本发明的一方面涉及一种微通道板及电子倍增体。
背景技术：
目前，已知有一种具备具有表面及背面的基体、和从基体的表面贯通至背面的多个通道的微通道板(例如参照专利文献1)。在该微通道板中，在通道上形成有第一发射层，在第一发射层上形成有第二发射层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表第2011－513921号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
通常，微通道板是在图像增强器或光电子倍增管(photomultipliertube)等的真空管内使用的器件。就微通道板而言，如果考虑到制造中的处理性及微通道板单体对顾客的输送环境，则在与真空管不同的环境下的特性的稳定性至为重要。在上述现有技术中，例如在将微通道板置于大气中的情况下，由al2o3层构成的第二发射层的表面被污染或发生变质的结果是，可能发生增益的经时劣化。在上述现有技术中，将第一发射层的二次电子发射系数和第二发射层的二次电子发射系数的大小充分考虑到微通道板的结构中，因此，例如即使第一发射层的二次电子发射系数大，有时也会出现不利用其特性而微通道板的增益降低的情况。
本发明的一方面的目的在于，提供一种实现增益的提高，同时能够抑制增益的经时劣化的微通道板及电子倍增体。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明人等进行了深入研究。其结果，本发明人等得到下述见解，通过在通道的内壁面上设置由al2o3(氧化铝)形成的第一膜，在该第一膜上设置由sio2(二氧化硅)形成的第二膜，能够抑制增益的经时劣化。而且，本发明人等得到下述见解，通过使由al2o3形成的第一膜的厚度比由sio2形成的第二膜的厚度厚，能够利用二次电子发射系数大的al2o3的特性高效地实现增益的提高，直至完成本发明。
本发明的一方面提供了一种微通道板，其具备：基体，其具有表面、背面及侧面；多个通道，其从基体的表面贯通至背面；第一膜，其至少设置于通道的内壁面上；第二膜，其设置于第一膜上；电极层，其分别设置于基体的表面上及背面上，第一膜由al2o3形成，第二膜由sio2形成，第一膜的厚度比第二膜的厚度厚。
在该微通道板中，在由al2o3形成的第一膜上设置有由sio2形成的第二膜，因此，例如在置于大气中的情况下，能够抑制增益的经时劣化。使由al2o3形成的第一膜的厚度比由sio2形成的第二膜的厚度厚，因此，利用二次电子发射系数大的al2o3的特性，使由al2o3形成的第一膜起到作为主要二次电子倍增层的功能，能够高效地实现增益的提高。因此，可以实现增益的提高，同时抑制增益的经时劣化。
在本发明的一方面的微通道板中，也可以是，在使用荧光x射线分析法算出的情况下，第一膜的厚度为10埃
在本发明的一方面的微通道板中，也可以是，基体由绝缘性材料形成，在通道的内壁面和第一膜之间形成有电阻膜。在该情况下，在将电压施加于设置于基体的表面上的电极层和设置于基体的背面上的电极层之间时，通过电阻膜形成电位倾斜，可以进行电子倍增。
在本发明的一方面的微通道板中，也可以是，基体由电阻性材料形成。在该情况下，无需将电阻膜设置于通道的内壁面，节省了电阻膜的制造工序，因此，可以消减制造成本。
在本发明的一方面的微通道板中，也可以是，第一膜及第二膜形成于基体的表面上、背面上及侧面上，电极层形成于第二膜上。或者也可以是，电极层以与基体的表面及背面接触的方式形成，第一膜及第二膜形成于电极层上、基体的表面上、背面上及侧面上。在该结构中，第一膜及第二膜覆盖于基体的表面上、背面上及侧面上，因此，例如在由气体放出多的材料形成基体的情况下，能够有效抑制来自基体的气体放出。
在本发明的一方面的微通道板中，也可以是，电阻膜、第一膜及第二膜形成于基体的表面上、背面上及侧面上，电极层形成于第二膜上。或者，电极层以与基体的表面及背面接触的方式形成，电阻膜、第一膜及第二膜形成于基体的表面上、背面上及侧面上。在该结构中，除第一膜及第二膜外电阻膜也覆盖于基体的表面上、背面上及侧面上，因此，例如在由气体放出多的材料形成基体的情况下，能够有效抑制来自基体的气体放出。
在本发明的一方面的微通道板中，也可以是，第一膜及第二膜为通过原子层堆积法形成的层。在该情况下，能够将第一膜及第二膜以原子层级成膜，因此，膜质均匀，能够形成抑制了小孔等缺陷的膜。
本发明的一方面提供了一种电子倍增体，其具备：主体，其具有表面、背面及侧面；通道，其从主体的表面贯通至背面；第一膜，其至少设置于通道的内壁面上；第二膜，其设置于第一膜上；电极层，其分别设置于主体的表面上及背面上，第一膜由al2o3形成，第二膜由sio2形成，第一膜的厚度比第二膜的厚度厚。
在该电子倍增体中，在由al2o3形成的第一膜上设置有由sio2形成的第二膜，因此，例如在置于大气中的情况下，能够抑制增益的经时劣化。使由al2o3形成的第一膜的厚度比由sio2形成的第二膜的厚度厚，因此，利用二次电子发射系数大的al2o3的特性，使由al2o3形成的第一膜起到作为主要二次电子倍增层的功能，能够高效地实现增益的提高。因此，可以实现增益的提高，同时抑制增益的经时劣化。
在本发明的一方面的电子倍增体中，也可以是，在使用荧光x射线分析法算出的情况下，第一膜的厚度为10埃以上的厚度。这样，如果第一膜为10埃以上的厚度，则能够使由al2o3形成的第一膜有效地起到作为二次电子倍增层的功能。
在本发明的一方面的电子倍增体中，也可以是，主体由绝缘性材料形成，在通道的内壁面和第一膜之间形成有电阻膜。在该情况下，在将电压施加于设置于主体的表面上的电极层和设置于主体的背面上的电极层之间时，通过电阻膜形成电位倾斜，可以进行电子倍增。
在本发明的一方面的电子倍增体中，也可以是，主体由电阻性材料形成。在该情况下，无需将电阻膜设置于通道的内壁面，节省了电阻膜的制造工序，因此，可以消减制造成本。
在本发明的一方面的电子倍增体中，也可以是，第一膜及第二膜形成于主体的表面上、背面上及侧面上，电极层形成于第二膜上。或者也可以是，电极层以与主体的表面及背面接触的方式形成，第一膜及第二膜形成于电极层上、主体的表面上、背面上及侧面上。在该结构中，第一膜及第二膜覆盖主体的表面上、背面上及侧面上，因此，例如在由气体放出多的材料形成主体的情况下，能够有效抑制来自主体的气体放出。
在本发明的一方面的电子倍增体中，也可以是，电阻膜、第一膜及第二膜形成于主体的表面上、背面上及侧面上，电极层形成于第二膜上。或者也可以是，电极层以与主体的表面及背面接触的方式形成，电阻膜、第一膜及第二膜形成于主体的表面上、背面上及侧面上。在该结构中，除第一膜及第二膜外电阻膜也覆盖于主体的表面上、背面上及侧面上，因此，例如在由气体放出多的材料形成主体的情况下，能够有效抑制来自主体的气体放出。
在本发明的一方面的电子倍增体中，也可以是，第一膜及第二膜为通过原子层堆积法形成的层。在该情况下，能够将第一膜及第二膜以原子层级成膜，因此，膜质均匀，能够形成抑制了小孔等缺陷的膜。
发明效果
根据本发明的一方面，可以提供一种实现增益的提高，同时能够抑制增益的经时劣化的微通道板及电子倍增体。
附图说明
图1(a)是第一实施方式的微通道板的立体图，图1(b)是表示图1(a)的微通道板的膜结构的立体图；
图2是表示图1的微通道板的成膜工序的流程图；
图3是表示sio2层的堆积次数和保护膜的厚度的关系的图；
图4是表示将微通道板置于大气中的情况的由劣化引起的增益的相对变化率的图；
图5是表示将微通道板置于大气中的情况的由劣化引起的增益的相对变化率的另一图；
图6是表示图1(a)的微通道板中的sio2层的堆积次数和增益的关系的图；
图7是第二实施方式的电子倍增体的剖视图；
图8(a)是变形例的微通道板的剖视图，图8(b)是变形例的电子倍增体的剖视图。
符号说明
10微通道板
11a输入面(表面)
11b输出面(背面)
11基体
12通道
12a内壁面
13电阻膜
14电子发射膜(第一膜)
15保护膜(第二膜)
16输入电极(电极层)
17输出电极(电极层)
20电子倍增体
21主体
21a一端面(表面)
21b另一端面(背面)
22通道
22a内壁面
23电阻膜
24电子发射膜(第一膜)
25保护膜(第二膜)
26输入电极(电极层)
27输出电极(电极层)
具体实施方式
下面，参照附图对本发明一方面的实施方式进行详细说明。在附图的说明中，对相同或相当要素标注相同符号，省略重复的说明。
[第一实施方式]
图1(a)是第一实施方式的微通道板的立体图。图1表示将局部剖断的微通道板。如图1(a)所示，微通道板10为具有倍增电子的功能的部件。微通道板10具有包含输入面(表面)11a及输出面(背面)11b的圆板状的基体11。基体11通过例如钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、铅玻璃或实施了氧化铝膜处理(alumitetreatment)的氧化铝等的绝缘性材料形成。在基体11上形成有截面圆形状的多个通道12。通道12从基体11的输入面11a贯通至输出面11b。通道12俯视时呈矩阵状配置，以使相邻的通道12的中心距离成为例如几μm～几十μm。通道12的微通道板10的厚度方向的长度为例如430μm。通道12的直径为例如10μm。
图1(b)是表示图1(a)的微通道板的膜结构的立体图。图1(b)表示在微通道板10中沿着厚度方向的截面的膜结构。如图1(b)所示，在基体11上形成有电阻膜13、电子发射膜(第一膜)14、保护膜(第二膜)15、输入电极(电极层)16、输出电极(电极层)17作为功能膜。
电阻膜13设置于通道12的内壁面12a上。电阻膜13以覆盖基体11的外表面的方式设置。具体而言，电阻膜13至少形成于通道12的内壁面12a。电阻膜13形成于也包含未形成通道12的缘部11x在内的输入面11a。电阻膜13形成于也包含未形成通道12的缘部11y在内的输出面11b。例如为了便于微通道板10的处理，设置缘部11x及缘部11y。
在图1(b)所示的截面中，电阻膜13形成为包围基体11那样的矩形框状。电阻膜13以覆盖基体11的侧面11c的方式形成。如上所述，通过将电阻膜13覆盖于输入面11a、输出面11b、通道12的内壁面12a及侧面11c，例如，在由动作中气体放出多的铅玻璃这样的材料形成基体11的情况下，能够有效抑制来自基体11的气体放出。电阻膜13具有适于微通道板10中的电子倍增的规定电阻值。
电阻膜13例如通过使用原子层堆积法(ald：atomiclayerdeposition)而形成。电阻膜13例如通过分别反复进行多次使al2o3层和tio2层通过原子层堆积法堆积的循环而形成。电阻膜13的厚度为例如200埃～700埃左右。
原子层堆积法为通过反复进行化合物分子的吸附工序、由反应引起的成膜工序及去除剩余分子的吹扫工序，使原子层逐层堆积(叠层)而得到薄膜的方法。从得到化学稳定性的观点来看，电子发射膜14及保护膜15的形成材料可以使用金属氧化物。作为这样的金属氧化物，例如是al2o3、mgo、beo、cao、sro、bao、sio2、tio2、ruo、zro、nio、cuo、gao、zno等。根据原子层堆积法，以原子层级成膜，因此，膜质均匀，能够形成抑制了小孔等缺陷的膜。能够将包含多个金属氧化物的混合膜以埃级成膜。例如能够对高长宽比的间隙及槽结构进行成膜。
电子发射膜14为设置于通道12的内壁面12a上的第一膜。电子发射膜14以覆盖电阻膜13的方式设置。具体而言，电子发射膜14以至少在通道12的内壁面12a上与电阻膜13相接的方式形成。电子发射膜14以在也包含未形成通道12的缘部11x在内的输入面11a上与电阻膜13相接的方式形成。电子发射膜14以在也包含未形成通道12的缘部11y在内的输出面11b上与电阻膜13相接的方式形成。在图1(b)所示的截面中，电子发射膜14形成为包围电阻膜13那样的矩形框状。电子发射膜14以覆盖基体11的侧面11c的方式形成。如上所述，通过将电子发射膜14覆盖于输入面11a、输出面11b、通道12的内壁面12a及侧面11c，例如，在由动作中气体放出多的铅玻璃这样的材料形成基体11的情况下，能够有效抑制来自基体11的气体放出。当通过通道12内的电场(后述)加速的电子发生碰撞时，电子发射膜14随之发射二次电子，使电子倍增。
电子发射膜14由al2o3形成。电子发射膜14例如通过使用原子层堆积法而形成。电子发射膜14例如通过反复进行多次使al2o3层通过原子层堆积法堆积的循环而形成。在成膜电子发射膜14的情况下，能够使用例如三甲基铝作为反应气体。在该情况下，电子发射膜14的成膜工序包括h2o的吸附工序、h2o的吹扫工序、三甲基铝的吸附工序及三甲基铝的吹扫工序。而且，在电子发射膜14的成膜工序中，反复实施这一系列的工序，直至电子发射膜14成为希望的厚度。
电子发射膜14的厚度为10埃以上的厚度。在此，“膜的厚度”是指使用荧光x射线分析法(xrf，x－rayfluorescenceanalysis)通过分析该膜而得到的、基于与包含于该膜的元素的存在相关的信号值算出的膜厚相当的值(使用荧光x射线分析法算出的厚度)。即，在使用荧光x射线分析法算出的情况下，电子发射膜14的厚度为10埃以上的厚度。更优选的是，电子发射膜14的厚度为例如30埃～50埃左右。
保护膜15为设置于电子发射膜14(第一膜)上的第二膜。保护膜15以覆盖电子发射膜14的方式设置。具体而言，保护膜15至少在通道12的内壁面12a上以与电子发射膜14相接的方式形成。保护膜15在输入面11a上以与电子发射膜14相接的方式形成。保护膜15在输出面11b上以与电子发射膜14相接的方式形成。在图1(b)所示的截面中，保护膜15形成为包围电子发射膜14那样的矩形框状。保护膜15以覆盖基体11的侧面11c的方式形成。保护膜15抑制微通道板10中的二次电子发射的增益(利得)发生经时劣化(详情后述)。
保护膜15由sio2形成。保护膜15例如通过使用原子层堆积法而形成。保护膜15例如通过反复进行多次使sio2层通过原子层堆积法堆积的循环而形成。保护膜15的厚度为例如电子发射膜14的一半以下。更优选的是，保护膜15的厚度为例如3埃～15埃左右。即，电子发射膜14的厚度比保护膜15的厚度厚。
如图3所示，在使用原子层堆积法的情况下，形成sio2膜时的sio2层的堆积次数越多，sio2膜的厚度(使用荧光x射线分析法算出的厚度)越增加。在此，如果sio2层的堆积次数增加1次，则sio2膜的厚度约增加1埃。即，sio2层的堆积次数1次(1个循环)相当于sio2膜的厚度1埃。这样，通过使堆积sio2层的次数变化，可以将sio2膜的厚度设为希望的厚度。
输入电极16及输出电极17分别设置于基体11的输入面11a上及输出面11b上。具体而言，输入电极16在缘部以外的输入面11a上以与保护膜15相接的方式形成。输出电极17在缘部以外的输出面11b上以与保护膜15相接的方式形成。输入电极16及输出电极17例如通过蒸镀由in2o3及sno2构成的ito膜、氧化锡(sno2)膜(nesafilm)、镍铬膜或因科镍合金(注册商标)膜等而形成。通过使用蒸镀，输入电极16形成于除通道12的开口外的输入面11a上，输出电极17形成于除通道12的开口外的输出面11b上。输入电极16及输出电极17的厚度为例如1000埃左右。向输入电极16及输出电极17施加与输入电极16相比输出电极17成为高电位的电压，以使在通道12内产生从输入电极16朝向输出电极17的电场。
在此，为了确定通过原子层堆积法形成的电阻膜13、电子发射膜14及保护膜15(下面，在本段中称为“ald膜”)的结构或特性，需要解析ald膜的表面状态。然而，就成膜于微通道板10这样的高长宽比的结构体的ald膜而言，现在并没有可具体解析表面状态的设备。难以解析ald膜的叠层结构本身。这样，在申请时，由于解析ald膜的结构或特性在技术上不可能或不实际(非实际)，因此存在于微通道板10中，根据其结构或特性直接确定ald膜是不可能或不实际的情况。
接下来，对微通道板10的制造方法进行说明。
图2是表示图1(a)的微通道板的成膜工序的流程图。首先，通过步骤s1～步骤s3将电阻膜13形成于基体11。具体而言，如图2所示，使用原子层堆积法，反复进行a次使al2o3层堆积的循环(步骤s1)。接着，反复进行b次使tio2层堆积的循环(步骤s2)。反复进行c次这些步骤s1及步骤s2(步骤s3)。
接着，通过步骤s4形成电子发射膜14，之后，通过步骤s5形成保护膜15。具体而言，使用原子层堆积法，反复进行d次使al2o3层堆积的循环(步骤s4)。使用原子层堆积法，反复进行x次使sio2层堆积的循环(步骤s5)。通过蒸镀等形成输入电极16及输出电极17。之后，例如通过进行热处理等，能够得到微通道板10。此外也可以是，通过蒸镀等将输入电极16a及输出电极17a预先形成于基体11后，通过上述步骤s1～步骤s5形成电阻膜13、电子发射膜14及保护膜15而制造微通道板10a(参照图8(a))。在该情况下，输入电极16a以与基体11的输入面11a接触的方式形成，并且输出电极17a以与输出面11b接触的方式形成，电阻膜13、电子发射膜14及保护膜15以包覆输入电极16a及输出电极17a的方式依次形成。形成电阻膜13、电子发射膜14及保护膜15的范围为如上已叙述，为如上述那样覆盖输入面11a、输出面11b、通道12的内壁面12a及侧面11c的范围。
接下来，对微通道板10的特性进行说明。
在下面的说明中，作为一例，在图2例示的微通道板10的制造方法中，准备以sio2层的堆积次数(x次)为3、5、7、10、12、15、17、20及25次制造的微通道板10。下面，将在使al2o3叠层50次而形成的电子发射膜14上堆积5次sio2层而形成保护膜15的微通道板10作为实施例1。准备在由al2o3形成的电子发射膜上未形成sio2膜的微通道板(比较例)。
图4是表示将微通道板置于大气中的情况的由劣化引起的增益的相对变化率的图。图4的例子表示将制造后的微通道板保管于n2中，之后测定置于大气中时的增益的经时变化的结果。图4的纵轴表示以置于大气之前一刻(经过天数0天)的微通道板的增益为基准的由经时劣化引起的增益的相对变化率。在图4的例子中，关于实施例1及比较例，绘制微通道板的放置天数为0、9、22、36及52天的点。在图4的例子中，实施例1以黑色实心圆绘制表示，比较例以白色空心圆绘制表示。
如图4所示，在将微通道板置于大气中的情况下，可判断为在比较例中通过大气释放发生增益降低，但在实施例1中可以抑制增益的降低。因此，当比较实施例1和比较例时，在于由al2o3形成的电子发射膜14上堆积5次sio2层而形成保护膜15的微通道板10中，能够抑制将微通道板10置于大气中而引起的增益的经时劣化。
图5是表示将微通道板置于大气中的情况的由劣化引起的增益的相对变化率的另一图。在图5的例子中，将制造后的微通道板保管增益稳定为止的期间n2后，置于大气中。图5的纵轴表示以置于大气之前一刻(经过天数0天)的微通道板10的增益为基准的由经时劣化引起的增益的相对变化率。在图5的例子中，关于将al2o3层的堆积次数设为30次，将sio2层的堆积次数(x次)设为3、7、10、12、15、17、20及25次制造的微通道板10，绘制微通道板10的放置天数为0天、16天及35天的点。
如图5所示，在将微通道板10置于大气中的情况下，以经过天数为0天的增益为基准的由劣化引起的增益的相对变化率与sio2层的堆积次数(保护膜15的厚度)无关，大概在一定范围内。具体而言，该相对变化率在微通道板10的放置天数为0天～35天的范围内，至少不低于－25％。该相对变化率在放置天数为35天时，不低于－10％。即，判断为在微通道板10中，与sio2层的堆积次数(保护膜15的厚度)无关，能够抑制将微通道板10置于大气中而引起的增益的经时劣化。
图6是表示图1(a)的微通道板中的sio2层的堆积次数和增益的关系的图，al2o3层或其它电子发射层为未形成的情况的结果。图6的纵轴表示关于以sio2层的堆积次数(x次)为3、5、7、10、12、15、17、20及25次制造的微通道板10的增益。如图6所示，在微通道板10中，在sio2层的堆积次数低于10次(保护膜15的厚度约低于10埃)的情况下，sio2层的堆积次数越多(保护膜15的厚度越大)，增益越呈减少趋势。在sio2层的堆积次数为10次以上低于15次(保护膜15的厚度约为10埃以上低于15埃)的情况下，与sio2层的堆积次数(保护膜15的厚度)无关，增益大致恒定。在sio2层的堆积次数为15次以上(保护膜15的厚度约为15埃以上)的情况下，sio2层的堆积次数越多(保护膜15的厚度越大)，增益越呈增加趋势。
关于该增益的增加趋势及减少趋势，考虑同时考察电子发射膜14和保护膜15的二次电子发射系数的大小。此外，在下面的说明中，二次电子发射系数为表示着眼于膜本身时的二次电子的发射度的指标。增益为表示将膜成膜于通道的状态的二次电子的发射度的指标。
一般而言，有由al2o3形成的电子发射膜14的二次电子发射系数比由sio2形成的保护膜15的二次电子发射系数大的趋势。然而，形成于电子发射膜14上的sio2层的堆积次数越多(保护膜15的厚度越厚)，通过保护膜15越容易阻止(阻挡)从电子发射膜14发射的二次电子。因此，认为在保护膜15的厚度约低于10埃的情况下，与保护膜15的厚度约为10埃以上的情况相比，容易出现通过保护膜15阻止(阻挡)从由al2o3形成的电子发射膜14发射的二次电子的影响，呈现增益的减少趋势。
sio2层的堆积次数越多(保护膜15的厚度越大)，保护膜15的二次电子发射系数越增加。因此，认为在sio2层的堆积次数为10次以上低于15次(保护膜15的厚度约为10埃以上低于15埃)的情况下，与保护膜15的厚度约为15埃以上的情况相比，通过保护膜15阻止(阻挡)从由al2o3形成的电子发射膜14发射的二次电子的影响、和所增加的保护膜15的二次电子发射系数的影响相互抵消，与sio2层的堆积次数(保护膜15的厚度)无关，增益大致恒定。
认为在保护膜15的厚度约为15埃以上的情况下，与保护膜15的厚度约低于15埃的情况相比，容易出现所增加的保护膜15的二次电子发射系数的影响，呈现增益的增加趋势。
因此，认为在微通道板10中，与将保护膜15的厚度设为15埃以上来提高保护膜15的二次电子发射系数相比，将保护膜15的厚度设为低于15埃使由al2o3形成的第一膜起到作为主要二次电子倍增层的功能能够利用二次电子发射系数大的al2o3的特性，能够高效地实现增益的提高。因此，在微通道板10中，保护膜15的厚度可以比15埃小。在微通道板10中，保护膜15的厚度可以比10埃小。特别是，在微通道板10中，保护膜15的厚度可以为3埃～5埃。
此外，这样，在微通道板10中，与由al2o3形成的电子发射膜14对二次电子倍增的贡献相比，由sio2形成的保护膜15对二次电子倍增的贡献小。可以说，保护膜15起到作为实质上不发射二次电子的电子非发射膜的功能。
[作用及效果]
如上所述，在微通道板10中，在由al2o3形成的电子发射膜14上设置有由sio2形成的保护膜15，因此，例如在置于大气中的情况下，能够抑制增益的经时劣化。使由al2o3形成的电子发射膜14的厚度比由sio2形成的保护膜15的厚度厚，因此，利用二次电子发射系数大的al2o3的特性，使由al2o3形成的电子发射膜14起到作为主要二次电子倍增层的功能，能够高效地实现增益的提高。因此，可以实现增益的提高，同时抑制增益的经时劣化。
在使用荧光x射线分析法算出的情况下，电子发射膜14的厚度为10埃以上的厚度。这样，由al2o3形成的电子发射膜14为10埃以上的厚度，因此，能够使电子发射膜14有效地起到作为二次电子倍增层的功能。
基体11由绝缘性材料形成，在通道12的内壁面12a和电子发射膜14之间形成有电阻膜13。由此，在将电压施加于设置于基体11的输入面11a的输入电极16和设置于基体11的输出面11b的输出电极17之间时，通过电阻膜13形成电位倾斜，可以进行电子倍增。
电子发射膜14及保护膜15形成于基体11的输入面11a上、输出面11b上及侧面11c上且输入电极16及输出电极17形成于保护膜15上。或者，输入电极16a以与基体11的输入面11a接触的方式形成，并且，输出电极17a以与输出面11b接触的方式形成且电子发射膜14及保护膜15形成于输入电极16a及输出电极17a上、基体11的输入面11a上、输出面11b上及侧面11c上。在该结构中，电子发射膜14及保护膜15覆盖于基体11的输入面11a上、输出面11b上及侧面11c上，因此，例如在由气体放出多的材料形成基体11的情况下，能够有效抑制来自基体11的气体放出。
电阻膜13、电子发射膜14及保护膜15形成于基体11的输入面11a上、输出面11b上及侧面11c上且输入电极16及输出电极17形成于保护膜15上。或者，输入电极16a以与基体11的输入面11a接触的方式形成，并且，输出电极17a以与输出面11b接触的方式形成且电阻膜13、电子发射膜14及保护膜15形成于基体11的输入面11a上、输出面11b上及侧面11c上。在该结构中，除电子发射膜14及保护膜15外电阻膜13也覆盖基体11的输入面11a上、输出面11b上及侧面11c上，因此，例如在由气体放出多的材料形成基体11的情况下，能够有效抑制来自基体11的气体放出。
电子发射膜14及保护膜15为通过原子层堆积法形成的层。由此，能够将电子发射膜14及保护膜15以原子层级成膜，因此，膜质均匀，能够形成抑制了小孔等缺陷的膜。能够将包含多个金属氧化物(例如al2o3及sio2)的混合膜以埃级成膜。能够对例如微通道板10这样的高长宽比的间隙及槽结构进行成膜。
[微通道板10的变形例]
在上述实施方式中，基体11由绝缘性材料形成，但基体11也可以由si等的半导体材料(电阻性材料)形成。在该情况下，无需将电阻膜13设置于通道12的内壁面12a，也可以将电子发射膜14直接形成于基体11(至少形成于内壁面12a)。即使在这样的方式下，也能够得到与上述实施方式同样的作用效果。节省了电阻膜13的制造工序，因此，可以消减制造成本。
[第二实施方式]
图7是第二实施方式的电子倍增体的剖视图。如图7所示，电子倍增体20为起到倍增电子的功能的倍增极结构体。电子倍增体20具备具有一端面(表面)21a及另一端面(背面)21b的主体21。主体21为长方体状，沿着第一方向d1延伸。主体21例如通过陶瓷等的绝缘性材料形成。此外，电子倍增体20不限定于该例，可以为所谓的单通道倍增极(例如通道倍增器等)的倍增极结构体。
在主体21上形成有通道22。通道22开口于第一方向d1上的主体21的一端面21a及另一端面21b。即，通道22从主体21的一端面21a贯通至另一端面21b。通道22的一端面21a侧为随着朝向该一端面21a侧而扩展的锥形。通道22以从一端面21a侧至另一端面21b在第二方向d2上反复进行弯曲的方式呈波状延伸。在通道22中，电子从一端面21a侧入射，根据所入射的电子发射二次电子，从另一端面21b侧发射二次电子。
在主体21上形成有电阻膜23、电子发射膜(第一膜)24、保护膜(第二膜)25、输入电极(电极层)26、输出电极(电极层)27作为功能膜。
电阻膜23设置于通道22的内壁面22a上。电阻膜23以覆盖主体21的外表面的方式设置。具体而言，电阻膜23至少形成于通道22的内壁面22a。电阻膜23形成于除通道22的开口外的一端面21a。电阻膜23形成于除通道22的开口外的另一端面21b。电阻膜23以覆盖基体的侧面21c的方式形成。如上所述，通过电阻膜23覆盖一端面21a、另一端面21b、通道22的内壁面22a及侧面21c，例如，在由动作中气体放出多的铅玻璃这样的材料形成主体21的情况下，能够有效抑制来自主体21的气体放出。电阻膜23具有适于电子倍增体20中的电子倍增的规定电阻值。电阻膜23例如通过与电阻膜13同样地使用原子层堆积法而形成。电阻膜23例如通过分别反复进行多次使al2o3层和tio2层通过原子层堆积法堆积的循环而形成。电阻膜23的厚度为例如200埃～700埃左右。
电子发射膜24为设置于通道22的内壁面22a上的第一膜。电子发射膜24以覆盖电阻膜23的方式设置。具体而言，电子发射膜24至少在通道22的内壁面22a上以与电阻膜23相接的方式形成。电子发射膜24在除通道22的开口外的一端面21a上以与电阻膜23相接的方式形成。电子发射膜24在除通道22的开口外的另一端面21b上以与电阻膜23相接的方式形成。电子发射膜24以覆盖基体的侧面21c的方式形成。如上所述，通过电子发射膜24覆盖一端面21a、另一端面21b、通道22的内壁面22a及侧面21c，例如，在由动作中气体放出多的铅玻璃这样的材料形成主体21的情况下，能够有效抑制来自主体21的气体放出。当通过通道22内的电场(后述)加速的电子发生碰撞时，电子发射膜24随之发射二次电子，使电子倍增。电子发射膜24由al2o3形成。电子发射膜24例如通过与电子发射膜14同样地使用原子层堆积法而形成。电子发射膜24例如通过反复进行多次使al2o3层通过原子层堆积法堆积的循环而形成。在使用荧光x射线分析法算出的情况下，电子发射膜24的厚度为10埃以上的厚度。电子发射膜24的厚度可以为例如30埃～50埃左右。
保护膜25为设置于电子发射膜24(第一膜)上的第二膜。例如在将电子倍增体20置于大气中的情况下，保护膜25抑制电子倍增体20中的二次电子发射的增益经时劣化。保护膜25以覆盖电子发射膜24的方式设置。具体而言，保护膜25至少在通道22的内壁面22a上以与电子发射膜24相接的方式形成。保护膜25在除通道22的开口外的一端面21a上以与电子发射膜24相接的方式形成。保护膜25在除通道22的开口外的另一端面21b上以与电子发射膜24相接的方式形成。保护膜25以覆盖主体21的侧面21c的方式形成。保护膜25由sio2形成。保护膜25例如通过与保护膜15同样地使用原子层堆积法而形成。保护膜25例如通过反复进行多次使sio2层通过原子层堆积法堆积的循环而形成。保护膜25的厚度为例如电子发射膜24的一半以下。保护膜25的厚度可以为例如3埃～15埃左右。即，电子发射膜24的厚度比保护膜25的厚度厚。
输入电极26及输出电极27分别设置于主体21的一端面21a上及另一端面21b上。具体而言，输入电极26及输出电极27在除通道22的开口外的一端面21a上以与保护膜25相接的方式形成。输入电极26及输出电极27在除通道22的开口外的另一端面21b上以与保护膜25相接的方式形成。输入电极26及输出电极27例如通过蒸镀包含镍系金属的金属膜等而形成。通过使用蒸镀，输入电极26形成于除通道22的开口外的一端面21a上，输出电极27形成于除通道22的开口外的另一端面21b上。输入电极26及输出电极27的厚度为例如1000埃左右。
在此，为了确定通过原子层堆积法形成的电阻膜23、电子发射膜24及保护膜25(下面，在本段中称为“ald膜”)的结构或特性，需要解析ald膜的表面状态。然而，电子倍增体20也为与微通道板10同样的高长宽比的结构体，关于成膜于电子倍增体20的ald膜，现在并没有可具体解析表面状态的设备，难以解析ald膜的叠层结构本身。这样，在申请时，由于解析ald膜的结构或特性在技术上不可能或不实际(非实际)，因此存在于电子倍增体20中，根据其结构或特性直接确定ald膜是不可能或不实际的情况。
接下来，对电子倍增体20的制造方法进行说明。如图2所示，电子倍增体20的制造方法如下：通过步骤s1～步骤s3将电阻膜23形成于主体21，通过步骤s4将电子发射膜24形成于电阻膜23上，之后，通过步骤s5将保护膜25形成于电子发射膜24上。具体说明与上述微通道板10的制造方法同样，因此省略。此外也可以是，将输入电极26a及输出电极27a通过蒸镀等预先形成于主体21后，通过上述步骤s1～步骤s5形成电阻膜23、电子发射膜24及保护膜25而制造电子倍增体20a(参照图8(b))。在该情况下，输入电极26a以与主体21的一端面21a接触的方式形成，并且输出电极27a以与另一端面21b接触的方式形成，电阻膜23、电子发射膜24及保护膜25以包覆输入电极26a及输出电极27a的方式依次形成。形成电阻膜23、电子发射膜24、保护膜25的范围为如上已叙述，为如上述那样覆盖一端面21a、另一端面21b、内壁面22a及侧面21c的范围。
[作用及效果]
根据如上构成的电子倍增体20，实现与微通道板10同样的作用及效果。即，在由al2o3形成的电子发射膜24上设置有由sio2形成的保护膜25，因此，例如在置于大气中的情况下，能够抑制增益的经时劣化。使由al2o3形成的电子发射膜24的厚度比由sio2形成的保护膜25的厚度厚，因此，利用二次电子发射系数大的al2o3的特性，使由al2o3形成的电子发射膜24起到作为主要二次电子倍增层的功能，能够高效地实现增益的提高。因此，可以实现增益的提高，同时抑制增益的经时劣化。
在使用荧光x射线分析法算出的情况下，电子发射膜24的厚度为10埃以上的厚度。这样，由al2o3形成的电子发射膜24为10埃以上的厚度，因此，能够使电子发射膜24有效地起到作为二次电子倍增层的功能。
主体21由绝缘性材料形成，在主体21(通道22的内壁面22a)和电子发射膜24之间形成有电阻膜23。由此，将电压施加于设置于主体21的一端面21a的输入电极26和设置于主体21的另一端面21b的输出电极27之间时，通过电阻膜23形成电位倾斜，可以进行电子倍增。
电子发射膜24及保护膜25形成于主体21的一端面21a上、另一端面21b上及侧面21c上且输入电极26及输出电极27形成于保护膜25上。或者，输入电极26a以与主体21的一端面21a接触的方式形成，并且，输出电极27a以与另一端面21b接触的方式形成且电子发射膜24及保护膜25形成于输入电极26a及输出电极27a上、主体21的一端面21a上、另一端面21b上及侧面21c上。在该结构中，电子发射膜24及保护膜25覆盖主体21的一端面21a上、另一端面21b上及侧面21c上，因此，例如在由气体放出多的材料形成主体21的情况下，能够有效抑制来自主体21的气体放出。
电阻膜23、电子发射膜24及保护膜25形成于主体21的一端面21a上、另一端面21b上及侧面21c上且输入电极26及输出电极27形成于保护膜25上。或者，输入电极26a以与主体21的一端面21a接触的方式形成，并且，输出电极27a以与另一端面21b接触的方式形成且电阻膜23、电子发射膜24及保护膜25形成于主体21的一端面21a上、另一端面21b上及侧面21c上。在该结构中，除电子发射膜24及保护膜25外电阻膜23也覆盖于主体21的一端面21a上、另一端面21b上及侧面21c上，因此，例如在由气体放出多的材料形成主体21的情况下，能够有效抑制来自主体21的气体放出。
电子发射膜24及保护膜25为通过原子层堆积法形成的层。由此，能够将电子发射膜24及保护膜25以原子层级成膜，因此，膜质均匀，能够形成抑制了小孔等缺陷的膜。能够将包含多个金属氧化物(例如al2o3及sio2)的混合膜以埃级成膜。例如能够对电子倍增体20这样的高长宽比的间隙及槽结构进行成膜。
[电子倍增体20的变形例]
在上述实施方式中，主体21由绝缘性材料形成，但主体21也可以由si等的半导体材料(电阻性材料)形成。在该情况下，无需将电阻膜23设置于主体21，也可以将电子发射膜24直接形成于主体21(至少形成于内壁面22a)。即使在这样的方式下，也能够得到与上述实施方式同样的作用效果。节省了电阻膜23的制造工序，因此，可以消减制造成本。
产业上的可利用性
根据本发明的一方面，可以提供一种实现增益的提高，同时能够抑制增益的经时劣化的微通道板及电子倍增体。