(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔を形成するダイノードの製造方法であって、
前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有する略円弧状の第１の軌跡を描くように、前記プレートの一方の面側の所定部分をエッチングして前記入力開口を形成し、
前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有すると共に、その中心が前記第１の軌跡の中心に対して前記プレートに平行な方向にずれて位置しており、前記プレートに平行な方向から見て前記第１の軌跡と接するもしくは重なる略円弧状の第２の軌跡を描くように、前記プレートの他方の面側の所定部分をエッチングして前記出力開口を形成することを特徴とするダイノードの製造方法。
【請求項２】
前記第１の軌跡の半径を前記第２の軌跡の半径よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載のダイノードの製造方法。
【請求項３】
前記第１の軌跡の中心を、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記一方の面よりも内側に位置させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイノードの製造方法。
【請求項４】
前記第２の軌跡の中心を、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記他方の面よりも内側、もしくは前記プレートの前記他方の面上に位置させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のダイノードの製造方法。
【請求項５】
一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔が形成されたダイノードの構造であって、
前記貫通孔の内側面は、互いに対向する第１の湾曲面と第２の湾曲面とを含み、
前記第１の湾曲面は、前記入力開口に対向するように前記入力開口の縁部から延び、前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、
前記第２の湾曲面は、前記出力開口に対向するように前記出力開口の縁部から延び、前記プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、
前記出力開口は、前記入力開口に比べて大なる口径に形成されていることを特徴とするダイノードの構造。
【請求項６】
前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面とは、前記第１の湾曲面を形成するための軌跡と前記第２の湾曲面を形成するための軌跡とが接するもしくは重なるようにして形成されていることを特徴とする請求項５に記載のダイノードの構造。
【請求項７】
前記プレートに平行な方向から見たときの前記第１の湾曲面の半径は、前記プレートに平行な方向から見たときの前記第２の湾曲面の半径よりも小さいことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のダイノードの構造。
【請求項８】
前記第１の湾曲面の中心は、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記一方の面よりも内側に位置していることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載のダイノードの構造。
【請求項９】
前記第２の湾曲面の中心は、前記プレートに平行な方向から見て前記プレートの前記他方の面よりも内側、もしくは前記プレートの前記他方の面上に位置していることを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載のダイノードの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子増倍管、光電子増倍管等に用いられるダイノードの製造方法、及びその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のダイノードとして、たとえば特公平６−７４５７号公報、特開平５−１８２６３１号公報、特開平６−３１４５５１号公報等に開示されたようなものが知られている。特公平６−７４５７号公報に開示されたダイノードは、複数の内曲状たとえば樽状の貫通孔を有する有孔の板部材であって、貫通孔はその縦軸及びダイノードを通る中正面に関して対称である。貫通孔の入力及び出力直径は同一であり、貫通孔内の直径よりも小さい。また、ダイノードは２枚の金属シートからなり、収斂する又はテーパをもった孔がエッチングにより形成された各シートを直径の大きいほうの開口を対面させて背中合わせに配設することにより構成されている。
【０００３】
特開平５−１８２６３１号公報及び特開平６−３１４５５１号公報に開示されたダイノードは、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする複数の貫通孔が配列形成されたプレートを有しており、各貫通孔の内側面には、入射開口から入射した電子が衝突するように電子の入射方向に対して傾斜する傾斜部を備えている。また、各貫通孔の出力開口は入力開口に比べて大なる口径に形成されている。
【０００４】
ところで、ｎ段のダイノードから放出された２次電子はｎ段とｎ＋１段との電位差によって形成される制動電界に導かれてｎ＋１段のダイノードに入射することになる。特公平６−７４５７号公報に開示されたダイノードでは、貫通孔の入力及び出力直径が同一であるために、制動電界となるｎ段の貫通孔内部への等電位線の入り込みが不十分であり、貫通孔内部の制動電界が弱いという欠点があり、放出された２次電子がｎ段側に戻ってしまう場合もあり、電子の収集効率を低下させる原因の一つとなっていた。
【０００５】
これに対して、特開平５−１８２６３１号公報に開示されたダイノードでは、貫通孔を出力開口が入力開口に比べて大なる口径となるように形成することにより、貫通孔の内側面は出力開口に向かって拡開するテーパ形状となり、２次電子を次段に導く制動電界は口径の大きな出力開口から入り、傾斜部の対向側の内側面に沿って上昇し、貫通孔内部に深く入り込むように形成されることになる。この結果、貫通孔内部に入り込む制動電界の強さが増大し、放出された２次電子を次段のダイノードにより確実に導くことができ、電子の収集効率を向上することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ダイノードは、特公平６−７４５７号公報及び特開平６−３１４５５１号公報等に開示されているように、２枚の金属薄板（プレート）からなり、各金属薄板にエッチング技術を用いて貫通孔を形成し、この後、２枚の金属薄板を接合して一体化することにより形成される。
【０００７】
しかしながら、２枚の金属薄板を接合してダイノードを形成するものでは、各金属薄板を接合する際に金属薄板間で位置ずれが生じることがあり、この金属薄板間の位置ずれにより２次電子を適切に導くことができなくなり、電子の収集効率が悪化するという問題点を有している。また、２枚の金属薄板を設計する必要があると共に、製造工程において接合工程が必要となることからダイノードの製造コストが高くなるという問題点も有している。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電子の収集効率の悪化を抑制し、製造コストを低減することが可能なダイノードの製造方法及び構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るダイノードの製造方法は、一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔を形成するダイノードの製造方法であって、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有する略円弧状の第１の軌跡を描くように、プレートの一方の面側の所定部分をエッチングして入力開口を形成し、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有すると共に、その中心が第１の軌跡の中心に対してプレートに平行な方向にずれて位置しており、プレートに平行な方向から見て第１の軌跡と接するもしくは重なる略円弧状の第２の軌跡を描くように、プレートの他方の面側の所定部分をエッチングして出力開口を形成することを特徴としている。
【００１０】
本発明に係るダイノードの製造方法では、一枚のプレートに対して、このプレートに平行な方向から見て所定の半径を有する略円弧状の第１の軌跡を描くように、プレートの一方の面側の所定部分をエッチングして入力開口を形成する一方、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有すると共に、その中心が第１の軌跡の中心に対してプレートに平行な方向にずれて位置しており、プレートに平行な方向から見て第１の軌跡と接するもしくは重なる略円弧状の第２の軌跡を描くように、プレートの他方の面側の所定部分をエッチングして出力開口を形成するので、一枚のプレートに貫通孔を形成することが可能となる。これにより、２枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノードの製造コストを低減することができる。また、２枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、放出された２次電子を次段のダイノードに適切に導くことができ、電子の収集効率の悪化を抑制することができる。
【００１１】
また、第１の軌跡の半径を第２の軌跡の半径よりも小さくすることが好ましい。このように、第１の軌跡の半径を第２の軌跡の半径よりも小さくすることにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。
【００１２】
また、第１の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置させることが好ましい。このように、第１の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置させることにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。
【００１３】
また、第２の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置させることが好ましい。このように、第２の軌跡の中心を、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置させることにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。
【００１４】
本発明に係るダイノードの構造は、一枚のプレートに、一端を入力開口とし、他端を出力開口とする貫通孔が形成されたダイノードの構造であって、貫通孔の内側面は、互いに対向する第１の湾曲面と第２の湾曲面とを含み、第１の湾曲面は、入力開口に対向するように入力開口の縁部から延び、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、第２の湾曲面は、出力開口に対向するように出力開口の縁部から延び、プレートに平行な方向から見て所定の半径を有した略円弧状に形成され、出力開口は、入力開口に比べて大なる口径に形成されていることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係るダイノードの構造では、貫通孔の内側面が上述したような第１の湾曲面と第２の湾曲面とを含んでいることから、一枚のプレートに貫通孔を形成することが可能となり、２枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノードの製造コストを低減することができる。また、２枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、更に、出力開口が入力開口に比べて大なる口径に形成されているので、放出された２次電子が次段のダイノードに適切に導かれることになり、電子の収集効率を向上することができる。
【００１６】
また、第１の湾曲面と第２の湾曲面とは、第１の湾曲面を形成するための軌跡と第２の湾曲面を形成するための軌跡とが接するもしくは重なるようにして形成されていることが好ましい。このように、第１の湾曲面と第２の湾曲面とが、第１の湾曲面を形成するための軌跡と第２の湾曲面を形成するための軌跡とが接するもしくは重なるようにして形成されることにより、貫通孔を容易に形成することができ、ダイノードの製造コストをより一層低減することができる。
【００１７】
また、プレートに平行な方向から見たときの第１の湾曲面の半径は、プレートに平行な方向から見たときの第２の湾曲面の半径よりも小さいことが好ましい。このように、プレートに平行な方向から見たときの第１の湾曲面の半径が、プレートに平行な方向から見たときの第２の湾曲面の半径よりも小さいことにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。
【００１８】
また、第１の湾曲面の中心は、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置していることが好ましい。このように、第１の湾曲面の中心が、プレートに平行な方向から見てプレートの一方の面よりも内側に位置することにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。
【００１９】
また、第２の湾曲面の中心は、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置していることが好ましい。このように、第２の湾曲面の中心が、プレートに平行な方向から見てプレートの他方の面よりも内側、もしくはプレートの他方の面上に位置することにより、入力開口に比べて大なる口径の出力開口を有する貫通孔をプレートに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノードを低製造コストで実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明によるダイノードの製造方法及び構造の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態は、本発明を放射線検出装置等に用いられる光電子増倍管に適用した例を示している。
【００２１】
図１は、第１実施形態に係る光電子増倍管を示す斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。これらの図面に示す光電子増倍管１は、略正四角筒形状の金属製（たとえば、コバール金属製やステンレス製）の側管２を有し、この側管２の一側の開口端Ａには、ガラス製（たとえば、コバールガラス製や石英ガラス製）の受光面板３が融着固定されている。この受光面板３の内表面には、光を電子に変換する光電面３ａが形成され、この光電面３ａは、受光面板３に予め蒸着させておいたアンチモンにアルカリ金属を反応させることで形成される。また、側管２の開口端Ｂには、金属製（たとえば、コバール金属製やステンレス製）のステム板４が溶接固定されている。このように、側管２と受光面板３とステム板４とによって密封容器５が構成され、この密封容器５は、高さが１０ｍｍ程度の極薄タイプのものである。なお、受光面板３の形状は、正方形に限定されるものでは無く、長方形や六角形等の多角形であってもよい。
【００２２】
また、ステム板４の中央には金属製の排気管６が固定されている。この排気管６は、光電子増倍管１の組立て作業終了後、密封容器５の内部を真空ポンプ（図示せず）によって排気して真空状態にするのに利用されると共に、光電面３ａの成形時にアルカリ金属蒸気を密封容器５内に導入させる管としても利用される。
【００２３】
密封容器５内には、ブロック状で積層タイプの電子増倍器７が設けられ、この電子増倍器７は、１０枚（１０段）の板状のダイノード８を積層させた電子増倍部９を有している。電子増倍器７は、ステム板４を貫通するように設けられたコバール金属製のステムピン１０によって密封容器５内で支持され、各ステムピン１０の先端は各ダイノード８と電気的に接続されている。また、ステム板４には、各ステムピン１０を貫通させるためのピン孔４ａが設けられ、各ピン孔４ａには、コバールガラス製のハーメチックシールとして利用されるタブレット１１が充填されている。各ステムピン１０は、このタブレット１１を介してステム板４に固定される。なお、各ステムピン１０には、ダイノード用のものとアノード用のものとがある。
【００２４】
電子増倍器７には、電子増倍部９の下方に位置してステムピン１０の上端に固定したアノード１２が並設されている。また、電子増倍器７の最上段において、光電面３ａと電子増倍部９との間には平板状の集束電極板１３が配置されている。この集束電極板１３には、スリット状の開口部１３ａが複数本形成され、各開口部１３ａは全て同一方向に延在した配列をなす。同様に、電子増倍部９の各ダイノード８には、電子を増倍させるためのスリット状電子増倍孔１４が複数本形成されることにより配列されている。ここで、電子増倍孔１４は各請求項における貫通孔を構成している。
【００２５】
そして、各ダイノード８の各電子増倍孔１４を段方向にそれぞれ配列してなる各電子増倍経路Ｌと、集束電極板１３の各開口部１３ａとを一対一で対応させることによって、電子増倍器７には、複数のチャンネルが形成されることになる。また、電子増倍器７に設けられた各アノード１２は所定数のチャンネル毎に対応するように８×８個設けられ、各アノード１２を各ステムピン１０にそれぞれ接続させることで、各ステムピン１０を介して外部に個別的な出力を取り出している。
【００２６】
このように、電子増倍器７は、複数のリニア型チャンネルを有している。そして、図示しないブリーダ回路に接続した所定のステムピン１０によって、電子増倍部９及びアノード１２には所定の電圧が供給され、光電面３ａと集束電極板１３とは、同じ電位に設定され、各ダイノード８とアノード１２は、上段から順に高電位の設定がなされている。したがって、受光面板３に入射した光は、光電面３ａで電子に変換され、その電子が、集束電極板１３と電子増倍器７の最上段に積層されている第１段のダイノード８とによって形成される電子レンズ効果により、所定のチャンネル内に入射することになる。そして、電子の入射したチャンネルにおいて、電子は、ダイノード８の電子増倍経路Ｌを通りながら、各ダイノード８で多段増倍されて、アノード１２に入射し、所定のチャンネル毎に個別的な出力が各アノード１２から送出されることになる。
【００２７】
次に、上述したダイノード８の構成を、図３〜図５に基づいて詳細に説明する。図３は、ダイノード８を示す平面図であり、図４は、ダイノード８の要部拡大平面図であり、図５は、ダイノード８の要部断面図である。
【００２８】
夫々のダイノード８は、表面が導電性を有する１枚のプレート８ａからなる。各ダイノード８には、８列のチャンネル１５が形成されており、各チャンネル１５は、ダイノード８の外枠１６と仕切部１７とで作り出されている。各チャンネル１５には、後述するようにケミカルエッチング等を施すことにより、電子増倍孔１４が集束電極板１３の開口部１３ａと同数本並設されている。各電子増倍孔１４は、すべて同一方向に延在し、紙面と垂直な方向に複数配列されている。また、電子増倍孔１４同士は、線状の増倍孔境界部分１８で仕切られている。仕切部１７の幅は、アノード１２同士の間隔に対応して決定されると共に、増倍孔境界部分１８より広い幅で形成されている。
【００２９】
プレート８ａ（ダイノード８）の上面には、電子増倍孔１４の一端となる略長方形状（略０．１９ｍｍ×略６．０ｍｍ）の入力開口１４ａが形成され、下面には電子増倍孔１４の他端となる略長方形状（略０．３ｍｍ×略６．０ｍｍ）の出力開口１４ｂが形成されている。出力開口１４ｂは、入力開口１４ａに比べて大なる口径に形成されている。本実施形態においては、プレート８ａ（ダイノード８）の厚さｔは０．２ｍｍ程度であり、電子増倍孔１４のピッチｐは０．５ｍｍ程度である。
【００３０】
電子増倍孔１４の内側面は、互いに対向する第１の湾曲面１９ａと第２の湾曲面１９ｂとを含んでいる。第１の湾曲面１９ａは、入力開口１４ａに対向するように入力開口１４ａの縁部から延び、プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１１ｍｍ程度）を有した略円弧状に形成されている。第２の湾曲面１９ｂは、出力開口１４ｂに対向するように出力開口１４ｂの縁部から延び、プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１６ｍｍ程度）を有した略円弧状に形成されている。第１の湾曲面１９ａには、アンチモン（Ｓｂ）の真空蒸着を施し、アルカリを反応させて２次電子放出層を形成している。
【００３１】
本実施形態においては、第１の湾曲面１９ａと第２の湾曲面１９ｂとは、第１の湾曲面１９ａを形成するためのエッチング軌跡と第２の湾曲面１９ｂを形成するためのエッチング軌跡とが重なるようにして形成されている。また、第１の湾曲面１９ａの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの一方の面（上面）よりも内側に位置している。第２の湾曲面１９ｂの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの他方の面（下面）よりも内側に位置している。なお、第２の湾曲面１９ｂの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの他方の面（下面）上に位置してもよい。
【００３２】
各ダイノード８の外枠１６及び仕切部１７の所定の位置にドーム状に形成されたガラス部３１を接合して設けるようにしてもよい。この場合、ガラス部３１は、１つの外枠１６あるいは仕切部１７に対して９個、全８１個設けられている。ガラス部３１は、外枠１６及び仕切部１７にガラスを塗布して硬化させることにより接合されており、上向きに凸とされた略半円柱状のドーム形状を呈している。各ダイノード８は、ドーム状に形成されたガラス部３１が接合された後に積層される。これにより、電子増倍部９は、ガラス部３１を介して各ダイノード８が積層されることにより構成されることになる。
【００３３】
本実施形態においては、積層されたダイノード８とガラス部３１とは略線接触することになり、ダイノード８とガラス部３１との接合面積が少なくなる。この結果、ダイノード８の反りの発生を抑制することができ、ダイノード８の積層を容易に行うことができる。また、外枠１６及び仕切部１７の所定の位置にドーム状に形成されたガラス部３１を設けることにより、電子増倍孔１４が配列された部分（チャンネル１５）の面積、すなわち電子増倍器７（光電子増倍管１）における有感受光面積の減少を抑制した上で、ダイノード８にガラス部３１を接合することができる。
【００３４】
次に、図６に基づいて、ダイノード８の製造方法について説明する。ダイノード８は、プレート８ａの上面及び下面に所定形状のエッチング防止用のマスクを形成した後に、以下のようにして一枚のプレート８ａにケミカルエッチングを施すことにより、貫通孔としての電子増倍孔１４が形成される。プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１１ｍｍ程度）を有する略円弧状の第１の軌跡ｌ1を描くように、プレート８ａの一方の面（上面）側の所定部分をケミカルエッチングして入力開口１４ａを形成する。また、プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１６ｍｍ程度）を有すると共に、その中心ｍ2が第１の軌跡ｌ1の中心ｍ1に対してプレート８ａに平行な方向にずれて位置しており、プレート８ａに平行な方向から見て第１の軌跡ｌ1と重なる略円弧状の第２の軌跡ｌ2を描くように、プレート８ａの他方の面（下面）側の所定部分をケミカルエッチングして出力開口１４ｂを形成する。第１の軌跡ｌ1の中心ｍ1と第２の軌跡ｌ2の中心ｍ2とのプレート８ａに平行な方向における間隔ｃは、０．１６ｍｍ程度に設定されている。第１の軌跡ｌ1と第２の軌跡ｌ2とを重ならせることにより、入力開口１４ａと出力開口１４ｂを形成する際に、プレート８ａに貫通孔（電子増倍孔１４）が形成されることになる。
【００３５】
本実施形態においては、第１の軌跡ｌ1の中心ｍ1を、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの上面よりも内側に位置させており、プレート８ａの上面から第１の軌跡ｌ1の中心ｍ1までの長さａを０．０６ｍｍ程度に設定している。また、第２の軌跡ｌ2の中心ｍ2を、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの下面よりも内側に位置させており、プレート８ａの下面から第２の軌跡ｌ2の中心ｍ2までの長さｂを０．０３ｍｍ程度に設定している。なお、第２の軌跡ｌ2の中心ｍ2を、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの下面上に位置させるようにしてもよい。このように、
【００３６】
第１の軌跡ｌ1を描くようにプレート８ａをケミカルエッチングすることにより第１の湾曲面１９ａが形成されることになる。プレート８ａの厚さｔに対する第１の湾曲面１９ａのエッチング深度（ｅｄ1／ｔ×１００）は、図５に示されるように、８５％以上となる。
【００３７】
また、第２の軌跡ｌ2を描くようにプレート８ａをケミカルエッチングすることにより第２の湾曲面１９ｂが形成されることになる。プレート８ａの厚さｔに対する第２の湾曲面１９ｂのエッチング深度（ｅｄ2／ｔ×１００）は、図５に示されるように、９０％以上となる。
【００３８】
次に、以上のように構成するダイノード８を用いた電子増倍器７（電子増倍部９）の作用を図７に基づいて説明する。
【００３９】
図７は、電子増倍器７の電子増倍部９を構成する複数段のダイノード８のうち、連続する３段を取り出して示したものである。各段のダイノード８は、第１の湾曲面１９ａ（第２の湾曲面１９ｂ）の湾曲の向きが上段と下段で反転するように、プレート８ａの配置方向を段毎に反転させて積層している。
【００４０】
この状態で、各ダイノード８に所定の電圧を印加すると、前段の出力開口１４ｂから電子増倍孔１４内に湾曲して入り込む状態の等電位線と、後段の入力開口１４ａから電子増倍孔１４内に湾曲して入り込む状態の等電位線とが形成されることになる。ここで、出力開口１４ｂは、入力開口１４ａに比べて大なる口径に形成されているので、出力開口１４ｂから入り込む等電位線、すなわちは２次電子を次段に導く制動電界は、電子増倍孔１４内部に深く入り込む状態となる。この電子増倍孔１４内部に深く入り込む状態となる。
【００４１】
このように、電子増倍孔１４内への等電位線の入り込みが深ければ、電子増倍孔１４内部の制動電界が強くなり、前段のダイノード８の第１の湾曲面１９ａの下部から放出された２次電子２１は、後段のダイノード８に導かれる。
【００４２】
なお、上述した実施形態においては、第１の湾曲面１９ａと第２の湾曲面１９ｂとが、第１の湾曲面１９ａを形成するためのエッチング軌跡と第２の湾曲面１９ｂを形成するためのエッチング軌跡とが重なるようにして形成されているが、これ以外の実施形態として、第１の湾曲面１９ａと第２の湾曲面１９ｂとが、第１の湾曲面１９ａを形成するためのエッチング軌跡と第２の湾曲面１９ｂを形成するためのエッチング軌跡とが接するようにして形成されていてもよい。
【００４３】
以下、第１の湾曲面１９ａを形成するためのエッチング軌跡と第２の湾曲面１９ｂを形成するためのエッチング軌跡とが接している実施形態について、図８〜図１０に基づいて説明する。
【００４４】
図８に示されるように、プレート８ａ（ダイノード８）の上面には、電子増倍孔１４の一端となる略長方形状（略０．１９ｍｍ×略６．０ｍｍ）の入力開口１４ｃが形成され、下面には電子増倍孔１４の他端となる略長方形状（略０．３ｍｍ×略６．０ｍｍ）の出力開口１４ｄが形成されている。出力開口１４ｄは、入力開口１４ｃに比べて大なる口径に形成されている。本実施形態においては、プレート８ａ（ダイノード８）の厚さｔは０．２ｍｍ程度であり、電子増倍孔１４のピッチｐは０．５ｍｍ程度である。
【００４５】
電子増倍孔１４の内側面は、互いに対向する第１の湾曲面１９ｃと第２の湾曲面１９ｄとを含んでいる。第１の湾曲面１９ｃは、入力開口１４ｃに対向するように入力開口１４ｃの縁部から延び、プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１１ｍｍ程度）を有した略円弧状に形成されている。第２の湾曲面１９ｄは、出力開口１４ｄに対向するように出力開口１４ｄの縁部から延び、プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１６ｍｍ程度）を有した略円弧状に形成されている。第１の湾曲面１９ｃには、アンチモン（Ｓｄ）の真空蒸着を施し、アルカリを反応させて２次電子放出層を形成している。
【００４６】
本実施形態においては、第１の湾曲面１９ｃと第２の湾曲面１９ｄとは、第１の湾曲面１９ｃを形成するためのエッチング軌跡と第２の湾曲面１９ｄを形成するためのエッチング軌跡とが接するようにして形成されている。また、第１の湾曲面１９ｃの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの一方の面（上面）よりも内側に位置している。第２の湾曲面１９ｄの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの他方の面（下面）よりも内側に位置している。なお、第２の湾曲面１９ｄの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの他方の面（下面）上に位置してもよい。
【００４７】
次に、図９に基づいて、ダイノード８の製造方法について説明する。ダイノード８は、プレート８ａの上面及び下面に所定形状のエッチング防止用のマスクを形成した後に、以下のようにして一枚のプレート８ａにケミカルエッチングを施すことにより、貫通孔としての電子増倍孔１４が形成される。プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１１ｍｍ程度）を有する略円弧状の第１の軌跡ｌ3を描くように、プレート８ａの一方の面（上面）側の所定部分をケミカルエッチングして入力開口１４ｃを形成する。また、プレート８ａに平行な方向から見て所定の半径（たとえば、０．１６ｍｍ程度）を有すると共に、その中心ｍ4が第１の軌跡ｌ3の中心ｍ3に対してプレート８ａに平行な方向にずれて位置しており、プレート８ａに平行な方向から見て第１の軌跡ｌ3と重なる略円弧状の第２の軌跡ｌ4を描くように、プレート８ａの他方の面（下面）側の所定部分をケミカルエッチングして出力開口１４ｄを形成する。第１の軌跡ｌ3の中心ｍ3と第２の軌跡ｌ4の中心ｍ4とのプレート８ａに平行な方向における間隔ｈは、０．２３ｍｍ程度に設定されている。第１の軌跡ｌ3と第２の軌跡ｌ4とを接させることにより、入力開口１４ｃと出力開口１４ｄを形成する際に、エッチングによりプレート８ａが侵蝕され、プレート８ａに貫通孔（電子増倍孔１４）が形成されることになる。
【００４８】
本実施形態においては、第１の軌跡ｌ3の中心ｍ3を、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの上面よりも内側に位置させており、プレート８ａの上面から第１の軌跡ｌ3の中心ｍ3までの長さｆを０．０６ｍｍ程度に設定している。また、第２の軌跡ｌ4の中心ｍ4を、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの下面よりも内側に位置させており、プレート８ａの下面から第２の軌跡ｌ4の中心ｍ4までの長さｇを０．０３ｍｍ程度に設定している。なお、第２の軌跡ｌ4の中心ｍ4を、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの下面上に位置させるようにしてもよい。このように、
【００４９】
第１の軌跡ｌ3を描くようにプレート８ａをケミカルエッチングすることにより第１の湾曲面１９ｃが形成されることになる。プレート８ａの厚さｔに対する第１の湾曲面１９ｃのエッチング深度（ｅｄ3／ｔ×１００）は、図５に示されるように、８５％以上となる。
【００５０】
また、第２の軌跡ｌ4を描くようにプレート８ａをケミカルエッチングすることにより第２の湾曲面１９ｄが形成されることになる。プレート８ａの厚さｔに対する第２の湾曲面１９ｄのエッチング深度（ｅｄ4／ｔ×１００）は、図５に示されるように、９０％以上となる。
【００５１】
次に、以上のように構成するダイノード８を用いた電子増倍器７（電子増倍部９）の作用を図１０に基づいて説明する。
【００５２】
図１０は、電子増倍器７の電子増倍部９を構成する複数段のダイノード８のうち、連続する３段を取り出して示したものである。各段のダイノード８は、第１の湾曲面１９ｃ（第２の湾曲面１９ｄ）の湾曲の向きが上段と下段で反転するように、プレート８ａの配置方向を段毎に反転させて積層している。
【００５３】
この状態で、各ダイノード８に所定の電圧を印加すると、前段の出力開口１４ｄから電子増倍孔１４内に湾曲して入り込む状態の等電位線と、後段の入力開口１４ｃから電子増倍孔１４内に湾曲して入り込む状態の等電位線とが形成されることになる。ここで、出力開口１４ｄは、入力開口１４ｃに比べて大なる口径に形成されているので、出力開口１４ｄから入り込む等電位線、すなわちは２次電子を次段に導く制動電界は、電子増倍孔１４内部に深く入り込む状態となる。この電子増倍孔１４内部に深く入り込む状態となる。
【００５４】
このように、電子増倍孔１４内への等電位線の入り込みが深ければ、電子増倍孔１４内部の制動電界が強くなり、前段のダイノード８の第１の湾曲面１９ｃの下部から放出された２次電子２１は、後段のダイノード８に導かれる。
【００５５】
このように、上述した実施形態のダイノード８によれば、電子増倍孔１４の内側面が上述したような第１の湾曲面１９ａ，１９ｃと第２の湾曲面１９ｂ，１９ｄとを含んでいることから、一枚のプレート８ａに電子増倍孔１４を形成することが可能となり、２枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノード８の製造コストを低減することができる。また、２枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、更に、出力開口１４ｂ，１４ｄが入力開口１４ａ，１４ｃに比べて大なる口径に形成されているので、放出された２次電子２１が次段のダイノード８に適切に導かれることになり、電子の収集効率を向上することができる。
【００５６】
また、第１の湾曲面１９ａ，１９ｃと第２の湾曲面１９ｂ，１９ｄとは、第１の湾曲面１９ａ，１９ｃを形成するためのエッチング軌跡（第１の軌跡ｌ1，ｌ3）と第２の湾曲面１９ｂ，１９ｄを形成するためのエッチング軌跡（第１の軌跡ｌ2，ｌ4）とが接するもしくは重なるようにして形成されていることにより、電子増倍孔１４を容易に形成することができ、ダイノード８の製造コストをより一層低減することができる。
【００５７】
また、プレート８ａに平行な方向から見たときの第１の湾曲面１９ａ，１９ｃの半径は、プレート８ａに平行な方向から見たときの第２の湾曲面１９ａ，１９ｃの半径よりも小さいことにより、入力開口１４ａ，１４ｃに比べて大なる口径の出力開口１４ｂ，１４ｄを有する電子増倍孔１４をプレート８ａに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノード８を低製造コストで実現することができる。
【００５８】
また、第１の湾曲面１９ａ，１９ｃの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの上面よりも内側に位置していることにより、入力開口１４ａ，１４ｃに比べて大なる口径の出力開口１４ｂ，１４ｄを有する電子増倍孔１４をプレート８ａに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノード８を低製造コストで実現することができる。
【００５９】
また、第２の湾曲面１９ａ，１９ｃの中心は、プレート８ａに平行な方向から見てプレート８ａの下面よりも内側、もしくはプレート８ａの下面上に位置していることにより、入力開口１４ａ，１４ｃに比べて大なる口径の出力開口１４ｂ，１４ｄを有する電子増倍孔１４をプレート８ａに極めて容易に形成することができる。この結果、電子の収集効率をより一層向上し得る構成のダイノード８を低製造コストで実現することができる。
【００６０】
また、上述した実施形態のダイノード８の製造方法によれば、一枚のプレート８ａに対して、上述した形状の第１の軌跡ｌ1，ｌ3を描くようにプレート８ａの上面側の所定部分をケミカルエッチングして入力開口１４ａ，１４ｃを形成する一方、上述した形状の第２の軌跡ｌ2，ｌ4を描くようにプレート８ａの下面側の所定部分をケミカルエッチングして出力開口１４ｂ，１４ｄを形成するので、一枚のプレート８ａに電子増倍孔１４を形成することが可能となる。これにより、２枚のプレートの設計、及び、プレートの接合工程が不要となりダイノードの製造コストを低減することができる。また、２枚のプレートを接合することがないことから、上述したような接合時のプレートの位置ずれが生じることはなく、放出された２次電子２１を次段のダイノード８に適切に導くことができ、電子の収集効率の悪化を抑制することができる。
【００６１】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、上述した数値、形状等も適宜変更して設定することができ、また、本実施形態は、光電面３ａを備えた光電子増倍管１に適用した例を示しているが、もちろん本発明は電子増倍管にも適用することができる。また、ケミカルエッチング以外のエッチング技術を用いるようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、電子の収集効率の悪化を抑制し、製造コストを低減することが可能なダイノードの製造方法及び構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光電子増倍管を示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードを示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードの要部拡大平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードの要部断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、ダイノードの製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光電子増倍管に含まれる、電子増倍部における電子軌道を示す図である。
【図８】ダイノードの他の実施形態を示す要部断面図である。
【図９】図８に示されたダイノードの製造方法を説明するための図である。
【図１０】図８に示されたダイノードが積層された電子増倍部における電子軌道を示す図である。
【符号の説明】
１…光電子増倍管、７…電子増倍器、８…ダイノード、８ａ…プレート、９…電子増倍部、１４…電子増倍孔、１４ａ，１４ｃ…入力開口、１４ｂ，１４ｄ…出力開口、１９ａ…第１の湾曲面、１９ｂ…第２の湾曲面、１９ｃ…第１の湾曲面、１９ｄ…第２の湾曲面、２１…２次電子、ｌ1，ｌ3…第１の軌跡、ｌ2，ｌ4…第２の軌跡、ｍ1，ｍ3…第１の軌跡の中心、ｍ2，ｍ4…第２の軌跡の中心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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