JPH02177244A - 電子倍増器 - Google Patents
電子倍増器Info
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- JPH02177244A JPH02177244A JP1202688A JP20268889A JPH02177244A JP H02177244 A JPH02177244 A JP H02177244A JP 1202688 A JP1202688 A JP 1202688A JP 20268889 A JP20268889 A JP 20268889A JP H02177244 A JPH02177244 A JP H02177244A
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- electrons
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/32—Secondary-electron-emitting electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2231/00—Cathode ray tubes or electron beam tubes
- H01J2231/12—CRTs having luminescent screens
Landscapes
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【発明の技術分野1
本発明は一般に、放射線、原子、分子及び荷電された種
類(5pecies)のものの検出器に関し、特に電子
倍増器及び該倍増器を用いている装置に関する。
類(5pecies)のものの検出器に関し、特に電子
倍増器及び該倍増器を用いている装置に関する。
E従来の技術]
放射線及び荷電された種類のものの検出器として種種の
形式が知られている。電子、イオン、X線及び真空紫外
線のような短い波長の放射を検出するために、デスクリ
ートダイノード(dymode)倍増器が用いられてい
る。ダイノード倍増器は、第1ダイノードへの高エネル
ギービームの衝突による2次電子を放射する事によって
作動する。2次電子は電気的フィールドによって加速さ
れ、さらに、それぞれの衝突電子に対する多数の2次電
子を再放射する別のダイノードと衝突する。このプロセ
スは、倍増ダイノードに対して継続され、したがって電
子倍増が行われる。
形式が知られている。電子、イオン、X線及び真空紫外
線のような短い波長の放射を検出するために、デスクリ
ートダイノード(dymode)倍増器が用いられてい
る。ダイノード倍増器は、第1ダイノードへの高エネル
ギービームの衝突による2次電子を放射する事によって
作動する。2次電子は電気的フィールドによって加速さ
れ、さらに、それぞれの衝突電子に対する多数の2次電
子を再放射する別のダイノードと衝突する。このプロセ
スは、倍増ダイノードに対して継続され、したがって電
子倍増が行われる。
近年、単一チャンネル電子倍増器が開発され、これにつ
いては例えば、“チャンネル電子倍増器“^cig E
leet@roa、Val。N、 L、 1.2(1
971)に記載されている。このような電子倍増器は中
空ガラスチューブを含んでおり、このチューブは直径約
1mmを有し、2次電子の高放射係数を有する内部の抵
抗表面を有する。電子倍増器は真空中で作動され、電位
差はチューブの両端部における電極に供給される。電子
又は他のチャージされ!二分子、光子がチューブの低電
位端に入ってチューブの91璧に衝突すると、数個の2
次電子が発生される。2次電子は、与えられた軸方向電
気フィールドによって加速され、更に側壁との衝突がな
され、それにより一層の2次電子が発生される。このプ
ロセスは、チャンネルに沿って数回繰り返され、多数の
電子が発生する。
いては例えば、“チャンネル電子倍増器“^cig E
leet@roa、Val。N、 L、 1.2(1
971)に記載されている。このような電子倍増器は中
空ガラスチューブを含んでおり、このチューブは直径約
1mmを有し、2次電子の高放射係数を有する内部の抵
抗表面を有する。電子倍増器は真空中で作動され、電位
差はチューブの両端部における電極に供給される。電子
又は他のチャージされ!二分子、光子がチューブの低電
位端に入ってチューブの91璧に衝突すると、数個の2
次電子が発生される。2次電子は、与えられた軸方向電
気フィールドによって加速され、更に側壁との衝突がな
され、それにより一層の2次電子が発生される。このプ
ロセスは、チャンネルに沿って数回繰り返され、多数の
電子が発生する。
チャンネルプレート電子倍増器又はマイクロチャンネル
プレート(MCP)は、真っすぐな単一チャンネルの倍
増器の平行アレイを形成し、約10′の有用なゲインを
提供する。このゲインは、単一電子倍増器が10’以上
のゲインを呈するにもかかわらず、イオニンクフィード
パックによって制限される。このようなマイクロチャン
ネルプレートは、例えば米国特許第4,714,861
号及び第4,568,853号に記載されている。
プレート(MCP)は、真っすぐな単一チャンネルの倍
増器の平行アレイを形成し、約10′の有用なゲインを
提供する。このゲインは、単一電子倍増器が10’以上
のゲインを呈するにもかかわらず、イオニンクフィード
パックによって制限される。このようなマイクロチャン
ネルプレートは、例えば米国特許第4,714,861
号及び第4,568,853号に記載されている。
MCPとコンパチブルなゲインを得るために、カスケー
ドに動作する2つのプレート又は単一のサンドイッチプ
レートが、単一ユニット内に2以上の分離したプレート
を溶かすことによって提供される。
ドに動作する2つのプレート又は単一のサンドイッチプ
レートが、単一ユニット内に2以上の分離したプレート
を溶かすことによって提供される。
マイクロチャンネルプレートは、比較的低い生産性及び
それによって生じる高価格、並びIこ限定された効率に
よって、有用性が制限されていた。
それによって生じる高価格、並びIこ限定された効率に
よって、有用性が制限されていた。
〔発明の要約3
本発明は、従来例の問題点を解消する改良された電子倍
増器を提供し、かつ高い効率で低価格であることによっ
て、電子倍増器を、例えばテレビジョンのような陰極線
管を用いている大量生産製品に応用することができるよ
うにするものである。
増器を提供し、かつ高い効率で低価格であることによっ
て、電子倍増器を、例えばテレビジョンのような陰極線
管を用いている大量生産製品に応用することができるよ
うにするものである。
したがって本発明の好適な実施例によれば、電子が衝突
したときに2次電子放射を生じる材料の複数層配列、及
び該材料を横切る電気フィールドを形成するための装置
からなる電子倍増器が提供される。
したときに2次電子放射を生じる材料の複数層配列、及
び該材料を横切る電気フィールドを形成するための装置
からなる電子倍増器が提供される。
本発明の好適な実施例によれば材料の複数層配列は、ガ
ラスビーズ集合体及び部層を横切る電気フィールドを形
成するための手段により構成される。
ラスビーズ集合体及び部層を横切る電気フィールドを形
成するための手段により構成される。
複数層配列は、好ましくはアモルファス配列の材料から
構成される。
構成される。
ガラスビーズに加えて、電子の衝突に応じて2次電子放
射を発生する材料であれば任意の材料をその代わりに用
いることができる。それらの材料として例えば、金属で
少なくとも部分的に被覆されたプラスチック粒子、金属
で少なくとも部分的に被覆された熔岩のようなポーラス
材料、特殊な金属又は金属鉱石を用いることができる。
射を発生する材料であれば任意の材料をその代わりに用
いることができる。それらの材料として例えば、金属で
少なくとも部分的に被覆されたプラスチック粒子、金属
で少なくとも部分的に被覆された熔岩のようなポーラス
材料、特殊な金属又は金属鉱石を用いることができる。
材料として適切なものは比較的小さな粒子であり、1〜
1000ミクロンの最大寸法を有するものである。
1000ミクロンの最大寸法を有するものである。
それらの代わりに、高ポーラス材料のような非粒子材料
を用いることもできる。
を用いることもできる。
ガラスビーズの一例を上げれば、集合体の厚さはビーズ
5個分の直径以上であり、約1センチメートルである。
5個分の直径以上であり、約1センチメートルである。
集合体の厚さは、ビーズ5〜50債分の直径が適当であ
る。
る。
同様なパラメータが、他の適切な材料に対して適用され
る。
る。
この材料の表面導電率は数10〜数100メガオームの
オーダーが適当である。
オーダーが適当である。
ガラスは金属がドープされたガラスが好適である。コー
ニング(CarmiB) 8 X 61ガラスのような
標準ドープドガラスが好適である。このガラスは、典型
的には54.9重量%の鉛酸化物を高濃度に含んでいる
。
ニング(CarmiB) 8 X 61ガラスのような
標準ドープドガラスが好適である。このガラスは、典型
的には54.9重量%の鉛酸化物を高濃度に含んでいる
。
集合体の構造は、ブレナーアレイにおけるガラスビーズ
又は他の材料を半融(5intcriB)する事によっ
て保持される。
又は他の材料を半融(5intcriB)する事によっ
て保持される。
本発明はまた、本発明の実施例によればガラスビーズ集
合体及び該ビーズ集合体を横切る電気フィールドを形成
する手段からなる、能動増幅器を含んでいる。本発明は
さらに、電子放射器、該放射器からの電子を受けるよう
に配置された上記したような電子倍増器、及び該電子倍
増器からの2次電子放射によって照射されるように配置
された蛍光スクリーンによって構成される特殊な陰極線
管を含んでいる。
合体及び該ビーズ集合体を横切る電気フィールドを形成
する手段からなる、能動増幅器を含んでいる。本発明は
さらに、電子放射器、該放射器からの電子を受けるよう
に配置された上記したような電子倍増器、及び該電子倍
増器からの2次電子放射によって照射されるように配置
された蛍光スクリーンによって構成される特殊な陰極線
管を含んでいる。
本発明は、上記したような陰極線管を用いているテレビ
ジョン、オシロスコープ、コンピュータデイスプレィ、
ナイトビジョン装置等の比較的安価、軽量、低放射特性
を宵する装置もまた含んでいる。
ジョン、オシロスコープ、コンピュータデイスプレィ、
ナイトビジョン装置等の比較的安価、軽量、低放射特性
を宵する装置もまた含んでいる。
本発明の電子倍増器は、X線放射の衝突に応じて作動し
、したがってX線イメージングの使用に適している。
、したがってX線イメージングの使用に適している。
[実施例]
第1〜3図は、本発明の好適な実施例に応じて構成及び
作動される電子倍増器を示している。
作動される電子倍増器を示している。
本発明の好適な実施例にしたがって、本発明の電子倍増
器は、電子が衝突したときに2次電子を発生する材料の
複数層配列及び該材料を横切る電気フィールドを提供す
るための装置とから構成されている。
器は、電子が衝突したときに2次電子を発生する材料の
複数層配列及び該材料を横切る電気フィールドを提供す
るための装置とから構成されている。
複数層配列はアモルファス配列の材料を有している。
図示された例において、電子倍増器は、図示のような極
性の第1、第2の電極14.16の間に配置されたガラ
スビーズ12の3次元アモルファス集合体10で構成さ
れる。
性の第1、第2の電極14.16の間に配置されたガラ
スビーズ12の3次元アモルファス集合体10で構成さ
れる。
ガラスビーズに加えて、電子の衝突に応じて2次電子放
射を生ずる適宜の材料であれば適用可能である。例えば
、少なくとも部分的に金属で被覆されたプラスチック粒
子、同様に部分的に金属で被覆された熔岩のようなポー
ラス材料、特殊金属又は金属鉱石等がそれらの例として
挙げられる。
射を生ずる適宜の材料であれば適用可能である。例えば
、少なくとも部分的に金属で被覆されたプラスチック粒
子、同様に部分的に金属で被覆された熔岩のようなポー
ラス材料、特殊金属又は金属鉱石等がそれらの例として
挙げられる。
これらの材料は、比較的小粒子で最大1〜1000ミク
ロンの直径を有するものが好ましい。
ロンの直径を有するものが好ましい。
第3図に示されているように、電極14.16は典型的
にはグリッド状である。ビーズは一般に、単純化して示
されているような規則正しい配列をしていない事が望ま
れる。電極は、材料の集合体上に半融され、又は該集合
体に被覆さもなければ付着されている。
にはグリッド状である。ビーズは一般に、単純化して示
されているような規則正しい配列をしていない事が望ま
れる。電極は、材料の集合体上に半融され、又は該集合
体に被覆さもなければ付着されている。
電極14.16の両端に供給される適切な電圧は、ビー
ズの直径光たり20〜4QVの電位差を有するような、
電子倍増器の両端に電気フィールドを生じる。比例的で
はないが、概略的に示されているように、電子は電極1
4に隣接する電子倍増器に入り込み、そして電気フィー
ルドによって加速されてビーズ12の表面に対して複数
の衝突を生じ、したがって2次電子の多重放射を生じる
。
ズの直径光たり20〜4QVの電位差を有するような、
電子倍増器の両端に電気フィールドを生じる。比例的で
はないが、概略的に示されているように、電子は電極1
4に隣接する電子倍増器に入り込み、そして電気フィー
ルドによって加速されてビーズ12の表面に対して複数
の衝突を生じ、したがって2次電子の多重放射を生じる
。
第1図に示された電子倍増器によって受信される電子の
数と放射される電子の数との比は、表現することが不可
能であり、単に数が増加するということで表される。実
際、倍増率は103〜106の倍増(トータル倍増)に
対して、−衝突当たり2〜3の係数となるであろう。ビ
ーズ12の直径は、好ましくは1〜1000ミクロンの
範囲内である。集合体10の厚みは、少なくともビーズ
5個分の直径であり、約1センチメートルの直径である
。集合体の厚さの好ましい範囲は、5〜30個のビーズ
直径である。
数と放射される電子の数との比は、表現することが不可
能であり、単に数が増加するということで表される。実
際、倍増率は103〜106の倍増(トータル倍増)に
対して、−衝突当たり2〜3の係数となるであろう。ビ
ーズ12の直径は、好ましくは1〜1000ミクロンの
範囲内である。集合体10の厚みは、少なくともビーズ
5個分の直径であり、約1センチメートルの直径である
。集合体の厚さの好ましい範囲は、5〜30個のビーズ
直径である。
ビーズは好ましくは固体であり、一般に球状体である。
材料の表面導電率は、好ましくは数10〜数100メガ
オームのオーダーである。
オームのオーダーである。
ビーズ用のガラスは金属がドープされたガラスである。
ドープされたガラスの標準のものは、コニフグ8161
ガラスである。ガラスビーズが用いられl:場合、ガラ
スの金属含有量は少なくとも15容量%必要である。電
極はニッケル又は金属メツキされたクロムのような適宜
の材料を用いることができる。
ガラスである。ガラスビーズが用いられl:場合、ガラ
スの金属含有量は少なくとも15容量%必要である。電
極はニッケル又は金属メツキされたクロムのような適宜
の材料を用いることができる。
集合体の構造は、好ましくはプレーナーアレイにガラス
ビーズを半融することによって保持される。第2図を参
照すると、線図は第1図のものと同様な電子倍増器を示
しているが、更Iこ他の付加的な電極18.20を含ん
でいるのもである。これらの電極の両端には、適宜の電
圧が印加され、電子倍増の所望の制御及び増幅を提供す
る。
ビーズを半融することによって保持される。第2図を参
照すると、線図は第1図のものと同様な電子倍増器を示
しているが、更Iこ他の付加的な電極18.20を含ん
でいるのもである。これらの電極の両端には、適宜の電
圧が印加され、電子倍増の所望の制御及び増幅を提供す
る。
本発明の電子倍増器は比較的大きな領域に延伸でき、か
つ平盤状である必要がないものである。。
つ平盤状である必要がないものである。。
第4図は特殊の電子倍増器の一部分を表しており、該倍
増器は本発明の好適な実施例によって形成されるもので
ある。
増器は本発明の好適な実施例によって形成されるもので
ある。
本発明はまた、ガラスビーズの集合体及び該ビーズを横
切る電気フィールドを供給するための手段からなる能動
増幅器を含んでおり、これは本発明の実施例に基づいて
いるものである。
切る電気フィールドを供給するための手段からなる能動
増幅器を含んでおり、これは本発明の実施例に基づいて
いるものである。
本発明は更に、第5図に示されたような特殊な陰極線管
を含んでおり、該陰極線管は電子放射器30、該放射器
からの電子を受けるように配置された(上記例において
説明したような)を予信増器32、及び該電子倍増器か
らの2次電子放射によって照射されるように配置された
蛍光スクリー> 34 、!−から構成されている。
を含んでおり、該陰極線管は電子放射器30、該放射器
からの電子を受けるように配置された(上記例において
説明したような)を予信増器32、及び該電子倍増器か
らの2次電子放射によって照射されるように配置された
蛍光スクリー> 34 、!−から構成されている。
本発明は更にまた比較的安価、軽量で低い放射特性を何
する装置を含んでおり、これらの装置はテレビジョン、
オシロスフープ、コンピュータデイスプレィ、ナイトビ
ジョン装置であり、上記したような陰極線管を用いてい
るものである。
する装置を含んでおり、これらの装置はテレビジョン、
オシロスフープ、コンピュータデイスプレィ、ナイトビ
ジョン装置であり、上記したような陰極線管を用いてい
るものである。
第6図は、ハウジング40、制御部42、受信回路44
からなるテレビジョンが示されており、上記の構成部分
はすべて汎用されているものである。陰極線管46は、
第5図に示された形式で薄い側面を有し、高明度のデイ
スプレィを提供する。
からなるテレビジョンが示されており、上記の構成部分
はすべて汎用されているものである。陰極線管46は、
第5図に示された形式で薄い側面を有し、高明度のデイ
スプレィを提供する。
第7図はハウジング50、制御部52、駆動回路54か
らなるオシロスコープが示されており、上記した構成部
分はすべて汎用されているものである。高明度の陰極線
管46は第5図に示された形式のものであり、短い保持
時間48号に対応できるデイスプレィを提供する。
らなるオシロスコープが示されており、上記した構成部
分はすべて汎用されているものである。高明度の陰極線
管46は第5図に示された形式のものであり、短い保持
時間48号に対応できるデイスプレィを提供する。
本発明の電子倍増器は、X線画像放射に応じて動作可能
であり、したがってX線イメージングに用いるのに適し
ている。
であり、したがってX線イメージングに用いるのに適し
ている。
本発明は、上記に示しかつ開示した事項に限定されない
ことは当業者にとって明らかであろう。
ことは当業者にとって明らかであろう。
更に本発明の範囲は特許請求の範囲によって定められる
ものである。
ものである。
第211!!0は、本発明の実施例に応じて構成されか
つ動作可能な電子倍増器の側方断面図、第2図は、第1
図に示された形式の電子倍増器であって、更に付加電極
を含んでいる電子倍増器の側方断面図、 第3因は、第1及び3UI!Jの電子倍増器の部分的上
面口、 第4図は、本発明の好適な実施例に応じてuR改されか
つ動作可能な球状の検出器の部分断面図、第5図は、本
発明の好適な実施例に応じて構成されかつ動作可能な陰
極線管の概略断面図、第6図は、本発明の好適な実施例
に応じて構成されかつ動作可能なテレビジョン受像機の
概略断面図、 第7図は、本発明の好適な実施例に応じて構成さttか
つ動作可能なオンロスコープの概略断面図である。 10・・・ガラスビーズ等の集合体 12・・・ガラスビーズ等の材料 14.16.18.20・・・電極 穿、4 図
つ動作可能な電子倍増器の側方断面図、第2図は、第1
図に示された形式の電子倍増器であって、更に付加電極
を含んでいる電子倍増器の側方断面図、 第3因は、第1及び3UI!Jの電子倍増器の部分的上
面口、 第4図は、本発明の好適な実施例に応じてuR改されか
つ動作可能な球状の検出器の部分断面図、第5図は、本
発明の好適な実施例に応じて構成されかつ動作可能な陰
極線管の概略断面図、第6図は、本発明の好適な実施例
に応じて構成されかつ動作可能なテレビジョン受像機の
概略断面図、 第7図は、本発明の好適な実施例に応じて構成さttか
つ動作可能なオンロスコープの概略断面図である。 10・・・ガラスビーズ等の集合体 12・・・ガラスビーズ等の材料 14.16.18.20・・・電極 穿、4 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電子が衝突したときに2次電子を発生する材料の複
数層配列、及び該材料を横切る電気フィールドを提供す
るための手段とから構成される事を特徴とする電子倍増
器。 2、前記材料の複数層配列は、ガラスビーズの集合体か
らなる事を特徴とする請求項1記載の電子倍増器。 3、前記複数層配列は、材料のアモルファス配列からな
る事を特徴とする請求項1又は2記載の電子倍増器。 4、前記電気フィールドを提供するための手段は電極手
段で構成されている事を特徴とする請求項1〜3のいず
れか1項記載の電子倍増器。 5、前記複数層配列は、前記電極手段上に半融されてい
る事を特徴とする請求項4記載の電子倍増器。 6、前記ビーズの集合体は、アモルファス的にパックさ
れている事を特徴とする請求項2記載の電子倍増器。 7、前記材料は、1〜1000ミクロンの範囲内の最大
直径を有する事を特徴とする請求項1〜5のいずれか1
項記載の電子倍増器。 8、前記配列の厚さは、少なくとも粒子の5個分の直径
を有し、そしてほぼ1センチメートル以上である事を特
徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の電子倍増器
。 9、前記集合体の厚さは、ビーズ5〜30個分の直径で
ある事を特徴とする請求項2記載の電子倍増器。 10、前記材料は、固体でありしかも一般に球状粒子で
ある事を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の
電子倍増器。 11、前記材料は、数10〜数100メガオームのオー
ダーの表面導電率を有している事を特徴とする請求項1
〜10のいずれか1項記載の電子倍増器。 12、前記材料は、金属がドープされたガラスから形成
されたビーズである事を特徴とする請求項1〜11のい
ずれか1項記載の電子倍増器。 13、電子が衝突したときに2次電子放射を生じる材料
の複数層配列、及び該材料の配列を横切る電気フィール
ドを提供する手段とから構成される事を特徴とする非平
盤状電子倍増器。 14、電子が衝突したときに2次電子放射を生じる材料
の複数層配列、及び該材料の配列を横切る電気フィール
ドを提供する手段とから構成される事を特徴とする球形
検出器。 15、電子が衝突したときに2次電子放射を生じる材料
の複数層配列、及び該材料の配列を横切る電気フィール
ドを提供する手段とから構成される事を特徴とする能動
増幅器。 16、電子放射器、 該電子放射器からの電子を受け取るように配置された電
子倍増器であって、電子が衝突したときに2次電子放射
を生じる材料の複数層配列及び該材料の配列を横切る電
気フィールドを提供する手段とからなる電子倍増器、 該電子倍増器からの2次電子放射によって照射されるよ
うに配置された蛍光スクリーン、 とから構成される事を特徴とする陰極線管。 17、テレビジョン信号受信回路、 受信されたテレビジョン信号に応じて電子放射を生じる
ように動作する電子放射器、 該電子放射器からの電子を受け取るように配置された電
子倍増器であって、電子が衝突したときに2次電子放射
を生じる材料の複数層配列及び該材料の配列を横切る電
気フィールドを提供する手段とからなる電子倍増器、 該電子倍増器からの2次電子放射によって照射されるよ
うに配置された蛍光スクリーン、 とから構成される事を特徴とするテレビジョン受像機。 18、信号発生回路、 該信号発生回路によって発生された信号に応じて電子放
射を生じる用に動作する電子放射器。 該電子放射器からの電子を受け取るように配置された電
子倍増器であって、電子が衝突したときに2次電子放射
を生じる材料の複数層配列及び該材料の配列を横切る電
気フィールドを提供する手段とからなる電子倍増器、 該電子倍増器からの2次電子放射によって照射されるよ
うに配置された蛍光スクリーン、 とから構成される事を特徴とするオシロスコープ。 19、X線が衝突したときに2次電子放射を生じる材料
の複数層配列、及び該材料の配列を横切る電気フィール
ドを提供する手段とから構成される事を特徴とする電子
倍増器。
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