulating base 21. Transparent electrodes 24, 25 and transparent sealing body 41
The light passes through and is output in the opposite direction to the incident light.

そして、この出力光Rは、光−電子−光の変換時に電子
の増倍作用を受けているので、入射光Pよりも輝度の高
いものとなる。即ち、光の増幅作用を受けて出力される
ことになる。
Since this output light R is subjected to electron multiplication during photo-electron-light conversion, it has higher brightness than the incident light P. That is, the light is output after being amplified by the light.

ここで、蛍光面45で発光した光を有効かつ精度良く取
り出すためには、チャンネル開口率を制限する必要があ
る。即ち、高密度にチャンネルが形成されているマルチ
チャンネルプレートでは、透明絶縁性基体21を介して
出力される光が、チャンネル壁面に多重散乱して、光信
号のはけや減衰を生じるためである。しかし、一方では
、システムとして信号を増倍するためには、少なくとも
次の条件を満たす必要がある。
Here, in order to effectively and accurately extract the light emitted from the phosphor screen 45, it is necessary to limit the channel aperture ratio. That is, in a multi-channel plate in which channels are formed in a high density, the light output through the transparent insulating substrate 21 is multiple scattered on the channel wall surface, causing blurring and attenuation of the optical signal. . However, on the other hand, in order to multiply the signal as a system, it is necessary to satisfy at least the following conditions.

A−B−C−D/E≧1 但し、Aは光電変換率、BはMCP増倍率、Cは発光率
、Dはチャンネル開口面積(光入射側の開口面積)、E
はユニット素子面積である。より望ましい条件では、上
記値は 100以上である。
A-B-C-D/E≧1 However, A is the photoelectric conversion rate, B is the MCP multiplication factor, C is the luminescence rate, D is the channel opening area (the opening area on the light incidence side), and E
is the unit element area. Under more desirable conditions, the above value is 100 or more.

この応用例では、本発明か従来例より優れる増倍率以外
の効果がある。即ち、蛍光面45て発光した光による再
励起電子発生によるノイズか、少なくなることである。
In this application example, the present invention has effects other than the multiplication factor that are superior to the conventional example. That is, noise caused by re-excited electrons generated by light emitted from the fluorescent screen 45 is reduced.

これは、蛍光面45から発される光の入射断面積が、本
実施例ではより小さくてきるためである。光信号をマル
チチャンネルプレートの両方向へ伝送するシステムでは
、この利点は大きい。また、光電面43と蛍光面45を
適宜選択することによって、光反射増幅プレートで波長
変更をすることも容易である。さらに、例えば粒子線か
紫外線であるならば、光電面なしで、直接チャンネル壁
面を励起して、電子を発生することもできる。
This is because the incident cross-sectional area of light emitted from the phosphor screen 45 is smaller in this embodiment. This advantage is significant in systems that transmit optical signals in both directions across a multichannel plate. Further, by appropriately selecting the photocathode 43 and the fluorescent screen 45, it is easy to change the wavelength using the light reflection amplification plate. Furthermore, if a particle beam or ultraviolet light is used, for example, the channel wall surface can be directly excited to generate electrons without a photocathode.

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、マルチチャンネル
プレー1・を構成する単位チャンネルを、その断面積か
電子線入射側から電子線出力側に向かって徐々に減少す
るような構造として、チャンネルの壁面に対する電子の
衝突回数を増やずしているので、チャンネルの長さを大
きくすることなく、且つ入出力の画像情報の位置すれを
生しることなく、電子増倍率を高めることのできるマル
チチャンネルプレートを実現することかできる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the cross-sectional area of the unit channels constituting the multi-channel play 1 is gradually decreased from the electron beam incident side to the electron beam output side. As the structure does not increase the number of collisions of electrons with the wall surface of the channel, the electron multiplication factor can be improved without increasing the length of the channel and without causing misalignment of input and output image information. It is possible to realize a multichannel plate that can increase the

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係わるマルチチャンネ
ルプレートの概略構成を説明するだめの図、第2図は第
1の実施例の製造方法例を示す工程断面図、第3図は本
発明の第2の実施例の概略構成を説明するための図、第
4図及び第5図は第2の実施例の製造方法例を示す工程
断面図、第6図は第2の実施例の応用システム例を示す
断面図、第7図は本発明の基本原理を説明するだめの模
式図、第8図は従来の技術を説明するための図である。 11.21・・・絶縁性基体、 12.22・・・単位チャンネル、 13.23・・電子増倍面、 14.24・・・カソード電極、 15.25・・・アノード電極、 16.26・・・チャンネル人口、 17.27・・・チャンネル出口、 18.30・・・エツチングマスク、 28.29−・・縞状電極、 32.33・・・窓パータン、 41.42・・・透明封止体、 43−・・光電面、 44−・・蛍光面、 45・・・コレクタ電極。 16 士イノフル?\D ノ 第1図 13電ゴバ呼イ音i凸 / (d) 第 図 27+、ンオル出口 第 図 第 図 第 図
FIG. 1 is a diagram for explaining the schematic structure of a multi-channel plate according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process sectional view showing an example of the manufacturing method of the first embodiment, and FIG. A diagram for explaining the schematic configuration of the second embodiment of the present invention, FIGS. 4 and 5 are process cross-sectional views showing an example of the manufacturing method of the second embodiment, and FIG. 6 is a diagram for explaining the second embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the present invention, and FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional technique. 11.21... Insulating substrate, 12.22... Unit channel, 13.23... Electron multiplication surface, 14.24... Cathode electrode, 15.25... Anode electrode, 16.26 ...Channel population, 17.27...Channel exit, 18.30...Etching mask, 28.29-...Striped electrode, 32.33...Window pattern, 41.42...Transparent Sealing body, 43-... Photocathode, 44-... Fluorescent screen, 45... Collector electrode. 16 Shiinofuru? \D ノ 1 1 3 Electric goba call sound i convex / (d) 27+, Noru exit fig fig fig fig

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 絶縁性の基体と、この基体を略垂直に貫通した複数の穴
からなり、該穴の壁面に電子の衝突によって二次電子を
放出する半絶縁性の電子増倍面を形成した複数のチャン
ネルと、前記基体の両面の少なくとも一部に形成され、
前記チャンネルの電子増倍面に所定の電圧を印加するた
めの電極とを備えたマルチチャンネルプレートにおいて
、前記チャンネルの径を電子入射側から電子出射側に向
かって徐々に小さくしてなることを特徴とするマルチチ
ャンネルプレート。
It consists of an insulating base and a plurality of holes penetrating the base almost vertically, and a plurality of channels in which a semi-insulating electron multiplier surface is formed on the wall of the hole to emit secondary electrons by collision of electrons. , formed on at least a portion of both surfaces of the base,
A multi-channel plate comprising an electrode for applying a predetermined voltage to an electron multiplier surface of the channel, characterized in that the diameter of the channel is gradually reduced from the electron incidence side to the electron emission side. Multi-channel plate.
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