[发明专利]CEM组件和电子倍增设备

说明书

本发明提供一种能够实现使向通道型电子倍增体施加的电压稳定的电压供给电路的小型化的CEM组件等。该CEM组件包括：包含输入电极(130A)、倍增通道(110)和输出电极(130B)的CEM(100)；和电压供给电路(200)。电压供给电路(200)包含电源部(300)和恒定电压发生部(400)，通过由电源部(300)产生的电动势，设定输入电极(130A)的电位。恒定电压发生部(400)包含产生电压下降的恒定电压供给部(500)，通过恒定电压供给部(500)的电压下降，保持被设定在输出侧基准节点(410)的目标电位。

技术领域

本发明涉及包含通道型电子倍增体(Channel Electron Multiplier，以下记为“CEM”)的CEM组件和包含该CEM组件的电子倍增设备。

背景技术

具有电子倍增功能的CEM具有倍增通道，该倍增通道在形成于构造体的贯通孔的内壁面或规定在该构造体的表面设置的槽的面上，隔着电阻层设置有二次电子放出层。此外，在倍增通道的输入端设置有输入电极，在倍增通道的输出端设置有被设定为比该输入电极的设定电位高的电位的输出电极。当从输入端获取的带电粒子到达二次电子放出面时，从该二次电子放出面放出二次电子，该放出的二次电子一边从输入电极向输出电极传播一边被级联倍增。

另外，上述的CEM与用于向输入电极和输出电极间供给规定的电压的电压供给电路一起构成CEM组件，该CEM组件被应用于各种传感设备。作为一例，该CEM组件通过与收集从CEM放出的电子的构造(例如阳极等电极)组合，能够应用于在离子检测等技术领域被广泛利用的电子倍增设备等。

发明内容

发明要解决的技术问题

发明人们对由以往的CEM(通道型电子倍增体)和应用于它的电压供给电路构成的CEM组件进行了研究，结果发现了以下这样的技术问题。

即，在由铅玻璃构成的构造体形成有二次电子放出层等的以往的CEM，为了确保稳定工作，需要10MΩ以上的电阻值(从倍增通道的输入端到输出端的电阻值)。另外，铅玻璃应用于构造体的现有的CEM中，通过PbO的还原处理而析出的铅的层被作为电阻层利用。此外，近年，制造出在由绝缘材料或陶瓷构成的构造体的表面通过原子层沉积法(AtomicLayer Deposition，以下记为“ALD”)形成有电阻膜和二次电子放出膜的低电阻CEM。

特别是，上述的低电阻CEM单体中，因工作时的发热而发生该CEM的电阻值的降低和与输出电流的增加相伴的输出端的电压下降。这样的CEM的输出电位的下降引起该CEM的增益上升，因此有失去由直流电压控制带来的CEM的线性(以下记为“DC线性”)这样的技术问题。另一方面，所制造的多个CEM间，电阻值存在个体差。因此，为了实现该CEM的输出侧电位的固定，必须也考虑到该“电阻值的CEM间的个体差”。

另外，本说明书中，“DC线性”是指，通过带电粒子向CEM的输入量(换算成电流值)与CEM的输出电流之比(以下记为“输入输出电流比”)算出的该CEM的工作特性。在带电粒子向CEM的输入量少时，上述输入输出电流比显示出固定值(线性)，在过大的量的带电粒子输入到CEM的情况下，上述输入输出电流比脱离基准值(±10％)。该基准值(a.u.)是能够充分确保DC线性的范围(输出电流低，为1～100nA左右的范围)中的输入输出电流比，由以下的式(1)提供。

输出电流(A)/带电粒子的输入量(A)…(1)

另一方面，DC线性(％)由以下的式(2)提供。因此，如果输出电流在比较低的范围，必然输入输出电流比与基准值几乎一致(DC线性为100％)。但是，输出电流超过上述范围变得越大，CEM的输出端侧的电压下降就越大，输入输出电流比与基准值之差就越显著(失去DC线性)。

输出电流(A)/带电粒子的输入量(A)/基准值(a.u.)×100…(2)