透过型光电阴极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透过型的光电阴极。
【背景技术】
[0002]在透过型光电阴极中，期待在从微小的光量至大光量的较宽的范围内进行具有直线性的检测、即阴极线性特性的提高。在此，阴极线性特性是指阴极输出电流相对于入射光量的直线性。阴极的线性特性的提高考虑在需要向光电转换层供给适当的电荷时、例如在光透过性基板和光电转换层之间设置具有导电性的层(基底层)并降低光电转换层的面电阻来应对。
[0003]另一方面，已知在反射型光电阴极中，在基板和光电面之间设置有由石墨或碳纳米管等构成的层(中间层)的结构(参照下述专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2001-202873号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的技术问题
[0008]但是，这样的中间层存在大幅吸收入射光的情况，因此，存在当用于透过型光电面时，充足的光量的入射光无法到达光电转换层，无法获得充足的灵敏度的情况。另一方面，通过对光电转换层添加添加物来降低光电转换层自身的面电阻，也能够对光电转换层供给适当的电荷，但是，因添加添加物而存在光电转换层的光电转换效率降低的情况，存在最终无法获得充足的灵敏度的情况。如上所述，在透过型光电面中，要通过降低光电转换层的面电阻来提高阴极的线性特性，另一方，存在灵敏度降低的问题。
[0009]本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于，提供一种能够保持充足的灵敏度并且提高阴极线性特性的透过型光电阴极。
[0010]解决问题的技术手段
[0011]本发明的一方面所涉及的透过型光电阴极包括:光透过性基板，其具有光入射的一面和出射从一面侧入射的光的另一面;设置在光透过性基板的另一面侧、将从另一面出射的光转换为光电子的光电转换层;和设置在光透过性基板和光电转换层之间的由石墨烯构成的光透过性导电层。
[0012]根据本发明的一方面所涉及的透过型光电阴极，在光透过性基板和光电转换层之间设置由兼具有高光透过性和高导电性的石墨烯构成的光透过性导电层，能够不妨碍光向光电转换层的入射而降低光电转换层的面电阻。由此，能够保持充足的灵敏度，并且提高阴极线性特性。
[0013]在上述透过型光电阴极中，光透过性导电层也可以由单层的石墨烯构成。如上所述，当用单层的石墨烯形成光透过性导电层时，与用多层的石墨烯形成光透过性导电层的情况相比，能够提高光透过性导电层的光透过率。由此，能够将从光透过性基板的另一面出射的光更可靠地导向光电转换层，能够进一步提高灵敏度。
[0014]在上述透过型光电阴极中，光透过性导电层也可以由多层的石墨烯构成。如上所述，通过将具有高导电性的石墨烯重叠多个而形成光透过性导电层，能够更可靠地降低光电转换层的面电阻，能够进一步提高阴极线性特性。
[0015]发明的效果
[0016]根据本发明，能够保持充足的灵敏度并且提高阴极线性特性。
【附图说明】
[0017]图1是表示使用本发明的一实施方式所涉及的透过型光电阴极的光电倍增管的平面图。
[0018]图2是图1所示的光电倍增管的底面图。
[0019]图3是沿着图1的II1-1II线的截面图。
[0020]图4是示意性地表示透过型光电阴极的图，(a)是透过型光电阴极的概略侧截面图，(b)是透过型光电阴极的概略平面图。
[0021]图5是用于说明本实施方式所涉及的透过型光电阴极的制造方法的示意图。
[0022]图6是表示石墨烯和另外的导电性材料的光透过率的测定结果的图表。
[0023]图7是表示实施例1所涉及的透过型光电阴极和现有的光电阴极的阴极线性测定结果的图表。
[0024]图8是表示实施例1所涉及的透过型光电阴极中使光透过性导电层的石墨烯层数变化时的量子效率的估计的图表。
[0025]图9是表示实施例2所涉及的透过型光电阴极和现有的光电阴极的量子效率测定结果的图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照附图，对本发明所涉及的透过型光电阴极的实施方式进行说明。此外，以下的说明中的“上”、“下”等的词是基于附图所示的状态的方便的表示。另外，在各图中对相同或者相当的部分标注相同的符号，省略重复的说明。另外，在附图中，存在为了使一部分、本发明所涉及的特征部分容易说明而夸张的部分，与实际的尺寸不同。在本实施方式中，列举作为光电倍增管I中的透过型的光电阴极使用的透过型光电阴极2为例进行说明。
[0027]如图1?图3所示，作为电子管的光电倍增管I具有呈大致圆筒形状的金属制的侧管3。如图3所示，在圆筒状的侧管3的上侧端部形成有向内侧延伸的凸缘部3a。与该凸缘部3a相抵接，具有光透过性的光透过性基板4被气密地固定。在光透过性基板4的内侧面(另一面)4b侧，经由具有光透过性的光透过性导电层6和由导电性材料构成的接触部7，形成有光电转换层5。光电转换层5将通过光透过性基板4入射的光转换为光电子。接触部7和侧管3由接合线8电连接。本实施方式所涉及的透过型光电阴极2由光透过性基板4、光透过性导电层
6、接触部7和接合线8构成。透过型光电阴极2的构成的详细在说明光电倍增管I的整体构成后述说。
[0028]如图2和图3所示，在侧管3的下侧的开口端配置有圆板状的芯柱(stem)9。在该芯柱9，气密地插装有在周向上彼此离开地配置在大致圆状的位置的多个(15个)导电性的柱销10。另外，以将该芯柱9从侧方包围的方式气密地固定有金属制的环状侧管11。然后，如图3所示，形成于上侧的侧管3的下端部的凸缘部3b和形成于下侧的环状侧管11的上端部的同径的凸缘部Ila被熔接，侧管3和环状侧管11被气密地固定。由此，形成有由侧管3、光透过性基板4和芯柱9构成、内部被保持为真空状态的密封容器12。
[0029]在如上述方式形成的密封容器12内，收纳有用于将从光电转换层5放出的光电子倍增的电子倍增部13。该电子倍增部13通过包括多个具有二次电子面的电子倍增孔的薄板状的倍增极板14层叠为多级(本实施方式中为10级)而形成为块状，设置在芯柱9的上表面。如图1所示，在各倍增极板14的规定的缘部分别形成有向外侧突出的倍增极板连接片14c。在各倍增极板连接片14c的下表面侧，熔接固定有插装于芯柱9的规定的柱销10的前端部分。由此，进行各倍增极板14和各柱销10的电连接。
[0030]再有，如图3所示，在密封容器12内，在电子倍增部13和光电转换层5之间设置有用于使从光电转换层5放出的光电子收集并导向电子倍增部13的平板状的收集电极15。在最终级的倍增极板14b的一级上的级，层叠有用于将被电子倍增部13倍增而从最终级的倍增极板14b放出的二次电子作为输出信号来取出的平板状的阳极(阳极)16。如图1所示，在收集电极15的四个角分别形成有向外侧突出的突出片15a。在该各突出片15a熔接固定有规定的柱销10，由此进行柱销10和收集电极15的电连接。另外，在阳极16的规定的缘部也形成有向外侧突出的阳极连接片16a。在该阳极连接片16a熔接固定有作为柱销10的一个的阳极销17，由此进行阳极销17和阳极16的电连接。然后，通过与未图示的电源电路连接的柱销10对电子倍增部13和阳极16施加规定的电压时，光电转换层5和收集电极15被设定为相同电位，各倍增极板14设定成按层叠顺序随着从上级向下级行进而变为高电位。另外，阳极16设定为比最终级的倍增极板14b高的电位。
[0031 ]如图3所示，芯柱9为由基材18、与基材18的上侧(内侧)接合的上侧按压材料19和与基材18的下侧(外侧)接合的下侧按压材料20形成的3层构造，在其侧面固定有上述的环状侧管U。本实施方式中，通过使构成芯柱9的基材18的侧面和环状侧管11的内壁面接合，将芯柱9固定于环状侧管11。
[0032]使用图4，对透过型光电阴极2进行说明。图4(a)是透过型光电阴极2的概略侧截面图。图4(b)是从设置有光透过性基板4的一侧看透过型光电阴极2的概略平面图。其中，在图4(b)中，省略光透过性基板4的图示。
[0033]如上所述，在侧管3的上侧的凸缘部3a的上表面，呈圆板状地设置有相对于由光电转换层5检测的波长的光、例如紫外光具有良好的光透过性的光透过性基板4。光透过性基板4例如是由石英等的玻璃构成的面板。光透过性基板4包括光入射的外侧面(一面)4a和相对于基板主体设置在与外侧面4a相反侧的内侧面4b。从外侧面4a侧入射的光通过基板主体之中并从内侧面4b出射。
[0034]在光透过性基板4的内侧面4b上不与凸缘部3a相抵接的圆区域的表面上，从凸缘部3a的端部离开而形成有由石墨烯构成的光透过性导电层6。再有，由导电性材料(例如铝(Al))构成的接触部7将光透过性导电层6和凸缘部3a(金属制的侧管3)电连接，因此，以进入光透过性导电层6和凸缘部3a的端部之间的方式与凸缘部3a相抵接并且以覆盖光透过性导电层6的缘部6a的方式形成为圆环状。通过形成有这样的接触部7，能够将侧管3与光透过性导电层6和光电转换层5经由接触部7而可靠地电连接。此外，接触部7可以形成为延伸至凸缘部3a的下侧的面上为止。
[0035]再有，在本实施方式中，设置一端