JP3113902B2 - 電子増倍管用薄膜連続的ダイノードの製法 - Google Patents

電子増倍管用薄膜連続的ダイノードの製法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子増倍管用の薄膜連続的ダイノードの製法
に関する。
〔従来の技術〕
チャネル電子増倍管10（CEMs）（第１図）とマイクロ
チャネルプレート20（MCPs）（第２図）は代表的ゲイン
（Ｇ）＝Io/Iiが103−108の範囲の有効な、低ノイズの
真空電子増倍管であり、ここでIo/Iiは出力電流対入力
電流の比率である。CEMs10は単一のチャネル12を有し、
電荷粒子（例えば電子及びイオン）及び軟Ｘ線から超紫
外線までの波長（即ち１−100nm）の光子の直接検出に
用いられる。それらは主として、質量分析法、表面分析
用の電子分光法、電子顕微鏡、真空紫外分光学、Ｘ線分
光学用の種々にわたる科学的計装に用いられる。
MCPs20は同時に且つ平行に作動する本質的に独立した
何百万のチャネル電子増倍管22のエリアルアレーとして
製造される。一つのMCPを用いて、電荷粒子と十分に高
いエネルギーを有する電磁放射線の直接検出が広い面積
（数百cm2まで）にわたり二次元で達成され、速い応答
時間（出力パルス幅＜300ps）で良好な分解能（チャネ
ル間隔又はピッチ＜10μｍ）が得られ、広範囲の入力イ
ベントレベル（1012−10-8A）にわたって線形応答を備
える。MCPを適当な光電陰極と光イメージ管中の蛍光ス
クリーンの間に置くことにより、紫外線から殆ど赤外線
スペクトル領域までの二次元信号が強化され、可視像と
して表示される。MCPsが軍事用夜間視覚システム用イメ
ージ管に主な応用を見出し続けている一方で、MCPsに高
い成果が得られる商業的応用に対する関心が高まってい
る。これらは現在高速及び高分解能カメラ、高輝度ディ
スプレイ及び科学的計装用技術状態検出器を含む。
CEMsとMCPsは中空で通常筒状のチャネルからなる。圧
力1.3×10-4Pa（10-6torr）で作動し、外的動力供給に
よりバイアスされる時、このようなチャネルは適当な入
力信号に応答して大きな電子なだれの発生を支持する。
第１図の破断図は作動中のCEM10を示す。直線チャネル
中の電子増倍の方法は、チャネルの絶対直径（Ｄ）また
は長さ（Ｌ）のいずれにも厳密に依存せず、むしろL/D
の比（α）に依存する。曲状のチャネルには、チャネル
の曲率半径（ｓ）に対するチャネルの長さの比（β）、
L/Sが重要なパラメータである。これらの幾何学的比率
は電子なだれに貢献する増倍エベント（ｎ）の数を大き
く決定する。1mm及び10μｍのスケールでチャネルの直
径Ｄの従来のCEMsとMCPsにとって、通常の価は30から80
の範囲である。従って、CEM10は顕微鏡次元の単一チャ
ネル電子倍増管であるのに対し、MCP20はチャネル密度
が10-5−10-7/cm2のマイクロスコピック電子増倍管のウ
エーハ／薄膜アレーである。
CEM10のチャネル壁14又はMCP20の壁24は電子増倍管用
の連続するダイノードとして作用し、断続するダイノー
ドを使用する光電子放出検出器（例えば通常の光電子増
倍管）の作動と対比される。作動において、連続するダ
イノード14と24はバイアス電界（ε）＝102−105V/cmを
過度の電流を引出すことなしに支持するのに十分抵抗性
でなければならない。またそれらは電子なだれの間ダイ
ノード14,24から放出された電子を補充するのに放出電
流が得られるように電導性でなければならない。例え
ば、電荷粒子（第１図）（例えば電子又はNe+イオ
ン）、あるいは十分高いエネルギーを有する放射線（例
32近くのチャネル壁14にぶつかる時、電子34が表面14か
ら放出される可能性が高い。これら一次電子34は電源38
により表わされるバイアス電位（VB）により生じた印加
電界（矢印36参照）によりチャネル12の下に加速され
る。ε＝VB/Lである。ここにおいてVBは従来の直線チャ
ネル増倍管用で、ボルトで略20−25αである。放出され
た電子34とチャネル壁14との衝突により第２電子40が放
出される。これら第２電子はまた続くチャネル壁14との
衝突で、１次電子として作用し、それにより他の二次電
子の発生を生ずる。２以上の二次電子が各付随する一次
電子に放出されると、二次電子産出高（δ）＞１で、こ
の出力端方向における一次衝突−二次放出のシーケンス
をｎ回くり返すと、マグニチュードδｎの出力電子なだ
れ42に急速に導かれる。
ダイノード14の表面近辺域は単位以上の十分に大きい
平均的δの価を有し、殆ど多くが20−100eVのエネルギ
ー（Ep）でチャネル壁にぶつかる一次電子の効果的倍増
を支持するようにしなければならない。良好な二次電子
放出性質を有する材料のため、価δは先ずEpでδ＜１か
ら第１交差エネルギーEpIでδＩ、次にδ＞１へと増大
する。電子増倍管用の最も興味ある放出性材料は約10eV
EpI50eVの幅のEpIの価をとる傾向であるが、小さけ
れば小さいほどよい。このような材料において、δ（E
p）の直線近似は、Ep100eVでEp/EpIである。例とし
て、従来のCEMs及びMCPsの連続ダイノードにEpI＝30eV
ならば、Ep＝20−100eVで、一次電子のためδの範囲の
評価は0.7δ3.3である。今、直線チャネル型増倍管
40のため、VB＝1000V,EpI＝30eVダイノード表面から表
われる時の二次電子のための最も予熱される最初のエネ
ルギー（Es）が3eVとすると、単一の入力電子からの電
子ゲインＧはほぼ次のように計算される。
１次エレクトロンの最も起り得る衝突エネルギーは （Ｐ）＝（qVB）2/4B 252eV; 平均生産高又は各増倍イベント毎のゲインは ＝（qVB）2/4BEP 21.75; 増倍イベントの数は ｎ＝４B 2/qVB19; でｑは電子チャージのマグニチュードである。
電子なだれがチャネル部から出力信号として出現する
時、それは一般的にもとの入力信号の非常に大きな増倍
を表わす。電子増倍はチャネルの長さの下方へ幾何学的
に増大するので、特定のダイノード材料、チャネルの形
状、検出装置の形態及び適用に従って、103から108まで
の単一のゲインＧが得られる。
直線状チャネル式増倍管は正イオンのフィードバック
として知られる現象のため約104の電子ゲインに限定さ
れる。チャネル増倍管の出力端近くで且つ或る閾値ゲイ
ンの上で、チャネル内の残りのガス分子又はチャネル型
に吸収されたガスが電子なだれとの相互作用によりイオ
ン化される。負の電荷を有する電子の流れの方向と反対
に、正イオンがチャネルの負にバイアスされた入力端へ
推進する。チャネル壁にぶつかると、これらのイオンは
電子の出現を生じさせて、その電子が上記の方法で幾何
学的に増倍される。スプリアス放射及びイオンのフィー
ドバックに関連して時々発生する出力パルスにより検出
器の信号対雑音の特性を大きく低下させることがある。
チャネル増倍管中のイオンフィードバックを減らす効
果的な方法はチャネルをカーブさせることである。チャ
ネルの曲がりにより正イオンがチャネルの入力端へ移動
する距離が制限され、このことからスプリアス出力パル
スの振幅が大きく減る。直線状チャネルを有する単一の
MCPsは一般に103−104の電子ゲインを備える。曲線状チ
ャネルのMCPsは105−106のゲインを生成できるが、製造
が困難であり、且つ高価である。曲線状チャネルのCEM
は108を越えるゲインで作動できる。
MCPs20は通常装置の平坦な平行面26から直角な突起に
対して10゜の角度で傾斜したチャネル22で形成される。
これは入力イベントの最初の打撃効果を改善するために
なされる。MCPsを積み重ね、チャネルの向きの回転相を
180゜変えることによりMCP検出器中のイオンのフィード
バックを克服する他の手段が備えられる。二段（山形）
及び三段（Ｚ型重ね）のMCPsの組立体が各それによって
106−107と107−108のゲインを得る。
CEM又はMCPのチャネル壁は電子増倍用の連続的ダイノ
ードとして作用し、断続的ダイノードを使用する検出器
（例えば、通常の増倍型光電管）の作動とどこでも対比
される。連続的ダイノードは電子なだれの間、その表面
から放射される電子を補充するように十分導電性でなけ
ればならない。所定のゲインＧでCEMsとMCPsのアナログ
作動において、チャネルからの出力電流Ioは出力がチャ
ネル壁にVBで与えられたバイアス電流（iB）の約10％を
越えないことを条件に、入力電流Iiと一次元的に関係し
ている。閾値入力レベル、Ii＝0.IiB/G以上で、ゲイン
の飽和が生じ、電流移送特性はもはや一次元的でなくな
る。一方、連続的ダイノードはジュール熱に関連する熱
不安定により顕在する過剰電流iBを引出すことなしにバ
イアス電界Ｅ＝102−105V/cmを支持するのに十分抵抗性
がなくてはならない。
更に、ダイノードの表面近くは上記の如く、チャネル
壁にぶつかる電子の効果的増倍を支持するため単一体よ
り十分大きい平均値を持たねばならない。
CEMsとMCPsの電流発生において連続的ダイノードの電
気的及び電子の放射特性はその製造の詳細に依存する。
MCPsは現在ガラスマルチファイバー引抜き加工（GMD）
により製造される。この加工法はケイ酸鉛ガラスを合わ
せたバリウムホウケイ酸コアガラスの管中ロッド状のグ
ラスファイバーを引抜き、合成ファイバーを六角のアレ
ーに積み重ねて、グラスマルチファイバー束に延伸さ
せ、マルチファイバー束を積み重ねて、合成ガラスマト
リックスに埋めこまれた固体のコアガラスのチャネルの
アレイからなるビレットにまとめ、ビレットを包み、表
面加工し、ウエット化学処理して、合成ガラスのウエー
ハを通して延長する中空チャネルのアレイの後を残し
て、コアガラスを除去し、更にウエット化学処理をほど
こして、チャネル表面から二次放出を増大するように
し、水素雰囲気中でケイ酸鉛ガラスを還元して、ダイノ
ード表面にシート抵抗（Rs）＝1011−1014Ω/sqを有す
る電子伝導性を与え、MCPウエーハの平坦面を電極化す
ることを含む。
CEMsの製造はより簡単である。それはケイ酸鉛ガラス
管を適当な形にする熱加工、ガラスを水素中に還元して
Rs＝106−108Ω/sqを有する連続的ダイノード表面の作
成及び電極化を伴う。MCPs対CEMsにおける連続的ダイノ
ードに要求されるRsの価が広く異なった価をとるので、
組成物に異なったケイ酸鉛ガラスが各適用毎に考案され
なければならなかった。
水素還元工程は従来の電子増倍管の作動に対して不可
欠である。連続的ガラスダイノードの表面近くの鉛正イ
オンは約350゜−500℃の温度の水素雰囲気で化学的に還
元されて、Pb2+状態から反応生成としてのH2Oの進化と
共に低い酸化状態となる。還元されたケイ酸鉛ガラス
（RLSG）の表面の下約１μｍ以下の領域での電子伝導性
の大きな発展は二つの若干異なる方式で説明されてき
た。一つの理論は反応地帯内の鉛原子の小さな断片（即
ち〜10-6）が低原子価状態に原子的に分散したままであ
る（即ち、PbI＋及びPbO）ということを考えている。低
原子価状態における鉛原子に関連したバンドジャップ中
の極部的電子状態を経る電子ポップ機構が電子伝導性を
生ずるといわれる。他の理論は反応域内の鉛原子の殆ど
が金属状態に還元され、不連続形態で適状粒子に塊固化
されることに留意して、電子伝導性がこのような粒子の
トンネル機構から引出されることを示唆するものであ
る。究極的に正しいことが証明されるこの機構と別に、
RLSGダイノードの電気的特性が製造の詳細で決定される
ようなガラス面の科学的及び熱的過程の複雑な関数であ
ることが期待される。
水素還元中、ケイ酸鉛ガラス中の流動性化学的物質
（例えばアルカリ、アルカリ土類、鉛原子）の拡散、及
び蒸発を含む他の高音処理もRISGダイノードの化学性と
構造を変更するように作用する。MCPsの製造に用いられ
るガラスの表面近くの領域を通る構成プロフィルはRLSG
ダイノードが二層構造を有することが指摘されている。
第３図に例示されたRLSG50は表面のケイ酸及びアルカリ
分の多い且つ鉛分の少ない誘電放射層52を含み、その厚
さ（ｄ）は十分な二次放射（即ち、EpI〜30eV）を生じ
て、有用な電子増倍を達成するように約２−20nmであ
る。この誘電放射層52の下に（又はダイノード表面）、
100nmの層54が放射層52を放電させる電子伝導通路とし
て作用する。上記のRLSGダイノードのRsの幅を考慮し、
半導体層54の厚さｔ＝100nmと仮定すると、半導体層54
を含む材料のかさ電気抵抗（ｒ）はCEMダイノードでｒ
＝Rst＝101＋103Ω・cm、MCPダイノードでｒ＝106−109
Ω・cmであることが容易に示される。基体ガラス56は、
CEMs用マイクロチャネルの構造の、又はMCPs用マイクロ
チャネルのアレイの、連続的RLSGダイノード50のための
機械的な支持を備えている。実際のRLSGダイノードにお
ける半導体層54と放射層52の間の第３図に図式的に示さ
れる界面58は第３図に示されるよりもはっきりしていな
い。然しながら、この図式構成は有用なモデルを与え
る。
〔発生が解決しようとする課題〕
RLSGのMCPsとGEMsの製造技術は成熟したものであり、
費用も高くなく且つ確かに効果的であるが、現在の装置
技術と今後の開発に重要な制限を与えている。これらの
制限は次のように要約される。RLSGの電気的及び電子的
放射性質はダイノードを含むガラスの表面の科学的及び
熱的過程に極めて敏感である。従って、RLSGのMCPsとGE
Msの再生可能の実行特性は複雑で、時間のかかる且つ労
力を要する製造動作全体にわたる厳格な制御に依存す
る。更に、RLSGのMCPs及びCEMsの特質を増強し、仕上げ
る能力は現在の製造技術に適合する選択材料が限られる
ことにより制限される。ゲインの安定、最大作動温度、
バックグラウンドノイズ及び高電流装置の熱拡散等が幾
つかのキー領域であり、そこで従来のMCPs及びCEMsの製
造に用いられるケイ酸鉛ガラスの材料の制限によって、
性質が逆に影響する。
GMD工程はまた次のように、RLSGのMSPsの幾何学的形
状及び性能且つ応用に重要な製造上の制限を与える。現
行の慣用におけるチャネルの直径４μｍ及びチャネル
のピッチ６μｍにより時間的及び空間的決定が制限さ
れる。マルチファイバー領域内での準周期的チャネルの
アレー及び隣接するマルチファイバー境界での多大な不
連続により個々のチャネルやその小さな群をアドレスし
又は読出しする仕事が非常に複雑である。アレーにおけ
るエリアからエリアへのチャネルの直径が変動してゲイ
ンの異なるパターンとして明らかである。マイクロチャ
ネルアレーの最大寸法が現在約10cmの直線寸法に限られ
ている。ホートン（Horton）外の関連出願でこれらの問
題を扱っている。
最後に、MCPsは軍事用夜間視覚装置を主要マーケット
にしているが、これら注目すべき検出器用の他の実質的
適用はそれらが固体エレクトロニクスとインターフェー
スするのが困難なため、ゆっくりで部分的に展開してい
るにすぎない。半導体エレクトロニクスとの適用性を大
きくすれば（例えば、構成材料、相互連続、又は作動の
動力要求に関して）、商業用夜間視覚装置、光計算装置
及び高性能表示装置、写真及び画像処理技術を含む重要
な新しい適用に実施化を容易にする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は薄膜処理技術により形成された連続的ダイノ
ードに係わる。本発明の一実施例によれば、少くとも一
つの層を蒸気と基体との間の界面処理により支配された
化学的蒸着運動力をもたらすのに十分な温度と圧力で、
基体存在下で蒸気を反応させて形成した連続的ダイノー
ドが記載されている。他の実施例によれば、基体の表面
又は基体上にあらかじめ付着した薄膜の表面をその表面
を変える反応をもたらすのに十分な温度と圧力で反応雰
囲気にさらす。更に他の実施例においては、連続的ダイ
ノードは過飽和溶液から基体へダイノード材料を液相デ
ポジションで付着することにより部分的に形成される。
〔作用〕
出来上がった装置はCEM,MCP及びMEMに適用する電子増
倍に適当な伝導性及び放射性の性質を示した。
〔実施例〕
本発明の一実施例に従って、導電性（例えば半導体
性）及び誘電性薄膜が適当な基体内の毛細管チャネルの
壁に沿って蒸着され、還元されたケイ酸鉛ガラス（RLS
G）ダイノードの機能を復元する連続的ダイノードを生
ずる。このような装置はCEMs及びMCPsの形態において、
誘電性又は半導体の基体により支持された薄膜ダイノー
ドを含む。電気的に絶縁性の基体には、導電又は半導体
層及び電子放射層の両方の付着が通常必要である。然し
ながら、適切な半導体の基体ならば、放射層の付着のみ
を必要とする。
本発明の一実施例に従って、連続的薄膜ダイノード60
の一例が第４図に示されている。ダイノード60は放射層
又は膜62、半導体層又は膜64及び誘電体基体66を含む。
ダイノード60はシリコンのような半導体膜を10−1000nm
の幅の厚さｔに石英ガラスのような基体66の表面70に付
着させて形成される。適当なドーパント（例えばリン）
の濃度と膜の形態を制御することにより、例えばｔ10
0nmのシリコン半導体層が得られ、CEMダイノードについ
ては、抵抗ｒ＝10-1−10-3Ω・cmで、Rs＝r/t106−10
8Ω/sqを生産し、MCPダイノードについてはｒ＝106−10
7Ω・cmでRs＝1011−1012Ω/sqを与える。MCPダイノー
ドについて、ｒ＝107−109Ω・cmの範囲の高抵抗性で、
Rs＝1012−1014Ω/sqを産出する他のシリコン半導体膜
が他のドーパントを含入することにより調整され、半絶
縁膜（例えばSIPOS）を形成する。
好ましい実施例では、付着は化学的蒸着（CVD）技術
で達成される。一般に用いられるように且つここで理解
されるように、CVDという用語は化学物質を基体表面近
くにガス相を通して運ぶというより、ガス状反応物又は
反応生成物と基体の間の界面処理により一般的に制御さ
れる状態での薄膜形成法である。
第４図に示した実施例では、放射層62はシリコン半導
体層64の上に位置し、厚さｄが約２−5nmの自然酸化物S
iO2の薄い膜を含み、半導体表面68を大気にさらして形
成される。或いは、放射層62は反応ガス（例えばO2又は
NH3）の存在下で上昇温度で半導体表面68の酸化又は窒
化により２−20nmの厚さに形成又は成長される。更に他
の変形では、利得の電子エネルギーEpのためSiO2よりも
二次電子産出が高いMgOのような放射膜をCVD工程で半導
体層64の表面68に厚さｄ＝２−20nmに付着し、薄膜ダイ
ノード60の基体２層構造を形成する。SiO2について、Ep
I〜40eV及びδ〜Ep/EpIならば、20Ep100eVとして、
0.5δ2.5であり、一方、EpI〜25eVならば、Epの範
囲が同じで、0.8δ４である。誘電放射層の変形例
として、負の電子親和力を呈し、高度に効果的な二次電
子放出を備える半導体膜をCVD方法により形成する（例
えば、GaP:Cs−O,GaP:Ba−O,GaAs:Cs−O,INP:Cs−Ｏ及
びSi:Cs−Ｏ）。
一般に、半導体層64の厚さｔ及び抵抗ｒ（及びシート
抵抗Rs＝r/t（Ω/sq;ここで、sqは平方（□）を表わ
す。）は薄膜ダイノード60の長さに沿って均等であり、
一定の電界を備え、その中で電子の増倍を促進する。ま
た、放射層62の電子産出高δは十分高いものであり且つ
空間的に均一で、良好な増倍統計量と共に十分な信号ゲ
インを生ずるものでなければならない。然しながら、所
望ならば、層62,64はその厚さ全体に等級的な特性を有
し、その長さに沿って漸増する段階的な特性をそれぞれ
有する連続的ダイノードを製造するために、半径方向に
等級化され、長手方向に段階化されたCVDの適用で形成
される。また、必ずしも詳細に記されていないが、バル
ク半導体基体又は付着した薄膜の表面を適当な電子放射
性を達成するように変形するのは次の酸化又は窒化によ
って行われる。
CEMs及びMCPs用の基体は電気的絶縁性でも半導体性で
もよい。絶縁性の基体66（即ち、ｒ1012Ω・cm）は秀
れた薄膜ダイノードを形成するのに、一般的に電子的に
半導体性の層64と電子放射層62の両方の付着を必要とす
る（第４図）。
これに対し、第５図に示した本発明の他の実施例によ
れば、連続ダイノード72はCEMにはｒ＝105−107Ω・cm
及びMCPにはｒ＝108−1011Ω・cmの適当な半導体基体76
の表面78に付着したMgOのような放射層62を含む。ダイ
ノード72のバイアス電流は基体76のバルク全体に伝導で
きる。第６図の実施例に示すように、若干より伝導性の
基体82を有するダイノード80が半導体層64と電子放射層
62の形成に先立って、基体82に厚さ（Ｚ）＝２−５μｍ
を有する誘導性絶縁層84（例えば、飽和溶液から液相デ
ポジションにより形成されたSiO2の膜）を最初に付着す
ることにより使用できる。
導体層及び放射層の付着による薄膜電子増倍管の製造
に第４図及び第６図に示したような絶縁基体66または電
気的に隔離した層82を使用するのは本発明の好ましい実
施例である。所定の装置のため電気的性質の選択に多く
の融通性があり、製造中にこのような性質をうまく制御
しやすいのがこの方法の利点である。然しながら、適用
によっては（例えば、正イオンのフィードバックの還
元）、第５図のバルク導体装置72が特定の利点を発揮す
る。
現行の製造手段において、多成分ケイ酸鉛ガラスの表
面を化学的及び熱的に処理し、適当な電気的及び二次放
射特質を備えた連続的RLSGダイノードを製造する（第３
図）。然しながら、第７図に示した本発明の他の実施例
では、RLSGダイノード90は誘電放射層62と下方に位置す
る半導体層54を含む。この二層構成はCEMまたはMCPSの
特質であるチャネル形状のケイ酸鉛ガラス56により機械
的に支持されている。前述のRLSGダイノード（第３図）
と違って、放射層62は好ましくはSi3N4、MgO等の適当な
材料のCVDにより形成される。半導体層54は半導体層の
形成を促進するとともに従来のRLSGダイノード（第３
図）のように放射層52の形成を縮減するのに十分な条件
下でH2還元により形成される。
更に、第４図から第７図までの実施例のいずれSi3N4
は密閉作用をなし、下方に位置する表面の環境的退化を
防ぎ、それによって製品の耐用年数を増大させる。Si3N
4とAl2O3はまたSiO2主成分ガラスよりも電子衝撃に対す
る抵抗性が高く、それによってダイノードの作動耐用期
間を延長する。
第４図の実施例による薄膜ダイノードを使用する装置
の例が第８図から第10図に示されている。然しながら、
前記の第５図から第７図までに示した薄膜フィルムの変
更例はまた第８図から第10図までの実施例と共に使用し
うると理解すべきである。第８図において、CEM100が示
されており、それはフレア状の入力端104の直線状の出
力端106を有する屈曲ガラス管102で形成されている。所
望ならば、管102はセラミックまたはガラスの成形及び
焼結された誘電体ブロックである。図示の如く、電極10
8が管102の外部に形成され、薄膜ダイノード110が管の
内側に形成される。本発明によれば、管102は最初に二
段階CVD工程を行って、外面114と内面112をそれぞれ反
応器（図示せず）中に半導体層64と放射層62へ連続的に
被覆する。これは拡大して示してある。管102の外側は
マスクされ且つストリップされて（例えば、サンドプラ
ストまたはエッチングによる）外側壁114上に非伝導帯1
18を形成する。その後に、金属電極108を適当な蒸着方
法により取付ける。内面112の半導体層64と放射層62は
連続的薄膜ダイノード110として機能する。
第９図に、MCP120が図示され、それはマイクロチャネ
ル124と基体122の相対する面128に付着した電極126と共
に形成された誘電性セラミックまたはガラスの基体122
を含む。前述のように放射層62と半導体層64で形成され
た薄膜ダイノード130がチャネル124の壁132に付着され
る。（基体122を被覆する膜層62,64の部分の他はダイノ
ードとして作用しない）。電極126は基体122の平坦平行
面128上の膜層（62,64）の上に設置される。本発明によ
れば、MCP120は上記したGMD工程により、あるいは本出
願人によるホートン外発明の出願中の明細書に記載され
ているように異方性エッチング技術により形成される。
第10図に、磁気電子増倍管（MEM）140が示されてお
り、それは一部、両端146に電極144を有する一対のガラ
スプレート142又は他の適当な誘電体基体及び対抗面150
上の薄膜ダイノード148により形成される。ダイノード1
48は前記したように放射層62と半導体層64で形成されて
いる。電極144は外側面151をストリップし、膜層（62,6
4）を取除いた後に、設置される。
本発明によりCEMS及びMCPSのために顕微鏡的寸法ま
で、極微の毛細管チャネルに薄膜連続的ダイノードを形
成する方法を次に説明する。本発明の一実施例による化
学的蒸着法（CVD）は適当な材料（例えば半導体又はセ
ラミック）の固体膜をガス状前駆物質の反応により基体
の表面に蒸着させるものである。温度、圧力及び気体反
応物は製造されたダイノードの物理的構成と電気的及び
電子放射性質が所望の性能を達成するのに適するように
選択され、平衡される。熱活性CVD工程において、基体
は温度（Ｔ）＝300−1200℃に加熱され、それは付着反
応を促進するのに十分であるが、然しながら、このよう
な反応はまたより低い温度でもプラズマ助勢又は光学的
に活勢できる。基本的な付着反応は熱分解、加水分解、
不均化反応、酸化、還元、合成反応及びこれらの組合せ
を含む。本発明によれば、10torr以下、好ましくは１か
ら0.1torrの間の圧力で生ずる低圧CVD（LPCVD）が満足
しうる連続的薄膜ダイノードの形成を生む。一般にLPCV
Dは通常ほぼ均一な幾何学的、電気的及び電子放射特性
を有する共形の薄膜を生ずる。付着反応は好ましくは、
気体層で均質というより基体面で均質に生ずる。水素化
及びハロゲン化金属は金属有機物と共に通常の蒸気の前
駆物質である。CVD薄膜の物理的性質は付着物の組織と
構成の両者の関数である。CVD法により製造されている
材料の範囲は極めて広く次のものを含む。ありふれた耐
火貴金属（例えばAI,Au及びＷ）、単体及び合成半導体
（例えばSi及びGaAs）、及びセラミックスと誘電体（例
えばダイヤモンド、硼化物、窒化物及び酸化物）を含
む。このような薄膜材料の性質は適当なドーパントを組
み込むことによりあるいは形態の制御により大きく変化
する。CVD材料の形態は単一結晶状、多結晶状又は処理
条件及び基体表面の物理化学的性質に依存するアモルフ
ァスでもよい。また例外的純度の材料がCVD技術により
調達される。
本発明のダイノードの放射層は、一般にSiO2,Al2O3,M
GO,SnO2,BaO,Cs2O,Si3N4,SixOyN2,C（ダイヤモンド）,B
N及びAIN,それに負の電子の親和エミッタGaP:Cs−O,Ga
P:Ba−O,GaAs:Cs−O,InP:Cs−O,及びSi:Cs−Ｏで形成さ
れる。これらの材料はSiH4,SiClxHy,Si（OC2H5）４のよ
うな前駆物質、Alのβジケトン合成物（例えば、Al（C5
HO2F6）３）,Al（CH3）3,Mgのβジケトン合成物（例え
ばMg（C5HO2F6）２）,SnCl4,Baのβジケトン化合物（例
えば、Ba（C11H19O2）２）,CH4,Cs,B2H6,Ga（C2H5）3,G
a（CH3）3,PH3,AsH3,In（CH3）3,O2,NO,N2O,N2及びNH3
で形成される。本発明によるダイノードの電流伝導部は
As−,B−，またはＰドープSi,Ge（ドープなし）,Si（ド
ープなし）,SiOx（SIPOS）,SixNy,AlxGaI-XAs,及びSnOx
で形成しうる。このような材料の前駆物質は、SiH4,P
H3,GeH4,B2H6,AsH3,SnCl4,Ga（C2H5）3,Ga（CH3）3,Al
（CH3）3,N2O,N2及びNH3でよい。
CVD方法による薄膜ダイノードの製造に特に有用な半
導体及び誘電体材料及びその前駆物質の選択された代表
例が表Ｉ及びIIにそれぞれ示されている。
表ＩはCEMまたはMCPのいずれかの連続的ダイノードの
半導層64のための、膜の厚さｔ＝100nm、シート抵抗Rs
の産出適性範囲に仮定して、25℃において電気抵抗ｒの
範囲である代表的材料をあげている。
表IIは20eVEp100eVの電子エネルギーの範囲で、
十分な或いは高い価の二次電子産出δを生じるように十
分に低い価のEp′を備えた放射層62として用いる代表的
材料をあげている。
熱活性化CVDは大気圧力でリアクタ（図示せず）中で
実行される（APCVD）一方、重要な利点が反応器の圧力
を約13Pa（0.1torr）１・３×103Pa（torr）の範囲に
減らすことにより得られる。Ｐが約1.0×105Pa（760tor
r）から1.3×102Pa（1torr）に減少すると、Ｔ＝600℃
でのガス分子の中間自由通路が約0.2μｍから200μｍへ
と何千倍に増加する。低圧力下の熱活性化CVD（LPCVD）
において、反応物及び産出物の拡散性が高いものとなる
ことから膜の成長速度は界面に隣接する不活性境界層を
通すガスの大量運搬よりもガス一基体の界面での運動処
理（例えば反応物の吸着作用、吸着原子の移動、化学反
応、反応生成物の脱着）により制御されるべきである。
基体の表面を一定温度Ｔ＝300−1200℃に保つことによ
り、同形の膜が実際ほぼ外形全体にLPCVDにより異種的
に付着できる。基体の全ての位置で等しい反応流を供給
するのは表面反応速度が制限されている条件では厳密で
ないからである。複雑な形状にわたって、順応する膜の
曲率（例えばみぞ又はチャネルに沿って）は反応前の吸
着原子の急速な移動に依存する。然しながら、APCVDの
場合ではガスの拡散性が低いことにより、大量運搬の制
限状態が増進する。そこでは基体の全面積に対して等し
て反応物の流れが膜の均一性のために不可欠である。
この理由のため、LPCVDはAPCVDよりも毛細基体形状内
に均一の厚さと性質を備えた同形の伝導性及び放射性の
層64,62を付着する目的物を得て、CEMs及びMCPs用の薄
膜ダイノードを形成するのに大きな可能性を有すると考
えられてきた。また、LPCVDが基体66を蒸気源の視界ラ
インに置かないで、同形薄膜を備えることができるの
で、物理的蒸着法（例えば、蒸発及びスパッタリング）
よりもこの適用には秀れているのが明らかである。LPCV
Dの他の注意すべき利点には組成及び構造的制御がよく
できること、付着温度がより低いこと、同質反応により
粒子が少ないこと、処理コストが低いことがあげられ
る。
熱活性化LPCVDの変形例として、低圧でのプラズマ助
勢CVD（PACVD）が好ましい。それはLPCVDよりも更に低
い処理温度幅（Ｔ＝25−500℃）を与え、不平衡条件下
で異例の薄膜材料を合成する注目すべき能力を与えるこ
とである。光化学的活性化CVD（PCCVD）は他の好適な定
温処理変形例である。
チャネルの長さに沿ってフィルムの厚さの傾斜が必要
ならば、圧力を上げてガス運搬を減じチャネルの軸に沿
って非均一な付着を促進するのも本発明を逸脱するもの
でない。同様に、それぞれほぼ長さ全体にわたって均一
な、一つ又はそれ以上の連続し、相互連結した薄膜ダイ
ノード素子を作り出すことにより段階的付着が達成され
る。また、付着パラメータは一定に保っても、漸次変化
させてもよく、それぞれ単一の組成的に均一な膜を付着
させて、伝導性及び放電性の両方の性質を呈するのが好
ましく、或いは膜の組成と性質を厚さと共に変えて何ら
かの所望の目的を達成するようにしてもよい。
電気的要求とは別に、CEMs及びMCPsの基体はこの装置
の形状に容易に形成できて、しかもCVD処理方法に適合
する材料からならなくてはならない。LPCVDでは300−12
00℃の付着温度が予熱され、基体が十分耐火性で処理中
に溶融したり、変形しないものでなければならない。更
に基体は上方に位置する薄膜に化学的及び機械的に適し
たもので、有害な界面の反応とストレスを避けるもので
なくてはならない。更に、基体は十分な化学的純度を有
し、薄膜ダイノードの付着工程と本質的性質が汚染効果
に影響されない材料で作らねばならない。最後に高いバ
イアス電流で作動する電子増倍管には高い熱伝導性
（Ｋ）を有する基体がジュール熱の拡散を助勢する。
本発明によれば、基体はSi3N4,AlN,Al2O3,SiO2ガラ
ス、R2O−Al2O3−SiO2（Ｒ＝Li,Na,K）ガラス、R2O−Ba
O−Bi2O3−PbO−SiO2（Ｒ＝Na,K,Rb,Cs）ガラス、AlAs,
GaAs,InP,GaP,Si,SiO2絶縁層を備えたSi及びSi3N4絶縁
層を備えたGaAs又はInPからなるグループから選択され
た材料である。
基体66,76,82に適当な耐火性、高純度の材料の選択さ
れた代表的な例がバルク電流抵抗ｒと25℃における熱伝
導性Ｋの名目値と共に表IIIに示されている。
CEM用の誘電体基体は例えば、溶融石英ガラスの熱加
工により、或いはAl2O3又はAINのセラミック粉の射出成
形及び焼結により製造される。MCP5のためにSiO2,Si又
はGaAsのような材料のウェーハ状基体に異方性エッチン
グした中空チャネルのアレーを創り出すのにリトグラフ
法及び反応粒子のフラックスでエッチングを使用するこ
とも上記したホートン外の出願明細書に記載するように
可能である。
本発明によれば、CVDに基づく蒸着法を使用して従来
のRLSGダイノードで得られるものに匹敵する電気的及び
電子放射性を備えた連続的薄膜ダイノードが製造でき
る。このためRLSG形態の改善を含めて、CEMs及びMCPsの
より効果的な製造方法が得られる。更に、本発明に教示
に従ってなられたCEMsとMCPsの性能の著るしい改良が薄
膜ダイノードの材料と構成を調整する能力を利用するこ
とにより達成できることが期待される。
達成しうる利点には従来のRLSGダイノード（例えば、
MgOまたはGaP:Cs−Ｏのような負の電子親和力エミッ
タ）よりも高い二次電子産出を備えた放射層62の付着に
よって、より低い外側バイアス電位で、より良い増倍統
計数と動作が得られることを含んでいる。ゲインの安定
化と作動平均寿命の長期化（抽出電子の100C/cm2）が
ガス放出や電子照射による品質低下のしにくいSi3N4又
はAl2O3のような放射層を使用することにより達成しう
る。主なバックグラウンドノイズ源である放射性能不純
物のないダイノード及び基体の高純度材料の選択から、
ノイズ特性が改善され、ダイナミック範囲の拡がりが生
ずる。500℃に近づく最大作動温度がダイノード及び基
体に適当な耐火材料を使用することにより達成される。
RLSGのような環境感応性ダイノード材料の密閉体として
も作用できる放射層62（例えばSi3N4）を適用すること
により、環境の安定が増強される。重要なことは、特定
の適用に対して電流移送特質は層62,64の物理的寸法、
組成及び形態、それから電気的及び電子放射性質全体の
制御を行なうことにより適格化されることである。
本発明による薄膜処理は所望の電子放射性を達成する
のに付着された又はバルク半導体材料の表面処理を含
む。第４及び第６図の実施例において、シリコンのよう
な半導体層64の表面68はO2（又はNH3）において300−12
00℃で酸化又は窒化されて厚さｄ＝２−20nmを有するSi
O2（又はSi3N4）の放射層62を生成するようにしてもよ
い。第５図において、シリコンのようなバルク半導体76
を同様に処理して放射面を生成するようにしてもよい。
またSiO2のような誘導膜を液相デポジット（LPD）によ
り形成して第４図から第７図の実施例の放射層62または
絶縁層84を形成してもよい。LPDを使用して例えば、SiO
2膜を25−50℃で小量のH3BOを加えたH2SiF6とSiO2の可
飽和水溶液からCEMs又はMCPsの可視的大きさの、または
顕微的サイズの毛細管チャネルの内面に付着できる。上
記の方法はここに記載した他の方法と組合わせて、種々
の連続的薄膜ダイノード構成を生成できる。
本発明により調整されたCEM及びMCPの製法と性能例を
以下に示す。
例Ｉ 第８図に示した管102と同様の、一端を入口円錐体に
対してフレア状になした溶融石英毛細管α＝L/D＝20,30
及び40の直線形チャネルCEMs及びβ＝L/S＝1,2の曲線状
CEMsを組合わせる。
基体は先ず通常の処理により洗滌され、次に熱壁の、
水平管であるシリコン薄膜デポジット用のLPCVD反応器
の内側に置かれる。アモルファスのドープしないシリコ
ン膜をＰ＝26−52Pa（0.2−0.4torr）及びＴ−540−560
℃でSiH4の反応によって、基体の一セット上に形成す
る。別の実験において、アモルファスのＰドープしたシ
リコン膜を同様の条件化で、PH3/SiH4＝５×10-4の反応
比率でPH3とSiH4の反応により基体の他のセット上に形
成する。かくして厚さｔ300nmの半導体膜64が１−10n
m/minの速度で毛細管基体102（第８図）の表面112,114
に付着する。
シリコン膜の付着の後、毛細管基体は反応管中で冷却
可能となり、次に以下の如くCEMs100に組立てられる。
毛細管の外面114に沿う電導通状態はこの外面周囲の陝
帯118内に付着したシリコンを取り除くことにより破ら
れる（第８図）。次にニクロム電極108をその間の非導
通帯を被覆することなく、各管の両端に真空蒸着する。
各CEMは電気的リード線を両電極に取付けて完了する。
直線状チャネルの穴を下方に電気抵抗を測定すると、
ドープしないシリコン膜とＰドープしたシリコン膜はそ
れぞれRs1011Ω/sq及び108Ω/sqを示した。両方
共、Rsは20α40のチャネル形状と無関係であった。
これらの結果はLPCVD法により準備された各膜の厚さと
抵抗の両方がたてよこ比が有用な電子増倍を支持するの
に十分なたてよこ比の毛細管チャネルの長さに沿ってほ
ぼ均一である。電子増倍管のゲインＧをアナログ式に且
つパルス計数モードに特徴づける方法が知られる。アナ
ログゲインＧ＝Io/Iiのプロット対入力電流Ii＝IPAにRs
108で20,30及び40/sqを有する直線形チャネルCEMs100
に付与された電界強度が第11図に示されている。不飽和
ゲインG104が各CEMに得られるが、Ｇは十分に大きい度
で増大することがわかる。
Ii＝IPAのためα＝40で、Rs1011Ω/sq及び108Ω/sq
を有する直線形チャネルCEMs100のアナログゲインＧ＝I
o/Ii対バイアス電圧VBを示すグラフが第12図に示されて
いる。Rsが高いCEMは飽和ゲインＧ＝103−104を示し、
半導体層に帯びた比較的に低いバイアス電流iBにより制
限される。一方、Rsの低いCEMは不飽和ゲインＧ＞104を
呈している。
第13図はIi＝1,10及び100PAの幾つかの価でβ＝1,2及
びRs108Ω/sqの曲線状チャネルCEMのためのアナログ
ゲインＧ＝Io/Iiのプロット対電圧を示している。全て
の入力レベルIiで飽和ゲインが観測される。特にIiの増
加に対応して飽和ゲインの大まかなオーダーが減ること
は電流制限増倍管の応答を示している。Ii＝IpAで、こ
のCEMは最大ゲインＧ＞104を示している。
例II 第10図に示されているプレート142と同様の溶融石英
プレート（25×60×1mm）を基体として使用し、MEM140
用の薄膜ダイノードを形成した。CEMsのための例Ｉに記
載されたものと同泊の方法と条件を用いて、ｔ＝300nm
及びRs108Ω/sqのアモルファスＰドープシリコン膜を
平担な基体142上に形成した。
MEMは次のように組立てられる。シリコン付着物を一
平担面151から除去する。次にニクロム電極のパターン
をマスク（図示せず）を通してシリコンデポジット148
で各プレート142の他側に付着する。きちんど整合したR
sを有する一組の二つのプレート142を電界とダイノード
ストリップとして使用し、MEM140を構成した。
MEM140上のパルス計数測定により第14図に与えられた
パルス高分布が得られた。図示の分布はＧ＝107の較正
ラインに対してゲインの関数としての出力パルスの数を
表わしている。バイアス電圧VB＝2500Vで作動した時、M
EM140は106−107の範囲の最大ゲインの負の指数型パル
ス高分布を呈する。
例Ｉ及びIIの上記CEM及びMEM140における薄膜ダイノ
ードの構成は第４図に示した実施例に近い。厚さｄ＝２
−5nmの天然のSiO2の酸化物が放射層62として作用し、
シリコン半導体層64の上に位置し、両者共溶融石英基体
64により支持されている。このような薄膜ダイノードが
電子増倍の実際的レベルを支える能力があることは前記
の例によって明らかに立証されている。更に、薄膜ダイ
ノードの導電性を調節して電子増倍管の電流搬送特性を
仕立てる能力が立証される。また、単一チャネル装置
（例えば、Rs108Ω/sqのＰドープシリコン）及び多数
チャネル装置（例えばRs1011Ω/sqのＰドープなしの
シリコン）に適した電気的性質を備えた半導体膜64の形
成と制御が示される。最後に、例RLSG装置のものと近い
ものであるが、一方前者の性能は熱的酸化又は窒化反応
により、またはMgOのような放射層を付着することによ
り若干厚い放射層を形成することで改善されることに留
意すべきである。
〔発明の効果〕
上記の本発明により形成された連続的ダイノードはチ
ャネル電子増倍管やマイクロチャネルプレート等の電子
増倍管装置に好適な伝導性と放射性を呈し、その性能を
高め、応用範囲を拡げるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術によるチャネル電子増倍管（CEM）の
一部を図式的に示した略図、第２図は従来技術によるマ
イクロチャネルプレート（MCP）の一部を図式的に示し
た略図、第３図は従来技術による還元ケイ酸鉛ガラス
（RLSG）ダイノードの横断面略図、第４図は誘導基体を
使用する本発明の一実施例による薄膜連続的ダイノード
の横断面略図、第５図は半導体の基体を使用する本発明
の他の実施例による薄膜ダイノードの横断面略図、第６
図は良導体の基体を使用する本発明の他の実施例による
薄膜ダイノードの横断面略図、第７図はケイ酸鉛ガラス
の基体とRLSGの半導体層を使用する本発明の他の実施例
による薄膜フィルムの横断面略図、第８図は本発明によ
る薄膜ダイノードを使用する曲線状チャネル電子増倍管
の横断面の一部を拡大して示した略図、第９図は本発明
による薄膜ダイノードを使用するマイクロチャネルプレ
ートの横断面の一部を拡大して示した略図、第10図は本
発明による薄膜ダイノードを使用する磁気電子増倍管を
拡大して示した略図、第11図は本発明による薄膜ダイノ
ードを使用するたてよこ比の異なる代表的直線状チャネ
ル電子増倍管の信号ゲイン対電界強度のプロットを示す
グラフ、第12図は本発明による薄膜ダイノードを使用す
る電気抵抗の異なる代表的直線状チャネル電子増倍管の
信号ゲイン対バイアス電圧のプロットを示すグラフ、第
13図は本発明の薄膜ダイノードを使用する代表的曲線状
電子増倍管の信号ゲイン対異なる入力電流レベルでのバ
イアス電圧のプロットを示すグラフ、第14図は本発明の
薄膜ダイノードを使用する磁気電子増倍管のパルス高分
布のプロットを示すグラフである。 60,72,80,90……薄膜ダイノード、 62……放射層、 64……半導体層、 66,76,82……基体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジー．ウィリアム タスカー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01585、ウェスト ブルックフィールド、 ウィンター ストリート（番地なし) (56)参考文献 特開 昭63−299032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−146854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−5767（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 9/12

Claims (35)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基体に少なくとも一つの細管のチャネルを
    形成する工程と、前記チャネルの壁に絶縁層を形成する
    工程と、前記絶縁層上に電流伝導部と該電流伝導部上に
    重なる電子放射部とを有する少くとも一つの薄膜を付着
    する工程とを含み、前記薄膜は化学蒸着（CVD）により
    形成され、この化学蒸着は、前記薄膜の前駆物質の蒸気
    と前記絶縁部との間の界面作用に支配される化学蒸着反
    応をもたらすように選択された温度と圧力で、前記基体
    の存在下で前記蒸気を反応させる工程を含む電子増倍管
    またはマイクロチャネルプレート用の連続的ダイノード
    の製法。
  2. 【請求項２】前記チャネルは、その内にダイノードの付
    着のために、高いアスペクト比を有してなる請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】前記チャネル壁に沿って少くとも一つの選
    択された長さに一致してダイノードを形成する工程を含
    む請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記温度が約300℃以上で1200℃以下であ
    る請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】前記圧力が約10トル以下である請求項１記
    載の方法。
  6. 【請求項６】前記圧力が約１トル以下である請求項１記
    載の方法。
  7. 【請求項７】前記圧力が約１トルと0.1トルの間である
    請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】前記基体がSi3N4,AlN,Al2O3,SiO2ガラス、
    R2O−Al2O3−SiO2（Ｒ＝Li,Na,K）ガラス、R2O−BaO−B
    i2O3−PbO−SiO2（Ｒ＝Na,K,Rb,Cs）ガラス、AlAs,GaA
    s,InP,GaP,Si,SiO2絶縁層を備えたSi及びSi3N4絶縁層を
    備えたGaAs又はInPからなるグループから選択された材
    料を含む請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】前記電子増倍管がマイクロチャネルプレー
    トであり、前記基体の材料が約108Ωcmかそれ以上の抵
    抗を有する請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記電子増倍管がチャネル電子増倍管で
    あり、前記基体が約105Ωcm以上で、108Ωcm以下の抵抗
    を有する請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記電子増倍管がチャネル電子増倍管ま
    たは磁気電子増倍管であり、前記基体の抵抗が約1012Ω
    cmかそれ以上である請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記電子放射部がSiO2,Al2O3,MgO,SnO2,
    BaO,Cs2O,Si3N4,SixOyN2,C（ダイヤモンド）、BN及びAl
    N、負電子親和エミッタのGaP:Cs−O,GaP:Ba−O,GaAs:Cs
    −O,InP:Cs−O,及びSi:Cs−Ｏからなるグループから選
    択された一つ又はそれ以上の材料の薄膜を含む請求項１
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記電子放射部が厚さ2nmから20nmの薄
    膜からなる請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記電子放射部の前駆物質がSiH4,SiClx
    Hy,Si（OC2H5）4,Alのβジケトン合成物（例えばAl（C5
    HO2F6）３）,Al（CH3）３、Mgのβジケトン合成物（例
    えばMg（C5HO2F6）２）,SnCl4,Baのβジケトン化合物
    （例えば、Ba（C11H19O2）２）,CH4,Cs,B2H6,Ga（C
    2H5）3,Ga（CH3）3,PH3,AsH3,In（CH3）3,O2,NO,N2O,N2
    及びNH3からなるグループから選択された材料を含む請
    求項１記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記電子放射部が、電子エネルギーが約
    10eV以上で50eV以下の範囲の第１交差エネルギーを有す
    る請求項１記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記電流伝導部がAs−,B−，又はＰドー
    プSi,Ge（ドープなし）,Si（ドープなし）,SiO（半絶縁
    膜）,SixNy,AlxGaI-XAs,及びSnOxからなるグループから
    選択された薄膜材料を含む請求項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記電流伝導部が約10nmから1000nmの厚
    さを有する薄膜からなる請求項１記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記電流伝導部を形成する材料の前駆物
    質がSiH4,PH3,GeH4,B2H6,AsH3,SnCl4,Ga（C2H5）3,Ga
    （CH3）3,Al（CH3）3,N2O,N2及びNH3からなるグループ
    から選択された材料を含む請求項１記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記電流伝導部がチャネル電子増倍管と
    磁気電子増倍管用にシート抵抗が約106Ω/sqより大きく
    108Ω/sqよりも小さい薄膜からなる請求項１記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】前記電流伝導部がマイクロチャネルプレ
    ート用にシート抵抗が約1011Ω/sqよりも大きく、1014
    Ω/sqよりも小さい薄膜からなる請求項１記載の方法。
  21. 【請求項２１】先ず電流伝導材料の薄膜が、その後電子
    放射材料の薄膜が前記チャネル壁の絶縁層上に付着され
    る請求項１記載の方法。
  22. 【請求項２２】先ず誘電体絶縁層が導電性基体のチャネ
    ル壁に形成され、次いで電流伝導薄膜、その後電子放射
    薄膜が形成される請求項１記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記絶縁層が化学蒸着または基体との表
    面反応により、または液相付着により導電性基体上に付
    着される請求項22項記載の方法。
  24. 【請求項２４】電子放射材料の薄膜を電流伝導バルク半
    導体基板の前記チャネル壁の絶縁層上に付着させる請求
    項１記載の方法。
  25. 【請求項２５】電子放射材料の薄膜を非還元ケイ酸鉛ガ
    ラスの機械的支持物の上に重なる還元ケイ酸塩鉛ガラス
    の電流伝導層の上に付着する請求項１記載の方法。
  26. 【請求項２６】先ず電流伝導材料の薄膜を、誘電体基体
    の前記チャネル壁の絶縁層上に付着し、その後前記電流
    伝導薄膜の自由面を電子放射材料の前駆物質の蒸気にさ
    らして、その自由面が放射特性を呈するように変える請
    求項１記載の方法。
  27. 【請求項２７】電子放射材料の前駆物質の蒸気がNH3とO
    2からなるグループから選択された材料である請求項26
    記載の方法。
  28. 【請求項２８】先ず電流伝導材料の薄膜を誘電体基体の
    前記チャネル壁の絶縁層上に化学蒸着により付着し、次
    に電子放射材料の層をその層形成材料の過飽和溶液から
    液相デポジションにより付着する請求項１記載の方法。
  29. 【請求項２９】前記電子放射材料がSiO2であり、過飽和
    溶液がH2O中にH2SiF6とSiO2を含む請求項28記載の方
    法。
  30. 【請求項３０】付着工程が熱活性化低圧化学蒸着、プラ
    ズマ助勢低圧化学蒸着、及び光化学活性化低圧化学蒸着
    の少くとも一つを含む請求項１記載の方法。
  31. 【請求項３１】少くとも一つの薄膜は、基体からの距離
    に応じて変わる電気的特性を有する請求項１記載の方
    法。
  32. 【請求項３２】自由面に誘電体絶縁部と、該誘電体絶縁
    部上に放射電極に代って放射電子の加速電界を確立する
    のに十分な電流を伝導できる電流伝導部とを有するバル
    ク半導体基体を形成し、 前記基体の自由面を反応ガスにさらすことによって変え
    た放射特性を有する薄膜を前記半導体基体の自由面に形
    成し、前記放射特性は電子増倍をもたらす二次電子を生
    ずる能力を有するものである電子増倍管またはマイクロ
    チャネルプレート用の連続的ダイノードの形成法。
  33. 【請求項３３】自由面に絶縁層と、前記絶縁層上に放射
    電極に代って放射電子の加速電界を確立するのに十分な
    電流を伝導できる電流伝導部とを有する基体を形成し、 液相デポジションによって放射特性を有する薄膜を前記
    基体の自由面に形成し、前記放射特性は電子増倍をもた
    らす二次電子を生ずる能力を有するものである電子増倍
    管またはマイクロチャネルプレート用の連続的ダイノー
    ドの形成法。
  34. 【請求項３４】前記放射特性を有する薄膜が少量のH3BO
    3を加えたH2SiF6とSiO2の過飽和水溶液から形成されるS
    iO2の膜である請求項33記載の方法。
  35. 【請求項３５】前記液相デポジションが約25−50℃で生
    ずる請求項33記載の方法。
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