(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のガス雰囲気中において、対向して配置された陽極電極と被測定物質を配し複数に分割された陰極電極とに電圧を印加し、両電極間の空間内でガスをイオン化させ、分割された複数の前記陰極電極上に異なった被測定物質を配置して、各電極に流れる電荷量により、二次電子放出能を測定する二次電子放出能測定方法。
【請求項２】
複数の被測定物のうち１種類が二次電子放出能の既知な物質である請求項１記載の二次電子放出能測定方法。
【請求項３】
イオン化電極を用いてガスのイオン化を行う請求項１又は２記載の二次電子放出能測定方法。
【請求項４】
レーザ光を用いてガスのイオン化を行う請求項１または２記載の二次電子放出能測定方法。
【請求項５】
測定したいイオン種元素を含むガスを所定の雰囲気ガスとする請求項１乃至４のいずれか記載の二次電子放出能測定方法。
【請求項６】
各被測定物質面に開口部を有する視野制限板を設ける請求項１または２記載の二次電子放出能測定方法。
【請求項７】
所定の雰囲気ガスをＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ、Ｋｎあるいはこれらのガスを主とした混合ガスとする請求項１乃至５のいずれか記載の二次電子放出能測定方法。
【請求項８】
所定のガス雰囲気中に、対向して配置された陽極電極と、二次電子放出能は少なくとも１つが既知である複種類の被測定物質を配した複数に分割された陰極電極と、前記陽極電極および前記陰極電極に電圧を印加する電圧印加手段と、両電極間の空間内でガスをイオン化させるイオン化手段と、各電極に流れる電荷量を測定する電荷量測定手段と、複数の前記陰極電極に流れる電荷量および前記既知の二次電子放出能を用いて二次電子放出能を測定する二次電子測定部とを備えた二次電子放出能測定装置。
【請求項９】
イオン化電極を用いてガスのイオン化を行う請求項８記載の二次電子放出能測定装置。
【請求項１０】
レーザ光を用いてガスのイオン化を行う請求項８または９記載の二次電子放出能測定装置。
【請求項１１】
測定したいイオン種元素を含むガスを所定の雰囲気ガスとする請求項８乃至１０のいずれか記載の二次電子放出能測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子による物質からの２次電子放出能の測定方法および装置に関するものであり、放電や荷電粒子を扱う技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子が物質に入射すると二次電子が放出される。この二次電子放出能を知ることは、放電現象、荷電粒子ビーム等を扱うデバイスにとって非常に重要なことである。特に、放電管、蛍光灯、プラズマ・ディスプレイ等、ガス封入デバイスにとって、荷電粒子による構成材料からの二次電子放出の有無は、その特性に大きな影響を与える重要な問題である。それ故、デバイス構成材料の二次電子放出能を知ることは、デバイス設計の段階で性能予測ができ、有益な効果を持つ。
【０００３】
従来、荷電粒子による二次電子放出能の測定は、電子による二次電子放出能の測定と類似の方法で行っていた。即ち、電子による二次電子放出能の測定は、電子銃により発生させた電子を被測定物質に照射し、その時に発生する二次電子の量を入射電子量と比較して二次電子放出能を求めていた。一方、荷電粒子による二次電子放出能の測定は、電子による測定の時の電子銃の代わりに、イオン銃を用いてイオンを発生させ、そのイオンを被測定物に照射して被測定物質の二次電子放出能を求めていた。例えば、テレビジョン学会技術報告ＩＰＵ９５−７１、５１ページ（１９９５年）に記載されている構成の測定方法である。
【０００４】
この従来の荷電粒子による二次電子放出能の測定方法について、図４を用いて説明する。図４において、１０１はチャンバー、１０２はイオン銃、１０３は陰極電極、１０４はコレクター電極、１０５は開口部、１０６は加速電源、１０７はコレクター電源、１０８は試料、１０９〜１１１は電流計を示す。
【０００５】
測定系は、図４に示すように、チャンバー１０１の中にイオン銃１０２と、陰極電極１０３と、陰極電極１０３を囲むように形成され、試料１０８に荷電粒子が入射できるように開口部１０５を持った二次電子捕獲用コレクター電極１０４で構成されている。さらに、加速電源１０６によりイオン銃１０２と陰極電極１０３の間に加速電圧を、またコレクター電源１０７によりコレクター電極１０４に電子捕獲用コレクター電圧を印加し、各回路系に流れる電流量を電流計１０９〜１１１で測定する構成となっている。
【０００６】
そして、二次電子放出能の測定は、求めたい元素の荷電粒子をイオン源１０２から放射し、電極間の電場で加速して試料１０８に照射し、試料１０８から放出される二次電子を陰極電極１０３より電位の高いコレクター電極１０４によって捕獲する。すると、電流計１１０に二次電子電流Ｉｅが流れ、電流計１０９には荷電粒子電流Ｉｐと二次電子電流Ｉｅの合算した電流Ｉｋが流れ、電流計１１１には荷電粒子電流Ｉｐが流れる。このようにして得られた各電流値を用いて、荷電粒子による二次電子放出能γを、
【０００７】
【数１】
0003785740.tif 000002
【０００８】
として求めていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、低真空度環境での二次電子放出能を測定しようとすると、放出された二次電子は陰極電極１０３とコレクター電極１０４との間に存在するガス分子や入射荷電粒子との相互作用により、二次電子放出電流量を正確に測定できなくなる。そのため、荷電粒子ビームを照射して二次電子放出能を求めるために、チャンバー１０１の内部を真空に排気して測定する必要がある。よって、ガス封入デバイスと同様の低真空度環境での二次電子放出能を求めることができないという課題がある。
【００１０】
本発明は、ガス封入デバイスと同様の低真空度環境での二次電子放出能の値を容易に、かつ正確に測定することができる方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、所定のガス雰囲気中において、対向して配置された陽極電極と被測定物質を配した複数に分割された陰極電極とに電圧を印加し、両電極間の空間内でガスをイオン化させ、分割された複数の陰極電極に流れる電荷量により、二次電子放出能を測定するものである。
【００１２】
さらに、複数の陰極電極上に異なった被測定物質を配置することにより、また複数の被測定物質のうち１種類を二次電子放出能の既知な物質とし、分割された複数の陰極電極に流れる電荷量により、二次電子放出能を測定するものである。
【００１３】
この本発明によれば、ガス封入デバイスと同様の低真空度環境での二次電子放出能の値を容易に、かつ正確に測定する方法および装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明は、所定のガス雰囲気中において、対向して配置された陽極電極と被測定物質を配し複数に分割された陰極電極とに電圧を印加し、両電極間の空間内でガスをイオン化させ、分割された複数の陰極電極に流れる電荷量により、二次電子放出能を測定するもので、実デバイスと同様なガス封入（低真空度）環境で測定可能で、真のデバイス動作に近い二次電子放出能の値を容易に、かつ正確に測定することができるという作用を有する。
【００１５】
第本発明の２の発明は、複数の陰極電極上に異なった被測定物質を配置して、各電極に流れる電荷量を測定することにより、イオン電流と二次電子放射が同一時刻に起こる現象として、かつ同時刻での電流として得られるために、正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００１６】
本発明の第３の発明は、複数の被測定物のうち、１種類が二次電子放出能の既知な物質とすることにより、未知の物質の二次電子放出能は両者により容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００１７】
本発明の第４の発明は、イオン化電極を用いてガスのイオン化を行えば、従来のように高価なイオン銃を用いることなく安価で容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の第５の発明は、レーザ光を用いてガスのイオン化を行えば、内部の電界（陽極−陰極間）を乱すことなくイオン化ができるために容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００１９】
本発明の第６の発明は、測定したいイオン種元素を含むガスを所定の雰囲気ガスとすれば、実デバイスと同様のガス雰囲気での二次電子放出能を求めることができるために容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２０】
本発明の第７の発明は、各被測定物質面に開口部を有する視野制限板を設けたもので、開口部の面積を調整することにより容易に既知の被測定物と未知の被測定物との整合性をとることができ、二次電子放出能の値の測定を容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２１】
本発明の第８の発明は、所定の雰囲気ガスをＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ、Ｋｒあるいはこれらのガスを主とする混合ガスとすることにより、ＰＤＰや放電管などの実デバイスと同じ環境で二次電子放出能を求めることができるために容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２２】
本発明の第９の発明は、所定のガス雰囲気中に、対向して配置された陽極電極と被測定物質を配した複数に分割された陰極電極と、陽極電極および陰極電極に電圧を印加する電圧印加手段と、両電極間の空間内でガスをイオン化させるイオン化手段と、各電極に流れる電荷量を測定する電荷量測定手段と、分割された複数の陰極電極に流れる電荷量により二次電子放出能を測定する二次電子測定部とを備えたもので、実デバイスと同様なガス封入（低真空度）環境で測定可能で、真のデバイス動作に近い二次電子放出能の値を容易に、かつ正確に測定することができるという作用を有する。
【００２３】
本発明の第１０の発明は、複数の陰極電極上に異なった被測定物質を配置して、各電極に流れる電荷量を測定することにより、イオン電流と二次電子放射が同一時刻に起こる現象として、かつ同時刻での電流として得られるために、正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２４】
本発明の第１１の発明は、複数の被測定物のうち、１種類が二次電子放出能の既知な物質とすることにより、未知の物質の二次電子放出能は両者により容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２５】
本発明の第１２の発明は、イオン化電極を用いてガスのイオン化を行えば、従来のように高価なイオン銃を用いることなく安価で容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２６】
本発明の第１３の発明は、レーザ光を用いてガスのイオン化を行えば、内部の電界（陽極−陰極間）を乱すことなくイオン化ができるために容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２７】
本発明の第１４の発明は、測定したいイオン種元素を含むガスを所定の雰囲気ガスとすれば、実デバイスと同様のガス雰囲気での二次電子放出能を求めることができるために容易に、かつ正確に二次電子放出能の値を測定することができるという作用を有する。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における荷電粒子による二次電子放出能測定装置を示す構成図である。図１において、１はチャンバー、２は陽極電極、３は陰極電極Ａ、４は陰極電極Ｂ、５はイオン化部、６、７、８は電荷量測定部、９は電圧印加部、１０は被測定物質Ａ、１１は被測定物質Ｂ、１２は二次電子測定部、１３は端子、１４は視野制限板を示す。
【００２９】
図１に示すように、チャンバー１の中に陽極電極２と、複数の陰極電極Ａ３と陰極電極Ｂ４と、陽極−陰極電極間の空間で封入されたガスをイオン化するイオン化部５を備え、かつ陽極電極２と陰極電極３および４間に電圧印加できる電圧印加部９と、各電極に流れる電荷量を測定する電荷量測定部６〜８とを備えた構成となっている。そして、被測定物Ａ１０と被測定物Ｂ１１をそれぞれ陰極電極Ａ３と陰極電極Ｂ４の上にセットし、イオン化部５によってガスをイオン化し、陽イオンの荷電粒子を被測定物質１０および１１上に照射させる。すると各被測定物質１０および１１から二次電子が放出され、荷電粒子と合算した電荷が各電荷量測定部６、７に流れ、全電荷量が電荷量測定部８に流れる。二次電子測定部１２は、電荷量測定部６、７および８からの電荷量から二次電子放出能γを求め、端子１３に出力する。
【００３０】
陽極電極および陰極電極間の空間で、ガスを放電させてプラズマ化し、被測定物質に流入する荷電粒子の電荷量をＱｉ、陰極電極に流れる電荷量（荷電粒子量＋二次電子量）をＱｋとすると、二次電子放出能γは、簡単に表すと、
【００３１】
【数２】
0003785740.tif 000003
【００３２】
と書くことができる。
ここで、電荷量測定部６および７に流れる総電荷量をそれぞれＱａおよびＱｂ、被測定物質Ａ１０および被測定物質Ｂ１１に流入する荷電粒子の電荷量をそれぞれＱiaおよびＱibまた二次電子放出能をそれぞれγａおよびγｂとすると、
【００３３】
【数３】
0003785740.tif 000004
【００３４】
の関係が成り立つ。
また、ガスがイオン化される部分から、複数の陰極電極Ａ３と陰極電極Ｂ４のそれぞれの電極が等価に見込めるように配すると、例えば複数の陰極電極Ａ３と陰極電極Ｂ４のそれぞれの総面積を等しくすると、陰極電極Ａ３と陰極電極Ｂ４への流入荷電粒子量、即ち被測定物質Ａ１０および被測定物質Ｂ１１に流入する荷電粒子の電荷量ＱiaおよびＱibが等しくなる。よって、γａとγｂとの間には次の関係が成り立つ。
【００３５】
【数４】
0003785740.tif 000005
【００３６】
ここで、例えば被測定物質Ａ１０の二次電子放出能γａの値が既知とすると、二次電子放出能の値が未知な物質である被測定物質Ｂ１１の二次電子放出能γｂの値を、電荷量測定部６および７に流れる総電荷量ＱａおよびＱｂを測定することにより、二次電子測定部１２で（数４）を用いて二次電子放出能γｂを求めることができる。二次電子測定部１２で求めた二次電子放出能γｂは、端子１３を介して出力される。
【００３７】
なお、ここで複数の陰極電極として、２つの陰極電極を用いて説明したが、その数は２つに限定されるものでないことは無論である。また、本発明では、複数の陰極電極上に異なった被測定物質を配置して、各電極に流れる電流を測定するようにしたもので、イオン電流と二次電子放射が同一時刻に起こる現象として、かつ同時刻での電流として得ることができる。これは、従来、イオン電流と二次電子電流の測定は陰極電極と二次電子電流を集めるコレクター電極とにより別電極で測定していたために、その間を電子が走行する時間だけ、イオン電流と二次電子電流に時間的な差があり誤差を招いていたものを改善することができる。
【００３８】
さらに、ガスのイオン化部分から各被測定物質に荷電粒子が等価に照射されるように、各測定物質面に開口部を有する視野制限板１４を設け、開口部の面積を調整することにより、被測定物質Ａ１０および被測定物質Ｂ１１に流入する荷電粒子の電荷量ＱiaおよびＱibが等しくまたは校正することができ、より精度の高い二次電子放射能を求めることができることは無論である。また、開口部の形状は特に限定するものではなく、円形でも矩形でも良く、視野制限板１４の材質は二次電子放出の小さいものが良い。
【００３９】
また、陰極電極Ａおよび陰極電極Ｂの総面積を等しい場合で説明したが、面積比率によって、それぞれの陰極電極に入射する荷電粒子量および陰極電極に流れる総電荷量を較正すれば同様に二次電子放射能を求めることができることは無論である。
【００４０】
さらに、３種類以上の複数の被測定物質を同時に陰極電極上に配すれば、同時に同じ条件下で、それぞれの二次電子放射能を求めることができることは無論である。
【００４１】
上述のように、本発明によって、ガス封入デバイスと同様の低真空度環境での二次電子放出能の値を容易に、かつ正確に測定することができる方法および装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明は低真空度環境でなく高真空度下においても、求めたい荷電粒子を等価に、あるいは既知の配分比率で、被測定物質に照射することにより、同様に二次電子放射能を求めることができることは無論である。
【００４３】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の荷電粒子による二次電子放出能測定装置を示す構成図である。図２に示すように、チャンバー２１の中に例えばＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ、Ｋｒあるいはこれらを主とする混合ガスを封入し、陽極電極２２と、複数の陰極電極Ａ２３と陰極電極Ｂ２４との間に、電圧印加部２９によって、例えば１００Ｖ〜３ＫＶ程の電圧を印加し、陽極電極２２と陰極電極２３および２４の間の空間で、イオン化電極２５に数十ＫＶの高電圧パルスを印加することにより、封入したガスをイオン化する。イオン化された陽イオン粒子が陰極電極Ａ２３および陰極電極Ｂ２４上の既知の値の被測定物Ａ３０、例えばＳｉ、Ａｕ、Ｐｔ等と被測定物Ｂ３１、例えばＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＷまたはＭｏに照射され、各被測定物質３０および３１から二次電子が放出される。
【００４４】
各被測定物質３０および３１から放出された二次電子量および荷電粒子量と合算した電荷量ＱａおよびＱｂが各電荷量測定部２６、２７に流れる。この流れる電荷量を、例えば電流計、ストレージ・オシロあるいはコンピュータへの取り込み機能を備えた電荷量測定部２６〜２８で測定し、二次電子測定部３２で（数４）を用いて未知の物質の二次電子放出能γｂを求めることができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態の荷電粒子による二次電子放出能測定装置を示す構成図である。図３に示すように、チャンバー４１の中に例えばＡｒ、Ｈｅ、ＮｅあるいはＸｅを封入し、陽極電極４２と、複数の陰極電極Ａ４３と陰極電極Ｂ４４との間に、電圧印加部４９によって、例えば５０Ｖ〜５ＫＶ程の電圧を印加し、陽極電極４２と陰極電極４３および４４の間の空間で、例えばＣＯ２レーザあるいはエキシマ・レーザ４５をチャンバー４１に設けた窓５３からレンズ５２により集光して、封入したガスをイオン化する。すると、イオン化された陽イオン粒子が陰極電極Ａ４３および陰極電極Ｂ４４上の既知の値の被測定物質Ａ５０、例えばＣ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ等と被測定物Ｂ５１、例えばＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３またはＭｏに照射され、各被測定物質５０および５１から二次電子が放出される。
【００４６】
各被測定物質５０および５１から放出された二次電子量および荷電粒子量と合算した電荷量ＱａおよびＱｂが各電荷量測定部４６、４７に流れる。この流れる電荷量を、例えば電流計、ストレージ・オシロあるいはコンピュータへの取り込み機能を備えた電荷量測定部４６〜４８で測定し、二次電子測定部５２で（数４）を用いて未知の物質の二次電子放出能γｂを求めることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、対向して配置された陽極電極と被測定物質を設けた複数に分割された陰極電極とに電圧を印加し、両電極間の空間内でガスをイオン化させ、分割された複数の陰極電極に流れる電荷量により、二次電子放出能を測定するもので、低真空度環境での二次電子放出能の値を容易に、かつ正確に測定することができるという有利な効果が得られる。
【００４８】
また、同時に本発明の電極構成にすれば、低真空度環境でなく、従来の高真空度下においても、求めたい荷電粒子を等価に、あるいは既知の配分比率で、被測定物質に照射することにより、同様に容易に二次電子放射能を求めることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による二次電子放出能測定装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２による二次電子放出能測定装置を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態３による二次電子放出能測定装置を示す構成図
【図４】従来の技術による二次電子放出能測定方法を示す構成図
【符号の説明】
１、２１、４１  チャンバー
２、２２、４２  陽極電極
３、２３、４３  陰極電極Ａ
４、２４、４４  陰極電極Ｂ
５  イオン化部
６、７、８、２６、２７、２８、４６、４７、４８  電荷量測定部
９、２９、４９  電圧印加部
１０、３０、５０  被測定物質Ａ
１１、３１、５１  被測定物質Ｂ
１２、３２、５２  二次電子測定部
１３、３３、５３  端子
１４  視野制限板
２５  イオン化電極
４５  レーザ光
５２  レンズ
５３  窓
【図１】
0003785740.tif 000006
【図２】
0003785740.tif 000007
【図３】
0003785740.tif 000008
【図４】
0003785740.tif 000009