透過型光電陰極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透過型的光電陰極。
【背景技術(shù)】
[0002]在透過型光電陰極中，期待在從微小的光量至大光量的較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行具有直線性的檢測、即陰極線性特性的提高。在此，陰極線性特性是指陰極輸出電流相對于入射光量的直線性。陰極的線性特性的提高考慮在需要向光電轉(zhuǎn)換層供給適當(dāng)?shù)碾姾蓵r、例如在光透過性基板和光電轉(zhuǎn)換層之間設(shè)置具有導(dǎo)電性的層(基底層)并降低光電轉(zhuǎn)換層的面電阻來應(yīng)對。
[0003]另一方面，已知在反射型光電陰極中，在基板和光電面之間設(shè)置有由石墨或碳納米管等構(gòu)成的層(中間層)的結(jié)構(gòu)(參照下述專利文獻(xiàn)I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特開2001-202873號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008]但是，這樣的中間層存在大幅吸收入射光的情況，因此，存在當(dāng)用于透過型光電面時，充足的光量的入射光無法到達(dá)光電轉(zhuǎn)換層，無法獲得充足的靈敏度的情況。另一方面，通過對光電轉(zhuǎn)換層添加添加物來降低光電轉(zhuǎn)換層自身的面電阻，也能夠?qū)怆娹D(zhuǎn)換層供給適當(dāng)?shù)碾姾?，但是，因添加添加物而存在光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換效率降低的情況，存在最終無法獲得充足的靈敏度的情況。如上所述，在透過型光電面中，要通過降低光電轉(zhuǎn)換層的面電阻來提高陰極的線性特性，另一方，存在靈敏度降低的問題。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)問題而完成的，其目的在于，提供一種能夠保持充足的靈敏度并且提高陰極線性特性的透過型光電陰極。
[0010]解決問題的技術(shù)手段
[0011]本發(fā)明的一方面所涉及的透過型光電陰極包括:光透過性基板，其具有光入射的一面和出射從一面?zhèn)热肷涞墓獾牧硪幻?設(shè)置在光透過性基板的另一面?zhèn)?、將從另一面出射的光轉(zhuǎn)換為光電子的光電轉(zhuǎn)換層;和設(shè)置在光透過性基板和光電轉(zhuǎn)換層之間的由石墨烯構(gòu)成的光透過性導(dǎo)電層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方面所涉及的透過型光電陰極，在光透過性基板和光電轉(zhuǎn)換層之間設(shè)置由兼具有高光透過性和高導(dǎo)電性的石墨烯構(gòu)成的光透過性導(dǎo)電層，能夠不妨礙光向光電轉(zhuǎn)換層的入射而降低光電轉(zhuǎn)換層的面電阻。由此，能夠保持充足的靈敏度，并且提高陰極線性特性。
[0013]在上述透過型光電陰極中，光透過性導(dǎo)電層也可以由單層的石墨烯構(gòu)成。如上所述，當(dāng)用單層的石墨烯形成光透過性導(dǎo)電層時，與用多層的石墨烯形成光透過性導(dǎo)電層的情況相比，能夠提高光透過性導(dǎo)電層的光透過率。由此，能夠?qū)墓馔高^性基板的另一面出射的光更可靠地導(dǎo)向光電轉(zhuǎn)換層，能夠進(jìn)一步提高靈敏度。
[0014]在上述透過型光電陰極中，光透過性導(dǎo)電層也可以由多層的石墨烯構(gòu)成。如上所述，通過將具有高導(dǎo)電性的石墨烯重疊多個而形成光透過性導(dǎo)電層，能夠更可靠地降低光電轉(zhuǎn)換層的面電阻，能夠進(jìn)一步提高陰極線性特性。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠保持充足的靈敏度并且提高陰極線性特性。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示使用本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的透過型光電陰極的光電倍增管的平面圖。
[0018]圖2是圖1所示的光電倍增管的底面圖。
[0019]圖3是沿著圖1的II1-1II線的截面圖。
[0020]圖4是示意性地表示透過型光電陰極的圖，(a)是透過型光電陰極的概略側(cè)截面圖，(b)是透過型光電陰極的概略平面圖。
[0021]圖5是用于說明本實(shí)施方式所涉及的透過型光電陰極的制造方法的示意圖。
[0022]圖6是表示石墨烯和另外的導(dǎo)電性材料的光透過率的測定結(jié)果的圖表。
[0023]圖7是表示實(shí)施例1所涉及的透過型光電陰極和現(xiàn)有的光電陰極的陰極線性測定結(jié)果的圖表。
[0024]圖8是表示實(shí)施例1所涉及的透過型光電陰極中使光透過性導(dǎo)電層的石墨烯層數(shù)變化時的量子效率的估計(jì)的圖表。
[0025]圖9是表示實(shí)施例2所涉及的透過型光電陰極和現(xiàn)有的光電陰極的量子效率測定結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的透過型光電陰極的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，以下的說明中的“上”、“下”等的詞是基于附圖所示的狀態(tài)的方便的表示。另外，在各圖中對相同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的符號，省略重復(fù)的說明。另外，在附圖中，存在為了使一部分、本發(fā)明所涉及的特征部分容易說明而夸張的部分，與實(shí)際的尺寸不同。在本實(shí)施方式中，列舉作為光電倍增管I中的透過型的光電陰極使用的透過型光電陰極2為例進(jìn)行說明。
[0027]如圖1?圖3所示，作為電子管的光電倍增管I具有呈大致圓筒形狀的金屬制的側(cè)管3。如圖3所示，在圓筒狀的側(cè)管3的上側(cè)端部形成有向內(nèi)側(cè)延伸的凸緣部3a。與該凸緣部3a相抵接，具有光透過性的光透過性基板4被氣密地固定。在光透過性基板4的內(nèi)側(cè)面(另一面)4b側(cè)，經(jīng)由具有光透過性的光透過性導(dǎo)電層6和由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的接觸部7，形成有光電轉(zhuǎn)換層5。光電轉(zhuǎn)換層5將通過光透過性基板4入射的光轉(zhuǎn)換為光電子。接觸部7和側(cè)管3由接合線8電連接。本實(shí)施方式所涉及的透過型光電陰極2由光透過性基板4、光透過性導(dǎo)電層
6、接觸部7和接合線8構(gòu)成。透過型光電陰極2的構(gòu)成的詳細(xì)在說明光電倍增管I的整體構(gòu)成后述說。
[0028]如圖2和圖3所示，在側(cè)管3的下側(cè)的開口端配置有圓板狀的芯柱(stem)9。在該芯柱9，氣密地插裝有在周向上彼此離開地配置在大致圓狀的位置的多個(15個)導(dǎo)電性的柱銷10。另外，以將該芯柱9從側(cè)方包圍的方式氣密地固定有金屬制的環(huán)狀側(cè)管11。然后，如圖3所示，形成于上側(cè)的側(cè)管3的下端部的凸緣部3b和形成于下側(cè)的環(huán)狀側(cè)管11的上端部的同徑的凸緣部Ila被熔接，側(cè)管3和環(huán)狀側(cè)管11被氣密地固定。由此，形成有由側(cè)管3、光透過性基板4和芯柱9構(gòu)成、內(nèi)部被保持為真空狀態(tài)的密封容器12。
[0029]在如上述方式形成的密封容器12內(nèi)，收納有用于將從光電轉(zhuǎn)換層5放出的光電子倍增的電子倍增部13。該電子倍增部13通過包括多個具有二次電子面的電子倍增孔的薄板狀的倍增極板14層疊為多級(本實(shí)施方式中為10級)而形成為塊狀，設(shè)置在芯柱9的上表面。如圖1所示，在各倍增極板14的規(guī)定的緣部分別形成有向外側(cè)突出的倍增極板連接片14c。在各倍增極板連接片14c的下表面?zhèn)?，熔接固定有插裝于芯柱9的規(guī)定的柱銷10的前端部分。由此，進(jìn)行各倍增極板14和各柱銷10的電連接。
[0030]再有，如圖3所示，在密封容器12內(nèi)，在電子倍增部13和光電轉(zhuǎn)換層5之間設(shè)置有用于使從光電轉(zhuǎn)換層5放出的光電子收集并導(dǎo)向電子倍增部13的平板狀的收集電極15。在最終級的倍增極板14b的一級上的級，層疊有用于將被電子倍增部13倍增而從最終級的倍增極板14b放出的二次電子作為輸出信號來取出的平板狀的陽極(陽極)16。如圖1所示，在收集電極15的四個角分別形成有向外側(cè)突出的突出片15a。在該各突出片15a熔接固定有規(guī)定的柱銷10，由此進(jìn)行柱銷10和收集電極15的電連接。另外，在陽極16的規(guī)定的緣部也形成有向外側(cè)突出的陽極連接片16a。在該陽極連接片16a熔接固定有作為柱銷10的一個的陽極銷17，由此進(jìn)行陽極銷17和陽極16的電連接。然后，通過與未圖示的電源電路連接的柱銷10對電子倍增部13和陽極16施加規(guī)定的電壓時，光電轉(zhuǎn)換層5和收集電極15被設(shè)定為相同電位，各倍增極板14設(shè)定成按層疊順序隨著從上級向下級行進(jìn)而變?yōu)楦唠娢?。另外，陽極16設(shè)定為比最終級的倍增極板14b高的電位。
[0031 ]如圖3所示，芯柱9為由基材18、與基材18的上側(cè)(內(nèi)側(cè))接合的上側(cè)按壓材料19和與基材18的下側(cè)(外側(cè))接合的下側(cè)按壓材料20形成的3層構(gòu)造，在其側(cè)面固定有上述的環(huán)狀側(cè)管U。本實(shí)施方式中，通過使構(gòu)成芯柱9的基材18的側(cè)面和環(huán)狀側(cè)管11的內(nèi)壁面接合，將芯柱9固定于環(huán)狀側(cè)管11。
[0032]使用圖4，對透過型光電陰極2進(jìn)行說明。圖4(a)是透過型光電陰極2的概略側(cè)截面圖。圖4(b)是從設(shè)置有光透過性基板4的一側(cè)看透過型光電陰極2的概略平面圖。其中，在圖4(b)中，省略光透過性基板4的圖示。
[0033]如上所述，在側(cè)管3的上側(cè)的凸緣部3a的上表面，呈圓板狀地設(shè)置有相對于由光電轉(zhuǎn)換層5檢測的波長的光、例如紫外光具有良好的光透過性的光透過性基板4。光透過性基板4例如是由石英等的玻璃構(gòu)成的面板。光透過性基板4包括光入射的外側(cè)面(一面)4a和相對于基板主體設(shè)置在與外側(cè)面4a相反側(cè)的內(nèi)側(cè)面4b。從外側(cè)面4a側(cè)入射的光通過基板主體之中并從內(nèi)側(cè)面4b出射。
[0034]在光透過性基板4的內(nèi)側(cè)面4b上不與凸緣部3a相抵接的圓區(qū)域的表面上，從凸緣部3a的端部離開而形成有由石墨烯構(gòu)成的光透過性導(dǎo)電層6。再有，由導(dǎo)電性材料(例如鋁(Al))構(gòu)成的接觸部7將光透過性導(dǎo)電層6和凸緣部3a(金屬制的側(cè)管3)電連接，因此，以進(jìn)入光透過性導(dǎo)電層6和凸緣部3a的端部之間的方式與凸緣部3a相抵接并且以覆蓋光透過性導(dǎo)電層6的緣部6a的方式形成為圓環(huán)狀。通過形成有這樣的接觸部7，能夠?qū)?cè)管3與光透過性導(dǎo)電層6和光電轉(zhuǎn)換層5經(jīng)由接觸部7而可靠地電連接。此外，接觸部7可以形成為延伸至凸緣部3a的下側(cè)的面上為止。
[0035]再有，在本實(shí)施方式中，設(shè)置一端