特開 2022-134384 マイクロチャネルプレート及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022134384

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】マイクロチャネルプレート及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 43/24 20060101AFI20220908BHJP

   H01J 9/12 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

H01J43/24

H01J9/12 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021033476

(22)【出願日】2021-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(72)【発明者】

【氏名】佐川 啓

【テーマコード（参考）】

5C038

【Ｆターム（参考）】

5C038BB06

(57)【要約】

【課題】入射光がチャネルの内壁面に衝突する非直線形のチャネルを有するモノリシック型のマイクロチャネルプレートを提供する。また、当該マイクロチャネルプレートの製造方法を提供する。
【解決手段】単結晶シリコンからなり、対向する第１の主面１２ａ及び第２の主面１２ｂを有するモノリシック型のマイクロチャネルプレート１０であって、前記第１の主面１２ａと前記第２の主面１２ｂの間を貫通している複数のチャネル１２を有し、前記チャネル１２の中心軸は、非直線形である、マイクロチャネルプレート１０。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単結晶シリコンからなり、対向する第１の主面及び第２の主面を有するモノリシック型のマイクロチャネルプレートであって、
前記第１の主面と前記第２の主面の間を貫通している複数のチャネルを有し、
前記チャネルの中心軸は、非直線形である、マイクロチャネルプレート。

【請求項2】

前記チャネルのチャネル径は、０．１～５０μｍであり、
前記マイクロチャネルプレートの厚さは、５０～１０００μｍである、請求項１に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項3】

前記チャネルの中心軸が曲線形である、請求項１又は２に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項4】

前記第１の主面における前記チャネルの中心と前記第２の主面における前記チャネルの中心との間の前記第１の主面の面内方向の距離が、前記チャネルのチャネル径以上、且つ前記チャネルのチャネル径の３倍以下である、請求項３に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項5】

前記チャネルは、前記第１の主面の法線方向に分割された第１の部分及び第２の部分を有する、請求項１又は２に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項6】

前記第１の部分の延伸方向は、前記第２の部分の延伸方向と異なる、請求項５に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項7】

前記第１の主面の法線方向における、前記第１の部分の長さは、前記第２の部分の長さより短い、請求項５又は６に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項8】

前記第１の部分の端部の一方は、前記第２の部分の端部の一方と接続しており、
前記第１の部分の端部の他方は、前記第１の主面に表出し、
前記第２の部分の端部の他方は、前記第２の主面に表出している、請求項５～７のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項9】

前記チャネルの第１の主面から法線方向に１～１０μｍの部分において、前記第１の部分の端部の一方が前記第２の部分の端部の一方と接続している、請求項８に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項10】

前記第２の部分における前記第２の主面に対する垂直軸を始線とし、反時計回りを正の向き、時計回りを負の向きとしたとき、
前記第１の部分の第１のバイアス角及び前記第２の部分の第２のバイアス角はそれぞれ－２０～２０°であり、
前記第１のバイアス角と前記第２のバイアス角との差は、５～２０°である、請求項５～９のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項11】

前記チャネルの中心軸が第１の主面の法線を中心に螺旋状である、請求項１又は２に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項12】

前記中心軸が螺旋状のチャネルにおける螺旋の半径は、前記チャネルのチャネル径以上、且つ、前記チャネルのチャネル径の２倍以下である、請求項１１に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項13】

前記チャネルの第１の主面の面内方向において、前記螺旋状のチャネルにおける螺旋は、３０°以上回転している、請求項１１又は１２に記載のマイクロチャネルプレート。

【請求項14】

対向する第１の主面及び第２の主面を有する、単結晶シリコンからなる基材を用意し、
前記第１の主面をエッチングして複数の第１の溝を形成し、
前記第２の主面をエッチングして複数の第２の溝を形成し、
前記第１の溝の底部と前記第２の溝の底部と接続することにより、前記第１の主面と前記第２の主面の間を貫通する複数のチャネルを形成する、マイクロチャネルプレートの製造方法。

【請求項15】

前記第１の溝の延伸方向は、前記第２の溝の延伸方向と異なる、請求項１４に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【請求項16】

前記第２の溝を形成した後に前記第１の溝を形成し、
前記第１の主面の法線方向における、前記第１の溝の長さは、前記第２の溝の長さより短い、請求項１４又は１５に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【請求項17】

対向する第１の主面及び第２の主面を有する、単結晶シリコンからなる基材を用意し、
前記第１の主面をエッチングして前記第２の主面まで貫通する複数のチャネルを形成し、
前記チャネルの中心軸は非直線形であり、
前記複数のチャネルを形成する際、前記第１の主面と前記第２の主面の間において前記チャネルとなる溝の中心軸の延伸方向が変化する、マイクロチャネルプレートの製造方法。

【請求項18】

前記エッチングは、メタルアシストケミカルエッチングである、請求項１７に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【請求項19】

前記チャネルの中心軸が曲線形である、請求項１７又は１８に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【請求項20】

前記チャネルの中心軸が第１の主面の法線を中心に螺旋状である、請求項１７又は１８に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、マイクロチャネルプレート及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ：ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌ ｐｌａｔｅともいう）は、電子線等の強度増加のために検出器等の光分析装置に搭載されている。ＭＣＰでは、入射光がチャネルの内壁面に備えられた光電物質に衝突し、光電物質から光電子が放出される。ＭＣＰに印加された電界によって放出された光電子が加速されてチャネルの内壁面に衝突することにより二次電子が生成される。生成された二次電子がさらにチャネルの内壁面に衝突することにより光電子が雪崩的に増幅される。

【0003】

仮にチャネルの軸方向と入射光の入射方向とが一致したとき、入射光はチャネルの内壁面に衝突することがないため、光電子を雪崩的に増幅させることができない。入射光がチャネルの内壁面に衝突させ、光電子を雪崩的に増幅させるために様々な対策が検討されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を３枚用いた３段構成のＭＣＰ組立体が記載されており、ＭＣＰ組立体の１段目のＭＣＰは検出体を捕獲して２段目のＭＣＰに送り込むことを目的とし、２段目及び３段目のＭＣＰは、ＭＣＰ組立体全面で十分な電荷量まで二次電子数を増倍させることを目的としている。

【0005】

また、特許文献２には、一枚または複数枚重ねられたＭＣＰの両表面を環状の入力側電極と、出力側電極とで挟み込み、一体に固定したＭＣＰ組立体が記載されており、ＭＣＰ組立体において、入力側電極および出力側電極はともに、内縁側にＭＣＰ表面に接触し、これを固定する略環状の当接面を有しており、入力側電極、出力側電極の少なくとも一方の当接面の外周にＭＣＰ表面から離隔する方向に後退している離隔表面を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１－１２９３６２号公報

【特許文献2】特開２００９－２１８００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

チャネルの軸方向と入射光の入射方向とが一致したときに、入射光がチャネルの内壁面に衝突することがなく、通り抜けることを避けるために、ＭＣＰを複数枚用いて入射光をチャネルの内壁面に衝突させ、光電子を雪崩的に増幅させている。しかしながら、ＭＣＰは高価であり、ＭＣＰを複数枚用いると製造コストが増加してしまう。

【0008】

上記の問題を鑑み、本実施形態の一態様は、入射光がチャネルの内壁面に衝突する非直線形のチャネルを有するモノリシック型のマイクロチャネルプレートを提供する。また、本実施形態の他の一態様は、当該マイクロチャネルプレートの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施形態は、エッチング等によりチャネルを形成することにより、非直線形であるチャネルを有する、単体であるモノリシック型のマイクロチャネルプレートを得ることができる。実施形態の一態様は以下のとおりである。

【0010】

本実施形態の一態様は、単結晶シリコンからなり、対向する第１の主面及び第２の主面を有するモノリシック型のマイクロチャネルプレートであって、前記第１の主面と前記第２の主面の間を貫通している複数のチャネルを有し、前記チャネルの中心軸は、非直線形である、マイクロチャネルプレート。
である。

【0011】

また、本実施形態の他の一態様は、対向する第１の主面及び第２の主面を有する、単結晶シリコンからなる基材を用意し、前記第１の主面をエッチングして複数の第１の溝を形成し、前記第２の主面をエッチングして複数の第２の溝を形成し、前記第１の溝の底部と前記第２の溝の底部と接続することにより、前記第１の主面と前記第２の主面の間を貫通する複数のチャネルを形成する、マイクロチャネルプレートの製造方法である。

【0012】

また、本実施形態の他の一態様は、対向する第１の主面及び第２の主面を有する、単結晶シリコンからなる基材を用意し、前記第１の主面をエッチングして前記第２の主面まで貫通する複数のチャネルを形成し、前記チャネルの中心軸は非直線形であり、前記複数のチャネルを形成する際、前記第１の主面と前記第２の主面の間において前記チャネルとなる溝の中心軸の延伸方向が変化する、マイクロチャネルプレートの製造方法である。

【発明の効果】

【0013】

本実施形態によれば、チャネルが非直線形であるモノリシック型のマイクロチャネルプレートを提供することができる。また、当該マイクロチャネルプレートの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態に係るマイクロチャネルプレートを説明する斜視図である。

【図2】図２は、図１のマイクロチャネルプレート中のチャネルの部分断面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るマイクロチャネルプレートの変形例１のチャネルの部分断面図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るマイクロチャネルプレートの変形例２の平面図である。

【図5】図５は、図４のマイクロチャネルプレート中のチャネルの部分断面図である。

【図6】図６は、図１のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その１）。

【図7】図７は、図１のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その２）。

【図8】図８は、図１のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その３）。

【図9】図９は、図３のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その１）。

【図10】図１０は、図３のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その２）。

【図11】図１１は、図３のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その３）。

【図12】図１２は、図３のマイクロチャネルプレートの製造方法を説明する部分断面図である（その４）。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【0016】

また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0017】

具体的な本実施形態の一態様は、以下の通りである。

【0018】

＜１＞ 単結晶シリコンからなり、対向する第１の主面及び第２の主面を有するモノリシック型のマイクロチャネルプレートであって、前記第１の主面と前記第２の主面の間を貫通している複数のチャネルを有し、前記チャネルの中心軸は、非直線形である、マイクロチャネルプレート。

【0019】

＜２＞ 前記チャネルのチャネル径は、０．１～５０μｍであり、前記マイクロチャネルプレートの厚さは、５０～１０００μｍである、＜１＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0020】

＜３＞ 前記チャネルの中心軸が曲線形である、＜１＞又は＜２＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0021】

＜４＞ 前記第１の主面における前記チャネルの中心と前記第２の主面における前記チャネルの中心との間の前記第１の主面の面内方向の距離が、前記チャネルのチャネル径以上、且つ前記チャネルのチャネル径の３倍以下である、＜３＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0022】

＜５＞ 前記チャネルは、前記第１の主面の法線方向に分割された第１の部分及び第２の部分を有する、＜１＞又は＜２＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0023】

＜６＞ 前記第１の部分の延伸方向は、前記第２の部分の延伸方向と異なる、＜５＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0024】

＜７＞ 前記第１の主面の法線方向における、前記第１の部分の長さは、前記第２の部分の長さより短い、＜５＞又は＜６＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0025】

＜８＞ 前記第１の部分の端部の一方は、前記第２の部分の端部の一方と接続しており、前記第１の部分の端部の他方は、前記第１の主面に表出し、前記第２の部分の端部の他方は、前記第２の主面に表出している、＜５＞～＜７＞のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレート。

【0026】

＜９＞ 前記チャネルの第１の主面から法線方向に１～１０μｍの部分において、前記第１の部分の端部の一方が前記第２の部分の端部の一方と接続している、＜５＞～＜８＞のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレート。

【0027】

＜１０＞ 前記第２の部分における前記第２の主面に対する垂直軸を始線とし、反時計回りを正の向き、時計回りを負の向きとしたとき、前記第１の部分の第１のバイアス角及び前記第２の部分の第２のバイアス角はそれぞれ－２０～２０°であり、前記第１のバイアス角と前記第２のバイアス角との差は、５～２０°である、＜５＞～＜９＞のいずれか１項に記載のマイクロチャネルプレート。

【0028】

＜１１＞ 前記チャネルの中心軸が第１の主面の法線を中心に螺旋状である、＜１＞又は＜２＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0029】

＜１２＞ 前記中心軸が螺旋状のチャネルにおける螺旋の半径は、前記チャネルのチャネル径以上、且つ前記チャネルのチャネル径の２倍以下である、＜１１＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0030】

＜１３＞ 前記チャネルの第１の主面の面内方向において、前記螺旋状のチャネルにおける螺旋は、３０°以上回転している、＜１１＞又は＜１２＞に記載のマイクロチャネルプレート。

【0031】

＜１４＞ 対向する第１の主面及び第２の主面を有する、単結晶シリコンからなる基材を用意し、前記第１の主面をエッチングして複数の第１の溝を形成し、前記第２の主面をエッチングして複数の第２の溝を形成し、前記第１の溝の底部と前記第２の溝の底部と接続することにより、前記第１の主面と前記第２の主面の間を貫通する複数のチャネルを形成する、マイクロチャネルプレートの製造方法。

【0032】

＜１５＞ 前記第１の溝の延伸方向は、前記第２の溝の延伸方向と異なる、＜１４＞に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【0033】

＜１６＞ 前記第２の溝を形成した後に前記第１の溝を形成し、前記第１の主面の法線方向における、前記第１の溝の長さは、前記第２の溝の長さより短い、＜１４＞又は＜１５＞に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【0034】

＜１７＞ 対向する第１の主面及び第２の主面を有する、単結晶シリコンからなる基材を用意し、前記第１の主面をエッチングして前記第２の主面まで貫通する複数のチャネルを形成し、前記チャネルの中心軸は非直線形であり、前記複数のチャネルを形成する際、前記第１の主面と前記第２の主面の間において前記チャネルとなる溝の中心軸の延伸方向が変化する、マイクロチャネルプレートの製造方法。

【0035】

＜１８＞ 前記エッチングは、メタルアシストケミカルエッチングである、＜１７＞に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【0036】

＜１９＞ 前記チャネルの中心軸が曲線形である、＜１７＞又は＜１８＞に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【0037】

＜２０＞ 前記チャネルの中心軸が第１の主面の法線を中心に螺旋状である、＜１７＞又は＜１８＞に記載のマイクロチャネルプレートの製造方法。

【0038】

＜マイクロチャネルプレート＞
本実施形態に係るマイクロチャネルプレートについて図面を用いて説明する。

【0039】

図１は、マイクロチャネルプレート１０を説明する斜視図である。図２は、図１のマイクロチャネルプレート１０中のチャネル１２の部分断面図である。マイクロチャネルプレート１０は、単結晶シリコンからなり、対向する第１の主面１２ａ及び第２の主面１２ｂを有する円柱状の構造体である。マイクロチャネルプレート１０は、外周部１１と、外周部１１以外において厚さ方向Ｚにチャネル１２と、を有する。チャネル１２は、マイクロチャネルプレート１０中に複数配置されている。また、図示しないがチャネル１２の内壁面に光電物質が備えられており、そこに光が照射されることにより光電子が放出される。放出された光電子が所定の電圧に印加されることにより、光電子がチャネル１２の内壁面に衝突し、光電子を雪崩的に増幅させることができる。

【0040】

本実施形態において、マイクロチャネルプレート１０の厚さ方向をＺ方向、マイクロチャネルプレート１０の厚さ方向に垂直な方向をＸ方向、マイクロチャネルプレート１０の厚さ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。

【0041】

本実施形態のチャネル１２は、図２に示すように、第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂを有する。第１の部分１２Ａは第１の主面１２ａを有する。また、第２の部分１２Ｂは第２の主面１２ｂを有する。第１の部分１２Ａの端部の一方は、第２の部分１２Ｂの端部の一方と接続している。また、第１の部分１２Ａの端部の他方は、第１の主面１２ａに表出し、第２の部分１２Ｂの端部の他方は、第２の主面１２ｂに表出している。

【0042】

また、第１の部分１２Ａの延伸方向は、第２の部分１２Ｂの延伸方向と異なっており、第１の部分１２Ａのバイアス角Ｖ_１は、第２の部分１２Ｂのバイアス角Ｖ_２と異なっている。本明細書等において、「バイアス角」とは、端面（第１の主面１２ａ又は第２の主面１２ｂ等）に対する垂直軸を基準としたチャネルの軸の傾きのことをいう。

【0043】

第２の部分１２Ｂにおける第２の主面１２ｂに対する垂直軸を始線とし、反時計回りを正の向き、時計回りを負の向きとしたとき、バイアス角Ｖ_１及びバイアス角Ｖ_２は、それぞれ－２０～２０°であり、－１５～－５°又は５～１５°であると好ましい。また、バイアス角Ｖ_１とバイアス角Ｖ_２との差は、５～２０°であり、７～１５°であると好ましい。

【0044】

本実施形態のチャネル１２は、第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂを有する中心軸が非直線形のチャネルであるため、仮に入射側のチャネルの軸方向と入射光の入射方向とが一致したとしても入射光は出射側の部分の内壁面に衝突するため、光電子を雪崩的に増幅させることができる。

【0045】

また、第１の主面１２ａの法線方向において、第１の部分１２Ａの長さは、第２の部分１２Ｂの長さより短いことが好ましい。このような構成であることにより、第１の部分１２Ａに光が入射するとしたとき、仮に入射側の第１の部分１２Ａの軸方向と入射光の入射方向とが一致したとしても出射側の第２の部分１２Ｂの内壁面に早く衝突するため、光電子をより増幅させることができる。

【0046】

上記の観点から、チャネル１２の第１の主面１２ａから法線方向に１～１０μｍの部分において、第１の部分１２Ａの端部の一方が第２の部分１２Ｂの端部の一方と接続していることが好ましい。

【0047】

第１の部分１２Ａのチャネル径Ｄ_１は、０．１～５０μｍであり、１～３０μｍであることが好ましい。同様に、第２の部分１２Ｂのチャネル径Ｄ_２は、０．１～５０μｍであり、１～３０μｍであることが好ましい。チャネル径Ｄ_１及びチャネル径Ｄ_２は、互いに同じであっても異なっていてもよい。また、マイクロチャネルプレート１０の厚さＴは、５０～１０００μｍである。

【0048】

第１の部分１２Ａにおいて、チャネルの軸と第１の主面１２ａとが交わる点はチャネルの中心Ｃ_１２ａである。同様に、第２の部分１２Ｂにおいて、チャネルの軸と第２の主面１２ｂとが交わる点はチャネルの中心Ｃ_１２ｂである。第１の主面１２ａの面内方向において、第１の主面１２ａにおけるチャネルの中心Ｃ_１２ａと第２の主面１２ｂにおけるチャネルの中心Ｃ_１２ｂとの間の距離が、第１の部分１２Ａのチャネル径Ｄ_１以上、且つチャネル径Ｄ_１の３倍以下であると、入射光が必ず第１の部分１２Ａの内壁面又は第２の部分１２Ｂの内壁面に衝突し、光電子を増幅させることができるため好ましい。

【0049】

（変形例１）
本実施形態では、図３に示すようなチャネル１２の中心軸が曲線形であるマイクロチャネルプレート１０Ａを用いてもよい。チャネル１２は第１の主面１２ａ及び第２の主面１２ｂを有する。第１の主面１２ａの面内方向において、第１の主面１２ａにおけるチャネルの中心Ｃ_１２ａと第２の主面１２ｂにおけるチャネルの中心Ｃ_１２ｂとの間の距離が、入射光側のチャネル１２のチャネル径Ｄ_３以上、且つチャネル径Ｄ_３の３倍以下であると、入射光が必ずチャネル１２の内壁面に衝突し、光電子を増幅させることができるため好ましい。

【0050】

また、バイアス角は図示していないが図２と同様に第１の主面１２ａ側のバイアス角は、第２の主面１２ｂ側のバイアス角と異なり、当該バイアス角は、それぞれ－２０～２０°であり、－１５～－５°又は５～１５°であると好ましい。また、第１の主面１２ａ側のバイアス角と第２の主面１２ｂ側のバイアス角Ｖ_２との差は、５～２０°であり、７～１５°であると好ましい。

【0051】

また、本変形例では、チャネル１２は、入射側の第１の主面１２ａからメタルアシストケミカルエッチング（ＭａＣＥ：Ｍｅｔａｌ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いて形成され、当該エッチングはチャネル１２の中心軸が曲線形になるように調整しながら行われる。出射側の第２の主面１２ｂ付近の単結晶シリコンからなる基材は、曲がりながらエッチングされる。これにより、エッチングされた基材の形状が始めは真円に近いものであったとしても、曲がりながらエッチングされるため、第２の主面１２ｂは楕円形になる。したがって、出射側のチャネル１２のチャネル径Ｄ_４は入射光側のチャネル１２のチャネル径Ｄ_３と異なり、具体的には、チャネル径Ｄ_４はチャネル径Ｄ_３より大きい。

【0052】

チャネル径Ｄ_３及びチャネル径Ｄ_４は、それぞれ０．１～５０μｍであり、１～３０μｍであり、かつ、チャネル径Ｄ_４はチャネル径Ｄ_３より大きいことが好ましい。

【0053】

（変形例２）
本実施形態では、図４及び図５に示すようなチャネル１２の中心軸が第１の主面１２ａの法線Ｃ_ｓを中心に螺旋状であるマイクロチャネルプレート１０Ｂを用いてもよい。図４は、マイクロチャネルプレート１０Ｂの平面図である。図５は、図４のマイクロチャネルプレート１０Ｂ中のチャネル１２の部分断面図である。なお、図４及び図５は、チャネル１２の中心軸が螺旋状に角度Ｓ回転したときの図であり、ここでは第１の主面１２ａから１８０°回転したときの図である。チャネル１２の中心Ｃ_１２ｃは、チャネル１２の中心Ｃ_１２ａの状態から１８０°回転したときのものである。また、チャネル１２の中心Ｃ_１２ｂは、チャネル１２の中心Ｃ_１２ａの状態から３６０°回転したときのものである。

【0054】

中心軸が螺旋状のチャネル１２における螺旋の半径ｒは、チャネル１２のチャネル径Ｄ_１以上、且つチャネル径Ｄ_１の２倍以下であると、入射光が必ずチャネル１２の内壁面に衝突し、光電子を増幅させることができるため好ましい。また、チャネル１２の第１の主面１２ａの面内方向において、中心軸が螺旋状のチャネル１２における螺旋は、３０°以上回転していればよい。

【0055】

また、本変形例では、チャネル１２は、入射側の第１の主面１２ａからＭａＣＥを用いて形成され、当該エッチングはチャネル１２が第１の主面１２ａの法線Ｃ_ｓを中心に螺旋状になるように調整しながら行われる。出射側の第２の主面１２ｂ付近の単結晶シリコンからなる基材は、回転しながらエッチングされる。これにより、エッチングされた基材の形状が始めは真円に近いものであったとしても、回転しながらエッチングされるため、第２の主面１２ｂは楕円形になる。
＜マイクロチャネルプレートの製造方法＞

【0056】

はじめに、本実施形態のマイクロチャネルプレート１０の製造方法について簡単に説明する。

【0057】

まず、図６に示すように、対向する第１の主面２２ａ及び第２の主面２２ｂを有する基材（一部が外周部１１となる）を用意する。当該基材は、単結晶シリコンからなる。

【0058】

次に、図７に示すように、第２の主面２２ｂをエッチングして複数の第２の部分（第２の溝）１２Ｂを形成する。

【0059】

次に、図８に示すように、第１の主面２２ａをエッチングして複数の第１の部分（第１の溝）１２Ａを形成する。第１の部分（第１の溝）１２Ａの底部と第２の部分（第２の溝）１２Ｂの底部と接続することにより、第１の主面１２ａと第２の主面１２ｂの間を貫通する複数のチャネル１２を形成する。第１の部分１２Ａのバイアス角Ｖ_１が第２の部分１２Ｂのバイアス角Ｖ_２と異なるように第１の部分１２Ａを形成する。つまり、第１の部分（第１の溝）１２Ａの延伸方向は、第２の部分（第２の溝）１２Ｂの延伸方向と異なるように形成される。

【0060】

第１の主面１２ａの法線方向において、第１の部分１２Ａの長さは、第２の部分１２Ｂの長さより短いことが好ましい。先に第２の部分１２Ｂを形成した後に第１の部分１２Ａを形成することにより、第１の部分１２Ａを形成する長さが短い分、第１の部分１２Ａの端部の一方と第２の部分１２Ｂの端部の一方との接続箇所の位置合わせを精度よく行うことができる。さらにこのような構成であることにより、第１の部分１２Ａに光が入射するとしたとき、仮に入射側の第１の部分１２Ａの軸方向と入射光の入射方向とが一致したとしても出射側の第２の部分１２Ｂの内壁面に早く衝突するため、光電子をより増幅させることができる。

【0061】

以上の工程により、マイクロチャネルプレート１０を製造することができる。

【0062】

次に、本実施形態の変形例１のマイクロチャネルプレート１０Ａの製造方法について簡単に説明する。

【0063】

まず、図９に示すように、対向する第１の主面２２ａ及び第２の主面２２ｂを有する基材（一部が外周部１１となる）を用意する。その後、第１の主面２２ａに金属層２１を形成する。金属層２１は、チャネル１２を形成するために行うＭａＣＥに用いられる。金属層２１は、例えば、金、白金などを用いることができる。金属層２１の厚さは、例えば、１０ｎｍ程度である。

【0064】

ＭａＣＥとは、金属層が形成された領域のみに混合溶液等でエッチングする技術である。本実施形態では、フッ酸及び過酸化水素の混合溶液を用いた。混合溶液中の過酸化水素が金属層２１を介して基材（一部が外周部１１となる）であるシリコンの電子を引き抜き、過酸化水素が水となるため、混合溶液中の過酸化水素の濃度が変化する。

【0065】

次に、図１０に示すように、基材（一部が外周部１１となる）と金属層２１との界面に酸化膜１１Ａが形成される。酸化膜１１Ａは、酸化シリコン膜である。

【0066】

次に、図１１に示すように、混合溶液中のフッ酸により酸化膜１１Ａを除去する。除去の際、ヘキサフルオロケイ酸及び水素が放出されるため、混合溶液中のフッ酸の濃度が変化する。

【0067】

この工程（酸化膜１１Ａ形成及び除去）を繰り返すことにより、図１２に示すように、基材（一部が外周部１１となる）の第２の主面２２ｂまで貫通するようにエッチングすることができる。混合溶液中の過酸化水素及びフッ酸の濃度は逐次変化するため、必要に応じてこれらの濃度を調整する。上記工程により、複数のチャネル１２を形成することができる。

【0068】

また、チャネル１２の中心軸は非直線形であり、チャネル１２を形成する際、第１の主面２２ａと第２の主面２２ｂの間においてチャネル１２となる溝の中心軸の延伸方向が変化している。例えば、基材としてシリコン（１１１）基板を使用した場合、過酸化水素が高濃度であるとシリコン（１１１）方向にエッチングが進行し、過酸化水素が低濃度であるとシリコン（１００）方向にエッチングが進行する。

【0069】

また、ＭａＣＥにおいて金属層２１の厚さを不均一にすることにより、螺旋状にエッチングを進行させることも可能である。

【0070】

以上の工程により、マイクロチャネルプレート１０Ａを製造することができる。

【0071】

本実施形態によれば、中心軸が非直線形であるチャネルを有する、モノリシック型のマイクロチャネルプレートを用いることにより、製造コストを抑制しつつ、入射光が必ずチャネルの内壁面に衝突し、光電子を増幅させることができる。

【0072】

（その他の実施形態）
上述のように、一実施形態について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。このように、本実施形態は、ここでは記載していない様々な実施形態等を含む。

【0073】

例えば、本実施形態のマイクロチャネルプレートは、電子増倍管に用いることができ、当該電子増倍管は、分析装置及び検出器等に用いることができる。

【符号の説明】

【0074】

１０、１０Ａ、１０Ｂ マイクロチャネルプレート
１１ 外周部
１１Ａ 酸化膜
１２ チャネル
１２Ａ 第１の部分
１２Ｂ 第２の部分
１２ａ、２２ａ 第１の主面
１２ｂ、２２ｂ 第２の主面
２１ 金属層
Ｃ_１２ａ、Ｃ_１２ｂ、Ｃ_１２ｃ 中心
Ｃ_ｓ 法線
Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４ チャネル径
ｒ 半径
Ｓ 角度
Ｖ_１、 Ｖ_２ バイアス角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】