(57)【要約】【課題】真空容器を高温加熱できるようにして高真空度が得られるようにする。【解決手段】二次元受信器５０は、真空容器５２を有し、光子の入射で電子を放出する光電変換部５４が真空容器５２の前面に設けてある。真空容器５２の内部には、光電変換部５４が放出した電子を増幅する複数の電子増幅部からなるマイクロチャンネルプレート５６が配設してある。検出モジュール５８は、セラミック材板６８の表面に金属薄膜で形成した複数の電子収集電極６２と、電子収集電極６２に対応して設けた接続電極６６と、接続電極６６に接続したスイッチング用の集積回路６０とからなる。電子収集電極６２は、マイクロチャンネルプレート５６の電子増幅部に対応して設けてあり、真空容器５２内に配置される。各接続電極６６は、電子収集電極６２に接続してあり、真空容器５２の外部に露出しているとともに、集積回路６０が接続してある。【選択図】        図１
2004279200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器の前面に設けられて光子の入射により電子を放出する光電変換部と、
前記真空容器内において前記光電変換部に対向配置され、前記光電変換部が放出した電子を増幅する電子増幅部を複数設けてなるマイクロチャンネルプレートと、
このマイクロチャンネルプレートの前記電子増幅部が増幅した電子を検出する検出モジュールとを備え、
前記検出モジュールは、
絶縁基板の一側面に前記各電子増幅部に対応して形成され、前記真空容器内に配置される複数の電子収集電極と、
これら電子収集電極に対応して前記絶縁基板の他側面に設けられるとともに、前記電子収集電極に電気的に接続され、前記真空容器の外部に露出させた複数の接続電極と、
前記真空容器の外部に設けられて、前記接続電極のそれぞれに対応して接続した複数の検出トランジスタを備えたスイッチング用の集積回路と、
を有することを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微弱な電磁波や粒子を検出する微弱放射検出装置用二次元受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、病気の予防や診断を有効に行うために、ＤＮＡチップによるハイブリッド形成法が注目されている。ＤＮＡチップは、ＤＮＡの特定部位の断片（セル）をガラス基板の上にマトリックス状に配置したものである。そして、ＤＮＡチップは、検査対象の人から採取した血液などの検体に蛍光物質を添加して検体のＤＮＡを標識化し、この検体とＤＮＡチップ上のセルとを接触させてハイブリダイゼージョンを行い、検査対象者が特定の病気に係る遺伝子を有するか否かを判定する、などに用いられる。
【０００３】
検体中のＤＮＡがＤＮＡチップのどのセルとハイブリッドを形成したかを確実に検知できる微弱放射検出装置が提案されている。図４は、従来の微弱放射検出装置の概略ブロック図であって、ＤＮＡチップリーダに適用した例を示したものである。
【０００４】
この図４において、微弱放射検出装置である微弱光検出装置１００は、レーザ照射ユニット１０２と、検査ステージ１０４の上方に配設した検出ユニット１０６と、この検出ユニット１０６の出力信号に基づいてハイブリッドを形成したＤＮＡチップ２００内のセルの位置などを求める信号処理ユニット１０８とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
なお、前記レーザ照射ユニット１０２は、検査ステージ１０４の上に配置した試料となるＤＮＡチップ２００にレンズ系１１０を介してレーザビームＬＢを照射できるようにしてある。
【０００５】
前記検出ユニット１０６は、微弱な光を検出する複数のマイクロキャピラリーを備えた検出器１１２と、この検出器１１２を作動させる動作制御部１１４とからなっている。
【０００６】
また、信号処理ユニット１０８は、検出器１１２の出力信号を読み込むデータ読取り部１２０を有する。さらに、信号処理ユニット１０８は、データ読取り部１２０の出力側に接続した振幅検出部１２２と、前記振幅検出部１２２の出力側に設けた計数部１２４と、前記振幅検出部１２２からの信号が入力する画像作成部１２６と、この画像作成部１２６の出力側に設けた出力部１２８とからなる。そして、前記出力部１２８は、画像演算部１２８ａと、スペクトル作成部１２８ｂとから形成してある。また、出力部１２８には、出力装置となっている表示装置１３０やプリンタ１３２、外部記憶装置１３４などが接続されている。
【０００７】
前記検出器１１２は、レーザビームＬＢや外来光を遮蔽する遮光容器が設けてあって、この遮光容器の前端面にレンズが取り付けてある。さらに、前記遮光容器内には、レンズの後方に光学フィルタ、二次元受信器の順に配置されている。この光学フィルタは、レーザ光の周波数帯域を遮断するとともに、蛍光に対応した周波数帯域の光を選択的に透過して二次元受信器に入射させるようになっている。
【０００８】
図５は、上記従来の微弱光検出装置１００における二次元受信器を一部断面で示す図である。この図５において、二次元受信器１５０は、ガラスなどからなる真空容器１５２を有していて、真空容器１５２の前面に光電変換部１５４が蒸着等によって設けてある。そして、マイクロチャンネルプレート１５６と検出モジュール１５８とは、真空容器１５２の内部に配設してある。また、二次元受信器１５０は、光電変換部１５４とマイクロチャンネルプレート１５６と検出モジュール１５８とが相互に密接するように配置してある。すなわち、前記二次元受信器１５０は、光子の入射によって電子を放出する光電変換部１５４と、この光電変換部１５４に対向配置されて光電変換部１５４が放出した電子を増幅する電子増幅部が複数設けられてなるマイクロチャンネルプレート１５６と、前記マイクロチャンネルプレート１５６を構成している前記各電子増幅部に対応して設けられ、電子増幅部からの電子が入射する電子収集電極が複数設けられてなる検出モジュール１５８とからなる。
【０００９】
前記検出モジュール１５８は、図５に示すように、スイッチング用の集積回路１６０と、マイクロチャンネルプレート１５６の電子増幅部の出力側に対面して設けた複数の検出電極１６２、１６２、…とから構成されている。
このような二次元受信器１５０は、真空容器１５２の内部に、マイクロチャンネルプレート１５６と検出モジュール１５８とを配置して組み立てる工程と、当該真空容器１５２を最終的な真空引きする工程とにより製造していた。
【００１０】
上述した微弱光検出装置１００の二次元受信器１５０では、真空容器１５２の内部の真空度を上げるために、真空容器１５２の壁面や素子表面に付着している気体分子を剥ぎ取る必要があり、真空容器１５２の製造過程の最終段階で、真空容器１５２の全体を例えば数百℃に加熱することが通常行われている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−００４６３６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した二次元受信器１５０では、検出モジュール１５８のスイッチング用の集積回路１６０が真空容器１５２の内部に配置してあり、真空容器１５２を数百℃の高温に加熱すると、集積回路１６０が熱によって故障してしまう。したがって、従来の二次元受信器１５２では、スイッチング用の集積回路１６０を保護するために、加熱を充分に行うことができなかった。そのため、真空度が上がらず、光電面の劣化や電子増倍時の障害になるなどの問題があった。このため、高温加熱を行える製造法が要求されていた。
本発明は、前記従来の欠点を解消するためになされたもので、真空容器を高温加熱できるようにして高真空度が得られるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る微弱放射検出装置用二次元受信器は、真空容器の前面に設けられて光子の入射により電子を放出する光電変換部と、前記真空容器内において前記光電変換部に対向配置され、前記光電変換部が放出した電子を増幅する電子増幅部を複数設けてなるマイクロチャンネルプレートと、このマイクロチャンネルプレートの前記電子増幅部が増幅した電子を検出する検出モジュールとを備え、前記検出モジュールは、絶縁基板の一側面に前記各電子増幅部に対応して形成され、前記真空容器内に配置される複数の電子収集電極と、これら電子収集電極に対応して前記絶縁基板の他側面に設けられるとともに、前記電子収集電極に電気的に接続され、前記真空容器の外部に露出させた複数の接続電極と、前記真空容器の外部に設けられて、前記接続電極のそれぞれに対応して接続した複数の検出トランジスタを備えたスイッチング用の集積回路と、を有することを特徴としている。
【００１４】
【作用】
この微弱放射検出装置用の二次元受信器においては、熱に弱い集積回路を真空容器の外部に配置したことにより、真空容器を真空封止するときに、真空容器内を充分に高温で加熱することができる。そして、真空容器内を真空引きして真空封止したのちに、スイッチング用の集積回路を真空容器から露出している接続電極に接続するので、スイッチング用の集積回路が故障することもなく、真空容器内を高真空度に保つことができ、電子の加速、増幅を行え、測定精度の向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微弱放射検出装置用二次元受信器の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１ないし図３は本発明に係る微弱放射検出装置用二次元受信器の実施形態を説明するための図である。ここに、図１は、本発明に係る微弱放射検出装置用二次元受信器の実施形態を示す概略構成図である。
【００１６】
この図１において、本発明の実施形態に係る二次元受信器５０は、真空容器５２を有する。真空容器５２は、ガラスなどから形成してあって、前面に光子の入射によって電子を放出する光電変換部５４が設けてある。この光電変換部５４は、蒸着などによって形成してある。そして、真空容器５２の後面には、検出モジュール５８を構成している電子収集部材６４が設けてある。そして、真空容器５２の内部には、マイクロチャンネルプレート５６と、電子収集部材６４を構成している複数の電子収集電極６２、６２、………とが配設してある。
【００１７】
マイクロチャンネルプレート５６は、光電変換部５４に対向配置してあり、光電変換部５４が放出した電子を増幅する複数の電子増幅部を備えている。また、各電子収集電極６２は、前記マイクロチャンネルプレート５６を構成している前記各電子増幅部に対応して設けられ、前記電子増幅部からの電子が入射する。一方、真空容器５２の外部には、検出モジュール５８を構成しているスイッチング用の集積回路６０が設けてある。この集積回路６０は、各電子収集電極６２、６２、………に電気的に接続してある。
【００１８】
図２は、二次元受信器５０の実施形態における電子収集部材を示す平面図である。図３は、二次元受信器５０の実施形態における電子収集部材を示す裏面図である。
【００１９】
前記検出モジュール５８は、図１ないし図３に示すように、真空容器５２の外部に取り付けたスイッチング用の集積回路６０と、前記真空容器５２の後面に固定されて、真空容器５２の一部となる電子収集部材６４とを備える。電子収集部材６４は、マイクロチャンネルプレート５６の電子増幅部からの電子が入射する電子収集電極６２、６２、…を有し、各電子収集電極６２、６２、………が真空容器５２の外部において接続電極６６、６６、………を介してスイッチング用の集積回路６０に接続してある。
【００２０】
電子収集部材６４は、図２に示すように、絶縁基板であるセラミック材板６８の表面に金属薄膜で形成した複数の電子収集電極６２、６２、………と、接続電極６６、６６、とを備える。各電子収集電極６２、６２、………は、セラミック材板６８の一側面にマトリックス状に配置してあって、前記マイクロチャンネルプレート５６を構成している前記各電子増幅部に対応して設けてあり、かつ、真空容器５２の内部に配置される。また、接続電極６６、６６、………は、電子収集電極６２、６２、…に対応して設けてあって、図３に示すように、セラミック材板６８の電子収集電極６２、６２、………を設けた側とは反対側の面に設けてあって、真空容器５２の外部に配置される。そして、電子収集電極６２、６２、………と接続電極６６、６６、………とは、セラミック材板６８に設けた貫通孔６９を介して接続してある（図１参照）。なお、接続電極６６、６６、………は、セラミック材板６８に対して気密が保てる構造となっていて、真空容器５２の内部を真空状態に確実に保てる構造としている。
【００２１】
二次元受信器５０は、真空容器５２の内部に前記マイクロチャンネルプレート５６が配設してあるとともに、真空容器５２の後端に、前記電子収集部材６４の電子収集電極６２、６２、………側を真空容器５２の内部に向けて、前記真空容器５２に配置し、真空容器５２を高温で加熱して充分な真空引きをした後に封止し、その後、前記接続電極６６、６６、…に前記スイッチング用の集積回路６０の各端子を接続したものである。
【００２２】
本発明に係る微弱放射検出装置用の二次元受信器５０によれば、集積回路６０が真空容器５２の外部に配設してあるため、製造工程において真空容器５２の全体を高温で加熱し真空引きをすることができるので、真空容器５２の内部を高真空度に保つことができる。
【００２３】
このように構成された二次微弱放射検出装置における二次元受信器は次のような製造方法によって作成される。まず、マイクロチャンネルプレート５６を真空容器５２内の所定位置に配置して固定する。さらに、マイクロチャンネルプレート５６を取り付けた真空容器５２と電子収集部材６４とを図示しない真空チャンバに搬入し、真空チャンバ内を所定の高温に保持し、所定時間真空チャンバ内を真空引きする。そして、真空チャンバ内を真空に保持した状態で、真空容器５２の後端開口部に電子収集部材６４を気密に取り付け、真空容器５２を真空封止する。このとき、電子収集部材６４は、前記電子収集電極６２、６２、…の側が真空容器５２の内部側に向くように真空容器５２の後端開口に固定する。
【００２４】
その後、電子収集部材６４を取り付けた真空容器５２を真空チャンバから取り出し、真空容器５２に集積回路６０の取り付けを行う。すなわち、真空容器５２から露出している電子収集部材６４の接続電極６６、６６、………に集積回路６０を接続する。この接続は、実施形態の場合、フェイスダウンボンディングによって行われる。すなわち、集積回路６０は、ボールグリッドアレイ構造となっていて、電子収集部材６４の接続電極６６、６６、………に対応して接続パッド（図示せず）設けてある。そして、集積回路６０のハンダボールを接続電極６６、６６、………の上に配置して溶融することにより、電子収集部材６４の接続電極６６と集積回路６０とが接合される。また、集積回路６０は、ゲート制御線および読み出し線が動作制御部に接続され、前記データ線が信号処理ユニットのデータ読取り部２０に接続される。なお、光電変換部５４は、集積回路６０の接続電極６６への接合前、または接合後に蒸着などにより真空容器５２の前面に形成される。
【００２５】
本発明に係る二次元受信器の製造方法では、検出モジュール５８を、スイッチング用の集積回路６０と電子収集電極６２、６２、…のみを設けた電子収集部材６４とに分け、真空容器５２には電子収集部材６４のみ取り付けて構成し、真空容器５２の内部で構成される要素を熱に強い素材で構成したので、真空引きする工程で真空容器５２の全体を充分に高温で加熱して真空引きをすることができる。
【００２６】
また、本発明に係る二次元受信器の製造方法では、真空引きした後に、スイッチング用の集積回路６０を接続電極６６、６６、…に接続するので、スイッチング用の集積回路６０が故障することもなく、真空容器５２の内部を高真空度に保つことができる。したがって、劣化が少なく、電子増幅に支障の少ない二次元受信器５０を製作することができる。
【００２７】
また、スイッチング用の集積回路６０は、真空中に設置する必要がなく、酸化防止として窒素封入を行ったパッケージの中に収納すればよいことになる。この方法は、通常ＬＳＩ等の集積回路をパッケージする際に使用される方法であって、従来法では必要であったパッケージの開口部は不要になり、汎用のパッケージを使用することが可能となるので、コスト的にも有効である。また、パッケージされたスイッチング用の集積回路６０は、単独で大気中における保管が可能であるため、スイッチング用の集積回路６０の検査を容易に行うことができる点で、従来真空あるいは窒素雰囲気内でスイッチング用の集積回路６０の電極に直接当たる作業から比べて、著しく有利になる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、検出モジュールを、スイッチング用の集積回路と電子収集電極のみを設けた電子収集部材とに分け、真空容器には電子収集部材のみ取り付けて構成し、高温で加熱して真空引きした後に、前記電子収集部材の電子収集電極に電気的に接続された接続電極に前記スイッチング用の集積回路を接続しているので、スイッチング用の集積回路が故障することもなく、真空容器５２の内部を高真空度に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微弱放射検出装置用二次元受信器の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る二次元受信器の実施形態における電子収集部材を示す平面図である。
【図３】本発明に係る二次元受信器の実施形態における電子収集部材を示す裏面図である。
【図４】従来の微弱放射検出装置の概略ブロック図であって、ＤＮＡチップリーダに適用した例を示したものである。
【図５】従来の二次元受信器を一部断面で示す図である。
【符号の説明】
５０………二次元受信器、５２………真空容器、５４………光電変換部、５６………マイクロチャンネルプレート、５８………検出モジュール、６０………スイッチング用の集積回路、６２………電子収集電極、６４………電子収集部材、６６………接続電極、６８………絶縁基板（セラミック材板）。
【図１】
2004279200.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004279200.tif 000006
【図５】
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