JP6983956B2 - 電子増倍体 - Google Patents

Description

本発明は、電子増倍体の製造方法及び電子増倍体に関する。

特許文献１には、ＣＥＭ（チャネル電子増倍体）が記載されている。このＣＥＭは、基体と、基体の一端部表面及び他端部表面に開口するように基体に設けられ、入射した電子に応じて二次電子を放出するチャネルと、を備えている。また、特許文献１には、二次電子放出効率を向上させるために、原子層堆積法によって基板に電子放出層を形成することが開示されている。

特許文献２には、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）が記載されている。このＭＣＰは、基板と、基板の上部表面及び下部表面に開口するように基板に設けられ、入射した電子に応じて二次電子を放出する数百万からなる多数のチャネルと、を備えている。また、特許文献２には、導電材料及び絶縁材料の積層構造を有する抵抗層を原子層堆積法によって基板に形成することで、抵抗層の抵抗値を最適な値とすることが開示されている。

特表２０１１−５１３９２１号公報 特表２０１１―５２５２９４号公報

特許文献１に記載のＣＥＭの動作時には、ＣＥＭに加速電圧が印加される。これにより、チャネル内を進行する電子が加速されて抵抗層に衝突し、その結果、二次電子が増幅されて放出される。続いて、放出された二次電子が加速電圧によって加速されて抵抗層に衝突し、新たな二次電子が更に増幅されて放出され、その後もこれが繰り返される。

ＣＥＭにおいて、本発明者らは、次のような問題点が生じ得るとの知見を得るに至った。すなわち、ＣＥＭにおいては、二次電子放出効率を向上させるために、チャネルの内面のみに抵抗層を形成すればよいが、例えば、抵抗層の形成に原子層堆積法を用いると、基体の表面全体に抵抗層が形成される。すなわち、チャネルの内面のみならず、基体の外面にも抵抗層が形成される。

このため、このＣＥＭの動作時において、ＣＥＭに加速電圧が印加されると、基体の外面に形成された抵抗層にも電位差が生じ、当該抵抗層に電流が流れてしまう。このため、基体の外面に形成された抵抗層においてジュール熱が発生して、ＣＥＭ全体の温度が上昇するおそれがある。

なお、本発明者は、ＭＣＰに関する次のような知見も得ている。すなわち、特許文献２に記載のＭＣＰにおいても、原子層堆積法によって基板の外面に抵抗層が形成される。しかしながら、ＭＣＰでは、チャネルの表面積と比べて基板の外面の表面積が非常に小さいことから、基板の外面に流れる電流が極微量となるため、ＣＥＭにおいて生じる上記の問題は生じにくい。

本発明は、温度上昇を抑制することができる電子増倍体の製造方法及び電子増倍体を提供することを目的とする。

本発明は、本発明者が、上記知見に基づいて鋭意検討を重ねた結果としてなされたものである。すなわち、本発明に係る電子増倍体の製造方法は、本体部と、本体部の一端面及び他端面に開口するように本体部に設けられ、入射した電子に応じて二次電子を放出するチャネルと、を備える電子増倍体の製造方法であって、一端面及び他端面を有し、一端面と他端面とを連通するチャネルのための連通孔が設けられた本体部材を用意する第１工程と、本体部材の外面及び連通孔の内面に、原子層堆積法によって少なくとも抵抗層を形成することにより、チャネルを形成する第２工程と、本体部材の外面に形成された抵抗層を除去することにより、本体部を形成する第３工程と、を備える。

この電子増倍体の製造方法では、本体部のための本体部材の外面、及び、チャネルのための連通孔の内面に対して、原子層堆積法によって少なくとも抵抗層を含む堆積層を形成することにより、チャネルを形成する。その後、本体部材の外面に形成された堆積層を除去し、本体部を形成する。このため、電子増倍体の動作時において、一端面と他端面との間に電位差を付与した場合にも、抵抗層を介して、本体部の外面側に電流が流れることが防止される。このため、本体部の外面において発熱が抑制される。よって、このような方法によって製造された電子増倍体では、上記の問題点を解決し、温度上昇を抑制することができる。

本発明に係る電子増倍体の製造方法においては、前記第２工程においては、前記抵抗層と前記抵抗層上に積層された二次電子増倍層とを含む前記堆積層を形成してもよい。この場合、二次電子増倍層を含む堆積層を効率的に形成しつつ、外面から除去することができる。

本発明に係る電子増倍体の製造方法においては、本体部材は、絶縁材料からなっていてもよい。この場合、本体部自体に電流が流れ難いため、抵抗層を除去することによって得られる上記作用効果がより有効となる。

本発明に係る電子増倍体の製造方法においては、第３工程においては、堆積層をサンドブラストにより除去してもよい。この場合、サンドブラストを用いることにより、本体部材の所望の箇所（外面）の堆積層を適切に除去することができる。

本発明に係る電子増倍体の製造方法においては、本体部材の外面は、一端面、他端面、及び、一端面と他端面とを接続する側面を有し、第３工程においては、一端面及び他端面に形成された堆積層を維持しながら、側面に形成された堆積層を除去してもよい。この場合、チャネルが開口する一端面及び他端面における堆積層の除去加工を行う必要がないので、当該除去加工によるチャネルへの影響を低減できる。

本発明に係る電子増倍体の製造方法においては、第３工程の後に、本体部の外面にヒートシンクを熱的に接続する第４工程を更に備えてもよい。この場合、ヒートシンクによって本体部を冷却することができる。また、本体部の外面とヒートシンクとの間に少なくとも抵抗層が介在しないため、本体部の一端面と他端面との間に付与された電位差によるヒートシンクへの影響を低減できる。

本発明に係る電子増倍体の製造方法においては、ヒートシンクは、金属からなり、第４工程においては、ヒートシンクを外面に接触させていてもよい。上述したように、本体部の外面とヒートシンクとの間に少なくとも抵抗層が介在しないため、本体部の一端面と他端面との間に付与された電位差の影響によってヒートシンクに電流が流れるおそれがない。このため、金属製のヒートシンクを本体部の外面に接触させて本体部を効率よく冷却することが可能となる。

本発明に係る電子増倍体は、一端面、他端面、及び、一端面と他端面とを接続する側面を有する本体部と、一端面及び他端面に開口するように本体部に設けられたチャネルと、を備え、チャネルは、チャネルのための連通孔の内面に形成された抵抗層及び二次電子増倍層を含む堆積層を有し、一端面、及び、他端面には、堆積層が形成されており、側面は、少なくとも抵抗層から露出しており、堆積層は、原子層堆積法によって形成されている。

この電子増倍体では、本体部の側面が、少なくとも抵抗層から露出している（すなわち、側面に抵抗層が形成されていない）。このため、電子増倍体の動作時において、一端面と他端面との間に電位差を付与した場合にも、抵抗層を介して、本体部の外面側に電流が流れることが防止される。このため、本体部の外面において発熱が抑制される。よって、この電子増倍体では、上記の問題点を解決し、温度上昇を抑制することができる。なお、側面には、二次電子増倍層が形成されていてもよい。

本発明によれば、温度上昇を抑制することができる電子増倍体の製造方法及び電子増倍体を提供することができる。

本実施形態に係る光電子増倍管の概略的な断面図である。 図１に示された電子増倍体の斜視図である。 図１に示された電子増倍体の斜視図である。 図２，３に示された電子増倍体の分解斜視図である。 図４に示された第１板状部材及び第２板状部材の平面図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。 図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び、第３方向Ｄ３を規定する直交座標系Ｓを示す場合がある。

図１は、本実施形態に係る光電子増倍管の概略的な断面図である。図２及び図３は、図１に示された電子増倍体の斜視図である。図１〜３に示されるように、光電子増倍管１は、電子増倍体（チャネル電子増倍体：ＣＥＭ）２と、管体３と、光電面４と、陽極５と、を備えている。電子増倍体２は、第１方向Ｄ１に沿って延在する直方体状の本体部２０を有する。本体部２０は、例えばセラミック等の絶縁材料を含む。本体部２０の外面２０ｄは、第１方向Ｄ１における端面（一端面）２０ａと、第１方向Ｄ１における端面２０ａの反対側の端面（他端面）２０ｂと、端面２０ａと端面２０ｂとを互いに接続する側面２０ｃと、を含む。

端面２０ａには、端面２０ａの外縁に沿った矩形環状の入力電極Ａが設けられている。端面２０ｂには、端面２０ｂの外縁に沿った矩形環状の出力電極Ｂが設けられている。これらの入力電極Ａ及び出力電極Ｂによって、端面２０ａよりも端面２０ｂ側が相対的に高電位となるように、本体部２０の全体に第１方向Ｄ１に沿った電位差が付与されている。

電子増倍体２は、複数の第１チャネル（チャネル）２１と、複数の第２チャネル（チャネル）２２と、を有する。すなわち、光電子増倍管１及び電子増倍体２は、マルチチャネル化されている。第１チャネル２１及び第２チャネル２２は、本体部２０の端面２０ａ，２０ｂに開口している。すなわち、第１チャネル２１及び第２チャネル２２は、本体部２０の端面２０ａから端面２０ｂに至るように延在している。

第１チャネル２１は、電子入射部２３と、電子増倍部２５と、を含む。電子入射部２３は、端面２０ａに開口する開口部２３ａを含む。電子入射部２３は、開口部２３ａと反対側の端部において電子増倍部２５に接続されている。電子増倍部２５は、電子入射部２３との接続部分から第１方向Ｄ１に沿って延在して端面２０ｂに至り、端面２０ｂに開口している。第１チャネル２１は、電子入射部２３から入射した電子に応じて、電子増倍部２５において二次電子を放出する。

第２チャネル２２は、電子入射部２４と、電子増倍部２６と、を含む。電子入射部２４は、端面２０ａに開口する開口部２４ａを含む。電子入射部２４は、開口部２４ａと反対側の端部において電子増倍部２６に接続されている。電子増倍部２６は、電子入射部２４との接続部分から第１方向Ｄ１に沿って延在して端面２０ｂに至り、端面２０ｂに開口している。第２チャネル２２は、電子入射部２４から入射した電子に応じて、電子増倍部２６において二次電子を放出する。

第１チャネル２１と第２チャネル２２とは、第２方向Ｄ２（後述する板状部材の積層方向であって、第１方向Ｄ１に交差（直交）する方向）に沿って、電子入射部２３と電子入射部２４とにおいて互いに重複すると共に、電子増倍部２５と電子増倍部２６とにおいて互いに重複していない（第３方向Ｄ３に沿って互いに離間している）。なお、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に交差（直交）する方向である。

管体３は、電子増倍体２を収容している。第１方向Ｄ１における管体３の一方の端部３ａは開放されており、他方の端部３ｂは封止されている。電子増倍体２は、本体部２０の端面２０ａが管体３の端部３ａ側に位置するように、管体３に収容されている。

光電面４は、光の入射に応じて光電子を発生させる。光電面４は、端面２０ａにおける第１チャネル２１の開口部（開口）２３ａ及び第２チャネル２２の開口部（開口）２４ａに臨むように管体３に設けられている。ここでは、光電面４は、管体３の端部３ａを封止するように管体３に設けられている。光電面４は、電子入射部２３，２４を介して、第１チャネル２１及び第２チャネル２２に光電子を供給する。

陽極５は、端面２０ｂにおける第１チャネル２１及び第２チャネル２２の開口（電子増倍部２５，２６の開口）に臨むように管体３内に配置されている。ここでは、陽極５は、矩形環状の絶縁層Ｃを介して出力電極Ｂに取り付けられている。陽極５の中心部分は、出力電極Ｂ及び絶縁層Ｃの開口部から露出し、第１チャネル２１及び第２チャネル２２の開口に臨んでいる。このような構成により、陽極５は、電子増倍部２５，２６を介して第１チャネル２１及び第２チャネル２２から放出される二次電子を受ける。陽極５には、例えば、当該陽極５が受けた二次電子に対応した電気信号のパルスを検出する検出器（不図示）が接続されている。

ここで、図４は、図２，３に示された電子増倍体の分解斜視図である。図２〜４に示されるように、電子増倍体２の本体部２０は、複数の板状部材を互いに積層することにより構成されている。ここでは、本体部２０は、第２方向Ｄ２に沿って互いに積層された複数の第１板状部材３０、複数の第２板状部材４０、及び、一対の第３板状部材５０を有している。第１板状部材３０、第２板状部材４０、及び、第３板状部材５０は、第１チャネル２１及び第２チャネル２２を形成する。第１板状部材３０及び第２板状部材４０の数は、要求されるチャネルの数に応じて任意に設定され得るが、例えば、２つ〜４つ程度である。

第１板状部材３０及び第２板状部材４０は、第２方向Ｄ２に沿って交互に積層されている。第３板状部材５０は、第２方向Ｄ２の両側から、第１板状部材３０と第２板状部材４０との積層体を挟むように、第１板状部材３０及び第２板状部材４０と共に積層されている。したがって、複数の第１板状部材３０のうちの一部は、一対の第２板状部材４０の間に配置され、残部は、第２板状部材４０と第３板状部材５０との間に配置され得る。また、複数の第２板状部材４０のうちの一部は、一対の第１板状部材３０の間に配置され、残部は、第１板状部材３０と第３板状部材５０との間に配置され得る。第１板状部材３０と第２板状部材４０との配置の態様は、例えば、第１板状部材３０及び第２板状部材４０の数等によって異なる。

図４の例では、２つの第１板状部材３０のうちの第２方向Ｄ２の中心側の１つの第１板状部材３０が、一対の第２板状部材４０の間に配置されており、２つの第１板状部材３０のうちの第２方向Ｄ２の外側の１つの第１板状部材３０が、第２板状部材４０と第３板状部材５０との間に配置されている。また、図４の例では、２つの第２板状部材４０のうちの第２方向Ｄ２の中心側の１つの第２板状部材４０が、一対の第１板状部材３０の間に配置されており、２つの第２板状部材４０のうちの第２方向Ｄ２の外側の１つの第２板状部材４０が、第１板状部材３０と第３板状部材５０との間に配置されている。

図５は、図４に示された第１板状部材及び第２板状部材の平面図である。図４，５に示されるように、第１板状部材３０、第２板状部材４０、及び、第３板状部材５０は、第１方向Ｄ１を長手方向とし、第２方向Ｄ２を厚さ方向とする長方形板状を呈している。第１板状部材３０は、第２方向Ｄ２に交差する表面（第１表面）３１及び裏面（第１裏面）３２を含む。第１板状部材３０には、第１チャネル２１を規定する孔が形成されている。

より具体的には、第１板状部材３０には、表面３１から裏面３２に至る孔部（第３孔部）３３及び孔部（第１孔部）３５が形成されている。孔部３３は、第１方向Ｄ１における第１板状部材３０の端面３０ａに至っている。孔部３３は、端面３０ａから第１方向Ｄ１に向かって縮小するテーパ状である。孔部３３は、孔部３５に接続されている。孔部３５は、孔部３３との接続部分から第１方向Ｄ１に沿って波状に延在し、第１方向Ｄ１における第１板状部材３０の端面３０ｂに至っている。

端面３０ａは、本体部２０の端面２０ａを形成する面である。端面３０ｂは、本体部２０の端面２０ｂを形成する面である。したがって、孔部３３は、第１チャネル２１の電子入射部２３に対応し（電子入射部２３を規定し）、孔部３５は、第１チャネル２１の電子増倍部２５に対応する（電子増倍部２５を規定する）。

ここでは、第１板状部材３０に対して、第３方向Ｄ３に沿って配列された複数（ここでは３つ）の孔部３３，３５が形成されている。第１板状部材３０における孔部３５同士の間の領域、及び、孔部３５よりも外側の領域は、中実となっている。すなわち、第１板状部材３０は、孔部３５が形成された複数の孔部領域（第１孔部領域）３７と、孔部領域３７に隣接する複数の中実領域（第１中実領域）３８と、を含む。ここでは、孔部領域３７は、孔部３５に沿った形状を有している。また、中実領域３８は、ここでは、孔部３５と相補的な形状を有している。孔部領域３７及び中実領域３８は、第３方向Ｄ３に沿って交互に配列されている。

第２板状部材４０は、第２方向Ｄ２に交差する表面（第２表面）４１及び裏面（第２裏面）４２を含む。第２板状部材４０には、第２チャネル２２を規定する孔が形成されている。より具体的には、第２板状部材４０には、表面４１から裏面４２に至る孔部（第４孔部）４３及び孔部（第２孔部）４５が形成されている。孔部４３は、第１方向Ｄ１における第２板状部材４０の端面４０ａに至っている。孔部４３は、端面４０ａから第１方向Ｄ１に向かって縮小するテーパ状である。孔部４３は、孔部４５に接続されている。

孔部４５は、孔部４３との接続部分から第１方向Ｄ１に沿って波状に延在し、第１方向Ｄ１における第２板状部材４０の端面４０ｂに至っている。端面４０ａは、本体部２０の端面２０ａを形成する面である。端面４０ｂは、本体部２０の端面２０ｂを形成する面である。したがって、孔部４３は、第２チャネル２２の電子入射部２４に対応し（電子入射部２４を規定し）、孔部４５は、第２チャネル２２の電子増倍部２６に対応する（電子増倍部２６を規定する）。

ここでは、第２板状部材４０に対して、第３方向Ｄ３に沿って配列された複数（ここでは３つ）の孔部４３，４５が形成されている。第２板状部材４０における孔部４５同士の間の領域、及び、孔部４５よりも外側の領域は、中実となっている。すなわち、第２板状部材４０は、孔部４５が形成された複数の孔部領域（第２孔部領域）４７と、孔部領域４７に隣接する複数の中実領域（第２中実領域）４８と、を含む。ここでは、孔部領域４７は、孔部４５に沿った形状を有している。また、中実領域４８は、ここでは、孔部４５と相補的な形状を有している。孔部領域４７及び中実領域４８は、第３方向Ｄ３に沿って交互に配列されている。なお、図中の一点鎖線で示された各領域の境界は仮想的なものである。

第１板状部材３０の孔部領域３７は、第２方向Ｄ２に沿って、第２板状部材４０の中実領域４８に対向している。また、第２板状部材４０の孔部領域４７は、第２方向Ｄ２に沿って、第１板状部材３０の中実領域３８に対向している。すなわち、第２方向Ｄ２からみて、孔部３５と孔部４５とは、互いに重複していない（第３方向Ｄ３に沿って互いに離間している）。このため、第１板状部材３０の孔部３５の第２方向Ｄ２における開口は、一対の第２板状部材４０の中実領域４８によって塞がれるか、第２板状部材４０の中実領域４８と第３板状部材５０とによって塞がれる。

また、第２板状部材４０の孔部４５の第２方向Ｄ２における開口は、一対の第１板状部材３０の中実領域３８によって塞がれるか、第１板状部材３０の中実領域３８と第３板状部材５０とによって塞がれる。また、第２方向Ｄ２における孔部３３，４３の開口は、複数の第１板状部材３０及び第２板状部材４０間において連続し、且つ、一対の第３板状部材５０によって塞がれる。

したがって、第１チャネル２１（ここでは電子増倍部２５）は、少なくとも、孔部３５の内面と、中実領域４８における孔部３５内に望む面と、を含んで形成される。より具体的には、第２方向Ｄ２における本体部２０の中心側の第１チャネル２１は、孔部３５の内面と、一対の中実領域４８における孔部３５内に臨む面と、によって形成される。また、第２方向Ｄ２における本体部２０の外側の第１チャネル２１は、孔部３５の内面と、中実領域４８における孔部３５内に臨む面と、第３板状部材５０における孔部３５内に臨む面と、によって形成される。

また、第２チャネル２２（ここでは電子増倍部２６）は、少なくとも、孔部４５の内面と、中実領域３８における孔部４５内に望む面と、を含んで形成される。より具体的には、第２方向Ｄ２における本体部２０の中心側の第２チャネル２２は、孔部４５の内面と、一対の中実領域３８における孔部４５内に臨む面と、によって形成される。また、第２方向Ｄ２における本体部２０の外側の第２チャネル２２は、孔部４５の内面と、中実領域３８における孔部４５内に臨む面と、第３板状部材５０における孔部４５内に臨む面と、によって形成される。

ここでは、上述したように、本体部２０は、第２方向Ｄ２に沿って配列された複数の第１板状部材３０及び第２板状部材４０を有する。そして、第１板状部材３０には、第３方向Ｄ３に沿って配列された複数の孔部３３，３５が形成されており、第２板状部材４０には、第３方向Ｄ３に沿って配列された複数の孔部４３，４５が形成されている。したがって、電子増倍体２は、第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３に沿って２次元状に配列された複数のチャネル（第１チャネル２１及び第２チャネル２２）を備えることになる。

ここで、孔部３５の内面と、中実領域４８における孔部３５内に望む面と、第３板状部材５０における孔部３５内に臨む面と、は、第１チャネル２１の内面２１ｓを形成する（図１参照）。また、孔部４５の内面と、中実領域３８における孔部４５内に望む面と、第３板状部材５０における孔部４５内に臨む面と、は、第２チャネル２２の内面２２ｓを形成する（図１参照）。第１チャネル２１及び第２チャネル２２は、後述するように、互いに積層された抵抗層及び二次電子増倍層を含む。換言すれば、後述するように、第１チャネル２１は、第１チャネル２１のための第１連通孔８１の内面８１ｓに形成された抵抗層及び二次電子増倍層を含む堆積層を有する。また、第２チャネル２２は、第２チャネル２２のための第２連通孔８２の内面８２ｓに形成された抵抗層及び二次電子増倍層を含む堆積層を有する。第１チャネル２１及び第２チャネル２２の表層は二次電子増倍層である。したがって、内面２１ｓ及び内面２２ｓは、二次電子増倍層の表面である。

抵抗層の材料としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）とＺｎＯ（酸化亜鉛）との混合膜、又は、Ａｌ_２Ｏ_３とＴｉＯ_２（二酸化チタン）との混合膜等を用いることができる。また、二次電子増倍層の材料としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３、又は、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）等を用いることができる。抵抗層及び二次電子増倍層を含む堆積層は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される。

ここで、原子層堆積法によって形成された堆積層（抵抗層及び二次電子増倍層）（以下、本段落において「ＡＬＤ膜」という）の構造又は特性を特定するためには、ＡＬＤ膜の表面状態を解析することが必要である。しかしながら、電子増倍体２のような高アスペクト比の構造体に成膜したＡＬＤ膜について、表面状態を具体的に解析可能な機器は、現時点、知られておらず、ＡＬＤ膜の積層構造自体を解析することは困難である。このように、出願時において、ＡＬＤ膜の構造又は特性を解析することが技術的に不可能である又は実際的でない（非実際的である）ことから、電子増倍体２においては、ＡＬＤ膜をその構造又は特性により直接特定することが不可能又は実際的でないという事情が存在する。

一方、本体部２０の外面２０ｄの少なくとも一部には、堆積層（抵抗層及び二次電子増倍層）が設けられていない。一例として、本体部２０における端面２０ａと端面２０ｂとを接続する側面２０ｃには、少なくとも抵抗層（ここでは、さらに二次電子増倍層）が設けられていない。換言すれば、側面２０ｃは、少なくとも抵抗層（ここでは、さらに二次電子増倍層）から露出している（すなわち、絶縁材料からなる面が露出している）。そして、本体部２０の側面２０ｃ（外面２０ｄ）には、ヒートシンク７０が熱的に接続されている（図２，３参照）。ここでは、ヒートシンク７０は、本体部２０の側面２０ｃに接触している。また、ヒートシンク７０は、例えば、管体３を封止するためのフランジ（不図示）に熱的に接続されている。これにより、ヒートシンク７０は、本体部２０を当該フランジに熱的に接続する。ヒートシンク７０は、例えば金属からなる。

引き続いて、以上の電子増倍体２の製造方法の一例を説明する。図６〜１４は、図１に示された電子増倍体の製造方法の各工程を示す図である。この方法では、まず、本体部２０のための本体部材を用意する（第１工程）。この第１工程について具体的に説明する。
図６に示されるように、この第１工程では、まず、第１板状部材３０のための複数の板状部材３０Ａ，第２板状部材４０のための複数の板状部材４０Ａ、及び、第３板状部材５０のための一対の板状部材５０Ａを準備する。板状部材３０Ａ，４０Ａ，５０Ａは、それぞれ、第１方向Ｄ１に沿って配列された複数（ここでは２つ）の第１板状部材３０、第２板状部材４０、及び、第３板状部材５０となる部分を含む。

板状部材３０Ａには、例えばレーザ加工や金型による打ち抜き等によって、孔部３３，３５のための複数の孔部３３Ａ，３５Ａが形成されている。板状部材３０Ａにおける孔部３５Ａ同士の間の領域、及び、孔部３５Ａよりも外側の領域は、中実となっている。すなわち、板状部材３０Ａは、孔部３５Ａが形成された複数の孔部領域３７Ａと、孔部領域３７Ａに隣接する複数の中実領域３８と、を含む。ここでは、孔部３３Ａ，３５Ａは、板状部材３０Ａの端部に至らないようにされている。

板状部材４０Ａには、例えばレーザ加工や金型による打ち抜き等によって、孔部４３，４５のための複数の孔部４３Ａ，４５Ａが形成されている。板状部材４０Ａにおける孔部４５Ａ同士の間の領域、及び、孔部４５Ａよりも外側の領域は、中実となっている。すなわち、板状部材４０Ａは、孔部４５Ａが形成された複数の孔部領域４７Ａと、孔部領域４７Ａに隣接する複数の中実領域４８と、を含む。ここでは、孔部４３Ａ，４５Ａは、板状部材４０Ａの端部に至らないようにされている。

続いて、板状部材３０Ａと板状部材４０Ａとを第２方向Ｄ２に沿って交互に積層すると共に、第２方向Ｄ２における両側から板状部材３０Ａ，４０Ａの積層体を挟むように板状部材５０Ａを配置する。これにより、図７に示されるように、板状部材３０Ａ，４０Ａ，５０Ａからなる積層体６０を形成する。その状態において、積層体６０をプレス及び焼結することにより、板状部材３０Ａ，４０Ａ，５０Ａを互いに一体化する。

このとき、板状部材３０Ａの孔部領域３７Ａが、第２方向Ｄ２に沿って、板状部材４０Ａの中実領域４８に対向する。また、板状部材４０Ａの孔部領域４７が、第２方向Ｄ２に沿って、板状部材３０Ａの中実領域３８に対向する。これにより、積層体６０において、板状部材３０Ａの孔部３５Ａの第２方向Ｄ２における開口が、一対の板状部材４０Ａの中実領域４８によって塞がれるか、板状部材４０Ａの中実領域４８と板状部材５０Ａとによって塞がれる。

また、板状部材４０Ａの孔部４５Ａの第２方向Ｄ２における開口が、一対の板状部材３０Ａの中実領域３８によって塞がれるか、板状部材３０Ａの中実領域３８と板状部材５０Ａとによって塞がれる。また、第２方向Ｄ２における孔部３３Ａ，４３Ａの開口は、複数の板状部材３０Ａ及び板状部材４０Ａ間において連続し、且つ、一対の板状部材５０Ａによって塞がれる。

続いて、図８及び図９に示されるように、一体化された積層体６０を切断することにより複数（ここでは２つ）の本体部材８０のそれぞれを切り出す。この工程においては、まず、仮想的な切断予定ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を設定する。切断予定ラインＬ１は、本体部材８０の間を通るように第３方向Ｄ３に沿って直線状に延びている。切断予定ラインＬ２は、第１方向Ｄ１における積層体６０の両縁部に沿って直線状に延びている。切断予定ラインＬ３は、第３方向Ｄ３における積層体６０の両縁部に沿って直線状に延びている。

切断予定ラインＬ１は、切断予定ラインＬ１に沿った切断が行われたときに、孔部３３Ａ，４３Ａがその切断面に開口するように設定されている。また、切断予定ラインＬ２は、切断予定ラインＬ２に沿った切断が行われたときに、孔部３５Ａ，４５Ａがその切断面に開口するように設定されている。したがって、切断予定ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３に沿って積層体６０を切断することにより、積層体６０から複数（ここでは２つ）の本体部材８０が切り出される。この切断による切断面が、端面２０ａ及び端面２０ｂとなる。また、この切断によって、端面２０ａに対して孔部３３Ａ，４３Ａが開口すると共に、端面２０ｂに対して３５Ａ，４５Ａが開口する。

すなわち、図１０に示されるように、この第１工程において用意される本体部材８０は、端面２０ａ，２０ｂを有する。また、本体部材８０には、孔部３３Ａと孔部３５Ａとによって、端面２０ａと端面２０ｂとを連通する第１連通孔８１が形成される。第１連通孔８１は、後に第１チャネル２１となる（すなわち第１チャネル２１のための）孔部である。また、本体部材８０には、孔部４３Ａと孔部４５Ａとによって、端面２０ａと端面２０ｂとを連通する第２連通孔８２が形成される。第２連通孔８２は、後に第２チャネル２２となる（すなわち第２チャネル２２のための）孔部である。

このように、この第１工程においては、チャネルのための孔部が形成された複数の板状部材と、一対の中実状の板状部材とを互いに積層して一体化することにより、本体部材を用意する。より具体的には、第１チャネル２１（第１連通孔８１）のための孔部３３Ａ，３５Ａが形成された複数の板状部材３０Ａと、第２チャネル２２（第２連通孔８２）のための孔部４３Ａ，４５Ａが形成された複数の板状部材４０Ａと、互いの孔部を塞ぐように交互に積層すると共に、板状部材３０Ａと板状部材４０Ａとの積層体の両側から挟むように板状部材５０Ａをさらに積層して一体化することにより（ここではさらに切断を行うことにより）、本体部材８０を用意する。

引き続いて、第１工程の後工程について説明する。続く工程においては、原子層堆積法によって、本体部材８０の外面２０ｄに対して、抵抗層８３と抵抗層８３上に積層された二次電子増倍層８４とを含む堆積層８５を形成する（第２工程）。また、原子層堆積法によって、第１連通孔８１の内面８１ｓ及び第２連通孔８２の内面８２ｓに対して堆積層８５を形成する（第２工程）。これにより、第１連通孔８１から第１チャネル２１が形成されると共に、第２連通孔８２から第２チャネル２２が形成される（第２工程）。

より具体的には、この第２工程においては、まず、図１１に示されるように、本体部材８０をチャンバＣ１に収容する。そして、図１２に示されるように、上述した所定の材料によって、堆積層８５を形成する。したがって、この第２工程においては、本体部材８０の外面２０ｄ（すなわち、端面２０ａ、端面２０ｂ、及び、側面２０ｃ）と、第１連通孔８１の内面８１ｓと、第２連通孔８２の内面８２ｓと、の全体に対して、一括して、堆積層８５が形成される。なお、図１１〜図１３は、図１０のA−A線に沿っての断面に相当する断面を示す図である。

続く工程においては、本体部材８０の外面２０ｄに形成された堆積層８５を除去する（第３工程）。ここでは、抵抗層８３及び二次電子増倍層８４の両方を除去する。また、ここでは、堆積層８５をサンドブラストによって除去する。サンドブラストでは、まず、図１２に示されるように、本体部材８０をチャンバＣ２に収容し、本体部材８０に対して例えば１００μｍ程度の粒子を吹き付ける。ここで用いられるサンドブラストの粒子は、例えば、抵抗層８３や二次電子増倍層８４を構成する材料と同様の材料からなる粒子（例えばアルミナ粒子）である。

このとき、本体部材８０の外面２０ｄのうちの端面２０ａ，２０ｂに形成された堆積層８５を維持しながら、本体部材８０の外面２０ｄのうちの側面２０ｃに形成された堆積層８５を除去する。具体的には、例えば、端面２０ａ，２０ｂ（及び各チャネルの開口）をマスクした状態で、本体部材８０に対してサンドブラストを行う。以上により、図１３に示されるように、本体部材８０から本体部２０が形成される。

続く工程においては、本体部２０の外面２０ｄに、金属からなるヒートシンク７０を熱的に接続する（第４工程）。ここでは、図２，３に示されるように、本体部２０の外面２０ｄのうちの堆積層８５が除去された状態の側面２０ｃに対して、ヒートシンク７０を接触させる。以上の工程により、電子増倍体２が製造される。

以上説明したように、電子増倍体２の製造方法では、本体部２０のための本体部材８０の外面２０ｄ、第１チャネル２１のための第１連通孔８１の内面８１ｓ、及び、第２チャネル２２のための第２連通孔８２の内面８２ｓに対して、原子層堆積法によって抵抗層８３及び二次電子増倍層８４を含む堆積層８５を形成することにより、第１チャネル２１及び第２チャネル２２を形成する。その後、本体部材８０の外面２０ｄ（ここでは側面２０ｃ）に形成された堆積層８５を除去し、本体部２０を形成する。このため、電子増倍体２の動作時において、端面２０ａ，２０ｂの間に電位差を付与した場合にも、抵抗層８３を介して、本体部２０の外面２０ｄ側に電流が流れることが防止される。このため、本体部２０の外面２０ｄにおいて発熱が抑制される。よって、このような方法によって製造された電子増倍体２では、動作時の温度上昇を抑制することができる。

また、電子増倍体２の製造方法においては、第２工程においては、抵抗層８３と抵抗層８３上に積層された二次電子増倍層８４とを含む堆積層８５を形成する。このため、二次電子増倍層８４を含む堆積層８５を効率的に形成しつつ、外面２０ｄから除去することができる。

また、電子増倍体２の製造方法においては、本体部材８０は、絶縁材料からなる。このため、本体部２０自体に電流が流れ難いため、抵抗層８３を除去することによって得られる上記作用効果がより有効となる。

また、電子増倍体２の製造方法においては、第３工程においては、堆積層８５をサンドブラストにより除去する。このため、サンドブラストを用いることにより、本体部材８０の所望の箇所（例えば側面２０ｃ）の堆積層８５を選択的に適切に除去することができる。

また、電子増倍体２の製造方法においては、本体部材８０の外面２０ｄは、端面２０ａ，２０ｂ、及び、端面２０ａと端面２０ｂとを接続する側面２０ｃを有している。そして、第３工程においては、端面２０ａ，２０ｂに形成された堆積層８５を維持しながら、側面２０ｃに形成された堆積層８５を除去する。このため、第１チャネル２１及び第２チャネル２２が開口する端面２０ａ及び端面２０ｂにおける堆積層８５の除去加工を行う必要がないので、当該除去加工による第１チャネル２１及び第２チャネル２２への影響を低減できる。

また、電子増倍体２の製造方法においては、第３工程の後に、本体部２０の外面（側面２０ｃ）にヒートシンク７０を設ける第４工程を更に備えている。このため、ヒートシンク７０によって本体部２０を冷却することができる。また、本体部２０の側面２０ｃとヒートシンク７０との間に抵抗層８３及び二次電子増倍層８４が介在しないため、本体部２０の端面２０ａ，２０ｂの間に付与された電位差によるヒートシンク７０への影響を低減できる。

特に、ヒートシンク７０は金属からなり、第４工程においては、ヒートシンク７０を本体部２０の外面２０ｄ（側面２０ｃ）に接触させる。上述したように、本体部２０の外面２０ｄとヒートシンク７０との間に抵抗層８３及び二次電子増倍層８４が介在しないため、本体部２０の端面２０ａと端面２０ｂとの間に付与された電位差の影響によってヒートシンク７０に電流が流れるおそれがない。このため、金属製のヒートシンク７０を本体部２０の外面２０ｄに接触させて本体部２０を効率よく冷却することが可能となる。

また、電子増倍体２において、本体部２０の側面２０ｃが、少なくとも抵抗層８３（ここでは、堆積層８５）から露出している（すなわち、側面２０ｃに抵抗層８３が形成されていない）。このため、電子増倍体２の動作時において、端面２０ａと端面２０ｂとの間に電位差を付与した場合にも、抵抗層８３を介して、本体部２０の外面２０ｄ側に電流が流れることが防止される。このため、本体部２０の外面２０ｄにおいて発熱が抑制される。よって、この電子増倍体２によれば、温度上昇を抑制することができる。

ここで、電子増倍体２の別の作用効果について説明する。電子増倍体２は、本体部２０に対して第１チャネル２１と第２チャネル２２との複数のチャネルが設けられている。本体部２０は、互いに積層された第１板状部材３０及び第２板状部材４０を有する。第１板状部材３０は、孔部３５が形成された孔部領域３７と孔部領域３７に隣接する中実領域３８とを含む。第２板状部材４０は、孔部４５が形成された孔部領域４７と孔部領域４７に隣接する中実領域４８とを含む。第１板状部材３０の孔部領域３７は、第２方向Ｄ２（板状部材の積層方向）に沿って第２板状部材４０の中実領域４８に対向する。第２板状部材４０の孔部領域４７は、第２方向Ｄ２に沿って第１板状部材３０の中実領域３８に対向する。

つまり、第２方向Ｄ２における孔部３５の少なくとも一方の開口は、第２板状部材４０の中実領域４８によって塞がれ、第２方向Ｄ２における孔部４５の少なくとも一方の開口は、第１板状部材３０の中実領域３８によって塞がれる。これにより、第１チャネル２１は、孔部３５の内面と、中実領域４８における孔部３５内に望む面と、を含んで形成され、第２チャネル２２は、孔部４５の内面と、中実領域３８における孔部４５内に望む面と、を含んで形成される。

このように、電子増倍体２においては、第１板状部材３０が、孔部３５において第１チャネル２１の形成に寄与する共に、中実領域３８において第２チャネル２２の形成に寄与する。また、第２板状部材４０は、中実領域４８において第１チャネル２１の形成に寄与すると共に、孔部４５において第２チャネル２２の形成に寄与する。このため、一対のブロックによって単一のチャネルを形成する場合と比較して、デッドスペースの増加を抑制しながらマルチチャネル化を行うことが可能となる。

このように、電子増倍体２においては、デッドスペースの削減によって、各チャネル内の発熱箇所から外部への放熱経路が短縮される。よって、以上の電子増倍体２の構成は、温度上昇の抑制にも寄与する。

以上の実施形態は、本発明に係る電子増倍の製造方法の一実施形態について説明したものである。したがって、本発明に係る電子増倍体の製造方法は、上記の電子増倍体２の製造方法に限定されず、各請求項の要旨を変更しない範囲においてそれらを任意に変形したものとすることが可能である。

例えば、第３工程において、本体部材８０の外面２０ｄに形成された堆積層８５を除去する方法は、サンドブラストに限定されず、例えば機械研磨であってもよい。機械研磨とは、例えば、刃具やヤスリ等を用いた研磨方法、或いは、グラインダー等を用いた研磨方法等が例示される。

また、第３工程において、本体部材８０の側面２０ｃに形成された堆積層８５を除去する際に、端面２０ａ，２０ｂに形成された堆積層８５を維持しなくてもよい。すなわち、第３工程においては、本体部材８０の外面２０ｄの全体について、堆積層８５を一括して除去してもよい。また、第４工程において、ヒートシンク７０は金属以外の材料からなるものであってもよい。或いは、電子増倍体２の製造方法において、第４工程を行わなくてもよい。すなわち、本体部２０の外面２０ｄにヒートシンク７０を設けなくてもよい。

さらに、当該製造方法は、第２工程においては、本体部材８０の外面２０ｄ、第１連通孔８１の内面８１ｓ、及び、第２連通孔８２の内面８２ｓに、原子層堆積法によって抵抗層８３のみを含む堆積層を形成してもよい。この場合、第３工程においては、本体部材８０の外面２０ｄに形成された抵抗層８３のみが除去されることとなる。

また、当該製造方法は、第２工程においては、本体部材８０の外面２０ｄ、第１連通孔８１の内面８１ｓ、及び、第２連通孔８２の内面８２ｓに、原子層堆積法によって抵抗層８３のみを含む堆積層を形成しておき、第３工程の後であって第４工程の前において、本体部２０の（側面２０ｃを含む）外面２０ｄと、第１連通孔８１の内面８１ｓと、第２連通孔８２の内面８２ｓと、の全体に対して二次電子増倍層８４を形成する第５工程を備えていてもよい。すなわち、本体部２０の外面２０ｄ（特に側面２０ｃ）に対して導電体層である抵抗層８３が形成されていなければよく、絶縁体層である二次電子増倍層８４のみが形成されていてもよい。

一方、本発明に係る電子増倍体の製造方法は、別の電子増倍体の製造に適用されてもよい。別の電子増倍体としては、例えば、第３方向Ｄ３に沿って、単一の第１チャネル２１及び単一の第２チャネル２２を備える電子増倍体とすることができる。この場合、第２方向Ｄ２に沿っては、複数の第１チャネル２１及び複数の第２チャネル２２を形成してもよい。この電子増倍体によれば、第３方向Ｄ３に沿って複数の第１チャネル２１及び第２チャネル２２を配列する場合と比較して、第３方向Ｄ３に沿った電子入射部２３，２４同士の間のデッドスペースが削減される。

さらに別の電子増倍体としては、孔部３５，４５が、第１方向Ｄ１に沿って延びる第１部分と、第１方向Ｄ１に交差する第３方向Ｄ３に沿って延びる第２部分と、第１方向Ｄ１に沿って延びる第３部分と、を含むものであってもよい。第２部分は、第３方向Ｄ３に沿って延びて第１部分と第３部分とを接続する。このような電子増倍体によれば、第１チャネル２１及び第２チャネル２２を長くしてゲインを向上させることができる。また、この電子増倍体によれば、孔部３５及び孔部４５のそれぞれの第２部分によって、第１チャネル２１及び第２チャネル２２におけるイオンフィードバックが抑制される。

さらに別の電子増倍体の別の例としては、孔部が形成された単一の板状部材を、一対の中実状の板状部材で挟むことによってチャネルを構成すると共に、これらの板状部材の組を複数配列して一体化することによりマルチチャネル化した電子増倍体であってもよい。さらにいえば、単一のチャネルを有する電子増倍体であってもよい。

２…電子増倍体、２０…本体部、２０ａ…端面（一端面）、２０ｂ…端面（他端面）、２０ｄ…外面、２１…第１チャネル（チャネル）、２２…第２チャネル（チャネル）、７０…ヒートシンク、８０…本体部材、８１…第１連通孔、８１ｓ…内面、８２…第２連通孔、８２ｓ…内面、８３…抵抗層、８４…二次電子増倍層、８５…堆積層。

Claims (3)

1. 一端面、他端面、及び、前記一端面と前記他端面とを接続する側面を有する本体部と、
   前記一端面及び前記他端面に開口するように前記本体部に設けられたチャネルと、
   を備え、
   前記チャネルは、前記チャネルのための連通孔の内面に形成された抵抗層及び二次電子増倍層を含む堆積層を有し、
   前記一端面、及び、前記他端面には、前記堆積層が形成されており、
   前記本体部には、前記側面に形成された絶縁体層を介してヒートシンクが熱的に接続されており、
   前記堆積層は、原子層堆積法によって形成されており、
   前記絶縁体層は、二次電子増倍層であり、
   前記二次電子増倍層の材料は、酸化アルミニウム、又は、酸化マグネシウムである、
   電子増倍体。
2. 前記ヒートシンクは、金属からなる、
   請求項１に記載の電子増倍体。
3. 前記本体部は、絶縁材料からなる、
   請求項１又は２に記載の電子増倍体。

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