电子管和摄像装置

1.本发明涉及一种电子管和摄像装置。


背景技术：

2.已知的太赫兹波检测器(terahertz-wave detector)包括：具有超材料结构的基板和光传感器(例如，参照专利文献1)。太赫兹波入射于基板。
3.专利文献
4.专利文献1：美国专利申请公开第2016/0216201号说明书


技术实现要素：

5.发明要解决的问题
6.在专利文件1所记载的检测器中，当太赫兹波入射于具有超材料结构的基板时，基板发射电子。例如，从基板发射的电子激励包含于大气中的分子。激励的分子产生光。光传感器检测产生的光。检测器难以检测具有微弱强度的太赫兹波。
7.本发明的一方面的目的在于，提供一种确保电磁波的检测精度的电子管。本发明的另一方面的目的在于，提供一种确保电磁波的检测精度的摄像装置。
8.用于解决技术问题的手段
9.根据本发明的一方面的电子管包括：壳体、电子发射单元以及电子倍增单元。壳体内部保持真空并且包括透射电磁波的窗。电子发射单元配置于壳体中。电子发射单元包括响应于电磁波的入射而发射电子的超表面。电子倍增单元配置于壳体中。电子倍增单元倍增从电子发射单元发射的电子。电子收集单元配置于壳体中。电子收集单元收集由电子倍增单元倍增的电子。窗包括选自石英、硅、锗、蓝宝石、硒化锌、硫化锌、氟化镁、氟化锂、氟化钡、氟化钙、氧化镁和碳酸钙中的至少一种。
10.在一方面中，包括于壳体的窗包括选自石英、硅、锗、蓝宝石、硒化锌、硫化锌、氟化镁、氟化锂、氟化钡、氟化钙、氧化镁和碳酸钙中的至少一种。因此，可以确保引导到壳体中的电磁波(例如，在从太赫兹波到红外光的频带中的电磁波)的强度。当通过窗的电磁波入射于电子发射单元的超表面时，电子从电子发射单元发射。发射的电子被外壳中的电子倍增单元倍增。在电子收集单元中，收集倍增的电子。因此，对上述电磁波确保了检测精度。
11.在一方面中，也可以为，电子发射单元包括：基板，其包括设置有超表面的第一主面和与第一主面相对的第二主面。也可以为，电子倍增单元包括：入射有从电子发射单元发射的电子的入射面。也可以为，基板对通过窗的电磁波具有透射性。也可以为，基板以第一主面面向电子倍增单元的入射面并且第二主面面向窗的方式设置。在这种情况下，在通过窗和基板的电磁波入射于超表面的结构中，响应于电磁波的入射而从超表面发射的电子被通过简单的结构引导到电子倍增单元。
12.在一方面中，也可以为，电子倍增单元包括：入射有从电子发射单元发射的电子的入射面。也可以为，超表面设置于窗，以面向电子倍增单元的入射面。在这种情况下，壳体中
不需要设置有超表面的基板。因此，可以减小电子管的尺寸和重量。
13.在一方面中，也可以为，电子发射单元包括：基板，其包括设置有超表面的第一主面和与第一主面相对的第二主面。也可以为，电子倍增单元包括：入射有从电子发射单元发射的电子的入射面。也可以为，基板以第一主面面向窗以及电子倍增单元的入射面的方式设置。在这种情况下，在通过窗的电磁波不通过基板而入射于超表面的结构中，响应于电磁波的入射而从超表面发射的电子被通过简单的结构引导到电子倍增单元。
14.在一方面中，也可以为，超表面包含于图案化的氧化物层或图案化的金属层。在这种情况下，响应于电磁波的入射而从超表面发射的电子增加。
15.在一方面中，也可以为，电子倍增单元和电子收集单元为二极管，并且一体地构成。在这种情况下，能够进一步减小电子管的尺寸。
16.在一方面中，也可以为，电子倍增单元包括多个彼此间隔的倍增电极。也可以为，电子收集单元包括：阳极或二极管，其配置为收集由电子倍增单元倍增的电子。在这种情况下，从超表面发射的电子被多个倍增电极倍增。因此，提高了阳极或二极管收集的电子的倍增系数。
17.在一方面中，也可以为，电子倍增单元包括微通道板。也可以为，电子收集单元包括：阳极或二极管，其配置为收集由电子倍增单元倍增的电子。在这种情况下，与电子倍增单元包括多个倍增电极的情况相比，降低了尺寸、重量和功耗并且提高了响应速度和增益。
18.在一方面中，也可以为，电子倍增单元包括微通道板。也可以为，电子收集单元包括：荧光体，其配置为接收由电子倍增单元倍增的电子并发光。在这种情况下，可以通过从荧光体发射的光来检测从超表面发射的电子的二维位置。
19.根据本发明的另一方面的摄像装置包括：电子管、以及摄像单元，其配置为基于来自荧光体的光来捕获图像。在另一方面中，确保了电磁波的检测精度。
20.发明的有益效果
21.根据本发明的一方面，可以提供一种确保电磁波的检测精度的电子管。根据本发明的另一方面，可以提供一种确保电磁波的检测精度的摄像装置。
附图说明
22.图1为示出根据实施方式的电子管的截面图。
23.图2为电子管局部放大图。
24.图3为超表面的局部放大图。
25.图4为示出电子管的局部分解图。
26.图5为示出根据实施方式的变形例的电子管的局部放大图。
27.图6为示出根据实施方式的变形例的电子管的局部放大图。
28.图7为示出根据实施方式的变形例的电子管的局部放大图。
29.图8为示出根据实施方式的变形例的电子管的截面图。
30.图9为示出根据实施方式的变形例的电子管的截面图。
31.图10为示出微通道板的立体剖视图。
32.图11为示出根据实施方式的变形例的电子管的局部截面图。
33.图12为示出根据实施方式的变形例的电子管的截面图。
surface)50的金属层在主面21a上形成多根天线(antenna)51。
45.具有更小尺寸的天线51对具有较短波长，即，具有较高频率的电磁波敏感。根据天线51结构的变化，超表面50对应于约0.01至150thz的频带，即，从所谓的毫米波到近红外光的频带。例如，超表面50可以构成为：与相当于从所谓的毫米波到太赫兹波的频带的0.01到10thz的频带相对应。例如，超表面50可以配置为：与相当于从太赫兹波到近红外光的频带的10至150thz的频带相对应。在本实施方式中，超表面50在俯视图中的尺寸为10
×
10mm。各天线51的间距为约70μm至100μm。超表面50与具有0.5thz频率的电磁波相对应。
46.在该实施方式中，超表面50是透射型的超表面。在透射型的超表面，当电磁波入射时，电子从电磁波入射面的相反侧发射。在电子管1中，通过窗11a的电磁波入射于基板21的主面21b。通过基板21的电磁波入射于设置在主面21a的超表面50。在通过窗11a和基板21之后，超表面50响应于入射于其的电磁波而发射电子。
47.电子倍增单元30设置在壳体10中，并且包括：入射有从电子发射单元20发射的电子的入射面35。电子倍增单元30倍增入射于入射面35的电子。在本实施方式中，基板21的主面21a面向电子倍增单元30的入射面35。即，超表面50面向电子倍增单元30的入射面35，并且从超表面50发射的电子入射于入射面35。基板21的主面21b面向壳体10的窗11a。
48.在本说明书中，“α面向β”是指β位于比与α接触的平面更靠α的法线方向。换言之，“α面向β”意味着，当空间被与α接触的表面一分为二时，β位于α侧，而不是α的背面。例如，在电子管1中，如上所述，超表面50面向电子倍增单元30的入射面35。这意味着电子倍增单元30的入射面35位于比与超表面50接触的平面更靠超表面50的法线方向。
49.在该实施方式中，如图1和图4所示，电子倍增单元30包括所谓的线性聚焦多级倍增电极(linear-focused multistage dynode)。图4示出电子倍增单元30和电子收集单元40的局部分解图。
50.在本实施方式中，电子倍增单元30包括：配置为汇聚电子的聚焦电极(focusing electrode)31，以及彼此间隔的多级倍增电极32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h、32i和32j。倍增电极32a包括上述入射面35。在本实施方式中，电子倍增单元30包括十级倍增电极32a至32j。在聚焦电极31的中央部，设置有圆形的入射开口31a。倍增电极32a至32j配置在入射开口31a的后级。多根导线13中的一根连接到倍增电极32a至32j中的各个。通过导线13向倍增电极32a至32j中的各个施加预定电位。倍增电极32a至32j根据施加的电位使通过入射开口31a的电子倍增。
51.电子收集单元40配置在壳体10中，并且收集由电子倍增单元30倍增的电子。在本实施方式中，电子收集单元40包括网状的阳极41。阳极41与基板21的主面21b相对。多根导线13中的一根连接到阳极41。预定电位通过导线13施加于阳极41。阳极41捕获由倍增电极32a至32j倍增的电子。电子收集单元40可以包括二极管来代替阳极41。
52.在本实施方式中，电子管1包括绝缘基板52、53。倍增电极32a至32j固定至壳体10内的基板52和53。绝缘基板52、53由氧化铝构成。绝缘基板52、53彼此相对。倍增电极32a至32j包括在绝缘基板52、53彼此相对的方向上延伸的一对端部32k。阳极41包括在绝缘基板52、53彼此相对的方向上延伸的一对端部41k。倍增电极32a至32j和阳极41的端部32k和41k插入设置在绝缘基板52、53的狭缝状的通孔52a、53a。
53.电子管1包括屏蔽板36。屏蔽板36围绕倍增电极32a到32j和阳极41的一部分。屏蔽
dynode)。以下，主要说明实施方式与变形例的不同点。
64.在图7所示的电子管1c中，窗11a设置于圆筒状壳体10的侧面。在电子管1c中，基板21的主面21a面向窗11a和电子倍增部30的入射面35。即，设置于主面21a的超表面50面向窗11a和电子倍增单元30的入射面35。
65.在电子管1c中，电子发射单元20的超表面50是反射型超表面。在反射型超表面，当电磁波入射时，在入射了电磁波的面侧发射电子。在电子管1c中，通过窗11a的电磁波不通过基板21而入射于设置于基板21的主面21a的超表面50。在通过窗11a后，超表面50响应于入射于超表面50的电磁波而发射电子。
66.电子管1c包括超表面50和窗11a之间的栅(gird)55。通过窗11a的电磁波通过栅55并入射于超表面50。电压通过导线13施加于栅55。由于由栅55引起的电场的影响，从超表面50发射的电子被引导到电子倍增单元30的入射面35。
67.电子管1c的电子倍增单元30包括所谓的圆形笼式多级倍增电极32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h和32i。倍增电极32a包括入射面35。在该变形例中，电子倍增单元30包括九级倍增电极32a至32i。倍增电极32a到32i沿着壳体10的侧面并绕电子发射单元20设置。预定电位通过导线13施加于倍增电极32a至32i中的各个。倍增电极32a到32i根据施加的电位倍增入射的电子。
68.电子管1c的电子收集单元40被弯曲的倍增电极32i包围。在该变形例中，电子收集单元40是阳极41。多根导线13中的一根连接到阳极41。预定电位通过导线13施加于阳极。阳极41捕获由倍增电极32a至32i倍增的电子。
69.在图7所示的电子管1c中，如果电磁波通过壳体10的窗11a，则电磁波通过栅55并入射于设置于基板21的主面21a的超表面50。超表面50响应于电磁波的入射而发射电子。从超表面50发射的电子通过由栅55引起的电场的影响，而发射到电子倍增单元30的入射面35。
70.从超表面50发射的电子被发送到第一级倍增电极32a。当电子入射于第一级倍增电极32a(入射面35)时，二次电子从倍增电极32a发射到第二级倍增电极32b。当电子入射于第二级倍增电极32b时，二次电子从倍增电极32b发射到第三级倍增电极32c。如此，电子从第一级倍增电极32a到第九级倍增电极32i进行倍增，并且以绕基板21的方式依次发送。由电子倍增单元30倍增的电子被阳极41收集，并通过导线13从阳极41作为输出信号输出。
71.接下来，参照图8，对根据本实施方式的变形例的电子管进行说明。图8是示出电子管的示例的截面图。图8所示的变形例与上述实施方式大致相似或相同。然而，变形例与实施方式的不同之处在于，电子倍增单元30和电子收集单元40一体地构成为二极管60。以下，主要说明实施方式与变形例之间的不同点。
72.在图8所示的电子管1d中，电子倍增单元30和电子收集单元40是二极管60。在电子管1d中，电子倍增单元30和电子收集单元40一体地构成。在电子管1d中，超表面50面向窗11a。
73.在该变形例中，二极管60是雪崩二极管。二极管60在俯视图中具有矩形的形状，并且包括彼此相对的一对主面61、62。主面61包括电子入射面61a。主面61面向壳体10的窗11a。主面62面向壳体10的阀杆12。主面61、62与窗11a、基板21和超表面50平行地设置。
74.二极管60的主面62设置有绝缘层65。二极管60以绝缘层65位于二极管60和阀杆12
之间的方式与阀杆12连接。多根导线13中的一根连接到主面61和主面62中的各自。
75.反向偏压通过导线13施加于二极管60。在本变形例中，在二极管60的主面61侧和二极管60的主面62侧之间施加有高于击穿电压的反向偏压。在电子管1d中，当从基板21的超表面50发射的电子入射于二极管60的电子入射面61a时，入射的电子在二极管60中通过雪崩倍增效应倍增。倍增的电子通过导线13作为输出信号输出。例如，主面61构成电子入射面61a
76.接下来，参照图9和图10，对根据实施方式的变形例的电子管进行说明。图9是示出电子管的示例的截面图。图9所示的变形例与上述实施方式大致相似或相同。然而，变形例与实施方式不同之处在于，电子倍增单元30包括微通道板70来代替聚焦电极31和倍增电极32a至32j。以下，主要说明实施方式与变形例的不同点。
77.在图9所示的电子管1e中，微通道板70由固定于阀11的内壁的附接构件71、72的内缘支撑。微通道板70配置于电子发射单元20和电子收集单元40之间。微通道板70配置于设置有超表面50的基板21和阳极41之间。微通道板70与基板21和阳极41分离。即使在电子管1e中，电子收集单元40也可以包括二极管来代替阳极41。
78.图10是微通道板的示例的立体剖视图。在该变形例中，如图10所示，微通道板70包括：基体73、多个通道74、分隔壁部75和框构件76。基体73包括：输入面73a和与输入面73a相对的输出面73b。基体73形成为圆盘状。输入面73a面向基板21。输出面73b面向阳极41。输入面73a和输出面73b配置为与窗11a、基板21和超表面50平行。阳极41具有平板形状并且配置为与微通道板70的输出面73b平行。
79.多个通道74，在基体73中形成为从输入面73a到输出面73b。具体而言，各通道74在输入面73a和输出面73b正交方向上，从输入面73a向输出面73b延伸。多个通道74在俯视图中配置为矩阵形状。各通道74具有圆形截面形状。在多个通道74之间，设置有分隔壁部75。为了作为电子倍增器发挥功能，微通道板70在通道74中的分隔壁部75的表面上包括未图示的电阻层和电子发射层。框构件76设置于基体73的输入面73a和输出面73b的周缘部。
80.在电子管1e中，多根导线13中的一根连接到附接构件71、72中的各自。在微通道板70，电压通过导线13以及附接部件71、72施加于输入面73a和输出面73b。具体而言，电位施加于输入面73a和输出面73b，使得输出面73b具有高于输入面73a的电位。当从超表面50发射的电子入射于输入面73a时，电子由通道74倍增并从输出面73b发射。由微通道板70倍增的电子被阳极41收集，并通过导线13从阳极41作为输出信号输出。
81.接下来，参照图11和图12，对根据实施方式的变形例的电子管进行说明。图11是示出电子管的示例的局部截面图。图12是示出图11所示的电子管一部分的截面图。图11和图12与上述实施方式大致相似或相同。然而，变形例与实施方式的不同之处在于，电子管是所谓的图像增强器。以下，主要说明实施方式与变形例的不同点。
82.在图11所示的电子管1f中，电子发射单元20、电子倍增单元30和电子收集单元40配置在壳体80中。与图9所示的电子管1e相似，在电子管1f中，电子倍增单元30包括微通道板70来代替聚焦电极31和倍增电极32a至32j。在电子管1f中，电子收集单元40包括荧光体81来代替阳极41。在电子管1f中，超表面50、微通道板70和荧光体81在壳体80中相互接近。
83.壳体80包括：侧壁82、入射窗83(窗11a)和发射窗84。侧壁82具有中空圆筒形状。入射窗83和出射窗84各自具有圆盘形状。通过由入射窗83和发射窗84气密地密封侧壁82的两
端，壳体80的内部保持真空。例如，壳体80的内部保持1
×
10-5
到1
×
10-7
pa。
84.例如，侧壁82包括：侧管85、覆盖侧管85的侧部的模具构件86，以及覆盖模具构件86的侧部和底部的壳体构件87。侧管85、模具构件86和壳体构件87中的各个具有中空圆筒形状。侧管85例如由陶瓷构成。模具构件86例如由硅橡胶构成。壳构件87例如由陶瓷构成。
85.在模具构件86的两端各自形成有通孔。壳体构件87的一端被打开。壳体构件87的另一端设置有通孔。壳体构件87的通孔包括：定位为与模具构件86的一个通孔的边缘位置重合的边缘。在模具构件86的一端，入射窗83接合于模具构件86的通孔周边的表面。与电子管1的窗11a相似，入射窗83透射电磁波。与电子管1的窗11a相似，入射窗83包括选自石英、硅、锗、蓝宝石、硒化锌、硫化锌、氟化镁、氟化锂、氟化钡、氟化钙、氧化镁和碳酸钙中的至少一种。
86.在电子管1f中，超表面50在壳体80中直接设置于入射窗83。超表面50面向微通道板70。微通道板70配置在超表面50和荧光体81之间。微通道板70与超表面50和荧光体81分离。
87.在模具构件86的另一端侧，发射窗84嵌合于模具构件86的另一个通孔。发射窗84例如是通过将大量光纤聚集为板状而构成的纤维板。纤维板的各光纤配置为使得壳体80的内侧的端面84a与各光纤齐平。端面84a配置为平行于超表面50。
88.荧光体81配置于端面84a。例如，荧光体81通过将荧光材料施加于端面84a而形成。荧光材料例如是(zncd)s:ag(掺银的硫化锌镉)。在荧光体81的表面，依次层叠有金属背层和低电子反射率层。例如，金属背层由al蒸镀而形成，对通过微通道板70的光具有相对较高的反射率，并且对从微通道板70发射的电子具有相对较高的透射率。低电子反射率层例如由c(碳)、be(铍)等蒸镀而形成，并且对从微通道板70发射的电子具有相对较低的反射率。
89.与电子管1e相似，在电子管1f中，延伸到壳体80外部的多根导线13中的一根连接到保持微通道板70的附接构件71、72中的各自。在微通道板70，电压通过附接构件71、72施加于输入面73a侧和输出面73b侧。
90.当从超表面50发射的电子入射于输入面73a时，电子被通道74倍增并从输出面73b发射。在电子管1f中，被微通道板70倍增的电子被收集在荧光体81中。荧光体81接收被微通道板70倍增的电子并发光。从荧光体81发射的光通过纤维板，并从发射窗84发射到壳体80的外部。
91.接下来，参考图13，对包括根据实施方式的变形例的电子管的摄像装置进行说明。图13是摄像装置的侧视图。图13所示的摄像装置90基于从观察目标发射的电磁波或由观察目标反射或散射的电磁波来获取图像。摄像装置90包括作为图像增强器的电子管1f、物镜91、中继透镜92和摄像单元93作为组件。在摄像装置90中，组件以物镜91、电子管1f、中继透镜92、摄像单元93的顺序连接。
92.物镜91包括对入射于电子管1f的电磁波具有折射率的透镜。物镜91将来自观察对象的电磁波t引导至电子管1f的入射窗83。中继透镜92将从电子管1f的发射窗84发射的光引导至摄像单元93。摄像单元93基于从中继透镜92引导的光，即，从荧光体81发出的光来捕获图像。摄像单元93是，例如ccd照相机。
93.接下来，参照图14，对根据本实施方式的变形例的电子管进行说明。图14是示出电子管的示例的局部截面图。图14所示的变形例与上述实施方式大致相似或相同。然而，变形
例与实施方式的不同之处在于，电子倍增单元30包括电子倍增体95来代替聚焦电极31和倍增电极32a至32j。以下，主要说明实施方式与变形例的不同点。电子倍增体95是所谓的通道电子倍增器(cem)。
94.在图14所示的电子管1g中，电子倍增体95通过固定于阀11的内壁的保持构件96支撑。电子倍增体95配置在电子发射单元20和电子收集单元40之间。具体而言，微通道板70配置在设置有超表面50的窗11a和阳极41之间。电子倍增体95与窗11a和阳极41分离。即使在电子管1g中，电子收集单元40也可以包括二极管来代替是阳极41。
95.在该变形例中，电子倍增体95包括：输入面95a和与输入面95a相对的输出面95b。输入面95a面向窗11a。输出面95b面向配置为构成电子收集单元40的阳极41。输入面95a和输出面95b配置为与窗11a和超表面50平行。阳极41具有平板形状，并且配置为与电子倍增体95的输出面95b平行。在实施方式中，在与输入面95a正交的方向上，输入面95a与超表面50之间的距离s例如为0.615mm。
96.电子倍增体95包括：主体部97和多条通道98。主体部97具有长方体形状。多条通道98由主体部97限定。各通道98形成为从输入面95a到输出面95b。具体而言，各通道98在与输入面95a和输出面95b正交的方向上从输入面95a延伸到输出面95b。在图14所示的结构中，三条通道98沿平行于输入面95a的一个方向分布。
97.各通道98包括：电子入射部98a和倍增部98b。各通道98的电子入射部98a具有设置于输入面95a的开口。从与输入面95a正交的方向观察，电子入射部98a的开口具有矩形的形状。电子入射部98a在多条通道98的排列方向上从输入面95a到输出面95b逐渐变窄。即，电子入射部98a具有直径沿着与输入面95a正交的方向减小的锥形的形状。
98.从平行于输入面95a且与多条通道98的排列方向正交的方向观察，各通道98的倍增部98b形成为锯齿形或波浪形。换言之，倍增部98b在多条通道98的排列方向上具有重复弯曲的形状。
99.在电子管1g中，多根导线13中的两根与保持构件96连接。电压通过导线13和保持构件96施加于电子倍增体95。具体而言，电位施加于输入面95a和输出面95b，使得输出面95b具有高于输入面95a的电位。与连接到保持构件96的导线13不同的导线13连接到阳极41。保持构件96和阳极41通过绝缘构件99相互电绝缘。
100.从超表面50发射的电子进入任一通道98的输入面95a的开口，然后，通过电子入射部98a进入倍增部98b。作为结果，从超表面50发射的电子由通道98倍增并且从输出面95b发射。由电子倍增体95倍增的电子被配置为构成电子收集单元40的阳极41收集，并通过导线13从阳极41作为输出信号输出。
101.如上所述，在电子管1、1a、1b、1c、1d、1e、1f中，透射电磁波的窗11a设置于壳体10。窗11a包括选自石英、硅、锗、蓝宝石、硒化锌、硫化锌、氟化镁、氟化锂、氟化钡、氟化钙、氧化镁和碳酸钙中的至少一种。因此，可以确保被引导到壳体10、80中的电磁波(例如，在从太赫兹波到红外光的频带中的电磁波)的强度。当通过窗11a的电磁波入射于电子发射单元20的超表面50时，电子被发射。发射的电子在壳体10、80中由电子倍增单元30倍增，然后，被电子收集单元40收集。因此，对于具有微弱强度的电磁波，可以确保检测精度。
102.在电子管1、1a、1b、1d、1e、1f中，电子发射单元20包括基板21，基板21包括设置有超表面50的主面21a和与主面21a相对的主面21b。电子倍增单元30包括入射有从电子发射
单元20发射的电子的入射面35。基板21对通过窗11a的电磁波具有透射性。基板21以主面21a与电子倍增单元30的入射面35相对并且主面21b与窗11a相对的方式配置。在这种情况下，在通过窗11a和基板21的电磁波入射于超表面50的结构中，响应于电磁波的入射而从超表面50发射的电子被通过简单的结构引导到电子倍增单元30。
103.在电子管1b、1f中，超表面50设置于窗11a，以面向电子倍增单元30的入射面35。根据该结构，在壳体10、80中不需要设置有超表面50的基板。因此，可以减小电子管的尺寸和重量。
104.在电子管1c中，基板21配置为使得主面21a面向窗11a和电子倍增单元30的入射面35。在这种情况下，在通过窗11a的电磁波不通过基板而入射于超表面50的结构中，响应于电磁波的入射而从超表面50发射的电子被通过简单的结构引导到电子倍增单元30。
105.超表面50包含于图案化的氧化物层或图案化的金属层。根据该结构，响应于电磁波的入射而从超表面50发射的电子增加。
106.在电子管1d中，电子倍增单元30和电子收集单元40为二极管60并一体地构成。根据这种结构，能够进一步减小电子管的尺寸。
107.在电子管1、1a、1b中，电子倍增单元30包括彼此间隔的多个倍增电极32a至32j。电子收集单元40包括配置为收集由电子倍增单元30倍增的电子的阳极41或二极管。根据该结构，从超表面50发射的电子被多个倍增电极32a至32j倍增。因此，提高了由阳极41或二极管收集的电子的倍增系数。
108.在电子管1e中，电子倍增单元30包括微通道板70。电子收集单元40包括配置为收集由电子倍增单元30倍增的电子的阳极41或二极管。根据该结构，与多个倍增电极用于电子倍增单元30的情况相比，降低了尺寸、重量和功耗并且提高了响应速度和增益。
109.在电子管1f中，电子倍增单元30包括微通道板70。电子收集单元40包括接收由电子倍增单元30倍增的电子并发光的荧光体81。根据该结构，可以通过从荧光体81发射的光来检测从超表面50发射的电子的二维位置。
110.摄像装置90包括电子管1f和摄像单元93。摄像单元93基于来自荧光体81的光捕获图像。根据该结构，确保了电磁波的检测精度。可以获得示出从超表面50发射的电子的二维位置的图像。
111.虽然描述了本发明的实施方式和变形例，但是本发明不必限于实施方式和变形例，并且在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
112.在电子管1、1a、1b、1c、1e、1f、1g中，超表面50可以是被动超表面或者可以是主动(active)超表面。图3示出被动超表面50。包括被动超表面50的电子发射单元20配置为在没有施加于超表面50的各天线51的偏置电压的情况下操作。即，被动超表面50是配置为在各天线51具有相同电位的状态下响应于电磁波的入射而发射电子的超表面。
113.包括主动超表面的电子发射单元20配置为在偏置电压施加于超表面50的各天线51的状态下操作。即，主动超表面50是配置为在偏置电压施加于各天线的状态下响应电磁波的入射而发射电子的超表面。在这种情况下，来自多根导线13中的任一根的电压施加于超表面50。
114.在电子管1、1a、1b、1c、1e、1g中，电子收集单元40可以包括二极管来代替阳极41。在这种情况下，被电子倍增单元30倍增的电子被二极管收集。
115.在电子管1、1a、1b中，如在电子管1c中，窗11a可以设置于壳体10、80的侧面。在这种情况下，例如，改变电子倍增单元30的倍增电极的配置，使得基于从窗11a入射的电磁波的电子可以被电子收集单元40收集。
116.在电子管1、1a、1b、1d、1e、1f、1g中，如在电子管1c中，电子发射单元20的超表面50可以是所谓的反射型超表面。在使用反射型超表面的情况下，电子管构成为：超表面50面向窗11a，并且面向电子倍增单元30的入射面35。
117.壳体10、80各自的形状不限于圆筒形状。例如，壳体10、80各自可以包括具有多边形截面的管状形状。
118.在电子管1f中，可以在超表面50和微通道板70之间设置扫描电极(sweep electrode)。作为结果，可以构成所谓的条纹管(streak tube)。在这种情况下，可以在作为条纹管而发挥功能的电子管1f的窗11a的外侧设置：配置为使测量光入射的狭缝、和配置为捕获缝图像的透镜系统。作为结果，可以构成所谓的条纹照相机。
119.在摄像装置90中，在电子管1f中由微通道板70倍增的电子被收集于荧光体81，并且从荧光体81发出的光被设置在电子管1f外部的摄像单元93摄像。在这一点上，作为电子管中的电子收集单元40，通过代替荧光体81而设置电子轰击固态图像传感器，电子管可以构成为：作为摄像装置而发挥作用。在这种情况下，通过由电子轰击固态图像传感器来对由微通道板70倍增的电子进行摄像，而无需在电子管外部设置摄像单元93。电子轰击固态图像传感器例如是电子轰击电荷耦合器件(electron-bombarded charge-coupled device：ebccd)。
120.符号说明：
121.1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g 电子管
122.10、80 壳体
123.11a 窗
124.20 电子发射单元
125.21 基板
126.21a、21b 主面
127.30 电子倍增单元
128.35 入射面
129.40 电子收集单元
130.41 阳极
131.50 超表面
132.60 二极管
133.70 微通道板
134.81 荧光体
135.90 摄像装置
136.93 摄像单元。