MCP总成及带电粒子检测器制造技术

本实施方式的MCP总成，作为用来使具有网状区域的可挠性薄片电极的易用性提升的构造，为至少由导电性的上侧支撑构件、MCP单元、输出电极、可挠性薄片电极、导电性的下侧支撑构件所构成。可挠性薄片电极，具有设有多个开口的网状区域。可挠性薄片电极与下侧支撑构件为物理性且电性连接，构成为通过上侧支撑构件与下侧支撑构件来夹住可挠性薄片电极。由此，即使伴随网状区域的开口率增加而可挠性薄片电极变薄，在MCP总成内可挠性薄片电极仍会被可靠地保持且被设定电位。地保持且被设定电位。地保持且被设定电位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】MCP总成及带电粒子检测器


[0001]本专利技术涉及包含由多个微通道板(以下记为“MCP”(MicroChannel Plate))所构成的MCP单元的MCP总成以及包含其的带电粒子检测器。

技术介绍

[0002]作为可高灵敏度检测离子、电子等的带电粒子的检测器，例如已知有具备用来获得一定的增益的MCP等的倍增手段的带电粒子检测器。这样的带电粒子检测器，一般而言是被设定于质量分析装置等的真空腔室内作为计测器。
[0003]图1(a)中，作为质量分析装置的一例，揭示残留气体分析装置(RGA：Residual Gas Analyzers)的概略构成。此残留气体分析装置1，如图1(a)所示，在被维持成一定的真空度的真空腔室内，配置有离子源10、聚焦透镜20、质量分析部30、计测部100。
[0004]残留气体分析装置1中，被导入至离子源10的残留气体，和从高温的灯丝放出的热电子冲撞，由此离子化。像这样在离子源10生成的离子，于通过由多个电极所构成的聚焦透镜20时一面受到加速、聚焦一面被导引至质量分析部30。质量分析部30，通过对4根的圆柱电极(四重极)施加直流电压及交流电压，来分派质量相异的离子。也就是说，质量分析部30，通过改变施加于4根圆柱电极的电压，能够使和该值相应的质量电荷比的离子选择性地通过。计测部100中，将如上述那样被导入往质量分析部30的离子当中通过了该质量分析部30的离子予以检测作为信号(离子电流)。此离子电流和残留气体的量(分压)成比例。
[0005]作为计测部100，例如可适用如图1(b)所示般具备用来获得一定的增益的MCP单元200的带电粒子检测器100A。MCP单元200，具有输入面200a与输出面200b，在输入面200a与输出面200b之间的空间包含以层积的状态配置的2片的MCP210、220。带电粒子检测器100A，具备像这样用来获得期望的增益的MCP单元200、及用来将从MCP单元200的输出面200b放出的电子予以摄入的阳极电极240。对于MCP单元200的输入面200a与输出面200b的各者，从电压控制电路(泄放电路；bleeder circuit)施加相异值的电压(各自为负电压)，以使输出面200b的电位成为比输入面200a的电位还高。另一方面，阳极电极240被设定成接地电位(0V)，被摄入至该阳极电极240的来自MCP单元200的电子，为作为电子信号而被输入至放大器250。然后，通过放大器250而被放大的电子信号(放大信号)从输出端OUT被检测。
[0006]此外，专利文献1～3中，作为带电粒子检测器100A，皆揭示在构成二次电子倍增构造的电极的一部分采用了网状(mesh)电极的检测器(MCP检测器)。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2014-78388号公报
[0010]专利文献2：日本特开昭57-196466号公报
[0011]专利文献3：日本特开2017-37782号公报。

技术实现思路

[0012]专利技术所要解决的技术问题
[0013]专利技术者针对以往的带电粒子检测器检讨的结果，发现了以下这样的待解问题。也就是说，专利文献1的检测器，具备限制构造，其用来将响应来自MCP单元的二次电子的入射而从阳极电极放出的反射电子，关在具有网状构造的加速电极(网状电极)与阳极电极之间的空间。此外，专利文献2的检测器，具备配置成和MCP单元一起夹着具有网状构造的阳极电极(网状电极)的反转型二次发射极(dynode)，该反转型二次发射极的电位被设定成比阳极电极的电位低。这样的二次电子倍增构造中，从MCP单元放出的二次电子当中通过了阳极电极的二次电子会到达反转型二次发射极。然后，在该反转型二次发射极进一步受到倍增的二次电子会前往阳极电极。
[0014]此外，质量分析装置当中因离子飞行距离变长而性能提升的飞行时间计测型质量分析装置(TOF-MS)等，必须在10-4
Pa(约10-6
Torr)程度的高真空状态下计测。另一方面，基于真空排气机构的简化(制造成本的减低)、离子的平均自由行程的缩短(装置的小型化)等的目的，可在10-1
Pa(约10-3
Torr)程度的低真空状态下做高灵敏度质量分析的带电粒子检测器的开发需求亦逐渐升高，特别是期望在10-1
Pa(约10-3
Torr)程度的低真空环境下做增益105程度的高灵敏度(低噪讯)的离子检测。
[0015]另一方面，真空度愈降低则腔室内的残留气体分子愈增加，因此在低真空环境下的质量分析中，此不需要的残留气体分子的离子化(电子离子化)所引起的暗噪讯(darknoise)的增加会成为问题。具体而言，如图1(b)所示，料想由于从MCP单元200放出的电子与存在于电极间的残留气体分子的冲撞，导致残留气体离子产生而引起。此外，此电子离子化，已知通过70～100eV的电子的冲撞而离子化效率会成为最大(MCP的输出电子能量为80～100eV)，由于电子离子化而生成的残留气体离子，几乎全是正离子(正电荷粒子)((元素M)+(e-)->(M
+
)+2(e-)。
[0016]图1(b)的电极配置中，阳极电极240的电位被设定得比MCP单元200的输出侧电位还高，因此在电极间生成的不需要的正离子(M
+
)，不是直接前往MCP单元200的输出面200b(图1(b)中的箭头A所示路径)，就是在带电粒子检测器100A的周边浮游之后到达MCP单元200的入射面200a(图1(b)中的箭头B所示路径)。像这样，一旦发生在带电粒子检测器100A内的电极间生成的不需要的正离子到达MCP单元200的现象，亦即离子反馈(ion feedback)，则来自残留气体的电子会被检测成为暗噪讯，故在低真空度环境下的带电粒子的高灵敏度检测变得困难。
[0017]专利文献3中，提出一种带电粒子检测器及其控制方法，具备用来有效地抑制由于在上述的低真空环境下的电子离子化而生成的正电荷粒子往电子倍增构造(MCP)侧的反馈现象(离子反馈)的构造。具体而言，专利文献3的检测器中，采用在MCP单元的输出侧，依序配置由网状电极所构成的负电荷粒子捕获用电极(相当于图1(a)的阳极电极240的电极)、和捕获不需要的正电荷粒子的正电荷粒子捕获用电极而成的三极管(Triode、三极体)构造。
[0018]如上述那样，上述专利文献1、2任一者的检测器中亦同，可作用成为加速电极或阳极电极的网状电极，为了使二次电子的穿透率提升，优选是具有更高的开口率。同样地，上述专利文献3的检测器中亦同，具有网状构造的负电荷粒子捕获用电极，为了使不需要的带
电粒子(正电荷粒子)的穿透率提升，优选是具有更高的开口率。
[0019]然而，随着开口率变高，网状电极本身的厚度会减少，因此若增高开口率，该网状电极本身会变得无法得到足够的物理强度。在此情形下，于该带电粒子检测器的组装工程中，网状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种MCP总成，具备：上侧支撑构件，具有第1开口并且由导电性材料所构成；下侧支撑构件，具有第2开口并且由导电性材料所构成，所述第1开口和所述第2开口以沿着规定轴而重叠的方式配置；MCP单元，配置于所述上侧支撑构件与下侧支撑构件之间，具有：输入面，包含供多个电子倍增通道的一方的开口端配置的输入有效区域，并且在使所述输入有效区域从所述第1开口露出的状态下抵接至所述上侧支撑构件；和输出面，包含供所述多个电子倍增通道的另一方的开口端配置的输出有效区域；输出电极，配置于所述MCP单元与所述下侧支撑构件之间，具有用来使所述输出面的所述输出有效区域露出的第3开口，并且在使所述输出有效区域从所述第3开口露出的状态下抵接至所述输出面；和可挠性薄片电极，配置于所述输出电极与所述下侧支撑构件之间，包含：上面，其与所述输出电极面对面；下面，其至少一部分抵接至与所述上侧支撑构件面对面的所述下侧支撑构件的主面上；和网状区域，其设有连络所述上面与所述下面的多个开口。2.如权利要求1所述的MCP总成，其中，通过与所述规定轴正交的面而被规范的所述可挠性薄片电极的面积，比所述第2开口的面积广。3.如权利要求1或2所述的MCP总成，其中，沿着所述规定轴的所述可挠性薄片电极的宽幅，比所述下侧支撑构件的宽幅小。4.如权利要求1～3中任一项所述的MCP总成，其中，还具备：第1绝缘构件，其配置于所述输出电极与所述下侧支撑构件之间，与所述下侧支撑构件一起夹着所述可挠性薄片电极的至少一部分。5.如权利要求4所述的MCP总成，其中，所述第1绝缘构件，具有：第1端面，抵接至所述输出电极；第2端面，抵接至所述可挠性薄片电极的一部分，与所述第1端面相向；和第1贯通孔，由围绕供来自所述输出面的电子通过的电子移动空间的连续的内壁面而被规范，所述第1贯通孔，为使所述输出有效区域全体露出而具有比所述输出有效区域的最大宽幅大的最大宽幅。6.如权利要求1～5中任一项所述的MCP总成，其中，还具备：第2绝缘构件，其配置于所述MCP单元的周边并且具有从所述上侧支撑构件朝向所述下侧支撑构件延伸的形状，并具有：第3端面，被固定于所述上侧支撑构件；和第4端面，被固定于所述下侧支撑构件。7.如权利要求1～5中任一项所述的MCP总成，其中，还具备：第3绝缘构件，其具备：第1固定部，相对于所述上侧支撑构件位于所述MCP单元的相反侧，以将所述上侧支撑构件朝向所述下侧支撑构件推压的方式抵接至所述上侧支撑构件；第2固定部，相对于所述下侧支撑构件位于所述MCP单元的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雅宏，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：