(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＣＰ素子で発生した熱を逃がす熱流路を形成し、ＭＣＰの発熱による影響を低減してＭＣＰゲインの変動を抑止および大きな入力電流まで比例した出力電流の検出を実現するＭＣＰ装置を提供する。【解決手段】電子を増倍して検出するＭＣＰ装置において、真空中に配置されたＭＣＰを支持する、電気絶縁性熱導電体の材料からなる支持部材と、支持部材のＭＣＰを保持した部分と反対側の部分を、室温あるいは所定温度の外部部材に接触させ、ＭＣＰに発生する熱を外部部材に逃がす、あるいはＭＣＰの温度を外部部材の温度に近づける、外部部材によって構成される熱流路を設け、ＭＣＰが発生する熱を外部に逃がしてＭＣＰを冷却、あるいはＭＣＰの温度を外部部材の温度に近づけて所定温度に保持する。【選択図】図１
2014086167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電子を増倍して検出するマイクロ・チャネル・プレート（以下「ＭＣＰ」という）を用いて電子を増倍して検出するＭＣＰ装置において、
真空中に配置された前記ＭＣＰを支持する、電気絶縁性熱導電体の材料からなる支持部材と、
前記支持部材のＭＣＰを保持した部分と反対側の部分を、室温あるいは所定温度の外部部材に接触させ、当該ＭＣＰに発生する熱を該外部部材に逃がす、あるいは当該ＭＣＰの温度を該外部部材の温度に近づける、外部部材と
を設け、ＭＣＰが発生する熱を外部に逃がして当該ＭＣＰを冷却、あるいはＭＣＰの温度を外部部材の温度に近づけて所定温度に保持することを特徴とするＭＣＰ装置。
【請求項２】
前記電気絶縁性熱導電体として、窒化アルミニウムとしたことを特徴とする請求項１記載のＭＣＰ装置。
【請求項３】
前記ＭＣＰの温度を測定する温度測定装置を設けたことを特徴とする請求項１記載のＭＣＰ装置。
【請求項４】
前記ＭＣＰに印加する電圧および流れる電流を測定してこれら電圧および電流から当該ＭＣＰの抵抗値を算出し、当該算出した抵抗値をもとに予め求めたＭＣＰの抵抗値とＭＣＰの温度との関係曲線から当該ＭＣＰの温度を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＭＣＰ装置。
【請求項５】
前記測定された温度をもとにＭＣＰに印加する電圧を制御することを特徴とする請求項３あるいは請求項４記載のＭＣＰ装置。
【請求項６】
前記ＭＣＰに印加する電圧を制御して所望の温度に調整したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＭＣＰ装置。
【請求項７】
前記ＭＣＰを加熱あるいは冷却する装置を設け、当該装置を制御して所望温度に調整したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＭＣＰ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された電子を増倍して検出する電子検出装置および電子検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型電子顕微鏡は広く微小構造物を観察、検査あるいは測定するために利用されている。
【０００３】
走査電子顕微鏡はサンプル表面に細く絞った電子を決められたタイミングで走査して照射する機能と共に、サンプル表面で生じた２次電子を決められたタイミングで検出して画像信号を生成する。検出された２次電子信号はＡＤ変換装置などでデジタル信号に変換される。実用的なサンプリング速度は数ＭＨｚから１ＧＨｚ程度である。この変換速度のことをピクセルレートと呼ぶ。サンプル表面で生じる２次電子量はサンプル表面に照射した電子数にサンプルの２次電子発生効率を掛けた量である。これは１ピクセル当たりに換算すると電子１個から１０００個分の非常に微量な電気量である。電子１個は１０のマイナス１９乗クーロンと非常に小さいため。このような微小電子を電気的に検出するためには、非常に大きな増幅をする必要がある。
【０００４】
しかしながら、トランジスタ等の半導体増幅装置を用いた増幅では熱雑音が大きいため１個の電子の持つ信号を増幅することは出来ない。熱雑音を減らすためには、絶対零度近傍に冷却すると効果的であるが、絶対零度に冷やすためには特殊な冷凍装置を用いる必要があり、大きな場所も必要なため実用的でない。そこで熱雑音の影響を受けにくく、かつ、室温で利用可能な図１４で示したようなＭＣＰと呼ばれる２次電子増倍作用を利用した一種の真空管デバイスを利用して目的を達成する。
【０００５】
ＭＣＰはマルチチャンネルプレートの略であり、非常に沢山の独立した細長いトンネル構造をしたチャンネルと呼ばれる微小細孔がガラス基板の中に設けられているガラス素子である。ＭＣＰは中空の細長い鉛ガラス管を集積した厚みが１ｍｍ以下の板状の物体である。この構造は、細く引き伸ばされたグラスファイバーを大量に束ねて、固めた後薄くスライスして、エッチングすることにより、作られる。それぞれのチャンネル内部は動作時に１０のマイナス４乗パスカルよりも良い真空に維持されており、その表面は２次電子増倍作用をもちその１つ１つのチャンネルが電子を増倍する。中空ガラス管の内側には鉛ガラスから水素還元法により得られた２次電子増倍効果のある材料あるいは特殊加工を施した膜が存在し、そこに電子が加速後衝突することでネズミ算式に次々と電子が増倍される仕組みと成っている。
【０００６】
ＭＣＰを用いて電子増倍するためには、ＭＣＰに入射した電子を加速するためにＭＣＰ両端に１０００V程度のバイアス電圧を印加することが必要である。ＭＣＰ素子以外の部分に高電圧が掛からないように、ＭＣＰ以外の部材と電気的に絶縁するためにテフロン（登録商標）、エンジニアリングプラスチック等のプラスチックで出来た絶縁支持部材を用いてＭＣＰは周辺を囲まれて真空中に支持されている。１枚の素子には通常最大１ＫＶ程度の電圧が印加され、１枚のＭＣＰでは最大１００００倍くらいの電子増倍を行うことが出来る。増倍率をもっと増やしたい場合は、ＭＣＰ素子を重ねることによって実現され、２枚重ねるとＭＣＰに入射した１個の電子は１０の６乗倍増倍することが出来る。さらに大きな電子増倍が必要な場合には、ＭＣＰを３枚以上重ねることにより、１０の７乗にも及ぶ増倍率を実現することが出来る。
【０００７】
ＭＣＰによる電子増倍作用は電子散乱現象を用いたものである。電子に高いエネルギーを与えて物質に衝突させると、入射した電子よりも多い数の電子が物質から真空中に弾き飛ばされる原理に基づいている。２次電子発生膜とは散乱して出てくる２次電子の数が特別に多い物質のことを指す。１個の加速された電子を２次電子発生膜に当てると、その膜からは２個以上の電子が放出される。電子を弾き飛ばすために必要な最低エネルギーは量子力学で厳密に決まっており、入射電子のエネルギーがそのエネルギーを超えている限り衝突によって２次電子が生じる。最初の衝突によって放出された電子をさらに加速して２次電子放出膜に当てるとそれぞれの電子に対してさらに２個以上の電子が放出される。これを繰り返すことで、ねずみ算的に電子の個数が増加する。
【０００８】
２次電子発生のために必要なエネルギーは数エレクトロンボルトのオーダーである。熱雑音は１エレクトロンボルトよりも小さいため、散乱現象の雑音にならない。電子は素粒子であり、自然数の倍数しか存在しないため、これらの増幅によって得られた電子の個数は自然数である。ＭＣＰの増幅は本質的にデジタル増幅であり、半導体増幅装置とは原理が異なるため、大きなＳＮＲを有する２次電子信号を得ることが出来る。ＭＣＰにより増倍された電子はマイクロアンペアー程度の電流として出力されるため、これらの電気信号は漏れ電流の非常に小さい高速電流電圧変換回路により画像信号に変換され、ＳＥＭ画像形成に利用される。ＭＣＰは１ｎｓ以下の高速パルスを増幅することが出来るため、超高速の時間分解能が必要なＴＯＦＳＩＭＳ等の超高感度分析装置やウエハー、マスク検査装置の超高速２次電子検出装置として利用されている。
【０００９】
ＭＣＰを動作させるためには、図１５に示したように、ＭＣＰ素子に加える電圧の他に、検出したい電子をＭＣＰに入射するための引き込み電圧、ＭＣＰ素子から出射する電子を回収して電流に変換するアノードに加えるアノード電圧等が別途必要である。
【００１０】
従来のＭＣＰ回路では、高圧回路を簡単にするために１つの高圧電源が発生した電圧を固定抵抗による抵抗分割回路によって電圧差を作り引き込み電圧、ＭＣＰ電圧、アノード電圧をそれぞれ作り出し、それぞれ供給している。
【００１１】
大出力電流用ＭＣＰの電気抵抗値は数ＭΩオーダー以下である。例えばＭＣＰが１枚の電気抵抗値を１ＭΩと仮定すると、ＭＣＰに１ＫＶの電圧を印加すると１ｍＡの電流が流れる。発熱量は印加電圧と電流の積で与えられ、１Ｗ相当の発熱が起こる。
【００１２】
空気中であれば、１Ｗの熱は対流よって自由に拡散し、十分に冷却できる。一方、ＭＣＰは１０のマイナス４乗以上の高真空中に保持されているため、空気対流による熱放散がなく輻射によるエネルギー放散だけであるため、実質的な熱流路がなく熱が蓄積される。エッチング装置等では真空中であってもヘリウムガスを流すなどして冷却する例もあるが、ＭＣＰ周辺にガスを流すと放電してしまうため、利用できない。従って、従来のようにテフロン、エンジニアリングプラスチック等で周辺から熱的に隔離されていると、熱の逃げ場がなく蓄熱容易で１Ｗの発熱でさえＭＣＰの温度は数百度を軽く超えＭＣＰを構成しているガラスが融けるほどの高温になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＭＣＰは超高速かつ低ノイズで電子増倍出来ることが特徴であるが、必ずしも現在流通しているＭＣＰは高速大量に連続入射される電子を増倍するには向いていない。１００ＭＨｚを超える広帯域幅ではＭＣＰ出力が飽和を起こし、入力に比例した増倍ができなくなる。単発的にＭＣＰに入力されるパルス状電子を増倍する目的であれば、ＭＣＰ電圧を上げてゲインを上げれば大きな瞬時出力電流を大きく取ることが可能である。
【００１４】
しかしながら、検査装置等の応用では画像を形成する必要があるため、大量の電子がＭＣＰに同時にしかも高速に連続的に入射される。この連続入射される信号に比例した電流を連続に出力する必要がある。このような連続信号を増倍する目的の場合、ＭＣＰが出力可能な平均電流値自身が数十マイクロアンペアー以上に大きくないと、入力された電子に比例して電子を増倍することは出来ないことが実験的に判明している。
【００１５】
ＭＣＰの平均最大出力電流を増加させるためには低電気抵抗ＭＣＰを利用することが必要である。しかしながら、低抵抗ＭＣＰを作ることが困難な上、たとえ低抵抗ＭＣＰが出来たとしても、ＭＣＰには１ＫＶ程度の高電圧を掛けて使用する性質上、その発熱によりＭＣＰに大きな熱が蓄積して温度が上昇しＭＣＰが溶融破損するため、従来の技術では実質的に１０ＭΩよりも小さな抵抗を持つＭＣＰは安定的商用利用が不可能であるという問題があった。
【００１６】
また、従来の抵抗分割式ＭＣＰバイアス回路を用いると、低抵抗ＭＣＰは動作中に温度が変化するため、実際にＭＣＰに印加される電圧が変動してそれに伴い増倍率が変動し、所望の増倍度を実現できないという問題があった。
【００１７】
また、ＭＣＰの電極にはＭＣＰ抵抗値の１割程度の抵抗値を持つブリーダ抵抗と呼ばれる、電流迂回用の抵抗を利用する。ＭＣＰの抵抗値が数十ＭΩの場合は高圧電源の出力電流は１ｍＡもあれば十分であるが、ＭＣＰの抵抗値が低い場合、ブリーダ抵抗の値もそれに応じて低くする必要があり、１０ｍＡを超え、高圧で大電流の大型高圧電源を必要としコスト増大を招いてしまうという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記問題点を解決するため、入力された電子を増倍して検出するＭＣＰ素子近傍に絶縁性かつ熱伝導率の高い材料を配置してその１端をＭＣＰ素子あるいはＭＣＰ素子の給電電極に接触させ、かつ、他端をＭＣＰ素子の外側の部材に接触させて、ＭＣＰ素子で発生した熱を逃がす熱流路を形成し、ＭＣＰの発熱による影響を低減してＭＣＰゲインの変動を抑止および大きな入力電流まで比例した出力電流の検出を実現すると共に、更に、ＭＣＰ素子を温度制御して最適かつ長寿命にすることを目的とする。
【００１９】
本発明は、そのために、入力された電子を増倍して検出するマイクロ・チャネル・プレート（以下「ＭＣＰ」という）を用いて電子を増倍して検出するＭＣＰ装置において、真空中に配置されたＭＣＰを支持する、電気絶縁性熱導電体の材料からなる支持部材と、支持部材のＭＣＰを保持した部分と反対側の部分を、室温あるいは所定温度の外部部材に接触させ、ＭＣＰに発生する熱を外部部材に逃がす、あるいはＭＣＰの温度を外部部材の温度に近づける、外部部材によって構成される熱流路を設け、ＭＣＰが発生する熱を外部に逃がしてＭＣＰを冷却、あるいはＭＣＰの温度を外部部材の温度に近づけて所定温度に保持する。
【００２０】
この際、電気絶縁性熱導電体として、窒化アルミニウムとするようにしている。
【００２１】
また、ＭＣＰの温度を測定する温度測定装置を設けるようにしている。
【００２２】
また、ＭＣＰに印加する電圧および流れる電流を測定してこれら電圧および電流からＭＣＰの抵抗値を算出し、算出した抵抗値をもとに予め求めたＭＣＰの抵抗値とＭＣＰの温度との関係曲線からＭＣＰの温度を算出するようにしている。
【００２３】
また、測定された温度をもとにＭＣＰに印加する電圧を制御するようにしている。
【００２４】
また、ＭＣＰに印加する電圧を制御して所望の温度に調整するようにしている。
【００２５】
また、ＭＣＰを加熱あるいは冷却する装置を設け、当該装置を制御して所望温度あるいは抵抗値に調整するようにしている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、入力された電子を増倍して検出するＭＣＰ素子近傍に絶縁性かつ熱伝導率の高い材料を配置してその１端をＭＣＰ素子あるいはＭＣＰ素子の給電電極に接触させ、かつ、他端をＭＣＰ素子の外側の部材に接触させて、ＭＣＰ素子で発生した熱を逃がす熱流路を形成し、ＭＣＰの発熱による影響を低減してＭＣＰゲインの変動を抑止および大きな入力電流まで比例した出力電流の検出を実現すると共に、更に、ＭＣＰ素子を温度制御して最適かつ長寿命にすることを実現した。
【００２７】
詳細に説明すれば、下記のようになる。
【００２８】
（１）従来では安定利用できなかった例えば５ＭΩ以下の低抵抗のＭＣＰ素子１を真空中で安定に利用することが可能となり、より大電流の出力を安定してＭＣＰ素子１から取り出すことが出来る。
【００２９】
（２）ＭＣＰ素子１の温度を一定に保つことができるので、抵抗分割型のバイアスを行った場合にも、ＭＣＰ素子１の抵抗値は一定値に制御され、ＭＣＰ素子１に実質的に印加される電圧を一定に保つことが可能となり、ゲインを高く保つことが出来る。抵抗分割方式ではなくＭＣＰ素子１に直接給電する方式では、ＭＣＰ素子１の抵抗値に関わらず所望の電圧を印加することができるため、ＭＣＰ素子１の抵抗変化に関わらず一定の電圧をＭＣＰ素子１の両端に加えることが可能であり、ＭＣＰ素子ゲインを一定に保つことが出来る。
【００３０】
（３）ＭＣＰ素子１の出力電流を電圧に変換する電流電圧変換アンプは一定のノイズを持っているが、ＭＣＰ素子１から大電流を取り出すことが出来ると、アンプのノイズに対して大きな信号と成るため、従来よりも格段に高いＳ／Ｎ比の画像信号を得ることが出来るように成る。より大きな出力電流が取り出せることはＭＣＰ素子１の実質的な増倍率が増加したことを意味する。ＭＣＰ素子１の波高ばらつきによる統計ノイズはＭＣＰ素子１の増倍率の平方根に比例することが知られているため、Ｓ／Ｎ比は増倍率の平方根に比例する。本発明を実施するとＭＣＰ素子１のＳ／Ｎ比を向上することが出来る。
【００３１】
（４）ＭＣＰに熱が蓄積せず、熱流路によって自由にＭＣＰ素子１の温度が管理出来るので、ＭＣＰ素子１の熱破損を未然に防止することが出来るように成る。ＭＣＰ素子１の標準的な使用方法を超えて、高いパフォーマンスを引き出すオーバードライブが出来るようになる。ＭＣＰ素子１の温度を所望の温度に制御し実質的な抵抗値を下げることで、ＭＣＰ素子１の最大出力電流を増大することが出来る。ＭＣＰ素子１の抵抗値は温度に対して何倍も変化するので、温度を適切に設定することで通常の何倍もの出力電流を取り出すことが出来るようになる。本来は抵抗値が高くて、小さな出力電流しか取り出せないＭＣＰ素子１も本方法では室温に置いて低い抵抗値のＭＣＰ素子１と同等の出力電流を得られるようになるためＭＣＰ素子１のパフォーマンスが格段に高くなる。
【００３２】
（５）ＭＣＰ素子１の寿命はＭＣＰ素子１のチャンネル内部に付着する炭素物質の蓄積によるとされている。１００度以上にＭＣＰ素子１の温度を上げることによって、ＭＣＰ素子１に付着する炭素等の汚染物質を減少することが可能となり、ＭＣＰ素子１のの寿命を延ばすことができる。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明の１実施例構造図を示す。
【００３４】
図１において、ＭＣＰ素子１は、ＭＣＰ（公知）から構成される電子を倍増する素子であって、ここでは、中心に穴が開いた円盤状の形状を有するものである。ＭＣＰ素子１は、通常、真空中に配置し、当該ＭＣＰ素子１自身に電圧を印加して電流が流れるので両者の積に相当する熱量（例えば数Ｗ）が発生し、当該ＭＣＰ素子１の表側と裏側の間に電圧（例えば数百Ｖから１ないし２ＫＶの電圧）を印加する関係で電気絶縁性の材料で保持する必要があり、従来はガラス、プラスチックなどの熱絶縁性の材料で保持されていたので、ＭＣＰ素子１の発熱により室温から７０℃ないし３００℃程度に加熱されていた。
【００３５】
給電電極２は、電気伝導性の材料で作成され、ＭＣＰ素子１の表側（上側）と裏側（下側）との間に電圧（数百Ｖから１ないし２ＫＶ程度の直流電圧）をそれぞれ印加するための電極であると共に、ＭＣＰ素子１を保持する部材である。
【００３６】
外部ＭＣＰ支持部材３は、本発明に係わる電気絶縁性熱伝導体の部材で作成したものであって、ＭＣＰ素子１を保持する電気伝導性の給電電極２を鏡筒６に対して、電気絶縁性の態様で固定する部材である。外部ＭＣＰ支持部材３は、電気絶縁性熱伝導性の部材、例えば後述する図８の窒化アルミニウムなどの部材である。
【００３７】
アノード４は、正の電圧が印加される部分であって、ＭＣＰ素子１で増倍された電子が入射して検出される部分である。
【００３８】
導電性熱伝導体５は、電気的に伝導性かつ熱伝導性の材料で作成され、ＭＣＰ素子１で発生した熱を、電気的絶縁性かつ熱伝導体である外部ＭＣＰ支持部材３を経由して、ここでは、鏡筒（室温）６に逃がすための部材である。
【００３９】
鏡筒６は、走査型電子顕微鏡などの鏡筒であって、ここでは、室温に保持される外部部材である。
【００４０】
内部ＭＣＰ支持部材１１は、電気的に伝導性かつ熱伝導性の材料で作成され、円盤状のＭＣＰ素子１の中心部に図示のように穴を設けた場合に、当該ＭＣＰ素子１の中心部の穴の縁から熱を鏡筒６に逃がすための、外部ＭＣＰ支持部材３に対して並列に設けた経路である。
【００４１】
バイアス電極１２は、内部ＭＣＰ支持部材１１の内側に設けた電気的に伝導性のパイプ状の電極であって、バイアス電圧を印加して下から上方向に進行した１次電子が図示外の上側に配置した試料に入射し、そのときに放出された２次電子、反射電子のうち２次電子がＭＣＰ素子１の中心部分を通過して下側に進行しないように、負の電圧を印加して正の電圧が印加されたＭＣＰ素子１の表側（上側）に入射するようにするためのものである。
【００４２】
以上のように、電気的に絶縁性かつ熱伝導性の良好な材料で作成した外部ＭＣＰ支持部材３および内部ＭＣＰ支持部材１１でＭＣＰ素子１を保持することにより、高電圧をＭＣＰ素子１の表側と裏側との間に印加し、かつＭＣＰ素子１で発生した熱を良好に鏡筒６に逃がして冷却したり、後述するように、ＭＣＰ素子１を所定温度に制御（調整）したりすることが可能となる。
【００４３】
図２は、本発明の給電電極の説明図を示す。図示の給電電極２は、図１の給電電極２の詳細構造例を示す。
【００４４】
図２の（ａ）は給電電極２の断面模式図を示す。
【００４５】
図２の（ａ）において、ＭＣＰ素子１は、図１のＭＣＰ素子１であって、ここでは、円盤状かつ中心に穴の開いた形状を持つものであり、表側（上側）と裏側（下側）との間に電圧を印加し、上側から入射した電子を増倍して下側から出射する公知のものである。
【００４６】
Ｎｉメッキ２１は、ＭＣＰ素子１の表側、裏側にそれぞれ電圧を印加するために当該ＭＣＰ素子１の外周部にＮｉをメッキした電極である。
【００４７】
給電電極２は、ＭＣＰ素子１の外周部にメッキしたＮｉメッキ２１の部分あるいはＭＣＰ素子１の図示外の全面にＮｉメッキした部分に接触してＭＣＰ素子１に電圧を印加するための電極であると共に、ＭＣＰ素子を保持かつＭＣＰ素子で発熱した熱を外部の外部部材に逃がす（あるいは外部部材と同じ温度に保持させる）ためのものである。
【００４８】
アノード４は、ＭＣＰ素子１を通過して増倍された電子を入射して検出するためのものである。
【００４９】
図２の（ｂ）および（ｃ）は、給電電極２の種類例を示す。
【００５０】
図２の（ｂ）はＭＣＰ素子１の外周部に接触する給電電極２の例を示し、図２の（ｃ）はＭＣＰ素子１の外周部およびメッシュ状の部分で接触する給電電極２の例を示す。図２の（ｃ）のようにＭＣＰ素子１の外周部およびメッシュ状の部分で接触することにより、より均一にＭＣＰ素子１の表側と裏側とに電圧を印加、および発生した熱を外部に取り出して外部部材８（例えば鏡筒６）に逃がしたりなどすることが可能となる。
【００５１】
以上説明した図１から図２の構造をもとに、本願発明について以下詳細に説明する。
【００５２】
（１）図１に示したように通常、ガラスやプラスチックのような電気絶縁材料は熱伝導率が極端に低い（図８参照）。これは熱伝導が主に自由電子によって行われるためとされている。一方、従来の常識に反して窒化アルミニウムは電気的に絶縁体でありながら良好な熱伝導性を有する（図８参照）。本発明ではこのガラスやプラスチックに代わって電気的に絶縁体でありながら銅に匹敵するほどの熱伝導性の良い窒化アルミニウム等の材料をＭＣＰ支持部材３，１１として利用することに特徴がある。これにより、電気的に絶縁性を保ちながら、従来の装置には事実上存在しなかった大容量のＭＣＰ素子１から装置外部（鏡筒６）へ熱を逃がす熱流路を確保し、ＭＣＰ素子１の温度は当該ＭＣＰ素子１の発熱量を熱流量で除した温度に制御可能となりＭＣＰ素子１の温度をある範囲で自由に変え、一定に保つことができる手段を獲得する。
【００５３】
本実施例では窒化アルミニウムを例としてあげているが、電気絶縁性が良好かつ熱伝導性が良好であるものであれば何でもよく、例えば、表面が電気的に絶縁処理してあるヒートパイプ（金属でも可）でも同等の効果が得られるものである。
【００５４】
（２）次に、ＭＣＰ素子１は電気抵抗を有するもので、電圧を加えると電気が流れ、それに伴って発熱を起こす。図２に示すように、ＭＣＰ素子１で発生したジュール熱は、一旦接触している金属等で出来た熱伝導性の給電電極２に流れる。この給電電極２に電気的に絶縁性かつ熱伝導性の良好な外部ＭＣＰ支持部材３，１１の一端を接触させ、他の端部を鏡筒６に接続せることにより、ＭＣＰ素子１から給電電極２に流れ込んだ熱は最終的に鏡筒６に流れこむ。このように発熱源であるＭＣＰ素子１から装置外部（鏡筒６）へ放熱するための熱流路が生成されるためＭＣＰ素子１に蓄熱することがない。
【００５５】
（３）  一方、ＭＣＰ支持部材３，１１からの熱の流入先である鏡筒６（例えば電子顕微鏡の鏡筒）は１０kg以上の大量の鉄をベースとした金属塊で出来ており、ＭＣＰ素子１で生じる全熱量（数ワット）と比較して比較に成らないほど大きな熱容量を持っている。従って、ＭＣＰ素子１からの熱が鏡筒６に移動してきても鏡筒６の温度はほとんど変化しない。
【００５６】
（４）  更に、装置が半導体工場のクリーンルーム等に設置してある場合には、装置の鏡筒６の表面は空調によって室温が２０度近傍で一定に成るように調整された空気に接しているため、鏡筒６の表面は常にほぼ室温と同じに保たれている。結果的にＭＣＰ素子１で発熱した熱は最終的に鏡筒６外に排出されるため、ＭＣＰ素子１および鏡筒６の温度は殆ど上昇しない。
【００５７】
以上のように、ＭＣＰ素子１で発生した熱を電気絶縁性かつ熱伝導性の良好な材料で作成したＭＣＰ支持部材３，１１を介して積極的に鏡筒６に流す熱流路を設けることにより、ＭＣＰ素子１の温度を室温付近に維持あるいはＭＣＰ素子１の温度を通常よりも低い温度に維持することが可能となる。
【００５８】
（５）また、図２に示したものは、穴あきのＭＣＰ素子１に対応した給電電極２である。給電電極２は金属で出来ておりＭＣＰ素子１の外周部に設けられたＮｉメッキ等がされた給電部分に直接接触してＭＣＰ素子１の表側と裏がとにそれぞれ電圧を加えるために利用される。ＭＣＰ素子１の表側と裏側に電圧を印加するため、ＭＣＰ素子１の表側、裏側に接触して用いられる。一方、給電電極２は熱伝導体が良好であり、ＭＣＰ素子１で発生した熱を外部（鏡筒６）に逃がす熱流路となる。この給電電極２に熱伝導性の良好な電気的な絶縁体をしっかりと接触させることで絶縁を保ちながらＭＣＰ素子１で発生した熱を装置外部（鏡筒６）に逃がすことができる。
【００５９】
穴あきＭＣＰ素子１の場合には、ＭＣＰ素子１の外側だけでなく、ＭＣＰ素子１の穴の内側の部分にも熱伝導性の良好かつ電気的に絶縁性の内部ＭＣＰ支持部材１１を接触させる。これにより、ＭＣＰ素子１の内側からも熱を鏡筒６に向かって熱を逃がすことが出来るように成る。ＭＣＰ素子１の中心の穴の部分と内部ＭＣＰ支持部材１１はしっかりと接触させる必要があるため、ＭＣＰ素子１の両面から挟み込む構造が望ましい。図３の（ｃ）に示したように、ＭＣＰ素子１に入射される電子の邪魔にならないように給電電極２をメッシュ状に加工して、ＭＣＰ素子１の上に被せて、ＭＣＰ素子１の全体と給電電極２が接触するようにすることも出来る。このようにすると、ＭＣＰ素子１の全体をより均一温度に維持することができるようになる。
【００６０】
次に、図３は、本発明の他の実施例構造図を示す。図３は、ＭＣＰ素子１の温度を測定する温度検出装置１３を配置して当該ＭＣＰ素子１の温度を直接に測定可能とした構造例を示す。他の構造は、図１の構造と同じであるので、説明を省略する。
【００６１】
図３において、温度検出装置１３は、ＭＣＰ素子１の温度を測定する装置であって、電気的に絶縁かつ可及的に熱的に絶縁された温度測定素子（温度センサ）を当該ＭＣＰ素子１に接触あるいは近傍に接触して配置したものである。
【００６２】
高圧電源３１は、ＭＣＰ素子１の表側（上側）、裏側（下側）、アノード４、バイアス電極１２に所定の電圧を印加するものである。
【００６３】
ここで、ＭＣＰ素子１で発生する熱量はＭＣＰ素子１の抵抗値およびＭＣＰ素子１に印加する電圧によって随時変化する。そのため、ＭＣＰ素子１の動作条件が変化すると、ＭＣＰ素子１の温度が変化する。ＭＣＰ素子１の温度が適切な温度に制御されているかどうか知るためには、ＭＣＰ素子温度をリアルタイムに測定すればよい。本実施例ではＭＣＰ素子１に接触あるいは可及的近傍に図３に図示の温度検出装置１３を設けることにより、ＭＣＰ素子１の温度をリアルタイムに測定することが可能となる。温度測定は、図示のように温度検出装置１３を設けてもよりが、ＭＣＰ素子１の抵抗値が負性温度抵抗特性を有することから、ＭＣＰ素子の抵抗値あるいはその変化量を測定し、予め測定しておいた曲線（印加電圧を流れる電流で除算して抵抗値を算出し、当該抵抗値と温度との関係を予め求めた曲線）から温度をリアルタイムに算出することも可能である。
【００６４】
次に、図４ないし図７のフローチャートの順番に従い、図１から図３の構造を用いたときの動作を詳細に説明する。
【００６５】
図４は、本発明の動作説明フローチャート（その１）を示す。
【００６６】
図４において、Ｓ１は、ＭＣＰ温度を設定する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１の許容最大温度を、例えば２００度（２００℃）と設定する。
【００６７】
Ｓ２は、ＭＣＰ電圧を印加する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１に規定電圧（初期値の電圧、あるいは前回切断したときに記憶しておいた電圧）を印加する。
【００６８】
Ｓ３は、電圧、電流を測定して抵抗値を算出する。これは、Ｓ２で印加された規定電圧のもとで、ＭＣＰ素子１に印加した電圧（当初は規定電圧）と、そのときにＭＣＰ素子１に流れた電流（通常は、ＭＣＰ素子１に電子が入射しない状態のときの電流（暗電流））を測定し、測定した電圧を電流で除算して抵抗値（ＭＣＰ素子１の抵抗値）を算出する。
【００６９】
Ｓ４は、ＭＣＰ温度を算出する。これは、予めＭＣＰ素子１について求めておいた温度と抵抗値との関係曲線（図９）を参照して、Ｓ３で算出した抵抗値のときの温度（ＭＣＰ素子１の温度）を算出する。
【００７０】
Ｓ５は、設定温度を超えたか判別する。これは、Ｓ４で算出した現在のＭＣＰ素子１の温度が、Ｓ１で設定した温度（許容最大温度）を超えたか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ７で温度異常表示を画面上（あるいは所定パネル）に表示してオペレータに注意を促したり、または、Ｓ６でＭＣＰ電圧を切断して熱（温度が最大許容温度以上に上昇）による破損を防止したりする。Ｓ５のＮＯの場合には、終了し、所定時間毎にＳ３以降を繰り返す。
【００７１】
以上によって、図１から図３のＭＣＰ素子１の許容最大温度（例えばＭＣＰ素子１のチャンネル部分（ガラス等）が溶け出して動作しなくなる温度あるいはその直前の温度）を設定しておき、ＭＣＰ素子１に規定電圧を印加して使用中に、所定温度以上になったときに自動的にアラームを表示したり、自動的に電圧を切断したりし、ＭＣＰ素子１の予期せぬ事態による破壊を防止することができる。
【００７２】
ここで、通常、走査型電子顕微鏡では、画面上に表示した２次電子画像が所望の明るさになるようにＭＣＰ素子１に印加する電圧を調整して当該ＭＣＰ素子１の２次電子増倍率を所望値に設定するようにしている。そして、ＭＣＰ素子１を使うに伴って、当該ＭＣＰ素子１の２次電子増倍率が徐々に低下していくので、それに伴い印加電圧を徐々に高くしていくように調整しているので、ある期間経過したときあるいは予期せぬ事態によりにＭＣＰ素子１の温度がＳ１で設定した最大許容温度以上になったときに自動的に温度異常表示したり、自動的に電圧を切断したりし、ＭＣＰ素子１の破壊を防止することが可能となる。
【００７３】
図５は、本発明の動作説明フローチャート（その２）を示す。
【００７４】
図５において、Ｓ１１は、ＭＣＰ抵抗値を設定する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１の許容最小抵抗値を設定する。
【００７５】
Ｓ１２は、ＭＣＰ電圧を印加する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１に規定電圧（初期値の電圧、あるいは前回切断したときに記憶しておいた電圧）を印加する。
【００７６】
Ｓ１３は、電圧、電流を測定する。
【００７７】
Ｓ１４は、ＭＣＰ抵抗値を測定する。これらＳ１３、Ｓ１４は、Ｓ１２で印加された規定電圧のもとで、ＭＣＰ素子１に印加した電圧（当初は規定電圧）と、そのときにＭＣＰ素子１に流れた電流（通常は、ＭＣＰ素子１に電子が入射しない状態のときの電流（暗電流））を測定し、測定した電圧を電流で除算して抵抗値（ＭＣＰ素子１の抵抗値）を算出する。
【００７８】
Ｓ１５は、抵抗値が小さくなりすぎたか判別する。これは、Ｓ１３で測定したＭＣＰ素子１の抵抗値が、Ｓ１１で設定してＭＣＰ抵抗値（許容最小抵抗値）よりも小さくなったか判別する。ＹＥＳの場合には、現時点の測定したＭＣＰ抵抗値が、Ｓ１１で設定したＭＣＰ抵抗値（許容最小抵抗値）よりも小さくなったと判明したので、Ｓ１６でＭＣＰ素子１に印加する電圧を低くし、Ｓ１３に戻り繰り返す。一方、ＮＯの場合には、終了する。
【００７９】
以上によって、図１から図３のＭＣＰ素子１の現在時点の測定した抵抗値が、Ｓ１１で設定した許容最小抵抗値によりも小さくなり過ぎたときに自動的にＭＣＰ素子１に印加する電圧を低くして負性抵抗特性をもつＭＣＰ素子１の抵抗値（図９など参照）を許容最小抵抗値よりも大きく保持させ、結果として大電流が流れてＭＣＰ素子１の予期せぬ事態による破壊を防止することができる。
【００８０】
図６は、本発明の動作説明フローチャート（その３）を示す。
【００８１】
図６において、Ｓ２２は、ＭＣＰ電圧を印加する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１に規定電圧（初期値の電圧、あるいは前回切断したときに記憶しておいた電圧）を印加する。
【００８２】
Ｓ２３は、出力電流と暗電流を測定する。
【００８３】
Ｓ２４は、ＳＮＲを出力電流と暗電流から算出する。これらＳ２３、Ｓ２４は、Ｓ２２でＭＣＰ素子１に規定電圧を印加した状態で、そのときのＭＣＰ素子１の暗電流（電子の入力がない状態のＭＣＰ素子１に流れる暗電流）と、電子（予め定めた規定電流の電子）をＭＣＰ素子１に入力したときの当該ＭＣＰ素子１の出力電流とを算出し、その比であるＳＮＲ（出力電流に対する暗電流の比）（図１０の（ｂ）参照））を算出する。
【００８４】
Ｓ２５は、ＳＮＲ最大か判別する。これは、Ｓ２４で算出した現在のＭＣＰ素子１に印加した電圧のもとで、ＭＣＰ素子１に流れる暗電流と、電子（予め定めた所定電流の電子）を入力したときの出力電流との比であるＳＮＲを求め、当該求めたＳＮＲが最大値（ＳＮＲ最大）か判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ２６でＭＣＰ素子１に印加する電圧を低くあるいは高くしてＳ２３以降を繰り返し、ＳＮＲ最大が得られるようにＭＣＰ素子１に印加する電圧を調整する。
【００８５】
以上によって、図１から図３のＭＣＰ素子１の現在時点（随時測定、あるいは装置起動時などの時点）の測定したＳＮＲが最大ＳＮＲとなるようにＭＣＰ素子１に印加する電圧を最適調整し、結果としてＭＣＰ素子１を常に最大ＳＮＲの状態で使用することが可能となる。
【００８６】
図７は、本発明の動作説明フローチャート（その４）を示す。
【００８７】
図５において、Ｓ３１は、ＭＣＰ抵抗値を設定する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１の許容最小抵抗値を設定する。
【００８８】
Ｓ３２は、ヒータ電圧を印加する。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１を加熱するヒータに規定電圧を印加して加熱する。
【００８９】
Ｓ３３は、電圧、電流を測定する。
【００９０】
Ｓ３４は、ＭＣＰ抵抗値を測定する。これらＳ３３、Ｓ３４は、Ｓ３２でヒータに規定電圧を印加した状態のもとで、ＭＣＰ素子１に印加した電圧（規定電圧）と、そのときにＭＣＰ素子１に流れた電流（通常は、ＭＣＰ素子１に電子が入射しない状態のときの電流（暗電流））を測定し、測定した電圧を電流で除算して抵抗値（ＭＣＰ素子１の抵抗値）を測定する。
【００９１】
Ｓ３５は、抵抗値が小さくなりすぎたか判別する。これは、Ｓ３４で測定した現時点のＭＣＰ抵抗値が、Ｓ３１で設定した抵抗値（許容最小抵抗値）よりも小さくなったか判別する。ＹＥＳの場合には、現時点の測定したＭＣＰ抵抗値が、Ｓ３１で設定したＭＣＰ抵抗値（許容最小抵抗値）よりも小さくなったと判明したので、Ｓ３６でＭＣＰ素子１に印加する電圧を低くし、Ｓ１３に戻り繰り返す。一方、ＮＯの場合には、終了する。
【００９２】
以上によって、図１から図３のＭＣＰ素子１の現在時点の測定した抵抗値が、Ｓ３２でヒータにヒータ電圧を印加してＭＣＰ素子１を所定温度に加熱した状態で、Ｓ３１で設定した許容最小抵抗値によりも小さくなり過ぎたときに自動的にＭＣＰ素子１に印加する電圧を低くして負性抵抗特性をもつＭＣＰ素子１の抵抗値（図９など参照）を許容最小抵抗値よりも大きく保持させ、結果として、ヒータでＭＣＰ素子１を所定温度に加熱した状態で、大電流が流れてＭＣＰ素子１の予期せぬ事態による破壊を防止することができる。
【００９３】
図８は、本発明の説明図を示す。これは、図１および図３の外部ＭＣＰ支持部材３、内部ＭＣＰ支持部材１１の材料を説明ずる説明図を示し、（Ａ）が本願実施例に使用する材料であって、他は参考のために記載したものである。
【００９４】
図８において、材料は、（Ａ）の本願発明に使用する材料を示し、他は参考材料である。
【００９５】
熱伝導率は、材料の熱伝導率である。
【００９６】
導電性は、材料の電気的な導電性（伝導性）である。
【００９７】
本願発明では、図１、図３のＭＣＰ素子１の表側、裏側に直流の高電圧を印加する必要があるため、当該ＭＣＰ素子１を電気的に絶縁性を持ち、かつ熱伝導性の良好な材料である必要があり、図８中の（Ａ）の窒化アルミニウムが適切であり、他の材料であっても電気的絶縁性かつ熱伝導性の良好な材料であればこれに限られることはない。（Ａ）の窒化アルミニウムは、熱伝導性が２００あり、銅の約半分であり、良好な熱伝導性の材料であると共に、電気的に絶縁性を有してＭＣＰ素子１を保持したときに当該ＭＣＰ素子の表側と裏側との間に直流の高電圧を印加可能である材料である。
【００９８】
図９は、本発明のＭＣＰ素子の抵抗値と温度の関係説明図を示す。ここで、横軸はＭＣＰ素子１の温度（℃）を表し、縦軸はＭＣＰ素子１の抵抗値を表す。
【００９９】
図９において、図示の曲線は、ＭＣＰ素子１の温度と抵抗値との関係を模式的に表したものである。ＭＣＰ素子１の抵抗値は、ＭＣＰ素子１に印加する電圧を、当該ＭＣＰ素子１に流れる電流（通常は、暗電流）で除算した値を当該ＭＣＰ抵抗値としている。図示の曲線が示すように、ＭＣＰ素子１は、温度が上昇するに伴い抵抗値が低くなるいわゆる負性抵抗特性を持つ公知のものである。
【０１００】
通常、ＭＣＰ素子１のチャンネル部分がガラスなどで構成され、当該ガラスなどが溶解する温度あるいはそれに近い温度である約２００℃が許容最大温度である。ＭＣＰ素子１のチャンネルの材料およびその内面材料を高融点材料（高温動作可能な材料）にすれば、当然に許容最大温度は上昇するものである。
【０１０１】
図１０は、本発明のＭＣＰ説明図を示す。
【０１０２】
図１０の（ａ）は、ＭＣＰ抵抗値と像倍率の関係図を示す。ここで、横軸はＭＣＰ素子１のＭＣＰ抵抗値を表し、縦軸はＭＣＰ素子１の増倍率を表す。
【０１０３】
図１０の（ａ）において、曲線は、ＭＣＰ素子１のＭＣＰ抵抗値と、ＭＣＰ素子１の増倍率との関係をプロットした状態を模式的に表したものであって、ＭＣＰ抵抗値が小さくなるに従いＭＣＰ素子１の増倍率が大きくなる特性を有するものである。
【０１０４】
従って、図１０の（ａ）の曲線からＭＣＰ素子１の抵抗値が小さい程、ＭＣＰ素子１の増倍率は高くなることは判明する。しかし、ＭＣＰ素子１に印加する電圧を一定とすると当該ＭＣＰ素子１に流れる電流が大きくなって当該ＭＣＰ素子１に生じる発熱量が増大して当該ＭＣＰ素子１を高温にしてしまい、温度限界が生じるという問題が発生するので、適度な抵抗値が要求される。その結果、本願発明のように、ＭＣＰ素子１をより強力に冷却すれば（図８の（Ａ）の窒化アルミニウムをＭＣＰ支持部材３，１１に使用してより強力に冷却すれば）、より低抵抗のＭＣＰ素子１を使用して高い像倍率のＭＣＰ素子１を実現できることとなる。
【０１０５】
図１０の（ｂ）は、ＭＣＰ温度とＳＮＲの関係図を示す。ここで、横軸はＭＣＰ素子１のＭＣＰ温度を表し、縦軸はＭＣＰ素子１のＳＮＲ（ＳＮ比）を表す。
【０１０６】
図１０の（ｂ）において、太い曲線は、ＭＣＰ素子１のＭＣＰ温度と、ＭＣＰ素子１のＳＮＲとの関係を模式的に表したものであって、ＭＣＰ温度が大きくなるに従いＭＣＰ素子１のＳＮＲが大きくなってから小さくなる最大値が存在する状態を模式的に表したものである。また、図中の暗電流（ＭＣＰ素子１に流れる暗電流）、出力電流（ＭＣＰ素子１に規定電子を入力したときの電流）を表す。図中の太い曲線（ＳＮＲ）は出力電流と暗電流との比を表す。
【０１０７】
従って、図１０の（ｂ）の太い曲線からＭＣＰ素子１の温度を変えた場合に、ＭＣＰ素子１のＳＮＲが最大となる最適温度が存在することが判明する。この最適温度にＭＣＰ素子１を温度調整すれば、最大ＳＮＲのＭＣＰ素子１の状態で２次電子を検出することが可能となる。
【０１０８】
図１１は、本発明のＭＣＰ説明図を示す。
【０１０９】
図１１の（ａ）はＭＣＰ素子１の等価回路を示す。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１の等価回路の例を示し、ここでは、ＭＣＰ素子１のＭＣＰ本体抵抗４２と、ＭＣＰ素子１の入力された電子を倍増する部分であるいわゆるチャンネル部分のチャンネル抵抗Ｒ１との並列回路と表される様子を模式的に示す。ＭＣＰ本体抵抗Ｒ２は、ＭＣＰ素子１の自身の抵抗であって、電子が入射されて倍増することと関係のない当該ＭＣＰ素子１自身の抵抗である。一方、チャンネル抵抗Ｒ１は、ＭＣＰ素子１のチャンネル部分の抵抗であって、入射される電子を倍増するチャンネル部分の抵抗である。
【０１１０】
図１１の（ｂ）は、ＭＣＰ素子１を所定温度（図示では、７０℃、１００℃、２００℃）に保持した場合の、ＭＣＰ素子１の使用時間（日）とＭＣＰ素子１の印加電圧との関係曲線を模式的に示す。横軸はＭＣＰ素子１の使用時間（日）を表し、縦軸はＭＣＰ素子１に印加する電圧（Ｖ）を表す。ここで、縦軸のＭＣＰ素子１に印加する電圧（Ｖ）は、ＭＣＰ素子１によって所定利得を得るときに当該ＭＣＰ素子１に印加する電圧であって、例えば走査型電子顕微鏡で２次電子をＭＣＰ素子１で検出して画面上に２次電子画像を表示した場合、当該２次電子画像が画面上で常に同じ明るさで表示されるように、ＭＣＰ素子１の使用時間（日）に応じて徐々に高くして常に同じ明るさになるようにＭＣＰ素子１の印加電圧を調整する必要があるので、規定の最大許容印加電圧に到達するまでの使用時間（日）と印加電圧（Ｖ）との関係を模式的に表したものである。
【０１１１】
また、３本の曲線は、ＭＣＰ素子１を７０℃、１００℃、２００℃に保持した状態で、使用時間（日）とそのときのＭＣＰ素子１の印加電圧との関係を模式的に表したものであって、ＭＣＰ素子１を高い温度に保持するに従い（あまり高いとＭＣＰ素子１のチャンネル部分の素材である例えばガラスが融けたり、あるいは表面状態が変化して電子を増倍しなくなり、更には破壊されてしまうので、これら現象が生じるまでの温度まで）、ＭＣＰ素子１の小さなチューブ状のチャンネル内部で電子が壁に入射、出射を繰り返して倍増される当該表面部分に、電子の照射によってコンタミが徐々に堆積して２次電子の放出度合いなどが低下してしまうことを温度を上げることで低減し、結果としてＭＣＰ素子１のチャンネル部分の内部表面の汚染度合いを低減して当該ＭＣＰ素子１（ＭＣＰ素子１のチャンネル部分）の寿命を伸ばすことが可能となる。この場合には、ＭＣＰ素子１は、温度加熱装置で加熱して所望温度に温度制御したり、あるいはＭＣＰ素子１に印加する電圧を制御して所望温度に温度制御したりする。
【０１１２】
以上の図１１の（ｂ）の３本の曲線が示すように、ＭＣＰ素子１（特に、チャンネルの内部）の温度を高い状態に保持すると、当該ＭＣＰ素子１のチャンネル内部のコンタミの堆積を少なくして当該ＭＣＰ素子１の寿命を長くすることが可能となる。
【０１１３】
図１２は、本発明の他の実施例構造図を示す。これは、図１から図３のＭＣＰ素子１が１段であったものを、ここでは、ＭＣＰ素子１を２段にした例を模式的に示す。更に、３段以上に重ねてもよい。
【０１１４】
図１２において、ＭＣＰ素子１は、２段のＭＣＰ素子１であって、同じ特性（特に、抵抗値）が同一であってもよいし、異なる特性（例えば抵抗値、印加電圧）のものであってもよい。
【０１１５】
高圧電源２１は、温度制御手段３２からの指示に基づき規定温度となるような電圧をＭＣＰ素子１にそれぞれ印加するものである。
【０１１６】
温度制御手段３２は、温度検出素子１３でＭＣＰ素子１の温度をそれぞれ検出し、当該検出した温度が規定温度となるように、高圧電源２１に指示して印加電圧を制御するものである。
【０１１７】
以上のように、温度検出素子１３でＭＣＰ素子１のそれぞれの温度を検出し、規定温度（最適温度）となるように、当該ＭＣＰ素子１にそれぞれ電圧を印加することにより、ＭＣＰ素子１の発熱により規定温度に保持することが可能となる。
【０１１８】
尚、ＭＣＰ素子１を複数用いる場合には、複数ＭＣＰ素子１を図１２のように給電電極２を間に入れて重ねてもよいし、直接重ねてもよい。直接重ねるときは同じ抵抗値のものが発熱量、印加電圧で同じであるので都合がよい。異なる抵抗値の場合には、発熱量の違いに伴う冷却などを考慮する必要があるで、図１２のように給電電極２をそれぞれの間に入れてそれぞれに印加電圧を制御できるようにした方が望ましい。
【０１１９】
図１３は、本発明の他の実施例構造図を示す。これは、図１２に、ヒータ３３を設けてＭＣＰ素子１を規定温度に加熱する他の実施例構造を示す。ここでは、温度検出素子１３でＭＣＰ素子１のそれぞれの温度を検出し、ＭＣＰ素子１にヒータ３３（例えば電気絶縁されたセラミックヒータなど）を取り付けてこれに流す電流を制御して規定温度に制御する。尚、ＭＣＰ素子１毎にヒータ３３を取り付けて当該ＭＣＰ素子１毎に規定温度になるように当該ヒータ３３に流す電流を制御するようにしてもよい。
【０１２０】
次に、図１４のフローチャートの順番に従い、図１２、図１３の動作を詳細に説明する。
【０１２１】
図４は、本発明の他の動作説明フローチャートを示す。
【０１２２】
図４において、Ｓ４１は、温度を設定する。これは、既述した図１２、図１３で、ＭＣＰ素子１の規定温度を設定、例えば１００℃に設定する。
【０１２３】
Ｓ４２は、ＭＣＰ電圧を印加する。
【０１２４】
Ｓ４３は、ＭＣＰ温度を測定する。これは、ＭＣＰ素子１に取り付けた温度検出素子１３で測定する。
【０１２５】
Ｓ４４は、温度が設定値か判別する。これは、Ｓ４３で測定した現時点のＭＣＰ素子１の温度がＳ４１で設定した温度か判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ４５で電圧を調整又はヒータ電流を調整し、Ｓ４３に戻り繰り返す。このＳ４５で電圧を調整は図１２の構造でＭＣＰ素子１に印加する電圧で当該ＭＣＰ素子１に発生する熱量を制御して温度を調整する場合のものであり、ヒータ電流を調整は図１３の構造でＭＣＰ素子１に固定したヒータ３３のヒータ電流を制御して温度を調整する場合のものである。
【０１２６】
以上によって、図１２、図１３のＭＣＰ素子１の温度を設定温度に保持した状態で、ＭＣＰ素子１に規定電圧を印加して使用することにより、例えば図１０の（ｂ）の最大ＳＮＲの温度で使用したり、あるいは図１１の（ｂ）の最大寿命の温度（例えば２００℃）で使用したりなどすることが可能となる。
【０１２７】
図１５は、本発明の説明図を示す。これは、アノード、複数のＭＣＰ１，ＭＣＰ２への電圧供給例を示す。
【０１２８】
図１５の（ａ）は、１つの電源（電圧）を設け、これを抵抗分割して、アノード、ＭＣＰ１，ＭＣＰに供給する様子を示す。この場合には、１つの電圧電源で済み、これを抵抗分割してＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を発生させればよい。
【０１２９】
図１５の（ｂ）は、それぞれの電源（電圧）を設けた例を示す。この場合には、Ｖ１．Ｖ２．Ｖ３．Ｖ４のそれぞれの電源（電圧）を設ける必要がある。
【０１３０】
図１６は、本発明の説明図（温度検出装置）を示す。ここで、温度検出装置１３はＭＣＰ素子１に取り付けて測定するものである。また、ＭＣＰ素子１自身で温度測定してもよい。この後者の場合には、ＭＣＰ素子１に印加する電圧と、そのときに流れる電流との積（発熱量）に対応づけて、当該ＭＣＰ素子１の温度を予め測定して保存しておき、温度測定時にＭＣＰ素子１に印加する電圧と電流とを測定してその積（発熱量）をもとに保存した関係図をもとに温度を算出すればよい。
【０１３１】
図１７は、本発明の説明図を示す。
【０１３２】
図１７の（ａ）は、ヒートパイプでＭＣＰ素子１を冷却する場合の例を示す。図示の場合には、ヒートパイプ３４で、鏡筒６とＭＣＰ素子１を保持する部材とを接続して両者の温度をほぼ同じ、通常はＭＣＰ素子１を保持する部材の温度を室温に冷却するようにしたものである。尚、ヒートパイプの一端を鏡筒６に接続したが、この代わりに所定温度に保持した部材に接続することにより、ＭＣＰ素子１を所定温度に保持することも可能である。尚、ＭＣＰ素子１の温度は、温度センサ１３で測定したり、あるいは上述したように、ＭＣＰ素子１自身により測定したりする。
【０１３３】
図１７の（ｂ）は、ペルチェ素子３５でＭＣＰ素子１を冷却する場合の例を示す。図示の場合には、ペルチェ素子３５で、鏡筒６とＭＣＰ素子１を保持する部材とを接続して保持する部材の温度を冷却（あるいは必要に応じて流す電流の向きを逆にして加熱）するようにしたものである。
【０１３４】
尚、図１７の（ａ）（ｂ）で、ＭＣＰ素子１の温度は、温度センサ１３で測定したり、あるいは上述したように、ＭＣＰ素子１自身により測定したりする。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施例構造図である。
【図２】本発明の給電電極の説明図である。
【図３】本発明の他の実施例構造図である。
【図４】本発明の動作説明フローチャート（その１）である。
【図５】本発明の動作説明フローチャート（Ｓの２）である。
【図６】本発明の動作説明フローチャート（その３）である。
【図７】本発明の動作説明フローチャート（その４）である。
【図８】本発明の説明図である。
【図９】本発明のＭＣＰ素子の抵抗値と温度の関係説明図である。
【図１０】本発明のＭＣＰ説明図（その１）である。
【図１１】本発明のＭＣＰ説明図（その２）である。
【図１２】本発明の他の実施例構造図である。
【図１３】本発明の他の実施例構造図である。
【図１４】本発明の他の動作説明フローチャートである。
【図１５】本発明の説明図である。
【図１６】本発明の説明図（温度センサ）である。
【図１７】本発明の説明図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１：ＭＣＰ素子
２：給電電極
３：外部ＭＣＰ支持部材
４：アノード
５：導電性熱伝導体
６：鏡筒
１１：内部ＭＣＰ支持部材
１２：バイアス電極
１３：温度検出装置（温度検出素子、温度センサ）
２１：Ｎｉメッキ
３１：高圧電源
３２：温度制御手段
３３：ヒータ
３４：ヒートパイプ
３５：ペルチェ素子
【図１】
2014086167.tif 000003
【図２】
2014086167.tif 000004
【図３】
2014086167.tif 000005
【図４】
2014086167.tif 000006
【図５】
2014086167.tif 000007
【図６】
2014086167.tif 000008
【図７】
2014086167.tif 000009
【図８】
2014086167.tif 000010
【図９】
2014086167.tif 000011
【図１０】
2014086167.tif 000012
【図１１】
2014086167.tif 000013
【図１２】
2014086167.tif 000014
【図１３】
2014086167.tif 000015
【図１４】
2014086167.tif 000016
【図１５】
2014086167.tif 000017
【図１６】
2014086167.tif 000018
【図１７】
2014086167.tif 000019