電子増倍器
【課題】コストダウンし且つ信頼性を高める。
【解決手段】電子増倍器１００は、電気配線パターン２０を有し貫通孔１６が形成された絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の貫通孔１６の一方側に配置され電気配線パターン２０に電気的に接続されたＭＣＰ１２と、ＭＣＰ１２の一方側に配置されＭＣＰ１２に電気的に接続されたシールド板１３と、貫通孔１６の他方側に配置され電気配線パターン２０に電気的に接続されたアノード１５と、絶縁性基板１１に固定されアノード１５から信号を読み出すための信号読出し端子１９と、を備えている。シールド板１３は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２を含むように形成されている。シールド板１３には、ＭＣＰ１２の少なくとも一部を露出させる貫通孔２７が形成されている。ここで、絶縁性基板１１、ＭＣＰ１２、シールド板１３及びアノード１５は、一体となるように互いに固定されている。
【解決手段】電子増倍器１００は、電気配線パターン２０を有し貫通孔１６が形成された絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の貫通孔１６の一方側に配置され電気配線パターン２０に電気的に接続されたＭＣＰ１２と、ＭＣＰ１２の一方側に配置されＭＣＰ１２に電気的に接続されたシールド板１３と、貫通孔１６の他方側に配置され電気配線パターン２０に電気的に接続されたアノード１５と、絶縁性基板１１に固定されアノード１５から信号を読み出すための信号読出し端子１９と、を備えている。シールド板１３は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２を含むように形成されている。シールド板１３には、ＭＣＰ１２の少なくとも一部を露出させる貫通孔２７が形成されている。ここで、絶縁性基板１１、ＭＣＰ１２、シールド板１３及びアノード１５は、一体となるように互いに固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子増倍器に関し、特に、マイクロチャンネルプレートを備えた電子増倍器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子増倍器としては、薄板状のガラス基板に微細な貫通孔（チャンネル）を多数形成させることによって構成されるマイクロチャンネルプレート（Micro-Channel Plate：以下、「ＭＣＰ」ともいう）を備えたものが知られている。この電子増倍器では、電圧を印加したマイクロチャンネルプレートのチャンネルに電子が入射されると、チャンネル内の側壁に電子が繰り返し衝突し、二次電子が放出されることにより増倍され、増倍された電子がアノードで検出される。このような電子増倍器として、例えば特許文献１には、マイクロチャンネルプレートに誘電絶縁体が薄膜蒸着されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５２２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の電子増倍器においては、例えば質量分析、半導体検査装置及び表面分析を始めとする各種分析装置への益々の普及に伴い、その部品点数を削減等してコストダウンを図ることが求められている。加えて、上述したような電子増倍器では、その動作を安定化して信頼性を高めることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、コストダウンすることができ、且つ信頼性を高めることが可能な電子増倍器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子増倍器は、電気配線パターンを有し、厚さ方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性基板と、厚さ方向における絶縁性基板の貫通孔の一方側に配置され、電気配線パターンに電気的に接続されたマイクロチャンネルプレートと、厚さ方向におけるマイクロチャンネルプレートの一方側に配置され、マイクロチャンネルプレートに電気的に接続された金属板と、厚さ方向における絶縁性基板の貫通孔の他方側に配置され、電気配線パターンに電気的に接続されたアノードと、絶縁性基板に固定され、電気配線パターンを介してアノードから信号を読み出すための信号読出し端子と、を備え、金属板は、厚さ方向から見てマイクロチャンネルプレートを含むように形成されていると共に、金属板には、マイクロチャンネルプレートの少なくとも一部を露出させる貫通孔が形成され、絶縁性基板、マイクロチャンネルプレート、金属板及びアノードは、一体となるように互いに固定されていることを特徴とする。
【０００７】
この電子増倍器では、配線が電気配線パターンとして絶縁性基板に設けられ、この絶縁性基板にマイクロチャンネルプレート及びアノードが実装されると共に、当該マイクロチャンネルプレートが金属板でシールドされ、そして、これらが一体に構成されることとなる。このような構成により、次の作用効果が奏される。すなわち、部品点数の低減及び構成の簡易化が可能となり、コストダウンすることが可能となる。さらに、電子金属板によりマイクロチャンネルプレートのチャージアップを抑制することができ、電子増倍器の動作を安定化させて信頼性を高めることが可能となる。
【０００８】
また、電気配線パターンにおいては、マイクロチャンネルプレートの出力側が、第１ブリーダ回路部を介して、マイクロチャンネルプレートの他方側に電気的に接続される電圧供給端子に接続されていることが好ましい。この場合、マイクロチャンネルプレートの出力側電極用の電圧供給端子が不要となり、配線数を低減することが可能となる。
【０００９】
このとき、電気配線パターンにおいては、マイクロチャンネルプレートの抵抗値よりも低い抵抗値を有する第２ブリーダ回路部が、マイクロチャンネルプレートに対し並列になるように接続されていることが好ましい。マイクロチャンネルプレートの特性ひいてはアノードからの出力信号の特性は、マイクロチャンネルプレート電位と、マイクロチャンネルプレートの出力側及びアノード間電位と、によって変化することが見出される。そのため、マイクロチャンネルプレートの抵抗値にバラツキがあると、これらの電位が変化してしまうことから、出力信号の特性が変化してしまうおそれがある。この点、上述したように第２ブリーダ部を取り付けることにより、マイクロチャンネルプレートの抵抗値が変化した場合でも、マイクロチャンネルプレート電位とマイクロチャンネルプレート及びアノード間電位との変化を抑制することができ、よって、出力信号の安定化が可能となる。
【００１０】
また、金属板は、マイクロチャンネルプレートの一方側へ供給する電圧が印加されることが好ましい。この場合、例えば電気配線パターン上に設置されマイクロチャンネルプレートの入力側電極に電位を供給する電極が不要となり、配線数を低減することが可能となる。
【００１１】
また、金属板は、厚さ方向から見て、絶縁性基板を含むように形成されていることが好ましい。この場合、金属板により絶縁性基板のチャージアップをも抑制することができ、電子増倍器の動作を一層安定化させることが可能となる。
【００１２】
また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、次の構成が好ましい。すなわち、マイクロチャンネルプレートは、絶縁性基板及び金属板によって挟まれることで絶縁性基板及び金属板に固定されていることが好ましい。また、金属板は、導電性の締結部材によって、絶縁性基板に固定され且つ電気配線パターンに電気的に接続されていることが好ましい。また、アノードは、導電性の接合剤によって、絶縁性基板に固定され且つ電気配線パターンに電気的に接続されていることが好ましい。
【００１３】
また、絶縁性基板及び金属板の少なくとも一方には、外部と固定するための固定孔が設けられていることが好ましい。この場合、電子増倍器を容易且つ好適に固定し保持することが可能となる。
【００１４】
また、絶縁性基板は、金属板に対し平行に延在する第１平行部と、厚さ方向における第１平行部の他方側に積層するように配置された第２平行部と、第１及び第２平行部を連結するように当該第１及び第２平行部に対して交差する交差部と、を少なくとも含む屈折基板であり、絶縁性基板の貫通孔は、第１平行部に形成され、アノードは、第１平行部において第２平行部側の表面上に設けられ、第１及び第２平行部の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることが好ましい。この場合、厚さ方向視において絶縁性基板の専有面積を低減することが可能となる。
【００１５】
また、絶縁性基板は、第１基板と、厚さ方向における第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含み、絶縁性基板の貫通孔は、第１基板に形成され、アノードは、第１基板において第２基板側の表面上に設けられ、第１及び第２基板の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることが好ましい。この場合にも、厚さ方向視において絶縁性基板の専有面積を低減することが可能となる。
【００１６】
また、絶縁性基板は、第１基板と、厚さ方向における第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含む多重基板であり、絶縁性基板の貫通孔は、第１基板に形成され、アノードは、第２基板において第１基板側の表面上に設けられていることが好ましい。この場合にも、厚さ方向視において絶縁性基板の専有面積を低減することが可能となる。
【００１７】
このとき、第２基板において第１基板側と反対側の表面上には、ノイズシールド部が形成されていることが好ましい。この場合、ノイズによる悪影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コストダウンすることができ、且つ信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る電子増倍器の入射面側を示す概略図である。
【図２】図１の電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図３】図１のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】図１の電子増倍器における絶縁性基板の入射面側を示す概略図である。
【図５】図１の電子増倍器におけるＭＣＰの一部を切断して示す斜視図である。
【図６】図１の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図７】図１の電子増倍器における変形例の入射面側を示す概略図である。
【図８】図１の電子増倍器における他の変形例の入射面側を示す概略図である。
【図９】図１の電子増倍器におけるさらに他の変形例の入射面側を示す概略図である。
【図１０】図１の電子増倍器における別の変形例を示す図３に対応する断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る電子増倍器を示す図３に対応する断面図である。
【図１２】図１１の電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図１３】図１１の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係る電子増倍器の入射面側を示す概略図である。
【図１５】図１４の電子増倍器を示す図３に対応する断面図である。
【図１６】図１４の電子増倍器の変形例を示す図３に対応する概略図である。
【図１７】第４実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図１８】第５実施形態に係る電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図１９】図１８の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２０】第６実施形態に係る電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図２１】図２０の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２２】第７実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２３】第８実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２４】第９実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１〜３に示すように、本実施形態の電子増倍器１００は、電子を高感度・高速・高分解能で増倍し検出するものである。電子増倍器１００は、例えば質量分析、半導体検査装置及び表面分析装置等の種々の電子装置に適用することができる。この電子増倍器１００は、カード型の検出器であって、絶縁性基板１１と、積層された複数（ここでは２枚）のＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）１２，１２と、シールド板（金属板）１３と、センタリング基板１４と、アノード１５と、を備えている。
【００２２】
図１〜４に示すように、絶縁性基板１１は、絶縁性を有する材料（例えば、ガラスエポキシ）で形成され、長尺の矩形板状の外形を呈している。この絶縁性基板１１には、その厚さ方向（以下、単に「厚さ方向」ともいう）に延びる貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６は、ＭＣＰ１２から放出される電子をアノード１５側へ通過させる空間である。ここでの貫通孔１６は、厚さ方向から見て円形状に形成されている。
【００２３】
また、絶縁性基板１１には、シールド板１３を固定するためのものとして、厚さ方向に延びる固定孔１７が複数（４つ）設けられている。複数の固定孔１７のうち固定孔１７ａ〜１７ｃには、絶縁性を有する絶縁ネジＮ１が締結される。複数の固定孔１７のうち固定孔１７ｄには、導電性を有する導電ネジ（締結部材）Ｎ２が締結される。また、絶縁性基板１１には、外部の筐体等に固定するためのものとして、厚さ方向に延びる固定孔１８が複数（２つ）設けられている。なお、絶縁ネジＮ１及び導電ネジＮ２としては、ボルトやナット等の他の締結部材を用いてもよい。
【００２４】
さらにまた、絶縁性基板１１の一側面側には、アノード１５の出力信号を読み出すためのものとして、ＳＭＡやＢＮＣコネクタ等の信号読出し端子１９が設けられている。具体的には、信号読出し端子１９は、その向き（軸方向）を絶縁性基板１１の短手方向（図１の左右方向）に沿った方向とされると共に、短手方向における絶縁性基板１１の端部に外側へ突出するように固定されている。
【００２５】
この絶縁性基板１１は、プリント基板とされており、電子増倍器１００の回路配線を構成する導電部材としての電気配線パターン２０を有している。電気配線パターン２０は、絶縁性基板１１における表面１１ａ（厚さ方向における一方側の表面）に積層するよう設けられた電気配線パターン２１と、絶縁性基板１１の裏面１１ｂ（厚さ方向における他方側の表面）１１ｂに積層するよう設けられた電気配線パターン２２と、を有している。なお、電気配線パターン２０は、レジストやパリレン等により適宜コーティングされており、これにより、耐電圧が高められている。
【００２６】
図２，４に示すように、電気配線パターン２１は、ＭＣＰ接続部２１ａを含んでいる。ＭＣＰ接続部２１ａは、貫通孔１６の周辺に設けられており、ＭＣＰ１２の出力側と電気的に接続される。このＭＣＰ接続部２１ａは、固定孔１７ｂ，１７ｄを介して裏面１１ｂ側の電気配線パターン２２に連続している。
【００２７】
電気配線パターン２２は、アノード接続部２２ａ、シールド板接続部２２ｂ、及びライン２２ｃ〜２２ｆを含んでいる。アノード接続部２２ａは、貫通孔１６の周縁に設けられており、アノード１５と電気的に接続される。シールド板接続部２２ｂは、固定孔１７ｄの周縁に設けられており、シールド板１３に電気的に接続される。
【００２８】
ライン２２ｃは、アノード接続部２２ａ及び信号読出し端子１９を電気的に接続するよう延びている。ライン２２ｄは、固定孔１７ｂを介してＭＣＰ接続部２１ａに連続すると共に、信号読出し端子１９に電気的に接続するよう延びている。ライン２２ｅは、固定孔１７ｃを介してＭＣＰ接続部２１ａに連続すると共に、ライン２２ｃに電気的に接続するよう延びている。ライン２２ｆは、ライン２２ｅに連続すると共に、シールド板接続部２２ｂに電気的に接続するよう延びている。
【００２９】
この電気配線パターン２２においてライン２２ｃ上には、コンデンサＣ１が表面実装されている。ライン２２ｄ上には、コンデンサＣ２が表面実装されている。ライン２２ｆ上には、抵抗Ｒ１が表面実装されている。ライン２２ｅ上には、抵抗Ｒ２が表面実装されている。また、ライン２２ｅにおける抵抗Ｒ２よりもライン２２ｃ側には、抵抗Ｒ３が表面実装されている。
【００３０】
また、電気配線パターン２２においてシールド板接続部２２ｂ上には、ＩＮ側電極５１が電気的に接続されている。また、ライン２２ｅの抵抗Ｒ２，Ｒ３間には、バイアス電極５２が電気的に接続されている。このように構成された電気配線パターン２０によれば、図６に示すいわゆるフローティング型の電気回路が構成される。
【００３１】
図３，５に示すように、ＭＣＰ１２は、入射された電子を増倍して放出するものである。ＭＣＰ１２は、絶縁性基板１１の貫通孔１６よりも大径の円板状を呈している。このＭＣＰ１２は、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔（チャンネル）２４が形成されたチャンネル部２５と、チャンネル部２５の外周を取り囲む周縁部２６と、を備えて構成されている。チャンネル部２５は、例えば、厚さ１００〜２０００μｍ、直径１０〜１２０ｍｍの円板状のガラス基板に対して、外周部から３ｍｍ程度の幅を有する周縁部２６よりも内側の円形状の領域に内径２〜２５μｍのチャンネル２４を多数形成することによって構成される。
【００３２】
また、ＭＣＰ１２の入射側の表面１２ａ及び出射側の裏面１２ｂのそれぞれには、チャンネル部２５に電圧を印加するための電極として機能する金属が蒸着等により形成されている（図示せず）。ＭＣＰ１２の表面１２ａの蒸着金属は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ入力側電極（ＩＮ側電極）を構成する。裏面１２ｂの蒸着金属は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極（ＯＵＴ側電極）を構成する。そして、ここでのＭＣＰ１２では、ＩＮ側電極５１を介してＭＣＰ入力側電極に電圧が印加され、バイアス電極５２を介してＭＣＰ出力側電極に電圧が印加される。
【００３３】
このＭＣＰ１２では、電極間、すなわち各チャンネル２４の両端の図示しない電極（ＭＣＰ１２のＭＣＰ入力側電極及びＭＣＰ出力側電極）に１ｋＶ程度の高電圧が印加されると、チャンネル２４内に軸方向に直交する電界が発生する。このとき、一端側からチャンネル２４内に電子が入射すると、入射電子は電界からエネルギを付与され、チャンネル２４内壁に衝突して二次電子が放出される。そして、このような衝突が多数回繰り返され、電子が指数関数的に増大されることによって電子増倍が行われ、当該電子増倍された電子が他端側から放出され出射される。
【００３４】
図３に示すように、このＭＣＰ１２は、絶縁性基板１１の表面１１ａにおいて貫通孔１６上に、当該貫通孔１６と同軸で重なるように配置されている。つまり、ＭＣＰ１２は、貫通孔１６の入射側である一方側（図示左側）に配置されている。このとき、ＭＣＰ１２はその裏面１２の蒸着金属がＭＣＰ接続部２１ａと当接され、これにより、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極が配線パターン２０に電気的に接続されている。
【００３５】
図１，３に示すように、シールド板１３は、ＭＣＰ１２へ向かう余分な電子を遮蔽するシールド機能を有するものである。シールド板１３は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２よりも大きい矩形板状の外形を呈しており、ＭＣＰ１２の表面１２ａよりも大きい表面１３ａを有している。このシールド板１３は、高剛性で変形（撓みや反り等）し難い材料として、例えばステンレス等の金属で形成されている。
【００３６】
また、シールド板１３には、厚さ方向に延びる貫通孔２７が形成されている。貫通孔２７は、ＭＣＰ１２へ入射する電子を通過させる空間である。ここでの貫通孔２７は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２よりも小径の円形状に形成されている。このシールド板１３の裏面１３ｂは、ＭＣＰ１２の取付面とされている。
【００３７】
このシールド板１３は、ＭＣＰ１２の表面１２ａ側に重なるように配置されており、厚さ方向から見てＭＣＰ１２を含んでいる。このとき、シールド板１３の貫通孔２７からＭＣＰ１２の一部が露出されている。これと共に、シールド板１３は、その裏面１３ｂがＭＣＰ１２の表面１２ａに当接され、当該表面１２ａのＭＣＰ入力側電極に電気的に接続されている。これにより、シールド板１３はＩＮ電極としても機能する。
【００３８】
そしてこの状態で、シールド板１３は、絶縁ネジＮ１及び導電ネジＮ２によって絶縁性基板１１に締結されて固定されている。これにより、ＭＣＰ１２，１２は、絶縁性基板１１及びシールド板１３によって厚さ方向に挟み込まれ、絶縁性基板１１及びシールド板１３に対し一体となるよう固定される。これと共に、導電ネジＮ２を介して、シールド板１３と電気配線パターン２２のシールド板接続部２２ｂとが電気的に接続される。
【００３９】
図３に示すように、センタリング基板１４は、絶縁性基板１１及びシールド板１３間においてのＭＣＰ１２の取付け位置を画定するものである。このセンタリング基板１４は、絶縁性を有する材料で形成されている。センタリング基板１４は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２の形状に対応する孔１４ｘを有している。センタリング基板１４は、その孔１４ｘ内にＭＣＰ１２，１２を配置させた状態で、絶縁性基板１１及びシールド板１３間に挟み込まれて固定されている。
【００４０】
アノード１５は、ＭＣＰ１２から放出された電子を検出し、当該検出に応じた出力信号を信号読出し端子１９へと出力する出力読出系である。このアノード１５は、図３に示すように、絶縁性基板１１の裏面１１ｂにおいて貫通孔１６上に重なるよう配置されている。つまり、アノード１５は、貫通孔１６における入射側と反対側である他方側（図示右側）に配置されている。これにより、アノード１５は、貫通孔１６を介してＭＣＰ１２に対向する。このアノード１５は、アノード接続部２２ａに対し当接されて電気的に接続されていると共に、半田や導電性接着剤等の接合剤により絶縁性基板１１に固定されている。
【００４１】
以上のように構成され図６に示す電気回路を形成する電子増倍器１００では、動作電源５０によって高電圧がＩＮ側電極５１及びバイアス電極５２に印加された状態において、電子がシールド板１３の貫通孔２７を介してＭＣＰ１２，１２に入射されると、この入射電子はＭＣＰ１２，１２にて増倍されながら進行し、ＭＣＰ１２の裏面１２ｂ側から取り出される。そして、増倍された電子がアノード１５により検出され、当該検出に応じた出力信号が信号読出し端子１９から読み出されることとなる。
【００４２】
なお、ＩＮ側電極５１及びバイアス電極５２の少なくとも一方を導電性のリード線で構成し、当該リード線を介して外部電源と電気的に接続してもよいし、これらの少なくとも一方をクリップやコネクタ等の接続端子で構成してもよい。また、ＩＮ側電極５１及びバイアス電極５２にて外部電源と電気的に接続する代わりに、外部電源と電気的に接続された導電線を導電ネジＮ２やシールド板接続部２２ｂに電気的に接続するように構成してもよい。また、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極には、バイアス電極５２から抵抗Ｒ２を介して電位を供給しているが、抵抗Ｒ２を介さずに電位を供給してもよい。
【００４３】
以上において、外部電源と電気的に接続するＩＮ側電極５１、導電ネジＮ２及びシールド板接続部２２ｂは、ＭＣＰ１２のＭＣＰ入力側電極に電位を供給する電圧供給端子として機能し、バイアス電極５２は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極に電位を供給する電圧供給端子として機能する。
【００４４】
ところで、従来の電子増倍器では、通常、立体構造で構成されることから、高電圧配線の立体的配置を考慮する必要があり、構造が複雑化し易い。さらに、従来の電子増倍器では、一般的に、高電圧を絶縁するために多くの部品が必要である。
【００４５】
この点、本実施形態においては、配線が電気配線パターン２０として絶縁性基板１１に配置され、この絶縁性基板１１にアノード１５及びＭＣＰ１２が実装されると共に、当該ＭＣＰ１２がシールド板１３でシールドされ、そして、これらが一体に構成されている。これにより、次の作用効果が奏される。
【００４６】
すなわち、部品点数の低減及び構成の簡易化が可能となり、軽量でコンパクトな検出器を実現することができ、材料費等を削減してコストダウンすることが可能となる。さらに、シールド板１３によりＭＣＰ１２のチャージアップ（つまり、ＭＣＰ１２が帯電し、その悪影響で入射電子や二次電子が偏向等してしまうこと）を抑制することができ、電子増倍器１００の動作を安定化させて信頼性を高めることが可能となる。さらにまた、絶縁材料上にＭＣＰ１２が配置されることになるため、高電圧の取扱いが容易となる。
【００４７】
また、本実施形態の電気配線パターン２０は、上述したように、抵抗Ｒ２が表面実装されたライン２２ｅを有している。つまり、絶縁性基板１１の電気配線パターン２０上には、抵抗Ｒ２から成る第１ブリーダ回路部５３が表面実装されており、当該第１ブリーダ回路部５３を介して、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極（他方側）がバイアス電極５２に接続されている。これにより、ＭＣＰ出力側電極用の電圧供給端子（例えば、後述のＯＵＴ側電極５０１）が不要となり、配線数を低減することが可能となる。さらには、第１ブリーダ回路部５３を備えない場合（例えば、後述の電子増倍器５００）に比べて、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００４８】
ここで、ＭＣＰ１２の特性は、ＭＣＰ１２の電位Ｖｍｃｐと、ＭＣＰ１２の出力側及びアノード１５間電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅと、によって変化することが見出される。具体的には、電位Ｖｍｃｐはゲインの変化に主に寄与し、電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅは出力波形の半値幅及びゲインの変化に主に寄与することが見出される。そして、本実施形態のように抵抗Ｒ２から成る第１ブリーダ回路部５３を有する場合、これらの電位Ｖｍｃｐ，Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅは、ＭＣＰ１２と抵抗Ｒ２との各抵抗値によって定められる（例えば、下式（１），（２）参照）。よって、ＭＣＰ１２の抵抗値にバラツキがあると抵抗Ｒ２に生じる電圧も変化し、その結果、アノード１５からの出力信号の特性が大きく異なるおそれがある。
ＭＣＰ１２の抵抗値（２０ＭΩ）：抵抗Ｒ２の抵抗値（５ＭΩ）
＝Ｖｍｃｐ（２ｋＶ）：Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅ（５００Ｖ） …（１）
ＭＣＰ１２の抵抗値（８０ＭΩ）：抵抗Ｒ２の抵抗値（５ＭΩ）
＝Ｖｍｃｐ（２３５３Ｖ）：Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅ（１４７Ｖ） …（２）
ここで、上式（１），（２）では、供給電圧が２．５ｋＶとされている。
【００４９】
そこで、本実施形態では、上述したように、電気配線パターン２０上にて抵抗Ｒ１が表面実装されたライン２２ｆを設けている。つまり、ＭＣＰ１２の抵抗値より低い抵抗値の抵抗Ｒ１から成る第２ブリーダ回路部５４を、ＭＣＰ１２と並列に挿入している、これにより、ＭＣＰ１２及び抵抗Ｒ１の合成抵抗値は抵抗Ｒ１が支配的なものになるため、電位Ｖｍｃｐと電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅとの電圧比率が抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の比率で決定されることとなる。その結果、ＭＣＰ１２の抵抗値が変化した場合でも、電位Ｖｍｃｐと電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅとの変化を抑制することができ、出力信号を安定化させて安定動作を見込むことが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態では、上述したように、絶縁性基板１１に固定孔１８が設けられていることから、電子増倍器１００を容易且つ好適に固定し保持することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、ＭＣＰ１２の入射面側の表面１２ａに金属で形成されたシールド板１３が設置され、このシールド板１３の裏面１３ｂがＭＣＰ１２の取付面とされている。よって、ＭＣＰ１２に剛性及び平坦性を付与し、絶縁性基板１１が変形し易いものであっても、ＭＣＰ１２表面の平坦度を高めること（例えば３０μｍ以下とする）ことができ、ＭＣＰ１２の特性改善が可能となる。
【００５２】
また、上記実施形態では、カップリングコンデンサとしてコンデンサＣ１が表面実装されており、アノード１５からの出力信号をＧＮＤとする、すなわち、基準電位との電位差０Ｖとすることができる。これにより、高速性を損なうことなく出力信号を後段の処理系に転送することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態の電子増倍器１００は、上記に限定されるものではない。例えば、図７（ａ）に示すように、シールド板１３の貫通孔２７が厚さ方向から見て矩形形状に形成されていてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、シールド板１３が円形板状の外形を呈していてもよい。さらにまた、図７（ｃ）に示すように、厚さ方向から見て、シールド板１３を絶縁性基板１１よりも大きくされ、シールド板１３が絶縁性基板１１を含むように形成されていてもよい。換言すると、絶縁性基板１１がシールド板１３よりも小さくされ、絶縁性基板１１がシールド板１３に含まれるように形成されていてもよい。
【００５４】
また、本実施形態の電子増倍器１００では、筐体等に固定するための固定孔１８が絶縁性基板１１に設けられているが、図８に示すように、固定孔１８がシールド板１３に設けられていてもよい。この場合でも、電子増倍器１００を容易且つ好適に固定し保持することができる。
【００５５】
さらには、図９に示すように、電子増倍器１００を固定するために、絶縁性基板１１がソケット６０に差込み可能に構成されていてもよい。このとき、図示するように、ソケット６０が電子増倍器１００と電気的に接続可能とされていてもよい。具体的には、信号読出し端子１９が絶縁性基板１１の長手方向（図示上下方向）の端部に設けられ、その向きが絶縁性基板１１の長手方向に沿った方向とされている。ソケット６０には、信号読出し端子１９に対応する形状の凹部６１が形成されている。そして、絶縁性基板１１がソケット６０に差し込まれたとき、凹部６１内に信号読出し端子１９が進入され、当該凹部６１により信号読出し端子１９がソケット６０に電気的に接続可能とされている。この場合、ソケット６０は、電子増倍器１００に対する電気配線及び固定を兼ねることとなる。
【００５６】
また、図１０に示すように、信号読出し端子１９が裏面１１ｂに垂直になるように設けられ、信号読出し端子１９の向きが絶縁性基板１１の厚さ方向に沿った方向（裏面１１ｂの直交方向）とされていてもよい。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００５８】
図１１〜１３に示すように、本実施形態の電子増倍器２００が上記電子増倍器１００と異なる点は、絶縁性基板１１の電気配線パターン２２がＩＮ側電極５１（図２参照）を備えず、外部の筐体２５１をシールド板１３に接続してＭＣＰ１２へ供給する高電圧をシールド板１３に直接印加する点である。
【００５９】
以上、本実施形態でも、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、上述したように、電気配線パターン２２上のＩＮ側電極５１を不要にでき、電源供給配線を最小に抑えることが可能となる。
【００６０】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６１】
図１４，１５に示すように、本実施形態の電子増倍器３００が上記電子増倍器１００と異なる点は、絶縁性基板１１（図１，３参照）に代えて絶縁性基板３１１を備えた点である。絶縁性基板３１１は、厚さ方向から見てシールド板１３よりも小さく、シールド板１３に含まれるように形成されている。具体的には、絶縁性基板３１１は、側方から見てＬ字状に屈折する屈折板とされ、平行部３１２及び垂直部３１３を有している。
【００６２】
平行部３１２は、シールド板１３に対し平行に延在している。平行部３１２は、シールド板１３の表面１３ａよりも小さい面積の表面３１２ａを有しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。この平行部３１２には、上記貫通孔１６が形成されている。垂直部３１３は、平行部３１２の一端部に連続し、当該平行部３１２に対し垂直に延在している。垂直部３１３の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。なお、信号読出し端子１９は、絶縁性基板３１１（平行部３１２及び垂直部３１３）の表面又は裏面に設けられていてもよい。
【００６３】
以上、本実施形態でも、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、上述したように、絶縁性基板１１が厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるよう形成されていることから、厚さ方向視における専有面積を小さくすることができる。これと共に、シールド板１３により絶縁性基板１１のチャージアップをも抑制することができ、電子増倍器３００の動作を一層安定化させることが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態の電子増倍器３００は、上記に限定されるものではない。例えば、図１６（ａ）に示すように、絶縁性基板３１１は、側方から見てＵ字状に屈折する屈折基板とされ、第１及び第２平行部３２１，３２２及び垂直部（交差部）３２３を有していてもよい。
【００６５】
第１及び第２平行部３２１，３２２は、シールド板１３に対し平行に延在しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。第１平行部３２１には、上記貫通孔１６が形成されている。第１平行部３２１の裏面（第２平行部３２２側の面）３２１ｂにおいて貫通孔１６上には、アノード１５が重なるように配置されている。第２平行部３２２は、第１平行部３２１のアノード１５側（図示右側：他方側）に所定距離離間して配置されている。この第２平行部３２２の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。
【００６６】
垂直部３２３は、第１及び第２平行部３２１，３２２の一端部に連続し、これらを連結するように当該第１及び第２平行部３２１，３２２に対して垂直に延在（交差）している。また、第１及び第２平行部３２１，３２２の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱３０１が介在されており、この支柱３０１により第２平行部３２２が第１平行部３２１に支持され固定されている。
【００６７】
或いは、図１６（ｂ）に示すように、絶縁性基板３１１は、第１及び第２基板３３１，３３２を有する積層構造で構成されていてもよい。この場合、第１及び第２基板３３１，３３２は、シールド板１３に対し平行に延在しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。
【００６８】
そして、第１基板３３１には、上記貫通孔１６が形成されている。第１基板３３１の裏面（第２基板３３２側の面）３３１ｂにおいて貫通孔１６上には、アノード１５が重なるよう配置されている。第２基板３３２は、第１基板３３１のアノード１５側（図示右側：他方側）に所定距離離間して配置されている。この第２基板３３２の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。また、第１及び第２基板３３１，３３２の間には、絶縁性又は導電性を有する複数の支柱３０１が介在されており、これら複数の支柱３０１により第２基板３３２が第１基板３３１に支持され固定されている。
【００６９】
さらに或いは、図１６（ｃ）に示すように、絶縁性基板３１１は、アノード１５を基板に作り込んだ多重基板で構成してもよい。この場合、絶縁性基板３１１は、第１及び第２基板３４１，３４２を有する積層構造で構成され、第１及び第２基板３４１，３４２は、シールド板１３に対し平行に延在しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。
【００７０】
そして、第１基板３４１には、上記貫通孔１６が形成されている。第２基板３４２は、第１基板３４１の他方側（図示右側：他方側）に所定距離離間して配置されている。第２基板３４２の第１基板３４１側の表面３４２ａにおいて貫通孔１６上には、アノード１５が表面実装されている。この第２基板３４２の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。また、これら第１及び第２基板３４１，３４２は、ネジＮ１，Ｎ２により互いに固定されている。これにより、第１及び第２基板３４１，３４２の支持及び固定に関して、上記支柱３０１を省略することができる。
【００７１】
なお、ここでは、第１基板３４１及び第２基板３４２を所定距離離間して配置する構成としたが、第１基板３４１及び第２基板３４２を直接重ねるように配置してもよいし、第１基板３４１及び第２基板３４２を多層積層基板として一体形成してもよい。
【００７２】
ちなみに、このとき好ましいとして、第２基板３４２の裏面（第１基板３４１側と反対側の表面）３４２ｂ上には、当該裏面３４２ｂを覆うようにノイズシールド部３０３が形成されている。これにより、ノイズによる悪影響を低減することができる。ちなみに、例えばノイズによる悪影響が少ない場合等には、ノイズシールド部３０３が設けられない場合もある。
【００７３】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７４】
図１７に示すように、本実施形態の電子増倍器４００が上記電子増倍器１００と異なる点は、電気配線パターン２２がライン２２ｆ及び抵抗Ｒ１（図６参照）を備えない点、すなわち、電気配線パターン２２上に第２ブリーダ回路部５４が表面実装されていない点である。
【００７５】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化することが可能となる。
【００７６】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７７】
図１８，１９に示すように、本実施形態の電子増倍器５００が上記電子増倍器１００と異なる点は、電気配線パターン２２上に第１及び第２ブリーダ回路部５３，５４が表面実装されていない点である。すなわち、電子増倍器５００は、電気配線パターン２２がライン２２ｆ及び抵抗Ｒ１，Ｒ２（図６参照）を備えない一方、電気配線パターン２２がＯＵＴ側電極５０１をさらに備え、ライン２２ｅが分断されている。
【００７８】
ライン２２ｅは、固定孔１７ｃとバイアス電極５２との間にてライン２２ｅ１，２２ｅ２に分断されている。ＯＵＴ側電極５０１は、固定孔１７ｃ側のライン２２ｅ１に表面実装されている。これにより、ＯＵＴ側電極５０１は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極に電気的に接続され、当該ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極に電位を供給する電圧供給端子として機能する。
【００７９】
なお、ＯＵＴ側電極５０１は、導電性のリード線で構成され、当該リード線を介して外部電源と電気的に接続されていてもよい。また、ＯＵＴ側電極５０１は、クリップやコネクタ等の接続端子で構成されていてもよい。さらにまた、ＯＵＴ側電極５０１にて外部電源と電気的に接続する代わりに、外部電源と電気的に接続された導電線をライン２２ｅ１に電気的に接続するように構成してもよい。
【００８０】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化することが可能となる。
【００８１】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８２】
図２０，２１に示すように、本実施形態の電子増倍器６００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器６００が上記電子増倍器１００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００８３】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００８４】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８５】
図２２に示すように、本実施形態の電子増倍器７００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器７００が上記電子増倍器２００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００８６】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００８７】
［第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第４実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８８】
図２３に示すように、本実施形態の電子増倍器８００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器８００が上記電子増倍器４００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００８９】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００９０】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第５実施形態と異なる点について主に説明する。
【００９１】
図２４に示すように、本実施形態の電子増倍器９００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器９００が上記電子増倍器５００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００９２】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００９３】
以上において好適な実施形態について説明したが、実施形態に係る電子増倍器は上記に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９４】
例えば上記実施形態では、電子を増倍して検出したが、イオンをはじめ、紫外線、真空紫外線、中性子線、Ｘ線及びγ線等を増倍して検出することもできる。また、上記実施形態では、抵抗Ｒ２に代えて、ツェナーダイオード等の定電圧素子を取り付けてもよい。この場合、定電圧素子からの放熱促進のために絶縁性基板１１の熱伝導率を高めることが好ましい。
【００９５】
また、上記実施形態では、ガラスエポキシで絶縁性基板１１を形成しているが、超耐熱高分子樹脂（例えばＰＥＥＫ材：poly ether ether ketone）や無機材料のセラミック等で絶縁性基板１１を形成してもよい。この場合、絶縁性基板１１から発生するガスを低減して長寿命化を実現すると共に放出ガスを感知することによるノイズを低減することができる。特に、絶縁性基板１１にセラミックを使用すると、熱伝導が優れるために効果的な冷却が可能となる。
【００９６】
また、上記実施形態では、２枚のＭＣＰ１２を備えているが、ＭＣＰ１２の枚数は限定されず、１枚又は３枚以上のＭＣＰ１２を備えていてもよい。また、ＭＣＰ１２を絶縁性基板１１に直接貼り付けてもよく、これにより、部品点数をさらに削減することができる。また、絶縁性基板１１，３１１の厚さを所定厚さ以上に厚くしてもよく、これにより、絶縁性基板の変形を防止することができる。
【００９７】
なお、絶縁性基板１１の裏面１１ｂに切欠溝を形成し、この切欠溝上に電気配線パターン２０を設けてもよい。この場合、電気配線パターン２０の表面距離を延ばし、耐電圧リークを抑制することができる。
【００９８】
また、上記実施形態は、１つのアノード１５を備えたシングルアノード型の電子増倍器であるが、複数のアノード１５を備えたマルチアノード型の電子増倍器であってもよい。この場合、入射電子の２次元位置を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００９９】
１１，３１１…絶縁性基板、１２…ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）、１３…シールド板（金属板）、１５…アノード、１６…貫通孔、１８…固定孔、１９…信号読出し端子、２０，２１，２２…電気配線パターン、２７…貫通孔、５２…バイアス電極（電圧供給端子）、５３…第１ブリーダ回路部、５４…第２ブリーダ回路部、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００…電子増倍器、３０１…支柱、３０３…ノイズシールド部、３２１…第１平行部、３２２…第２平行部、３２３…垂直部（交差部）、３３１，３４１…第１基板、３３２，３４２…第２基板、Ｎ２…導電ネジ（締結部材）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子増倍器に関し、特に、マイクロチャンネルプレートを備えた電子増倍器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子増倍器としては、薄板状のガラス基板に微細な貫通孔（チャンネル）を多数形成させることによって構成されるマイクロチャンネルプレート（Micro-Channel Plate：以下、「ＭＣＰ」ともいう）を備えたものが知られている。この電子増倍器では、電圧を印加したマイクロチャンネルプレートのチャンネルに電子が入射されると、チャンネル内の側壁に電子が繰り返し衝突し、二次電子が放出されることにより増倍され、増倍された電子がアノードで検出される。このような電子増倍器として、例えば特許文献１には、マイクロチャンネルプレートに誘電絶縁体が薄膜蒸着されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５２２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の電子増倍器においては、例えば質量分析、半導体検査装置及び表面分析を始めとする各種分析装置への益々の普及に伴い、その部品点数を削減等してコストダウンを図ることが求められている。加えて、上述したような電子増倍器では、その動作を安定化して信頼性を高めることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、コストダウンすることができ、且つ信頼性を高めることが可能な電子増倍器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子増倍器は、電気配線パターンを有し、厚さ方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性基板と、厚さ方向における絶縁性基板の貫通孔の一方側に配置され、電気配線パターンに電気的に接続されたマイクロチャンネルプレートと、厚さ方向におけるマイクロチャンネルプレートの一方側に配置され、マイクロチャンネルプレートに電気的に接続された金属板と、厚さ方向における絶縁性基板の貫通孔の他方側に配置され、電気配線パターンに電気的に接続されたアノードと、絶縁性基板に固定され、電気配線パターンを介してアノードから信号を読み出すための信号読出し端子と、を備え、金属板は、厚さ方向から見てマイクロチャンネルプレートを含むように形成されていると共に、金属板には、マイクロチャンネルプレートの少なくとも一部を露出させる貫通孔が形成され、絶縁性基板、マイクロチャンネルプレート、金属板及びアノードは、一体となるように互いに固定されていることを特徴とする。
【０００７】
この電子増倍器では、配線が電気配線パターンとして絶縁性基板に設けられ、この絶縁性基板にマイクロチャンネルプレート及びアノードが実装されると共に、当該マイクロチャンネルプレートが金属板でシールドされ、そして、これらが一体に構成されることとなる。このような構成により、次の作用効果が奏される。すなわち、部品点数の低減及び構成の簡易化が可能となり、コストダウンすることが可能となる。さらに、電子金属板によりマイクロチャンネルプレートのチャージアップを抑制することができ、電子増倍器の動作を安定化させて信頼性を高めることが可能となる。
【０００８】
また、電気配線パターンにおいては、マイクロチャンネルプレートの出力側が、第１ブリーダ回路部を介して、マイクロチャンネルプレートの他方側に電気的に接続される電圧供給端子に接続されていることが好ましい。この場合、マイクロチャンネルプレートの出力側電極用の電圧供給端子が不要となり、配線数を低減することが可能となる。
【０００９】
このとき、電気配線パターンにおいては、マイクロチャンネルプレートの抵抗値よりも低い抵抗値を有する第２ブリーダ回路部が、マイクロチャンネルプレートに対し並列になるように接続されていることが好ましい。マイクロチャンネルプレートの特性ひいてはアノードからの出力信号の特性は、マイクロチャンネルプレート電位と、マイクロチャンネルプレートの出力側及びアノード間電位と、によって変化することが見出される。そのため、マイクロチャンネルプレートの抵抗値にバラツキがあると、これらの電位が変化してしまうことから、出力信号の特性が変化してしまうおそれがある。この点、上述したように第２ブリーダ部を取り付けることにより、マイクロチャンネルプレートの抵抗値が変化した場合でも、マイクロチャンネルプレート電位とマイクロチャンネルプレート及びアノード間電位との変化を抑制することができ、よって、出力信号の安定化が可能となる。
【００１０】
また、金属板は、マイクロチャンネルプレートの一方側へ供給する電圧が印加されることが好ましい。この場合、例えば電気配線パターン上に設置されマイクロチャンネルプレートの入力側電極に電位を供給する電極が不要となり、配線数を低減することが可能となる。
【００１１】
また、金属板は、厚さ方向から見て、絶縁性基板を含むように形成されていることが好ましい。この場合、金属板により絶縁性基板のチャージアップをも抑制することができ、電子増倍器の動作を一層安定化させることが可能となる。
【００１２】
また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、次の構成が好ましい。すなわち、マイクロチャンネルプレートは、絶縁性基板及び金属板によって挟まれることで絶縁性基板及び金属板に固定されていることが好ましい。また、金属板は、導電性の締結部材によって、絶縁性基板に固定され且つ電気配線パターンに電気的に接続されていることが好ましい。また、アノードは、導電性の接合剤によって、絶縁性基板に固定され且つ電気配線パターンに電気的に接続されていることが好ましい。
【００１３】
また、絶縁性基板及び金属板の少なくとも一方には、外部と固定するための固定孔が設けられていることが好ましい。この場合、電子増倍器を容易且つ好適に固定し保持することが可能となる。
【００１４】
また、絶縁性基板は、金属板に対し平行に延在する第１平行部と、厚さ方向における第１平行部の他方側に積層するように配置された第２平行部と、第１及び第２平行部を連結するように当該第１及び第２平行部に対して交差する交差部と、を少なくとも含む屈折基板であり、絶縁性基板の貫通孔は、第１平行部に形成され、アノードは、第１平行部において第２平行部側の表面上に設けられ、第１及び第２平行部の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることが好ましい。この場合、厚さ方向視において絶縁性基板の専有面積を低減することが可能となる。
【００１５】
また、絶縁性基板は、第１基板と、厚さ方向における第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含み、絶縁性基板の貫通孔は、第１基板に形成され、アノードは、第１基板において第２基板側の表面上に設けられ、第１及び第２基板の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることが好ましい。この場合にも、厚さ方向視において絶縁性基板の専有面積を低減することが可能となる。
【００１６】
また、絶縁性基板は、第１基板と、厚さ方向における第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含む多重基板であり、絶縁性基板の貫通孔は、第１基板に形成され、アノードは、第２基板において第１基板側の表面上に設けられていることが好ましい。この場合にも、厚さ方向視において絶縁性基板の専有面積を低減することが可能となる。
【００１７】
このとき、第２基板において第１基板側と反対側の表面上には、ノイズシールド部が形成されていることが好ましい。この場合、ノイズによる悪影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コストダウンすることができ、且つ信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る電子増倍器の入射面側を示す概略図である。
【図２】図１の電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図３】図１のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】図１の電子増倍器における絶縁性基板の入射面側を示す概略図である。
【図５】図１の電子増倍器におけるＭＣＰの一部を切断して示す斜視図である。
【図６】図１の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図７】図１の電子増倍器における変形例の入射面側を示す概略図である。
【図８】図１の電子増倍器における他の変形例の入射面側を示す概略図である。
【図９】図１の電子増倍器におけるさらに他の変形例の入射面側を示す概略図である。
【図１０】図１の電子増倍器における別の変形例を示す図３に対応する断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る電子増倍器を示す図３に対応する断面図である。
【図１２】図１１の電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図１３】図１１の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係る電子増倍器の入射面側を示す概略図である。
【図１５】図１４の電子増倍器を示す図３に対応する断面図である。
【図１６】図１４の電子増倍器の変形例を示す図３に対応する概略図である。
【図１７】第４実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図１８】第５実施形態に係る電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図１９】図１８の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２０】第６実施形態に係る電子増倍器のアノード側を示す概略図である。
【図２１】図２０の電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２２】第７実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２３】第８実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【図２４】第９実施形態に係る電子増倍器の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１〜３に示すように、本実施形態の電子増倍器１００は、電子を高感度・高速・高分解能で増倍し検出するものである。電子増倍器１００は、例えば質量分析、半導体検査装置及び表面分析装置等の種々の電子装置に適用することができる。この電子増倍器１００は、カード型の検出器であって、絶縁性基板１１と、積層された複数（ここでは２枚）のＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）１２，１２と、シールド板（金属板）１３と、センタリング基板１４と、アノード１５と、を備えている。
【００２２】
図１〜４に示すように、絶縁性基板１１は、絶縁性を有する材料（例えば、ガラスエポキシ）で形成され、長尺の矩形板状の外形を呈している。この絶縁性基板１１には、その厚さ方向（以下、単に「厚さ方向」ともいう）に延びる貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６は、ＭＣＰ１２から放出される電子をアノード１５側へ通過させる空間である。ここでの貫通孔１６は、厚さ方向から見て円形状に形成されている。
【００２３】
また、絶縁性基板１１には、シールド板１３を固定するためのものとして、厚さ方向に延びる固定孔１７が複数（４つ）設けられている。複数の固定孔１７のうち固定孔１７ａ〜１７ｃには、絶縁性を有する絶縁ネジＮ１が締結される。複数の固定孔１７のうち固定孔１７ｄには、導電性を有する導電ネジ（締結部材）Ｎ２が締結される。また、絶縁性基板１１には、外部の筐体等に固定するためのものとして、厚さ方向に延びる固定孔１８が複数（２つ）設けられている。なお、絶縁ネジＮ１及び導電ネジＮ２としては、ボルトやナット等の他の締結部材を用いてもよい。
【００２４】
さらにまた、絶縁性基板１１の一側面側には、アノード１５の出力信号を読み出すためのものとして、ＳＭＡやＢＮＣコネクタ等の信号読出し端子１９が設けられている。具体的には、信号読出し端子１９は、その向き（軸方向）を絶縁性基板１１の短手方向（図１の左右方向）に沿った方向とされると共に、短手方向における絶縁性基板１１の端部に外側へ突出するように固定されている。
【００２５】
この絶縁性基板１１は、プリント基板とされており、電子増倍器１００の回路配線を構成する導電部材としての電気配線パターン２０を有している。電気配線パターン２０は、絶縁性基板１１における表面１１ａ（厚さ方向における一方側の表面）に積層するよう設けられた電気配線パターン２１と、絶縁性基板１１の裏面１１ｂ（厚さ方向における他方側の表面）１１ｂに積層するよう設けられた電気配線パターン２２と、を有している。なお、電気配線パターン２０は、レジストやパリレン等により適宜コーティングされており、これにより、耐電圧が高められている。
【００２６】
図２，４に示すように、電気配線パターン２１は、ＭＣＰ接続部２１ａを含んでいる。ＭＣＰ接続部２１ａは、貫通孔１６の周辺に設けられており、ＭＣＰ１２の出力側と電気的に接続される。このＭＣＰ接続部２１ａは、固定孔１７ｂ，１７ｄを介して裏面１１ｂ側の電気配線パターン２２に連続している。
【００２７】
電気配線パターン２２は、アノード接続部２２ａ、シールド板接続部２２ｂ、及びライン２２ｃ〜２２ｆを含んでいる。アノード接続部２２ａは、貫通孔１６の周縁に設けられており、アノード１５と電気的に接続される。シールド板接続部２２ｂは、固定孔１７ｄの周縁に設けられており、シールド板１３に電気的に接続される。
【００２８】
ライン２２ｃは、アノード接続部２２ａ及び信号読出し端子１９を電気的に接続するよう延びている。ライン２２ｄは、固定孔１７ｂを介してＭＣＰ接続部２１ａに連続すると共に、信号読出し端子１９に電気的に接続するよう延びている。ライン２２ｅは、固定孔１７ｃを介してＭＣＰ接続部２１ａに連続すると共に、ライン２２ｃに電気的に接続するよう延びている。ライン２２ｆは、ライン２２ｅに連続すると共に、シールド板接続部２２ｂに電気的に接続するよう延びている。
【００２９】
この電気配線パターン２２においてライン２２ｃ上には、コンデンサＣ１が表面実装されている。ライン２２ｄ上には、コンデンサＣ２が表面実装されている。ライン２２ｆ上には、抵抗Ｒ１が表面実装されている。ライン２２ｅ上には、抵抗Ｒ２が表面実装されている。また、ライン２２ｅにおける抵抗Ｒ２よりもライン２２ｃ側には、抵抗Ｒ３が表面実装されている。
【００３０】
また、電気配線パターン２２においてシールド板接続部２２ｂ上には、ＩＮ側電極５１が電気的に接続されている。また、ライン２２ｅの抵抗Ｒ２，Ｒ３間には、バイアス電極５２が電気的に接続されている。このように構成された電気配線パターン２０によれば、図６に示すいわゆるフローティング型の電気回路が構成される。
【００３１】
図３，５に示すように、ＭＣＰ１２は、入射された電子を増倍して放出するものである。ＭＣＰ１２は、絶縁性基板１１の貫通孔１６よりも大径の円板状を呈している。このＭＣＰ１２は、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔（チャンネル）２４が形成されたチャンネル部２５と、チャンネル部２５の外周を取り囲む周縁部２６と、を備えて構成されている。チャンネル部２５は、例えば、厚さ１００〜２０００μｍ、直径１０〜１２０ｍｍの円板状のガラス基板に対して、外周部から３ｍｍ程度の幅を有する周縁部２６よりも内側の円形状の領域に内径２〜２５μｍのチャンネル２４を多数形成することによって構成される。
【００３２】
また、ＭＣＰ１２の入射側の表面１２ａ及び出射側の裏面１２ｂのそれぞれには、チャンネル部２５に電圧を印加するための電極として機能する金属が蒸着等により形成されている（図示せず）。ＭＣＰ１２の表面１２ａの蒸着金属は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ入力側電極（ＩＮ側電極）を構成する。裏面１２ｂの蒸着金属は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極（ＯＵＴ側電極）を構成する。そして、ここでのＭＣＰ１２では、ＩＮ側電極５１を介してＭＣＰ入力側電極に電圧が印加され、バイアス電極５２を介してＭＣＰ出力側電極に電圧が印加される。
【００３３】
このＭＣＰ１２では、電極間、すなわち各チャンネル２４の両端の図示しない電極（ＭＣＰ１２のＭＣＰ入力側電極及びＭＣＰ出力側電極）に１ｋＶ程度の高電圧が印加されると、チャンネル２４内に軸方向に直交する電界が発生する。このとき、一端側からチャンネル２４内に電子が入射すると、入射電子は電界からエネルギを付与され、チャンネル２４内壁に衝突して二次電子が放出される。そして、このような衝突が多数回繰り返され、電子が指数関数的に増大されることによって電子増倍が行われ、当該電子増倍された電子が他端側から放出され出射される。
【００３４】
図３に示すように、このＭＣＰ１２は、絶縁性基板１１の表面１１ａにおいて貫通孔１６上に、当該貫通孔１６と同軸で重なるように配置されている。つまり、ＭＣＰ１２は、貫通孔１６の入射側である一方側（図示左側）に配置されている。このとき、ＭＣＰ１２はその裏面１２の蒸着金属がＭＣＰ接続部２１ａと当接され、これにより、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極が配線パターン２０に電気的に接続されている。
【００３５】
図１，３に示すように、シールド板１３は、ＭＣＰ１２へ向かう余分な電子を遮蔽するシールド機能を有するものである。シールド板１３は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２よりも大きい矩形板状の外形を呈しており、ＭＣＰ１２の表面１２ａよりも大きい表面１３ａを有している。このシールド板１３は、高剛性で変形（撓みや反り等）し難い材料として、例えばステンレス等の金属で形成されている。
【００３６】
また、シールド板１３には、厚さ方向に延びる貫通孔２７が形成されている。貫通孔２７は、ＭＣＰ１２へ入射する電子を通過させる空間である。ここでの貫通孔２７は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２よりも小径の円形状に形成されている。このシールド板１３の裏面１３ｂは、ＭＣＰ１２の取付面とされている。
【００３７】
このシールド板１３は、ＭＣＰ１２の表面１２ａ側に重なるように配置されており、厚さ方向から見てＭＣＰ１２を含んでいる。このとき、シールド板１３の貫通孔２７からＭＣＰ１２の一部が露出されている。これと共に、シールド板１３は、その裏面１３ｂがＭＣＰ１２の表面１２ａに当接され、当該表面１２ａのＭＣＰ入力側電極に電気的に接続されている。これにより、シールド板１３はＩＮ電極としても機能する。
【００３８】
そしてこの状態で、シールド板１３は、絶縁ネジＮ１及び導電ネジＮ２によって絶縁性基板１１に締結されて固定されている。これにより、ＭＣＰ１２，１２は、絶縁性基板１１及びシールド板１３によって厚さ方向に挟み込まれ、絶縁性基板１１及びシールド板１３に対し一体となるよう固定される。これと共に、導電ネジＮ２を介して、シールド板１３と電気配線パターン２２のシールド板接続部２２ｂとが電気的に接続される。
【００３９】
図３に示すように、センタリング基板１４は、絶縁性基板１１及びシールド板１３間においてのＭＣＰ１２の取付け位置を画定するものである。このセンタリング基板１４は、絶縁性を有する材料で形成されている。センタリング基板１４は、厚さ方向から見てＭＣＰ１２の形状に対応する孔１４ｘを有している。センタリング基板１４は、その孔１４ｘ内にＭＣＰ１２，１２を配置させた状態で、絶縁性基板１１及びシールド板１３間に挟み込まれて固定されている。
【００４０】
アノード１５は、ＭＣＰ１２から放出された電子を検出し、当該検出に応じた出力信号を信号読出し端子１９へと出力する出力読出系である。このアノード１５は、図３に示すように、絶縁性基板１１の裏面１１ｂにおいて貫通孔１６上に重なるよう配置されている。つまり、アノード１５は、貫通孔１６における入射側と反対側である他方側（図示右側）に配置されている。これにより、アノード１５は、貫通孔１６を介してＭＣＰ１２に対向する。このアノード１５は、アノード接続部２２ａに対し当接されて電気的に接続されていると共に、半田や導電性接着剤等の接合剤により絶縁性基板１１に固定されている。
【００４１】
以上のように構成され図６に示す電気回路を形成する電子増倍器１００では、動作電源５０によって高電圧がＩＮ側電極５１及びバイアス電極５２に印加された状態において、電子がシールド板１３の貫通孔２７を介してＭＣＰ１２，１２に入射されると、この入射電子はＭＣＰ１２，１２にて増倍されながら進行し、ＭＣＰ１２の裏面１２ｂ側から取り出される。そして、増倍された電子がアノード１５により検出され、当該検出に応じた出力信号が信号読出し端子１９から読み出されることとなる。
【００４２】
なお、ＩＮ側電極５１及びバイアス電極５２の少なくとも一方を導電性のリード線で構成し、当該リード線を介して外部電源と電気的に接続してもよいし、これらの少なくとも一方をクリップやコネクタ等の接続端子で構成してもよい。また、ＩＮ側電極５１及びバイアス電極５２にて外部電源と電気的に接続する代わりに、外部電源と電気的に接続された導電線を導電ネジＮ２やシールド板接続部２２ｂに電気的に接続するように構成してもよい。また、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極には、バイアス電極５２から抵抗Ｒ２を介して電位を供給しているが、抵抗Ｒ２を介さずに電位を供給してもよい。
【００４３】
以上において、外部電源と電気的に接続するＩＮ側電極５１、導電ネジＮ２及びシールド板接続部２２ｂは、ＭＣＰ１２のＭＣＰ入力側電極に電位を供給する電圧供給端子として機能し、バイアス電極５２は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極に電位を供給する電圧供給端子として機能する。
【００４４】
ところで、従来の電子増倍器では、通常、立体構造で構成されることから、高電圧配線の立体的配置を考慮する必要があり、構造が複雑化し易い。さらに、従来の電子増倍器では、一般的に、高電圧を絶縁するために多くの部品が必要である。
【００４５】
この点、本実施形態においては、配線が電気配線パターン２０として絶縁性基板１１に配置され、この絶縁性基板１１にアノード１５及びＭＣＰ１２が実装されると共に、当該ＭＣＰ１２がシールド板１３でシールドされ、そして、これらが一体に構成されている。これにより、次の作用効果が奏される。
【００４６】
すなわち、部品点数の低減及び構成の簡易化が可能となり、軽量でコンパクトな検出器を実現することができ、材料費等を削減してコストダウンすることが可能となる。さらに、シールド板１３によりＭＣＰ１２のチャージアップ（つまり、ＭＣＰ１２が帯電し、その悪影響で入射電子や二次電子が偏向等してしまうこと）を抑制することができ、電子増倍器１００の動作を安定化させて信頼性を高めることが可能となる。さらにまた、絶縁材料上にＭＣＰ１２が配置されることになるため、高電圧の取扱いが容易となる。
【００４７】
また、本実施形態の電気配線パターン２０は、上述したように、抵抗Ｒ２が表面実装されたライン２２ｅを有している。つまり、絶縁性基板１１の電気配線パターン２０上には、抵抗Ｒ２から成る第１ブリーダ回路部５３が表面実装されており、当該第１ブリーダ回路部５３を介して、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極（他方側）がバイアス電極５２に接続されている。これにより、ＭＣＰ出力側電極用の電圧供給端子（例えば、後述のＯＵＴ側電極５０１）が不要となり、配線数を低減することが可能となる。さらには、第１ブリーダ回路部５３を備えない場合（例えば、後述の電子増倍器５００）に比べて、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００４８】
ここで、ＭＣＰ１２の特性は、ＭＣＰ１２の電位Ｖｍｃｐと、ＭＣＰ１２の出力側及びアノード１５間電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅと、によって変化することが見出される。具体的には、電位Ｖｍｃｐはゲインの変化に主に寄与し、電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅは出力波形の半値幅及びゲインの変化に主に寄与することが見出される。そして、本実施形態のように抵抗Ｒ２から成る第１ブリーダ回路部５３を有する場合、これらの電位Ｖｍｃｐ，Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅは、ＭＣＰ１２と抵抗Ｒ２との各抵抗値によって定められる（例えば、下式（１），（２）参照）。よって、ＭＣＰ１２の抵抗値にバラツキがあると抵抗Ｒ２に生じる電圧も変化し、その結果、アノード１５からの出力信号の特性が大きく異なるおそれがある。
ＭＣＰ１２の抵抗値（２０ＭΩ）：抵抗Ｒ２の抵抗値（５ＭΩ）
＝Ｖｍｃｐ（２ｋＶ）：Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅ（５００Ｖ） …（１）
ＭＣＰ１２の抵抗値（８０ＭΩ）：抵抗Ｒ２の抵抗値（５ＭΩ）
＝Ｖｍｃｐ（２３５３Ｖ）：Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅ（１４７Ｖ） …（２）
ここで、上式（１），（２）では、供給電圧が２．５ｋＶとされている。
【００４９】
そこで、本実施形態では、上述したように、電気配線パターン２０上にて抵抗Ｒ１が表面実装されたライン２２ｆを設けている。つまり、ＭＣＰ１２の抵抗値より低い抵抗値の抵抗Ｒ１から成る第２ブリーダ回路部５４を、ＭＣＰ１２と並列に挿入している、これにより、ＭＣＰ１２及び抵抗Ｒ１の合成抵抗値は抵抗Ｒ１が支配的なものになるため、電位Ｖｍｃｐと電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅとの電圧比率が抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の比率で決定されることとなる。その結果、ＭＣＰ１２の抵抗値が変化した場合でも、電位Ｖｍｃｐと電位Ｖｏｕｔ−ａｎｏｄｅとの変化を抑制することができ、出力信号を安定化させて安定動作を見込むことが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態では、上述したように、絶縁性基板１１に固定孔１８が設けられていることから、電子増倍器１００を容易且つ好適に固定し保持することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、ＭＣＰ１２の入射面側の表面１２ａに金属で形成されたシールド板１３が設置され、このシールド板１３の裏面１３ｂがＭＣＰ１２の取付面とされている。よって、ＭＣＰ１２に剛性及び平坦性を付与し、絶縁性基板１１が変形し易いものであっても、ＭＣＰ１２表面の平坦度を高めること（例えば３０μｍ以下とする）ことができ、ＭＣＰ１２の特性改善が可能となる。
【００５２】
また、上記実施形態では、カップリングコンデンサとしてコンデンサＣ１が表面実装されており、アノード１５からの出力信号をＧＮＤとする、すなわち、基準電位との電位差０Ｖとすることができる。これにより、高速性を損なうことなく出力信号を後段の処理系に転送することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態の電子増倍器１００は、上記に限定されるものではない。例えば、図７（ａ）に示すように、シールド板１３の貫通孔２７が厚さ方向から見て矩形形状に形成されていてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、シールド板１３が円形板状の外形を呈していてもよい。さらにまた、図７（ｃ）に示すように、厚さ方向から見て、シールド板１３を絶縁性基板１１よりも大きくされ、シールド板１３が絶縁性基板１１を含むように形成されていてもよい。換言すると、絶縁性基板１１がシールド板１３よりも小さくされ、絶縁性基板１１がシールド板１３に含まれるように形成されていてもよい。
【００５４】
また、本実施形態の電子増倍器１００では、筐体等に固定するための固定孔１８が絶縁性基板１１に設けられているが、図８に示すように、固定孔１８がシールド板１３に設けられていてもよい。この場合でも、電子増倍器１００を容易且つ好適に固定し保持することができる。
【００５５】
さらには、図９に示すように、電子増倍器１００を固定するために、絶縁性基板１１がソケット６０に差込み可能に構成されていてもよい。このとき、図示するように、ソケット６０が電子増倍器１００と電気的に接続可能とされていてもよい。具体的には、信号読出し端子１９が絶縁性基板１１の長手方向（図示上下方向）の端部に設けられ、その向きが絶縁性基板１１の長手方向に沿った方向とされている。ソケット６０には、信号読出し端子１９に対応する形状の凹部６１が形成されている。そして、絶縁性基板１１がソケット６０に差し込まれたとき、凹部６１内に信号読出し端子１９が進入され、当該凹部６１により信号読出し端子１９がソケット６０に電気的に接続可能とされている。この場合、ソケット６０は、電子増倍器１００に対する電気配線及び固定を兼ねることとなる。
【００５６】
また、図１０に示すように、信号読出し端子１９が裏面１１ｂに垂直になるように設けられ、信号読出し端子１９の向きが絶縁性基板１１の厚さ方向に沿った方向（裏面１１ｂの直交方向）とされていてもよい。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００５８】
図１１〜１３に示すように、本実施形態の電子増倍器２００が上記電子増倍器１００と異なる点は、絶縁性基板１１の電気配線パターン２２がＩＮ側電極５１（図２参照）を備えず、外部の筐体２５１をシールド板１３に接続してＭＣＰ１２へ供給する高電圧をシールド板１３に直接印加する点である。
【００５９】
以上、本実施形態でも、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、上述したように、電気配線パターン２２上のＩＮ側電極５１を不要にでき、電源供給配線を最小に抑えることが可能となる。
【００６０】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６１】
図１４，１５に示すように、本実施形態の電子増倍器３００が上記電子増倍器１００と異なる点は、絶縁性基板１１（図１，３参照）に代えて絶縁性基板３１１を備えた点である。絶縁性基板３１１は、厚さ方向から見てシールド板１３よりも小さく、シールド板１３に含まれるように形成されている。具体的には、絶縁性基板３１１は、側方から見てＬ字状に屈折する屈折板とされ、平行部３１２及び垂直部３１３を有している。
【００６２】
平行部３１２は、シールド板１３に対し平行に延在している。平行部３１２は、シールド板１３の表面１３ａよりも小さい面積の表面３１２ａを有しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。この平行部３１２には、上記貫通孔１６が形成されている。垂直部３１３は、平行部３１２の一端部に連続し、当該平行部３１２に対し垂直に延在している。垂直部３１３の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。なお、信号読出し端子１９は、絶縁性基板３１１（平行部３１２及び垂直部３１３）の表面又は裏面に設けられていてもよい。
【００６３】
以上、本実施形態でも、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、上述したように、絶縁性基板１１が厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるよう形成されていることから、厚さ方向視における専有面積を小さくすることができる。これと共に、シールド板１３により絶縁性基板１１のチャージアップをも抑制することができ、電子増倍器３００の動作を一層安定化させることが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態の電子増倍器３００は、上記に限定されるものではない。例えば、図１６（ａ）に示すように、絶縁性基板３１１は、側方から見てＵ字状に屈折する屈折基板とされ、第１及び第２平行部３２１，３２２及び垂直部（交差部）３２３を有していてもよい。
【００６５】
第１及び第２平行部３２１，３２２は、シールド板１３に対し平行に延在しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。第１平行部３２１には、上記貫通孔１６が形成されている。第１平行部３２１の裏面（第２平行部３２２側の面）３２１ｂにおいて貫通孔１６上には、アノード１５が重なるように配置されている。第２平行部３２２は、第１平行部３２１のアノード１５側（図示右側：他方側）に所定距離離間して配置されている。この第２平行部３２２の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。
【００６６】
垂直部３２３は、第１及び第２平行部３２１，３２２の一端部に連続し、これらを連結するように当該第１及び第２平行部３２１，３２２に対して垂直に延在（交差）している。また、第１及び第２平行部３２１，３２２の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱３０１が介在されており、この支柱３０１により第２平行部３２２が第１平行部３２１に支持され固定されている。
【００６７】
或いは、図１６（ｂ）に示すように、絶縁性基板３１１は、第１及び第２基板３３１，３３２を有する積層構造で構成されていてもよい。この場合、第１及び第２基板３３１，３３２は、シールド板１３に対し平行に延在しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。
【００６８】
そして、第１基板３３１には、上記貫通孔１６が形成されている。第１基板３３１の裏面（第２基板３３２側の面）３３１ｂにおいて貫通孔１６上には、アノード１５が重なるよう配置されている。第２基板３３２は、第１基板３３１のアノード１５側（図示右側：他方側）に所定距離離間して配置されている。この第２基板３３２の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。また、第１及び第２基板３３１，３３２の間には、絶縁性又は導電性を有する複数の支柱３０１が介在されており、これら複数の支柱３０１により第２基板３３２が第１基板３３１に支持され固定されている。
【００６９】
さらに或いは、図１６（ｃ）に示すように、絶縁性基板３１１は、アノード１５を基板に作り込んだ多重基板で構成してもよい。この場合、絶縁性基板３１１は、第１及び第２基板３４１，３４２を有する積層構造で構成され、第１及び第２基板３４１，３４２は、シールド板１３に対し平行に延在しており、厚さ方向から見てシールド板１３に含まれるように形成されている。
【００７０】
そして、第１基板３４１には、上記貫通孔１６が形成されている。第２基板３４２は、第１基板３４１の他方側（図示右側：他方側）に所定距離離間して配置されている。第２基板３４２の第１基板３４１側の表面３４２ａにおいて貫通孔１６上には、アノード１５が表面実装されている。この第２基板３４２の一側面側には、上記信号読出し端子１９が設けられている。また、これら第１及び第２基板３４１，３４２は、ネジＮ１，Ｎ２により互いに固定されている。これにより、第１及び第２基板３４１，３４２の支持及び固定に関して、上記支柱３０１を省略することができる。
【００７１】
なお、ここでは、第１基板３４１及び第２基板３４２を所定距離離間して配置する構成としたが、第１基板３４１及び第２基板３４２を直接重ねるように配置してもよいし、第１基板３４１及び第２基板３４２を多層積層基板として一体形成してもよい。
【００７２】
ちなみに、このとき好ましいとして、第２基板３４２の裏面（第１基板３４１側と反対側の表面）３４２ｂ上には、当該裏面３４２ｂを覆うようにノイズシールド部３０３が形成されている。これにより、ノイズによる悪影響を低減することができる。ちなみに、例えばノイズによる悪影響が少ない場合等には、ノイズシールド部３０３が設けられない場合もある。
【００７３】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７４】
図１７に示すように、本実施形態の電子増倍器４００が上記電子増倍器１００と異なる点は、電気配線パターン２２がライン２２ｆ及び抵抗Ｒ１（図６参照）を備えない点、すなわち、電気配線パターン２２上に第２ブリーダ回路部５４が表面実装されていない点である。
【００７５】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化することが可能となる。
【００７６】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７７】
図１８，１９に示すように、本実施形態の電子増倍器５００が上記電子増倍器１００と異なる点は、電気配線パターン２２上に第１及び第２ブリーダ回路部５３，５４が表面実装されていない点である。すなわち、電子増倍器５００は、電気配線パターン２２がライン２２ｆ及び抵抗Ｒ１，Ｒ２（図６参照）を備えない一方、電気配線パターン２２がＯＵＴ側電極５０１をさらに備え、ライン２２ｅが分断されている。
【００７８】
ライン２２ｅは、固定孔１７ｃとバイアス電極５２との間にてライン２２ｅ１，２２ｅ２に分断されている。ＯＵＴ側電極５０１は、固定孔１７ｃ側のライン２２ｅ１に表面実装されている。これにより、ＯＵＴ側電極５０１は、ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極に電気的に接続され、当該ＭＣＰ１２のＭＣＰ出力側電極に電位を供給する電圧供給端子として機能する。
【００７９】
なお、ＯＵＴ側電極５０１は、導電性のリード線で構成され、当該リード線を介して外部電源と電気的に接続されていてもよい。また、ＯＵＴ側電極５０１は、クリップやコネクタ等の接続端子で構成されていてもよい。さらにまた、ＯＵＴ側電極５０１にて外部電源と電気的に接続する代わりに、外部電源と電気的に接続された導電線をライン２２ｅ１に電気的に接続するように構成してもよい。
【００８０】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化することが可能となる。
【００８１】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８２】
図２０，２１に示すように、本実施形態の電子増倍器６００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器６００が上記電子増倍器１００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００８３】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００８４】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８５】
図２２に示すように、本実施形態の電子増倍器７００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器７００が上記電子増倍器２００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００８６】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００８７】
［第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第４実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８８】
図２３に示すように、本実施形態の電子増倍器８００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器８００が上記電子増倍器４００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００８９】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００９０】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第５実施形態と異なる点について主に説明する。
【００９１】
図２４に示すように、本実施形態の電子増倍器９００は、いわゆるＧＮＤ型の回路構成を有している。この電子増倍器９００が上記電子増倍器５００と異なる点は、電気配線パターン２２がバイアス電極５２、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ３を備えない点である。
【００９２】
このような本実施形態においても、コストダウンし且つ信頼性を高めるという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、回路構成を簡易化すると共に、動作電源５０の数を少なくすることができる。
【００９３】
以上において好適な実施形態について説明したが、実施形態に係る電子増倍器は上記に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９４】
例えば上記実施形態では、電子を増倍して検出したが、イオンをはじめ、紫外線、真空紫外線、中性子線、Ｘ線及びγ線等を増倍して検出することもできる。また、上記実施形態では、抵抗Ｒ２に代えて、ツェナーダイオード等の定電圧素子を取り付けてもよい。この場合、定電圧素子からの放熱促進のために絶縁性基板１１の熱伝導率を高めることが好ましい。
【００９５】
また、上記実施形態では、ガラスエポキシで絶縁性基板１１を形成しているが、超耐熱高分子樹脂（例えばＰＥＥＫ材：poly ether ether ketone）や無機材料のセラミック等で絶縁性基板１１を形成してもよい。この場合、絶縁性基板１１から発生するガスを低減して長寿命化を実現すると共に放出ガスを感知することによるノイズを低減することができる。特に、絶縁性基板１１にセラミックを使用すると、熱伝導が優れるために効果的な冷却が可能となる。
【００９６】
また、上記実施形態では、２枚のＭＣＰ１２を備えているが、ＭＣＰ１２の枚数は限定されず、１枚又は３枚以上のＭＣＰ１２を備えていてもよい。また、ＭＣＰ１２を絶縁性基板１１に直接貼り付けてもよく、これにより、部品点数をさらに削減することができる。また、絶縁性基板１１，３１１の厚さを所定厚さ以上に厚くしてもよく、これにより、絶縁性基板の変形を防止することができる。
【００９７】
なお、絶縁性基板１１の裏面１１ｂに切欠溝を形成し、この切欠溝上に電気配線パターン２０を設けてもよい。この場合、電気配線パターン２０の表面距離を延ばし、耐電圧リークを抑制することができる。
【００９８】
また、上記実施形態は、１つのアノード１５を備えたシングルアノード型の電子増倍器であるが、複数のアノード１５を備えたマルチアノード型の電子増倍器であってもよい。この場合、入射電子の２次元位置を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００９９】
１１，３１１…絶縁性基板、１２…ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）、１３…シールド板（金属板）、１５…アノード、１６…貫通孔、１８…固定孔、１９…信号読出し端子、２０，２１，２２…電気配線パターン、２７…貫通孔、５２…バイアス電極（電圧供給端子）、５３…第１ブリーダ回路部、５４…第２ブリーダ回路部、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００…電子増倍器、３０１…支柱、３０３…ノイズシールド部、３２１…第１平行部、３２２…第２平行部、３２３…垂直部（交差部）、３３１，３４１…第１基板、３３２，３４２…第２基板、Ｎ２…導電ネジ（締結部材）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線パターンを有し、厚さ方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性基板と、
前記厚さ方向における前記絶縁性基板の貫通孔の一方側に配置され、前記電気配線パターンに電気的に接続されたマイクロチャンネルプレートと、
前記厚さ方向における前記マイクロチャンネルプレートの一方側に配置され、前記マイクロチャンネルプレートに電気的に接続された金属板と、
前記厚さ方向における前記絶縁性基板の貫通孔の他方側に配置され、前記電気配線パターンに電気的に接続されたアノードと、
前記絶縁性基板に固定され、前記電気配線パターンを介して前記アノードから信号を読み出すための信号読出し端子と、を備え、
前記金属板は、前記厚さ方向から見て前記マイクロチャンネルプレートを含むように形成されていると共に、前記金属板には、前記マイクロチャンネルプレートの少なくとも一部を露出させる貫通孔が形成され、
前記絶縁性基板、前記マイクロチャンネルプレート、前記金属板及び前記アノードは、一体となるように互いに固定されていることを特徴とする電子増倍器。
【請求項２】
前記電気配線パターンにおいては、前記マイクロチャンネルプレートの出力側が、第１ブリーダ回路部を介して、前記マイクロチャンネルプレートの他方側に電気的に接続される電圧供給端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電子増倍器。
【請求項３】
前記電気配線パターンにおいては、前記マイクロチャンネルプレートの抵抗値よりも低い抵抗値を有する第２ブリーダ回路部が、前記マイクロチャンネルプレートに対し並列になるように接続されていることを特徴とする請求項２記載の電子増倍器。
【請求項４】
前記金属板は、前記マイクロチャンネルプレートの一方側へ供給する電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項５】
前記金属板は、前記厚さ方向から見て、前記絶縁性基板を含むように形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項６】
前記マイクロチャンネルプレートは、前記絶縁性基板及び前記金属板によって挟まれることで前記絶縁性基板及び前記金属板に固定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項７】
前記金属板は、導電性の締結部材によって、前記絶縁性基板に固定され且つ前記電気配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項８】
前記アノードは、導電性の接合剤によって、前記絶縁性基板に固定され且つ前記電気配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項９】
前記絶縁性基板及び前記金属板の少なくとも一方には、外部と固定するための固定孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１０】
前記絶縁性基板は、前記金属板に対し平行に延在する第１平行部と、前記厚さ方向における前記第１平行部の他方側に積層するように配置された第２平行部と、前記第１及び第２平行部を連結するように当該第１及び第２平行部に対して交差する交差部と、を少なくとも含む屈折基板であり、
前記絶縁性基板の貫通孔は、前記第１平行部に形成され、
前記アノードは、前記第１平行部において前記第２平行部側の表面上に設けられ、
前記第１及び第２平行部の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１１】
前記絶縁性基板は、第１基板と、前記厚さ方向における前記第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含み、
前記絶縁性基板の貫通孔は、前記第１基板に形成され、
前記アノードは、前記第１基板において前記第２基板側の表面上に設けられ、
前記第１及び第２基板の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１２】
前記絶縁性基板は、第１基板と、前記厚さ方向における前記第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含む多重基板であり、
前記絶縁性基板の貫通孔は、前記第１基板に形成され、
前記アノードは、前記第２基板において前記第１基板側の表面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１３】
前記第２基板において前記第１基板側と反対側の表面上には、ノイズシールド部が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の電子増倍器。
【請求項１】
電気配線パターンを有し、厚さ方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性基板と、
前記厚さ方向における前記絶縁性基板の貫通孔の一方側に配置され、前記電気配線パターンに電気的に接続されたマイクロチャンネルプレートと、
前記厚さ方向における前記マイクロチャンネルプレートの一方側に配置され、前記マイクロチャンネルプレートに電気的に接続された金属板と、
前記厚さ方向における前記絶縁性基板の貫通孔の他方側に配置され、前記電気配線パターンに電気的に接続されたアノードと、
前記絶縁性基板に固定され、前記電気配線パターンを介して前記アノードから信号を読み出すための信号読出し端子と、を備え、
前記金属板は、前記厚さ方向から見て前記マイクロチャンネルプレートを含むように形成されていると共に、前記金属板には、前記マイクロチャンネルプレートの少なくとも一部を露出させる貫通孔が形成され、
前記絶縁性基板、前記マイクロチャンネルプレート、前記金属板及び前記アノードは、一体となるように互いに固定されていることを特徴とする電子増倍器。
【請求項２】
前記電気配線パターンにおいては、前記マイクロチャンネルプレートの出力側が、第１ブリーダ回路部を介して、前記マイクロチャンネルプレートの他方側に電気的に接続される電圧供給端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電子増倍器。
【請求項３】
前記電気配線パターンにおいては、前記マイクロチャンネルプレートの抵抗値よりも低い抵抗値を有する第２ブリーダ回路部が、前記マイクロチャンネルプレートに対し並列になるように接続されていることを特徴とする請求項２記載の電子増倍器。
【請求項４】
前記金属板は、前記マイクロチャンネルプレートの一方側へ供給する電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項５】
前記金属板は、前記厚さ方向から見て、前記絶縁性基板を含むように形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項６】
前記マイクロチャンネルプレートは、前記絶縁性基板及び前記金属板によって挟まれることで前記絶縁性基板及び前記金属板に固定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項７】
前記金属板は、導電性の締結部材によって、前記絶縁性基板に固定され且つ前記電気配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項８】
前記アノードは、導電性の接合剤によって、前記絶縁性基板に固定され且つ前記電気配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項９】
前記絶縁性基板及び前記金属板の少なくとも一方には、外部と固定するための固定孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１０】
前記絶縁性基板は、前記金属板に対し平行に延在する第１平行部と、前記厚さ方向における前記第１平行部の他方側に積層するように配置された第２平行部と、前記第１及び第２平行部を連結するように当該第１及び第２平行部に対して交差する交差部と、を少なくとも含む屈折基板であり、
前記絶縁性基板の貫通孔は、前記第１平行部に形成され、
前記アノードは、前記第１平行部において前記第２平行部側の表面上に設けられ、
前記第１及び第２平行部の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１１】
前記絶縁性基板は、第１基板と、前記厚さ方向における前記第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含み、
前記絶縁性基板の貫通孔は、前記第１基板に形成され、
前記アノードは、前記第１基板において前記第２基板側の表面上に設けられ、
前記第１及び第２基板の間には、絶縁性又は導電性を有する支柱が介在されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１２】
前記絶縁性基板は、第１基板と、前記厚さ方向における前記第１基板の他方側に積層するように配置された第２基板と、を少なくとも含む多重基板であり、
前記絶縁性基板の貫通孔は、前記第１基板に形成され、
前記アノードは、前記第２基板において前記第１基板側の表面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の電子増倍器。
【請求項１３】
前記第２基板において前記第１基板側と反対側の表面上には、ノイズシールド部が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の電子増倍器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２５２８７９（Ｐ２０１２−２５２８７９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４５６１（Ｐ２０１１−１２４５６１）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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