JPH083985B2 - Gradient electric field type secondary electron multiplier - Google Patents
Gradient electric field type secondary electron multiplierInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はチャンネル内にて二次電子を加速するための
電界が傾斜した傾斜電界型二次電子増倍管に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gradient electric field type secondary electron multiplier having an inclined electric field for accelerating secondary electrons in a channel.
[従来の技術] 一般に、二次電子増倍管には、二次電子を増倍するた
めの電極であるダイノードが複数個に分離された構造を
有するものと、二次電子の増倍通路が連続しており、チ
ャンネル型二次電子増倍管と呼ばれる連続ダイノード二
次電子増倍管とがある。[Prior Art] Generally, a secondary electron multiplier has a structure in which dynodes, which are electrodes for multiplying secondary electrons, are separated into a plurality of parts, and a multiplying path for secondary electrons is provided. It is continuous and there is a continuous dynode secondary electron multiplier called a channel type secondary electron multiplier.
連続ダイノード二次電子増倍管は、平行平板状のチャ
ンネル基体もしくはパイプ状を有するもので、内面に高
抵抗二次電子放出面を有する。従来のこの種の連続ダイ
ノード二次電子増倍管の一例を第3図に示す。The continuous dynode secondary electron multiplier has a parallel plate-shaped channel substrate or a pipe shape, and has a high resistance secondary electron emission surface on the inner surface. An example of a conventional continuous dynode secondary electron multiplier of this type is shown in FIG.
上記二次電子増倍管1は、互いに平行に配置されたガ
ラスもしくはセラミックスからなる平板状のチャンネル
基体2,3の対向面に、高抵抗の二次電子放出物質からな
る二次電子放出面4,5が夫々形成されてなるものであ
る。The secondary electron multiplier 1 has a secondary electron emission surface 4 made of a high resistance secondary electron emission material on the opposing surfaces of flat plate-shaped channel substrates 2 and 3 made of glass or ceramics arranged in parallel with each other. , 5 are formed respectively.
上記各チャンネル基体2,3に形成された二次電子放出
面4,5は、チャンネル基体2,3の間に形成されているチャ
ンネル6の入力端7と出力端8にて、高圧直流電源9に
接続される。この高圧直流電源9は、上記チャンネル基
体2,3の二次電子放出面4,5から放出された二次電子を加
速するための電界を、上記チャンネル6の軸方向に発生
する。また、上記チャンネル6の出力端8に対向して、
上記チャンネル6内で増倍された二次電子を集めるため
のコレクタ11が設けられる。このコレクタ11と上記チャ
ンネル6の出力端8との間には、増倍されて上記出力端
8から出力する二次電子を導く電界を発生させるための
電源12が接続される。The secondary electron emission surfaces 4 and 5 formed on the respective channel bases 2 and 3 have a high voltage DC power supply 9 at the input end 7 and the output end 8 of the channel 6 formed between the channel bases 2 and 3. Connected to. The high-voltage DC power supply 9 generates an electric field in the axial direction of the channel 6 for accelerating the secondary electrons emitted from the secondary electron emission surfaces 4 and 5 of the channel substrates 2 and 3. Also, facing the output end 8 of the channel 6,
A collector 11 is provided for collecting the secondary electrons multiplied in the channel 6. A power supply 12 is connected between the collector 11 and the output end 8 of the channel 6 to generate an electric field that guides secondary electrons that are multiplied and output from the output end 8.
上記二次電子増倍管1の入力端7側から一次電子13が
入射すると、第3図において実線で示すように、一次電
子13は各チャンネル基体2,3の二次電子放出面4,5に衝突
して、二次電子14を発生する。この二次電子14は上記電
界によって加速され、放物線軌跡を描きながら、さらに
各チャンネル基体2,3の二次電子放出面4,5に衝突して、
そこからさらに、二次電子14を放出し、以下、これを繰
り返してなだれ式に増倍された二次電子14がコレクタ11
に集められる。When primary electrons 13 are incident from the input end 7 side of the secondary electron multiplier 1, the primary electrons 13 are emitted from the secondary electron emission surfaces 4,5 of the channel substrates 2 and 3 as shown by the solid line in FIG. To generate secondary electrons 14. The secondary electrons 14 are accelerated by the electric field, draw a parabolic trajectory, and further collide with the secondary electron emission surfaces 4,5 of the respective channel substrates 2 and 3,
Secondary electrons 14 are further emitted from there, and the secondary electron 14 multiplied by an avalanche by repeating this is collected in the collector 11
Collected in.
上記のような構造を有する二次電子増倍管1のチャン
ネル6内では、第3図において点線で示すように、等電
位面は二次電子増倍管1の軸方向に垂直となっている。
このため、チャンネル基体2,3間での二次電子14の軌道
は放物線状となり、二次電子14の二次電子放出面4,5へ
の衝突回数は、チャンネル基体2,3間の距離に対するチ
ャンネル6の軸方向距離の比に比例する。従って、高利
得の二次電子増倍管を得るためには、上記の比の値を大
きくする必要があり、また、上記等電位面をチャンネル
基体2,3の軸に垂直に一様に揃え、さらに軸長を長くし
なければならない。In the channel 6 of the secondary electron multiplier 1 having the above structure, the equipotential surface is perpendicular to the axial direction of the secondary electron multiplier 1 as shown by the dotted line in FIG. .
Therefore, the orbits of the secondary electrons 14 between the channel substrates 2 and 3 are parabolic, and the number of collisions of the secondary electrons 14 with the secondary electron emission surfaces 4,5 depends on the distance between the channel substrates 2 and 3. It is proportional to the ratio of the axial distance of the channel 6. Therefore, in order to obtain a high gain secondary electron multiplier, it is necessary to increase the value of the above ratio, and the equipotential surface is evenly aligned perpendicular to the axes of the channel substrates 2 and 3. , The shaft length must be increased.
従来の連続ダイノード二次電子増倍管のこのような問
題点を解消するため、例えば特公昭50-16145号公報、特
公昭50-25303号公報および特公昭52-38378号公報等にお
いて、二次電子の加速のために傾斜電界を利用し、低い
加速電圧で有効な利得を得るようにした傾斜電界型二次
電子増倍管が提案されている。In order to solve such problems of the conventional continuous dynode secondary electron multiplier, for example, in Japanese Patent Publication No. 50-16145, Japanese Patent Publication No. 50-25303 and Japanese Patent Publication No. 52-38378, the secondary There has been proposed a gradient electric field type secondary electron multiplier which utilizes a gradient electric field for accelerating electrons and obtains an effective gain at a low accelerating voltage.
例えば、上記特公昭50-25303号公報には、第4図に示
すように、内面が二次電子放出性を有する第1の平板21
と、高抵抗性を有する第2の平板22とからなり、これら
第1の平板21と第2の平板22を、その間に形成されるチ
ャンネル23の入力端24から出力端25側に行くにつれて間
隔が広がるように配置してなる二次電子倍増管26が記載
されている。上記第1の平板21および第2の平板22間に
形成される等電位面は、第4図において点線で示すよう
に、上記第1の平板21に対して鋭角をなし、かつ、出力
端25に行くにつれて高電位になる。これにより、二次電
子14は実線で示すような軌跡をとって上記第1の平板21
の二次電子増倍面27に衝突して増倍され、コレクタ28に
捕らえられる。For example, in Japanese Patent Publication No. 50-25303, as shown in FIG. 4, a first flat plate 21 whose inner surface has a secondary electron emitting property.
And a second flat plate 22 having high resistance. The first flat plate 21 and the second flat plate 22 are spaced apart from each other between the input end 24 and the output end 25 of the channel 23 formed therebetween. The secondary electron multiplier tube 26 is described so as to spread. The equipotential surface formed between the first flat plate 21 and the second flat plate 22 forms an acute angle with the first flat plate 21 as shown by the dotted line in FIG. It becomes a high potential as you go to. As a result, the secondary electrons 14 take a locus as shown by the solid line and move to the first flat plate 21.
The secondary electron multiplication surface 27 is collided with the secondary electron multiplication surface 27 to be multiplied and captured by the collector 28.
[発明が解決しようとする課題] ところで、上記従来の二次電子増倍管26では、チャン
ネル23は、その入力端24側で第1の平板21と第2の平板
22との間隔が狭く、出力端25に向かって上記間隔が広く
なっているので、チャンネル23の入力端24に荷電粒子を
入射させるためには、荷電粒子の入射ビームをできるだ
け細く絞る必要がある。また、荷電粒子の入射ビームを
細く絞ることができないときは、複数組の二次電子増倍
管26,…,26を、荷電粒子の入射位置に向けて、その各チ
ャンネル23の入力端24を揃えて扇形状に配置しなければ
ならならず、全体として寸法が大きくなり、実用上、質
量分析装置等への実装等が非常に面倒になるといった問
題があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described conventional secondary electron multiplier 26, the channel 23 has the first flat plate 21 and the second flat plate on the input end 24 side thereof.
Since the distance to the input end 24 of the channel 23 is made small, the incident beam of the charged particles needs to be narrowed as much as possible because the distance to the input end 24 of the channel 23 is narrow because the distance to the input end 24 of the channel 23 is narrow. . Further, when the incident beam of charged particles cannot be narrowed down, a plurality of sets of secondary electron multipliers 26, ..., 26 are directed to the incident position of charged particles, and the input end 24 of each channel 23 thereof is set. Since they must be aligned and arranged in a fan shape, the size becomes large as a whole, and there is a problem that mounting on a mass spectrometer or the like becomes very troublesome in practice.
また、一般に、二次電子増倍管では、出力端側は、二
次電子の増倍により電子の密度が高いので、電子が残留
気体に衝突し、この残留気体がイオン化されて電子とは
逆極性の電荷を有するイオンになるが、上記従来の二次
電子増倍管26では、出力端25側で第1の平板22と第2の
平板22との間隔が広いので、上記イオンが二次電子増倍
管26側に戻って第2の平板22に衝突して二次電子を発生
する、いわゆるイオンフィードバックが生じるという問
題があった。Generally, in the secondary electron multiplier, the electron density is high on the output end side due to the multiplication of secondary electrons, so that the electrons collide with the residual gas, and this residual gas is ionized and is opposite to the electrons. Although the ions have polar charges, in the above-mentioned conventional secondary electron multiplier 26, since the distance between the first flat plate 22 and the second flat plate 22 is wide on the output end 25 side, the above-mentioned secondary ions are generated. There was a problem that so-called ion feedback occurs, which returns to the electron multiplier tube 26 side and collides with the second flat plate 22 to generate secondary electrons.
本発明の目的は、イオンフィードバックの発生が抑え
られ、低真空中でも安定に動作し、増倍効率が高く、し
かも大きな出力電流を得ることができる傾斜電界型二次
電子増倍管を提供することである。An object of the present invention is to provide a gradient electric field type secondary electron multiplier which suppresses the generation of ion feedback, operates stably even in a low vacuum, has high multiplication efficiency, and can obtain a large output current. Is.
[課題を解決するための手段] このため、本発明は、二次電子増倍用の平板状の第1
のチャンネル基体と、それに対向して配置されてなる傾
斜電界発生用の平板状の第2のチャンネル基体との間に
チャンネルが形成され、第1のチャンネル基体の一端部
に入射した荷電粒子の衝突により発生した二次電子が上
記傾斜電界の方向に沿って第1のチャンネル基体に衝突
しながら運動する過程で順次なだれ式に増倍され、第1
のチャンネル基体の他端より増倍された二次電子流を得
るようにした二次電子増倍管であって、 上記第1のチャンネル基体はその第2のチャンネル基
体との対向面が抵抗性を有するとともに、大きな二次電
子放出係数を有する材料からなり、上記第2のチャンネ
ル基体はその第1のチャンネル基体との対向面が抵抗性
を有する材料からなり、上記第1のチャンネル基体と第
2のチャンネル基体とは上記チャンネルの入力端側にお
ける間隔が出力端側における間隔よりも大きく、出力端
側に行くに従って間隔が小さくなるように配置され、上
記第1のチャンネル基体の一端と他端との間および第2
のチャンネル基体の一端と他端との間に直流高電圧が印
加されて上記傾斜電界が形成されていることを特徴とし
ている。[Means for Solving the Problems] For this reason, the present invention provides a first flat plate-shaped first electron multiplication device.
A channel is formed between the first channel substrate and a second channel substrate that is arranged opposite to the first channel substrate and is a flat plate-like second channel substrate for generating a gradient electric field. Collision of charged particles incident on one end of the first channel substrate. The secondary electrons generated by the above are sequentially multiplied by an avalanche in the process of moving while colliding with the first channel substrate along the direction of the gradient electric field.
A secondary electron multiplier adapted to obtain a multiplied secondary electron flow from the other end of the first channel substrate, wherein the first channel substrate has a resistance surface opposite to the second channel substrate. And a material having a large secondary electron emission coefficient, and the second channel substrate is made of a material having a resistance surface on the surface facing the first channel substrate. The second channel base body is arranged such that the gap on the input end side of the channel is larger than the gap on the output end side and the gap becomes smaller toward the output end side, and one end and the other end of the first channel base body. Between and second
The direct current high voltage is applied between one end and the other end of the channel substrate to form the gradient electric field.
また、本発明は、上記第2のチャンネル基体は、その
第1のチャンネル基体との対向面が二次電子放出率を小
さくする表面処理が施されていることをいま一つの特徴
としている。Another feature of the present invention is that the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is surface-treated to reduce the secondary electron emission rate.
さらに、本発明は、上記第2のチャンネル基体は第1
のチャンネル基体の一端に対してこの第1のチャンネル
基体の他端に向かってシフトして配置されていることを
いま一つの特徴としている。Furthermore, in the present invention, the second channel substrate is the first channel substrate.
Another feature is that the one end of the channel substrate is shifted toward the other end of the first channel substrate.
さらにまた、本発明は、上記第1のチャンネル基体お
よび第2のチャンネル基体はその各一端どうしおよび各
他端どうしが合致して配置される一方、上記第2のチャ
ンネル基体の一端および上記第1のチャンネル基体の他
端は夫々上記第1のチャンネル基体と第2のチャンネル
基体との間に伸びる傾斜電界形成用電極を備えているこ
とをいま一つの特徴としている。Furthermore, according to the present invention, the first channel base body and the second channel base body are arranged so that their one ends and their other ends are aligned with each other, while the one end of the second channel base body and the first channel base body are arranged. Another feature is that the other end of the channel substrate is provided with a gradient electric field forming electrode extending between the first channel substrate and the second channel substrate.
[作用] 上記第1のチャンネル基体の他端付近では、増倍され
た二次電子流が出力するので電子密度が高く、電子が残
留気体に衝突して残留気体が二次電子とは逆の電荷を有
するイオンにイオン化される。このイオンは第1のチャ
ンネル基体と第2のチャンネル基体の間のチャンネル内
に向かおうとするが、チャンネルは出力端が狭くなって
いるので、この出力端からチャンネル内に戻る確率が小
さくなり、イオンフィードバックが起こりにくい。[Operation] In the vicinity of the other end of the first channel substrate, the multiplied secondary electron flow is output, so that the electron density is high, the electrons collide with the residual gas, and the residual gas is opposite to the secondary electrons. Ionized into charged ions. The ions try to go into the channel between the first channel substrate and the second channel substrate, but since the channel has a narrow output end, the probability of returning from this output end into the channel is small, Ion feedback is less likely to occur.
また、第2のチャンネル基体がその第1のチャンネル
基体との対向面が抵抗性を有する材料からなり、かつ、
二次電子放出率を小さくする表面処理が施されている場
合は、上記イオンの衝突によっても二次電子の放出がな
く、イオンフィードバックが抑えられる。Further, the second channel base body is made of a material whose surface facing the first channel base body has resistance, and
When the surface treatment is performed to reduce the secondary electron emission rate, secondary electrons are not emitted even by the collision of the ions, and the ion feedback is suppressed.
さらに、上記第1のチャンネル基体および第2のチャ
ンネル基体は、連続で均一な抵抗体にて形成されている
ので、第1のチャンネル基体と第2のチャンネル基体に
生ずる等しい電位を結ぶ等電位面が形成される。従っ
て、第1のチャンネル基体が第2のチャンネル基体に対
して軸方向にシフトしていたり、第1のチャンネル基体
と第2のチャンネル基体との間に入り込む傾斜電界形成
用電極が形成されていると、第1のチャンネル基体と第
2のチャンネル基体の間で形成される等電位面が傾斜す
る。この等電位面の傾斜により、上記傾斜電界が形成さ
れる。Further, since the first channel base and the second channel base are formed of continuous and uniform resistors, equipotential surfaces connecting equal potentials generated in the first channel base and the second channel base. Is formed. Therefore, the first channel base body is axially shifted with respect to the second channel base body, or the gradient electric field forming electrode is formed between the first channel base body and the second channel base body. Then, the equipotential surface formed between the first channel substrate and the second channel substrate is inclined. The tilted electric field is formed by the tilt of the equipotential surface.
[発明の効果] 請求項1にかかる発明によれば、第1のチャンネル基
体と第2のチャンネル基体とはチャンネルの入力端にお
ける間隔が出力端側における間隔よりも大きく、出力端
側に行くに従って間隔が小さくなるように配置されてい
るので、特別な電源を用いることなく傾斜電界を発生さ
せることができる。[Effect of the Invention] According to the invention of claim 1, the distance between the first channel substrate and the second channel substrate at the input end of the channel is larger than that at the output end side, and as the distance from the output end side increases. Since the gaps are arranged to be small, the gradient electric field can be generated without using a special power source.
また、請求項2にかかる発明によれば、第2のチャン
ネル基体に二次電子放出率を小さくする表面処理を施す
ことにより、イオンが第2のチャンネル基体に衝突して
も二次電子の放出がなく、イオンフィードバックの発生
がより効果的に抑えられ、低真空でも安定な動作を得る
ことができ、空間電荷による利得の抑制効果もなく、大
きな出力電流を得ることができる。According to the second aspect of the present invention, the second channel substrate is subjected to the surface treatment to reduce the secondary electron emission rate, so that the secondary electron emission is achieved even if the ions collide with the second channel substrate. Therefore, the generation of ion feedback can be suppressed more effectively, stable operation can be obtained even in a low vacuum, and a large output current can be obtained without the effect of suppressing the gain due to space charge.
さらに、請求項3および4にかかる発明によれば、第
1のチャンネル基体と第2のチャンネル基体とをシフト
して配置したり、あるいは、第1のチャンネル基体およ
び第2のチャンネル基体に傾斜電界形成用の電極を形成
するだけで、簡単に傾斜電界を形成することができる。Furthermore, according to the third and fourth aspects of the present invention, the first channel base body and the second channel base body are shifted and arranged, or the gradient electric field is applied to the first channel base body and the second channel base body. A gradient electric field can be easily formed only by forming electrodes for formation.
[実施例] 以下に、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
本発明に係る傾斜電界型二次電子増倍管の一実施例の
構造を第1図に示す。The structure of one embodiment of the gradient electric field type secondary electron multiplier according to the present invention is shown in FIG.
上記傾斜電界型二次電子増倍管30は、二次電子増倍用
の平板状の第1のチャンネル基体31と、それに対向して
配置されてなる傾斜電界発生用の平板状の第2のチャン
ネル基体32とからなる。The gradient electric field type secondary electron multiplier 30 includes a flat plate-shaped first channel substrate 31 for secondary electron multiplication and a flat plate-shaped second channel substrate 31 arranged to face it. And a channel base 32.
上記第1のチャンネル基体31は抵抗性を有するととも
に、大きな二次電子放出係数を有する、例えば、ZnO-Ti
O2系のセラミックス材料からなる。The first channel substrate 31 has resistance and a large secondary electron emission coefficient, for example, ZnO-Ti.
It is made of O 2 -based ceramic material.
また、上記第2のチャンネル基体32も第1のチャンネ
ル基体31と同じ材料からなる。しかし、上記第1のチャ
ンネル基体31は、その第2のチャンネル基体32に対向す
る面33を、例えばアルゴンイオンの衝撃等により故意に
荒らし、二次電子放出率を小さくする表面処理が施され
ている。The second channel base 32 is also made of the same material as the first channel base 31. However, the surface of the first channel substrate 31 facing the second channel substrate 32 is subjected to a surface treatment to intentionally roughen the surface 33 facing the second channel substrate 32 by, for example, the impact of argon ions to reduce the secondary electron emission rate. There is.
上記第1のチャンネル基体31と第2のチャンネル基体
32とは、第1図からも分かるように、その間に形成され
るチャンネル34の入力端35側における間隔が出力端36側
における間隔よりも大きく、出力端36側に行くに従って
間隔が小さくなるように配置される。The first channel substrate 31 and the second channel substrate
As can be seen from FIG. 1, 32 indicates that the spacing between the channels 34 formed between them on the side of the input end 35 is larger than that on the side of the output end 36, and the spacing decreases toward the side of the output end 36. Is located in.
上記第1のチャンネル基体31と第2のチャンネル基体
32との間のチャンネル34内で増倍され、その出力端36か
ら飛び出す二次電子14を集めるために、上記出力端36に
対向してコレクタ37が配置される。The first channel substrate 31 and the second channel substrate
A collector 37 is arranged opposite the output 36 in order to collect the secondary electrons 14 which have been multiplied in the channel 34 between them and which emerge from the output 36.
そして、上記第1のチャンネル基体31の一端31aに形
成された電極38aと他端31bに形成された電極38bとの
間、第2のチャンネル基体32の一端32aに形成された電
極39aと他端32bに形成された電極39bとの間に、高圧直
流電源41より、直流高電圧が印加される。また、上記コ
レクタ37と上記第1のチャンネル基体31の他端31bの電
極38bおよび第2のチャンネル基体32の他端32bの電極39
bとの間に、直流電源42より、直流電圧が印加される。Then, between the electrode 38a formed on one end 31a of the first channel base 31 and the electrode 38b formed on the other end 31b, the electrode 39a formed on one end 32a of the second channel base 32 and the other end. A high DC voltage is applied from a high-voltage DC power supply 41 to the electrode 39b formed on 32b. Further, the collector 37, the electrode 38b at the other end 31b of the first channel base 31, and the electrode 39 at the other end 32b of the second channel base 32.
A DC voltage is applied from the DC power supply 42 between the voltage and b.
このような構成であれば、第1のチャンネル基体31と
第2のチャンネル基体32とは、その電極31aと31bとの間
および電極39aと39bとの間で、高圧直流電源41から印加
される直流高電圧により均一な加速電界を形成する。こ
れにより第1のチャンネル基体31と第2のチャンネル基
体32の等しい電位を結ぶ面が等電位面となる。しかし、
上記したように、第1のチャンネル基体31と第2のチャ
ンネル基体32とは、その間に形成されているチャンネル
34が、出力端36側が狭くなるように、傾斜して配置され
ているので、第1図において点線で示すように、第1の
チャンネル基体31に対して垂直位置から第1のチャンネ
ル基体31側に鋭角をなして傾斜した等電位面が形成され
る。このため、この等電位面に垂直に特別な電源を用い
ることなく傾斜電界が形成される。このような傾斜電界
が形成された第1のチャンネル基体31と第2のチャンネ
ル基体32との間のチャンネル34に、その入力端35側より
一次電子13が入射し、第1のチャンネル基体31に衝突し
て二次電子14が発生すると、上記傾斜電界中では、二次
電子14はサイクロイド運動に近い運動をし、第1のチャ
ンネル基体31の二次電子増倍面43に衝突を繰り返し、二
次電子14の増倍が行なわれ、二次電子流がコレクタ37か
ら取り出される。With this configuration, the first channel base 31 and the second channel base 32 are applied from the high voltage DC power supply 41 between the electrodes 31a and 31b and between the electrodes 39a and 39b. A uniform accelerating electric field is formed by DC high voltage. As a result, the surface connecting the same potentials of the first channel base 31 and the second channel base 32 becomes an equipotential surface. But,
As described above, the first channel base body 31 and the second channel base body 32 are the channels formed between them.
Since 34 is arranged so as to be inclined so that the output end 36 side becomes narrow, as shown by the dotted line in FIG. 1, from the vertical position to the first channel base 31, the first channel base 31 side An equipotential surface that is inclined at an acute angle is formed. Therefore, a gradient electric field is formed perpendicularly to this equipotential surface without using a special power source. The primary electrons 13 are incident on the channel 34 between the first channel base body 31 and the second channel base body 32, in which such a gradient electric field is formed, from the input end 35 side thereof, and then the first channel base body 31. When the secondary electrons 14 collide with each other and generate secondary electrons 14, the secondary electrons 14 make a motion close to a cycloidal motion in the gradient electric field and repeatedly collide with the secondary electron multiplying surface 43 of the first channel substrate 31. The multiplication of the secondary electrons 14 is performed, and the secondary electron flow is taken out from the collector 37.
ところで、第1のチャンネル基体31の他端31b付近で
は、増倍された二次電子流が出力するので電子密度が高
く、電子が残留気体に衝突して残留気体が二次電子とは
逆の電荷を有するイオンM+にイオン化される。このた
め、上記イオンM+は第1のチャンネル基体31と第2のチ
ャンネル基体32の間のチャンネル34の出力端36からチャ
ンネル34内に入り込もうとしても、上記チャンネル34の
出力端36は狭くなっているので、その確率は小さい。By the way, in the vicinity of the other end 31b of the first channel substrate 31, since the multiplied secondary electron flow is output, the electron density is high, the electrons collide with the residual gas, and the residual gas is opposite to the secondary electrons. It is ionized into a charged ion M + . Therefore, even if the ion M + tries to enter the channel 34 from the output end 36 of the channel 34 between the first channel base 31 and the second channel base 32, the output end 36 of the channel 34 becomes narrow. Therefore, the probability is small.
そして、上記イオンM+がチャンネル34の出力端36から
チャンネル34内に戻って第2のチャンネル基体32に衝突
しても、第2のチャンネル基体32はその第1のチャンネ
ル基体31との対向面33が、二次電子放出率を小さくする
表面処理が施されているので、上記イオンM+の衝突によ
っても二次電子14の放出がなく、イオンフィードバック
が抑えられる。これにより、低真空でも安定な動作を得
ることができ、イオンフィードバックによるノイズの発
生も抑えられ、しかも、空間電荷による利得の抑制効果
もなく、大きな出力電流を得ることができる。Then, even if the ions M + return from the output end 36 of the channel 34 into the channel 34 and collide with the second channel substrate 32, the second channel substrate 32 faces the first channel substrate 31. Since 33 is surface-treated to reduce the secondary electron emission rate, the secondary electrons 14 are not emitted even by the collision of the ions M + , and the ion feedback is suppressed. As a result, stable operation can be obtained even in a low vacuum, generation of noise due to ion feedback can be suppressed, and a large output current can be obtained without the effect of suppressing gain due to space charge.
また、上記チャンネル34の入力端35が広くなっている
ので、入射ビームを細く絞る必要もなくなる。Also, since the input end 35 of the channel 34 is wide, it is not necessary to narrow the incident beam.
次に、本発明のいま一つの実施例を第2図に示す。 Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.
第2図に示す傾斜電界型二次電子増倍管50は、第1図
の二次電子増倍管30において、上記第2のチャンネル基
体32′が、第1のチャンネル基体31に対し、その第1の
チャンネル基体31の一端31aが他端31bに向かってシフト
するとともに、上記第2のチャンネル基体32′が途中で
折れ曲がり、チャンネル34の入力端35側が出力端36側よ
りも間隔が広くなるようにしたものである。In the gradient electric field type secondary electron multiplier 50 shown in FIG. 2, in the secondary electron multiplier 30 of FIG. 1, the second channel substrate 32 ′ is different from that of the first channel substrate 31. One end 31a of the first channel base 31 shifts toward the other end 31b, and the second channel base 32 'bends in the middle, so that the input end 35 side of the channel 34 becomes wider than the output end 36 side. It was done like this.
このような構成としても、第1図のものと同様の作用
および効果を奏することができる。Even with such a configuration, the same operation and effect as those of FIG. 1 can be obtained.
なお、以上の実施例において、第1のチャンネル基体
31や第2のチャンネル基体32,32′は、ガラスやセラミ
ックス等からなり、その表面に、スパッタリングや蒸着
等の手法により、二次電子放出物質からなる二次電子放
出面が形成されているものであってもよい。In the above embodiments, the first channel substrate
31 and the second channel bases 32, 32 'are made of glass, ceramics or the like, and the secondary electron emitting surface made of a secondary electron emitting substance is formed on the surface thereof by a method such as sputtering or vapor deposition. May be
第1図は本発明に係る傾斜電界型二次電子増倍管の一実
施例の構造を模式的に示す説明図、 第2図は第1図の傾斜電界型二次電子増倍管の変形例の
構造を模式的に示す説明図、 第3図および第4図は夫々従来の二次電子増倍管の構造
を模式的に示す説明図である。 30……傾斜電界型二次電子増倍管,31……第1のチャン
ネル基体,32,32′……第2のチャンネル基体,33……対
向する面,34……チャンネル,35……入力端,36……出力
端,37……コレクタ,38a,38b,39a,39b……電極,41……直
流高電圧電源,42……直流電源,43……傾斜電界型二次電
子増倍面,50……二次電子増倍管。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the structure of one embodiment of a gradient electric field type secondary electron multiplier according to the present invention, and FIG. 2 is a modification of the gradient electric field type secondary electron multiplier of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the structure of an example, and FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams schematically showing the structure of a conventional secondary electron multiplier. 30 …… Gradient electric field type secondary electron multiplier, 31 …… First channel substrate, 32, 32 ′ …… Second channel substrate, 33 …… Opposed surface, 34 …… Channel, 35 …… Input End, 36 ...... Output end, 37 …… Collector, 38a, 38b, 39a, 39b …… Electrode, 41 …… DC high voltage power supply, 42 …… DC power supply, 43 …… Gradient electric field type secondary electron multiplication surface , 50 …… Secondary electron multiplier.
Claims (4)
ル基体と、それに対向して配置されてなる傾斜電界発生
用の平板状の第2のチャンネル基体との間にチャンネル
が形成され、第1のチャンネル基体の一端部に入射した
荷電粒子の衝突により発生した二次電子が上記傾斜電界
の方向に沿って第1のチャンネル基体に衝突しながら運
動する過程で順次なだれ式に増倍され、第1のチャンネ
ル基体の他端より増倍された二次電子流を得るようにし
た二次電子増倍管であって、 上記第1のチャンネル基体はその第2のチャンネル基体
との対向面が抵抗性を有するとともに、大きな二次電子
放出係数を有する材料からなり、上記第2のチャンネル
基体はその第1のチャンネル基体との対向面が抵抗性を
有する材料からなり、上記第1のチャンネル基体と第2
のチャンネル基体とは上記チャンネルの入力端側におけ
る間隔が出力端側における間隔よりも大きく、出力端側
に行くに従って間隔が小さくなるように配置され、上記
第1のチャンネル基体の一端と他端との間および第2の
チャンネル基体の一端と他端との間に直流高電圧が印加
されて上記傾斜電界が形成されていることを特徴とする
傾斜電界型二次電子増倍管。1. A channel is formed between a flat plate-shaped first channel base body for secondary electron multiplication and a flat plate-shaped second channel base body for generating a gradient electric field which is arranged so as to face it. The secondary electrons generated by the collision of the charged particles incident on the one end of the first channel substrate move while colliding with the first channel substrate along the direction of the gradient electric field, and sequentially increase in an avalanche manner. A secondary electron multiplier tube that is adapted to obtain a multiplied secondary electron flow from the other end of the first channel substrate, wherein the first channel substrate is connected to the second channel substrate. The opposing surface is made of a material having resistance and a large secondary electron emission coefficient, and the second channel substrate is made of a material having resistance at the opposing surface to the first channel substrate. Channel of Base and second
The channel base is arranged such that the gap on the input end side of the channel is larger than the gap on the output end side and the gap becomes smaller toward the output end, and one end and the other end of the first channel base A gradient electric field type secondary electron multiplier, wherein a high direct current voltage is applied between the first and second ends of the second channel substrate to form the gradient electric field.
チャンネル基体との対向面が二次電子放出率を小さくす
る表面処理が施されていることを特徴とする請求項1記
載の傾斜電界型二次電子増倍管。2. The inclination according to claim 1, wherein the surface of the second channel substrate facing the first channel substrate is surface-treated to reduce the secondary electron emission rate. Electric field type secondary electron multiplier.
ネル基体の一端に対してこの第1のチャンネル基体の他
端に向かってシフトして配置されていることを特徴とす
る請求項1記載の傾斜電界型二次電子増倍管。3. The second channel base body is arranged so as to be shifted from one end of the first channel base body toward the other end of the first channel base body. Gradient electric field type secondary electron multiplier.
ャンネル基体はその各一端どうしおよび各他端どうしが
合致して配置される一方、上記第2のチャンネル基体の
一端および上記第1のチャンネル基体の他端は夫々上記
第1のチャンネル基体と第2のチャンネル基体との間に
伸びる傾斜電界形成用電極を備えていることを特徴とす
る請求項1記載の傾斜電界型二次電子増倍管。4. The first channel body and the second channel body are arranged so that their one ends and their other ends are aligned with each other, while one end of the second channel body and said first channel are arranged. 2. The gradient electric field type secondary electron multiplier according to claim 1, wherein the other end of the substrate is provided with a gradient electric field forming electrode extending between the first channel substrate and the second channel substrate. tube.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23385089A JPH083985B2 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Gradient electric field type secondary electron multiplier |
| GB9019289A GB2236614B (en) | 1989-09-05 | 1990-09-04 | Secondary electron multiplying apparatus |
| US07/577,908 US5172069A (en) | 1989-09-05 | 1990-09-05 | Secondary electron multiplying apparatus |
| GB9400189A GB2272568B (en) | 1989-09-05 | 1994-01-05 | Secondary electron multiplying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23385089A JPH083985B2 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Gradient electric field type secondary electron multiplier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0398245A JPH0398245A (en) | 1991-04-23 |
| JPH083985B2 true JPH083985B2 (en) | 1996-01-17 |
Family
ID=16961551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23385089A Expired - Fee Related JPH083985B2 (en) | 1989-09-05 | 1989-09-08 | Gradient electric field type secondary electron multiplier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083985B2 (en) |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP23385089A patent/JPH083985B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0398245A (en) | 1991-04-23 |
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