特表 2022-538534 電子管及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-05

(54)【発明の名称】電子管及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 29/38 20060101AFI20220829BHJP

   H01J 43/24 20060101ALI20220829BHJP

   H01J 43/20 20060101ALI20220829BHJP

   H01J 43/28 20060101ALI20220829BHJP

   H01J 33/04 20060101ALI20220829BHJP

   H01J 1/34 20060101ALI20220829BHJP

【ＦＩ】

H01J29/38

H01J43/24

H01J43/20

H01J43/28

H01J33/04

H01J1/34

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021574326

(86)(22)【出願日】2020-06-19

(85)【翻訳文提出日】2021-12-14

(86)【国際出願番号】 JP2020024219

(87)【国際公開番号】W WO2020262254

(87)【国際公開日】2020-12-30

(31)【優先権主張番号】19182652.8

(32)【優先日】2019-06-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】507018838

【氏名又は名称】テクニカル ユニヴァーシティー オブ デンマーク

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100206966

【弁理士】

【氏名又は名称】崎山 翔一

(72)【発明者】

【氏名】藤田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 貴博

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 泰英

(72)【発明者】

【氏名】河合 直弥

(72)【発明者】

【氏名】イェプセン ピーター ウドゥ

(72)【発明者】

【氏名】ランゲ サイモン レインコーフ

【テーマコード（参考）】

5C038

【Ｆターム（参考）】

5C038BB02

5C038BB04

5C038BB06

(57)【要約】

【課題】
【解決手段】電子管は、内部が真空に保持されていると共に電磁波を透過する窓を有しているハウジングと、ハウジング内に配置されており、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有している電子放出部と、ハウジング内に配置されており、電子放出部から放出された電子を増倍する電子増倍部と、ハウジング内に配置されており、電子増倍部で増倍された電子を収集する電子収集部と、を備えている。窓は、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部が真空に保持されていると共に電磁波を透過する窓を有しているハウジングと、
前記ハウジング内に配置されており、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有している電子放出部と、
前記ハウジング内に配置されており、前記電子放出部から放出された電子を増倍する電子増倍部と、
前記ハウジング内に配置されており、前記電子増倍部で増倍された電子を収集する電子収集部と、を備え、
前記窓は、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む、電子管。

【請求項2】

前記電子放出部は、前記メタサーフェスが設けられた第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを含む基板を有し、
前記電子増倍部は、前記電子放出部から放出された電子が入射する入射面を有し、
前記基板は、前記窓を透過する電磁波に対して透過性を有し、かつ、前記第１主面が前記電子増倍部の前記入射面に面すると共に前記第２主面が前記窓に面するように配置されている、請求項１に記載の電子管。

【請求項3】

前記電子増倍部は、前記電子放出部から放出された電子が入射する入射面を有し、
前記メタサーフェスは、前記電子増倍部の前記入射面に面するように前記窓に設けられている、請求項１に記載の電子管。

【請求項4】

前記電子放出部は、前記メタサーフェスが設けられた第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを有している基板を有し、
前記電子増倍部は、前記電子放出部から放出された電子が入射する入射面を有し、
前記基板は、前記第１主面が前記窓及び前記電子増倍部の前記入射面に面するように配置されている、請求項１に記載の電子管。

【請求項5】

前記メタサーフェスは、パターン化された酸化物層又はパターン化された金属層に含まれている、請求項１～４のいずれか一項に記載の電子管。

【請求項6】

前記電子増倍部及び前記電子収集部は、ダイオードであると共に一体に構成されている請求項１～５のいずれか一項に記載の電子管。

【請求項7】

前記電子増倍部は、互いに離間した複数のダイノードを有し、
前記電子収集部は、前記電子増倍部で増倍された電子を収集するアノード又はダイオードを有している、請求項１～５のいずれか一項に記載の電子管。

【請求項8】

前記電子増倍部は、マイクロチャンネルプレートを有し、
前記電子収集部は、前記電子増倍部で増倍された電子を収集するアノード又はダイオードを有している、請求項１～５のいずれか一項に記載の電子管。

【請求項9】

前記電子増倍部は、マイクロチャンネルプレートを有し、
前記電子収集部は、前記電子増倍部で増倍された電子を受けて光を発する蛍光体を有している、請求項１～５のいずれか一項に記載の電子管。

【請求項10】

請求項９に記載の電子管と、
前記蛍光体からの前記光に基づく像を撮像する撮像部と、を備える、撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子管及び撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

テラヘルツ波を検出する検出器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この検出器は、メタマテリアル構造を有している基板と、光センサとを備えている。テラヘルツ波は、基板に入射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１６／０２１６２０１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されている検出器では、メタマテリアル構造を有している基板へテラヘルツ波が入射すると、当該基板は電子を放出する。基板から放出された電子は、大気を構成する分子などを励起する。分子は、励起されると光を発生させる。光センサは、発生した光を検出する。このような検出器では、微弱な強度を有しているテラヘルツ波が検出され難い。

【0005】

本発明の一つの態様は、電磁波の検出精度が確保されている電子管を提供することを目的とする。本発明の別の一つの態様は、電磁波の検出精度が確保されている撮像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一つの態様に係る電子管は、ハウジングと、電子放出部と、電子増倍部と、電子収集部とを備える。ハウジングは、内部が真空に保持されていると共に電磁波を透過する窓を有している。電子放出部は、ハウジング内に配置されている。電子放出部は、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有している。電子増倍部は、ハウジング内に配置されている。電子増倍部は、電子放出部から放出された電子を増倍する。電子収集部は、ハウジング内に配置されている。電子収集部は、電子増倍部で増倍された電子を収集する。上記窓は、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む。

【0007】

上記一つの態様では、ハウジングが有している窓は、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む。したがって、ハウジング内に導かれる電磁波、たとえば、テラヘルツ波から赤外光に関する周波数帯域の電磁波の強度が確保され得る。窓を透過した電磁波が電子放出部のメタサーフェスに入射すると、電子が電子放出部から放出される。放出された電子は、ハウジング内で電子増倍部によって増倍される。電子収集部では、増倍された電子が収集される。このため、上述した電磁波に対しても検出精度が確保される。

【0008】

上記一つの態様では、電子放出部は、メタサーフェスが設けられた第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを含む基板を有していてもよい。電子増倍部は、電子放出部から放出された電子が入射する入射面を有していてもよい。基板は、窓を透過する電磁波に対して透過性を有していてもよい。基板は、第１主面が電子増倍部の入射面に面すると共に第２主面が窓に面するように配置されていてもよい。この場合、窓及び基板を透過した電磁波がメタサーフェスに入射する構成において、当該電磁波の入射に応じてメタサーフェスから放出される電子が簡易な構成で電子増倍部へ導かれる。

【0009】

上記一つの態様では、電子増倍部は、電子放出部から放出された電子が入射する入射面を有していてもよい。メタサーフェスは、電子増倍部の入射面に面するように窓に設けられていてもよい。この場合、メタサーフェスを設ける基板をハウジング内に別途配置する必要がない。このため、電子管のサイズ及び重量が削減され得る。

【0010】

上記一つの態様では、電子放出部は、メタサーフェスが設けられた第１主面と当該第１主面に対向する第２主面とを有している基板を有していてもよい。電子増倍部は、電子放出部から放出された電子が入射する入射面を有していてもよい。基板は、第１主面が窓及び電子増倍部の入射面に面するように配置されていてもよい。この場合、窓を透過した電磁波が基板を透過せずにメタサーフェスに入射する構成において、当該電磁波の入射に応じてメタサーフェスから放出される電子が簡易な構成で電子増倍部へ導かれる。

【0011】

上記一つの態様では、メタサーフェスは、パターン化された酸化物層又はパターン化された金属層に含まれていてもよい。この場合、上述した電磁波の入射に応じてメタサーフェスから放出される電子が増加する。

【0012】

上記一つの態様では、電子増倍部及び電子収集部は、ダイオードであると共に一体に構成されていてもよい。この場合、電子管のサイズがさらに削減され得る。

【0013】

上記一つの態様では、電子増倍部は、互いに離間した複数のダイノードを有してもよい。電子収集部は、電子増倍部で増倍された電子を収集するアノード又はダイオードを有してもよい。この場合、メタサーフェスから放出された電子が複数のダイノードで増倍される。このため、アノード又はダイノードで収集される電子の増倍率が向上する。

【0014】

上記一つの態様では、電子増倍部は、マイクロチャンネルプレートを有してもよい。電子収集部は、電子増倍部で増倍された電子を収集するアノード又はダイオードを有してもよい。この場合、電子増倍部に複数のダイノードを用いる場合に比べて、サイズ、重量、及び消費電力が削減されると共に、応答速度及び利得が向上する。

【0015】

上記一つの態様では、電子増倍部は、マイクロチャンネルプレートを有してもよい。電子収集部は、電子増倍部で増倍された電子を受けて光を発する蛍光体を有してもよい。この場合、メタサーフェスから放出された電子の２次元位置が、蛍光体が発した光によって検出され得る。

【0016】

本発明の別の一つの態様に係る撮像装置は、上述した電子管と、蛍光体からの光に基づく像を撮像する撮像部と、を備えている。上記別の一つの態様では、上述した電磁波の検出精度が確保される。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一つの態様によれば、電磁波の検出精度が確保される電子管を提供できる。本発明の別の一つの態様によれば、電磁波の検出精度が確保される撮像装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る電子管を示す断面図である。

【図2】電子管の部分拡大図である。

【図3】メタサーフェスの部分拡大図である。

【図4】電子管の部分分解図である。

【図5】本実施形態の変形例に係る電子管の部分拡大図である。

【図6】本実施形態の変形例に係る電子管の部分拡大図である。

【図7】本実施形態の変形例に係る電子管の部分拡大図である。

【図8】本実施形態の変形例に係る電子管の断面図である。

【図9】本実施形態の変形例に係る電子管の断面図である。

【図10】マイクロチャンネルプレートの斜視切欠図である。

【図11】本実施形態の変形例に係る電子管の部分断面図である。

【図12】本実施形態の変形例に係る電子管の断面図である。

【図13】本実施形態の変形例に係る撮像装置の側面図である。

【図14】本実施形態の変形例に係る電子管の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有している要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0020】

まず、図１～図４を参照して、本実施形態に係る電子管の構成を説明する。図１は、電子管の一例を示す断面図である。図２は、電子管の一例を示す部分拡大図である。

【0021】

電子管１は、電磁波の入射に応じて電気信号を出力する光電子増倍管である。電子管１は、電磁波が入射した場合に内部で電子を放出し、放出された電子を増倍する。本明細書において、電子管に入射する「電磁波」は、いわゆるミリ波から赤外光の周波数帯域を有する電磁波である。図１に示されているように、電子管１は、ハウジング１０と、電子放出部２０と、電子増倍部３０と、電子収集部４０とを備えている。

【0022】

ハウジング１０は、バルブ１１と、ステム１２とを有している。ハウジング１０の内部は、バルブ１１とステム１２で気密に封止されることで真空に保持されている。真空は、絶対真空だけでなく、大気圧よりも低い圧力の気体で満たされた状態も含む。たとえば、ハウジング１０の内部は、１×１０^－４～１×１０^－７Ｐａに保持される。バルブ１１は、電磁波を透過する窓１１ａを有している。本実施形態では、ハウジング１０は円筒形状を有している。ステム１２は、ハウジング１０の底面を構成する。バルブ１１は、ハウジング１０の側面及びステム１２に対向する底面を構成する。

【0023】

窓１１ａは、ステム１２に対向する底面を構成する。窓１１ａは、たとえば、平面視で円形状である。窓１１ａは、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む。本実施形態では、窓１１ａは、石英からなる。なお、材料に応じて、電磁波の透過率の周波数特性は異なる。このため、窓１１ａを透過する電磁波の周波数帯域に応じて、窓１１ａの最適材料は異なる。たとえば、石英は０．１～５ＴＨｚ、シリコンは０．０４～１１ＴＨｚ及び４６ＴＨｚ以上、フッ化マグネシウムは４０ＴＨｚ以上、ゲルマニウムは１３ＴＨｚ以上、セレン化亜鉛は１４ＴＨｚ以上の周波数帯域を有する電磁波を透過する部材の材料に適している。

【0024】

電子管１は、ハウジング１０の外部と内部との電気的な接続を可能とする複数の配線１３をさらに有している。複数の配線１３は、たとえば、リード線又はピンである。本実施形態では、複数の配線１３は、ステム１２を貫通するピンであり、ハウジング１０の内部から外部に延在している。複数の配線１３の少なくとも１つが、ハウジング１０の内部に設けられた種々の部材と接続されている。

【0025】

電子放出部２０は、ハウジング１０内に配置されており、ハウジング１０内で電磁波の入射に応じて電子を放出する。電子放出部２０は、メタサーフェス５０と、メタサーフェス５０が設けられた基板２１とを有している。基板２１は、窓１１ａを透過する電磁波に対して透過性を有している。本明細書において、「透過性」とは、入射した電磁波の少なくとも一部の周波数帯域が透過する性質をいう。すなわち、基板２１は、窓１１ａを透過した電磁波の少なくとも一部の周波数帯域を透過する。基板２１は、たとえば、シリコンを材料として構成されている。基板２１は、平面視で矩形状である。基板２１は、窓１１ａ及び電子増倍部３０から離間している。

【0026】

図２に示されているように、基板２１は、互いに対向している一対の主面２１ａ，２１ｂを含んでいる。メタサーフェス５０は、主面２１ａに設けられている。たとえば、主面２１ａが第１主面を構成する場合、主面２１ｂが第２主面を構成する。主面２１ａ及び主面２１ｂは、窓１１ａに対して平行に配置されている。

【0027】

メタサーフェス５０は、基板２１の主面２１ａ上でパターン化された酸化物層又はパターン化された金属層に含まれている。酸化物層は、たとえば酸化チタンである。金属層は、たとえば金である。メタサーフェス５０は、平面視で矩形状である。図３は、メタサーフェスの一例を示す部分拡大図である。本実施形態では、図３に示されているように、パッシブタイプのメタサーフェス５０を構成する金属層が、主面２１ａ上で複数のアンテナ５１を形成している。

【0028】

アンテナ５１のサイズが小さいほど、波長が短い電磁波、すなわち、周波数が大きい電磁波に感度を有している。メタサーフェス５０は、アンテナ５１の構造を変更することで、０．０１～５０ＴＨｚ程度の周波数帯域、いわゆるミリ波から中赤外光の周波数帯域に対応できる。メタサーフェス５０は、たとえば、いわゆるミリ波からテラヘルツ波の周波数帯域に相当する０．０１～１０ＴＨｚの周波数帯域に対応できるように構成されてもよい。メタサーフェス５０は、たとえば、テラヘルツ波から中赤外光の周波数帯域に相当する１０～５０ＴＨｚの周波数帯域に対応できるよう構成されてもよい。本実施形態では、メタサーフェス５０の平面視のサイズは、１０×１０ｍｍである。各アンテナ５１のピッチは、約２０μｍ～３０μｍである。当該メタサーフェス５０は、周波数が０．５ＴＨｚの電磁波に対応している。

【0029】

本実施形態では、メタサーフェス５０は、透過型のメタサーフェスである。透過型のメタサーフェスでは、電磁波が入射すると、電磁波が入射した面と反対側から電子が放出される。電子管１では、窓１１ａを透過した電磁波は、基板２１の主面２１ｂに入射する。基板２１を透過した電磁波は、主面２１ａに設けられたメタサーフェス５０に入射する。メタサーフェス５０は、窓１１ａ及び基板２１を透過して入射した電磁波に応じて電子を放出する。

【0030】

電子増倍部３０は、ハウジング１０内に配置されており、電子放出部２０から放出された電子が入射する入射面３５を有している。電子増倍部３０は、入射面３５に入射した電子を増倍する。本実施形態では、基板２１の主面２１ａは、電子増倍部３０の入射面３５に面している。すなわち、メタサーフェス５０は、電子増倍部３０の入射面３５に面しており、メタサーフェス５０から放出された電子が入射面３５に入射する。基板２１の主面２１ｂは、ハウジング１０の窓１１ａに面している。

【0031】

本明細書において、「αがβに面する」とは、βがαに接する平面よりもαの法線方向に位置することを意味する。換言すれば、「αがβに面する」とは、空間をαに接する面で二分した場合に、βがαの裏側でなく、α側に位置することを意味する。たとえば、電子管１では、上述したように、メタサーフェス５０は電子増倍部３０の入射面３５に面している。これは、電子増倍部３０の入射面３５がメタサーフェス５０に接する平面よりもメタサーフェス５０の法線方向に位置していることを意味する。

【0032】

本実施形態では、電子増倍部３０は、図１及び図４に示されているように、いわゆるラインフォーカス型の複数段のダイノードを有している。図４は、電子増倍部３０、電子収集部４０、及びその周辺の部分分解図である。

【0033】

本実施形態において電子増倍部３０は、電子を集束させる集束電極３１と、互いに離間した複数段のダイノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈ，３２ｉ，３２ｊとを有している。ダイノード３２ａは、上述した入射面３５を含んでいる。本実施形態では、電子増倍部３０は、１０段のダイノード３２ａ～３２ｊを有している。集束電極３１の中央部には、円形状の入射開口３１ａが設けられている。ダイノード３２ａ～３２ｊは、入射開口３１ａの後段に配置されている。ダイノード３２ａ～３２ｊのそれぞれには、複数の配線１３のうち１つが接続されている。ダイノード３２ａ～３２ｊのそれぞれには、所定の電位が配線１３を通して印加される。ダイノード３２ａ～３２ｊは、印加された電位に応じて入射開口３１ａを通過した電子を増倍する。

【0034】

電子収集部４０は、ハウジング１０内に配置されており、電子増倍部３０で増倍された電子を収集する。本実施形態では、電子収集部４０はメッシュ状のアノード４１を有している。アノード４１は、基板２１の主面２１ｂと対向している。アノード４１には、複数の配線１３のうち１つが接続されている。アノード４１には、所定の電位が配線１３を通して印加される。アノード４１は、ダイノード３２ａ～３２ｊで増倍された電子を補足する。電子収集部４０は、アノード４１の代わりにダイオードを有していてもよい。

【0035】

本実施形態では、電子管１は、ダイノード３２ａ～３２ｊ及びアノード４１をハウジング１０内に固定する絶縁基板５２，５３を有している。絶縁基板５２，５３は、アルミナからなる。絶縁基板５２，５３は、互いに対向している。ダイノード３２ａ～３２ｊは、絶縁基板５２，５３の対向方向において延在する一対の端部３２ｋを有している。アノード４１は、絶縁基板５２，５３の対向方向において延在する一対の端部４１ｋを有している。ダイノード３２ａ～３２ｊ及びアノード４１のそれぞれの端部３２ｋ，４１ｋは、絶縁基板５２，５３に予め設けられたスリット状の貫通孔５２ａ，５３ａに挿入されている。

【0036】

電子管１は、ダイノード３２ａ～３２ｊとアノード４１との一部を囲う遮蔽板３６を有している。遮蔽板３６は、ダイノード３２ａ～３２ｊで増倍された電子の衝突によって生じた光及びイオンがハウジング１０内で飛散することを防止する。遮蔽板３６は、複数の配線１３のうち１つに接続されている。遮蔽板３６には、所定の電位が配線１３を通して印加される。

【0037】

次に、電磁波を入射した場合の電子管１の動作について説明する。電磁波は、ハウジング１０の窓１１ａを透過すると基板２１の主面２１ｂに入射する。主面２１ｂに入射した電磁波は、基板２１を透過し、基板２１の主面２１ａに設けられたメタサーフェス５０に入射する。メタサーフェス５０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。電子は、電子増倍部３０の入射面３５に向けて放出される。

【0038】

メタサーフェス５０から放出された電子は、集束電極３１で収束されて第１段目のダイノード３２ａ（入射面３５）に送られる。第１段目のダイノード３２ａ（入射面３５）に電子が入射すると、ダイノード３２ａから二次電子が第２段目のダイノード３２ｂに向けて放出される。第２段目のダイノード３２ｂに電子が入射すると、ダイノード３２ｂから二次電子が第３段目のダイノード３２ｃに向けて放出される。このように、第１段目のダイノード３２ａから第１０段目のダイノード３２ｊへと電子が増倍されながら順次送られる。すなわち、メタサーフェス５０から放出された電子に対して、電子増倍部３０でカスケード増倍が行われる。電子増倍部３０で増倍された電子は、電子収集部４０であるアノード４１で収集されて、アノード４１から配線１３を通して出力信号として出力される。

【0039】

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図５及び図６は、それぞれ変形例に係る電子管の部分拡大図を示している。

【0040】

図５に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、基板２１が窓１１ａに設けられている点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0041】

図５に示されている電子管１Ａでは、メタサーフェス５０がハウジング１０内で基板２１を挟んで窓１１ａに間接的に設けられている。基板２１は、ハウジング１０内において窓１１ａに設けられている。基板２１は、窓１１ａを透過する電磁波に対して透過性を有している。すなわち、基板２１は、窓１１ａを透過した電磁波の少なくとも一部の周波数帯域を透過する。基板２１は、たとえば、シリコンを材料として構成されている。基板２１は、平面視で矩形状である。基板２１は、窓１１ａ及び電子増倍部３０から離間している。

【0042】

基板２１は、メタサーフェス５０が設けられた主面２１ａと当該主面２１ａに対向する主面２１ｂとを含んでいる。主面２１ａは、電子増倍部３０の入射面３５に面している。すなわち、メタサーフェス５０は、電子増倍部３０に面している。主面２１ｂは、ハウジング１０の窓１１ａに面している。主面２１ａ及び主面２１ｂは、窓１１ａに対して平行に配置されている。基板２１の主面２１ｂと窓１１ａとは、窓１１ａを透過する電磁波に対して透過性を有している真空用接着剤Ｌによって接着されている。真空用接着剤Ｌは、たとえば、ポリエチレン系樹脂又はエポキシ樹脂系接着剤である。

【0043】

図５に示されている電子管１Ａでは、窓１１ａを透過した電磁波が基板２１の主面２１ｂに入射する。基板２１の主面２１ｂに入射した電磁波は、基板２１を透過し、主面２１ａに設けられたメタサーフェス５０に入射する。メタサーフェス５０にテラヘルツ波が入射すると、メタサーフェス５０は電子を放出する。電子は、メタサーフェス５０から電子増倍部３０の入射面３５に向けて放出される。

【0044】

図６に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、メタサーフェス５０がハウジング１０内で基板を挟まずに窓１１ａに直接設けられている点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0045】

図６に示されている電子管１Ｂでは、メタサーフェス５０は、電子増倍部３０の入射面３５に面している。図６に示されている電子管１Ｂでは、窓１１ａを透過した電磁波が、窓１１ａに設けられたメタサーフェス５０に入射し、メタサーフェス５０から電子が放出される。電子は、メタサーフェス５０から電子増倍部３０の入射面３５に向けて放出される。

【0046】

次に、図７を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図７は、電子管の一例の断面図である。図７に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、窓１１ａがハウジング１０の側面に設けられている点、メタサーフェス５０に対する電磁波の入射方向が異なる点、電子増倍部３０がいわゆるサーキュラゲージ型の複数段のダイノードを有している点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0047】

図７に示されている電子管１Ｃでは、窓１１ａは、円筒形状のハウジング１０の側面に設けられている。電子管１Ｃでは、基板２１の主面２１ａは、窓１１ａ及び電子増倍部３０の入射面３５に面している。すなわち、主面２１ａに設けられたメタサーフェス５０は、窓１１ａ及び電子増倍部３０の入射面３５に面している。

【0048】

電子管１Ｃでは、電子放出部２０のメタサーフェス５０は、反射型のメタサーフェスである。反射型のメタサーフェスでは、電磁波が入射すると、電磁波が入射した面側に電子が放出される。電子管１Ｃでは、窓１１ａを透過した電磁波は、基板２１を介さずに、基板２１の主面２１ａに設けられたメタサーフェス５０に入射する。メタサーフェス５０は、窓１１ａを透過して入射した電磁波に応じて電子を放出する。

【0049】

電子管１Ｃは、メタサーフェス５０と窓１１ａとの間にグリッド５５を備えている。窓１１ａを透過した電磁波は、グリッド５５を透過してメタサーフェス５０に入射する。グリッド５５には、配線１３を通して電圧が印加されている。グリッド５５による電界の影響よって、メタサーフェス５０から放出された電子は電子増倍部３０の入射面３５に導かれる。

【0050】

電子管１Ｃの電子増倍部３０は、いわゆるサーキュラーケージ型の複数段のダイノード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈ，３２ｉを有している。ダイノード３２ａは、入射面３５を含んでいる。本変形例では、電子増倍部３０は、９段のダイノード３２ａ～３２ｉを有している。ダイノード３２ａ～３２ｉは、ハウジング１０の側面に沿って、電子放出部２０を回り込むように設けられている。ダイノード３２ａ～３２ｉのそれぞれには、所定の電位が配線１３を通して印加される。ダイノード３２ａ～３２ｉは、印加された電位に応じて入射した電子を増倍する。

【0051】

電子管１Ｃの電子収集部４０は、湾曲したダイノード３２ｉに囲まれている。本変形例では、電子収集部４０は、アノード４１である。アノード４１には、複数の配線１３のうち１つが接続されている。アノード４１には、所定の電位が配線１３を通して印加される。アノード４１は、ダイノード３２ａ～３２ｉで増倍された電子を補足する。

【0052】

図７に示されている電子管１Ｃでは、電磁波は、ハウジング１０の窓１１ａを透過するとグリッド５５を透過し、基板２１の主面２１ａに設けられたメタサーフェス５０に入射する。メタサーフェス５０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。メタサーフェス５０から放出された電子は、グリッド５５による電界の影響によって、電子増倍部３０の入射面３５に向けて放出される。

【0053】

メタサーフェス５０から放出された電子は、第１段目のダイノード３２ａに送られる。第１段目のダイノード３２ａ（入射面３５）に電子が入射すると、ダイノード３２ａから二次電子が第２段目のダイノード３２ｂに向けて放出される。第２段目のダイノード３２ｂに電子が入射すると、ダイノード３２ｂから二次電子が第３段目のダイノード３２ｃに向けて放出される。このように、第１段目のダイノード３２ａから第９段目のダイノード３２ｉへと電子が増倍されながら、基板２１を回り込むように順次送られる。電子増倍部３０で増倍された電子は、電子収集部４０であるアノード４１で収集されて、アノード４１から配線１３を通して出力信号として出力される。

【0054】

次に、図８を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図８は、電子管の一例の断面図である。図８に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、電子増倍部３０及び電子収集部４０がダイオード６０によって一体に構成されている点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0055】

図８に示されている電子管１Ｄでは、電子増倍部３０及び電子収集部４０は、ダイオード６０である。電子管１Ｄでは、電子増倍部３０及び電子収集部４０が一体に構成されている。電子管１Ｄでは、メタサーフェス５０は、窓１１ａに面している。

【0056】

本変形例では、ダイオード６０は、アバランシェダイオードである。ダイオード６０は、平面視で矩形状であり、互いに対向する一対の主面６１，６２を有している。主面６１には、電子入射面６１ａが設けられている。主面６１は、ハウジング１０の窓１１ａに面している。主面６２は、ハウジング１０のステム１２に面している。主面６１，６２は、窓１１ａ、基板２１、及びメタサーフェス５０に対して平行に配置されている。

【0057】

ダイオード６０の主面６２には、絶縁層６５が設けられている。ダイオード６０は、絶縁層６５を挟んでステム１２に接続されている。主面６１及び主面６２のそれぞれに、複数の配線１３のうち１つが接続されている。

【0058】

ダイオード６０には、配線１３を通して逆バイアスの電圧が印加される。本変形例では、ダイオード６０の主面６１側（電子入射面６１ａ）と主面６２側と間にブレークダウン電圧よりも大きな逆バイアス電圧が印加される。電子管１Ｄでは、基板２１のメタサーフェス５０から放出された電子がダイオード６０の電子入射面６１ａに入射すると、入射した電子はダイオード６０の内部でアバランシェ増倍によって増倍される。増倍された電子は、配線１３を通して出力信号として出力される。

【0059】

次に、図９及び図１０を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図９は、電子管の一例を示す断面図である。図９に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、電子増倍部３０が集束電極３１及びダイノード３２ａ～３２ｊの代わりにマイクロチャンネルプレート７０を有している点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0060】

図９に示されている電子管１Ｅでは、マイクロチャンネルプレート７０は、バルブ１１の内壁に固定された取付部材７１，７２の内縁で支持されている。マイクロチャンネルプレート７０は、電子放出部２０と電子収集部４０との間に配置されている。具体的には、マイクロチャンネルプレート７０は、メタサーフェス５０が設けられた基板２１とアノード４１との間に配置されている。マイクロチャンネルプレート７０は、基板２１及びアノード４１から離間している。電子管１Ｅにおいても、電子収集部４０は、アノード４１の代わりにダイオードを有していてもよい。

【0061】

図１０は、マイクロチャンネルプレートの一例の斜視切欠図である。本変形例では、マイクロチャンネルプレート７０は、図１０に示されているように、基体７３と、複数のチャンネル７４と、隔壁部７５と、フレーム部材７６を有している。基体７３は、入力面７３ａ及び入力面７３ａに対向する出力面７３ｂを有している。基体７３は、円板状に形成されている。入力面７３ａは、基板２１に面している。出力面７３ｂは電子収集部４０であるアノード４１に面している。入力面７３ａ及び出力面７３ｂは、窓１１ａ、基板２１、及びメタサーフェス５０に対して平行に配置されている。アノード４１は、平板形状であり、マイクロチャンネルプレート７０の出力面７３ｂと平行に配置されている。

【0062】

複数のチャンネル７４は、基体７３において、入力面７３ａから出力面７３ｂにかけて形成されている。具体的には、各チャンネル７４は、入力面７３ａ及び出力面７３ｂに直交する方向に、入力面７３ａから出力面７３ｂに延在している。複数のチャンネル７４は、平面視でマトリクス状に配置されている。各チャンネル７４は、断面円形状である。複数のチャンネル７４の間には、隔壁部７５が設けられている。なお、マイクロチャンネルプレート７０は、電子増倍器として機能するために、チャンネル７４内の隔壁部７５の表面に図示しない抵抗層及び電子放出層を有している。フレーム部材７６は、基体７３の入力面７３ａ及び出力面７３ｂの周縁部に設けられている。

【0063】

電子管１Ｅでは、取付部材７１，７２のそれぞれに、複数の配線１３のうち１つが接続されている。マイクロチャンネルプレート７０には、配線１３及び取付部材７１，７２を通して、入力面７３ａと出力面７３ｂとに電圧が印加される。具体的には、入力面７３ａ及び出力面７３ｂに、入力面７３ａよりも出力面７３ｂの方が高電位となるように電位が付与される。メタサーフェス５０から放出された電子は、入力面７３ａに入射すると、チャンネル７４で増倍されて出力面７３ｂから放出される。マイクロチャンネルプレート７０で増倍された電子は、電子収集部４０であるアノード４１で収集されて、アノード４１から配線１３を通して出力信号として出力される。

【0064】

次に、図１１及び図１２を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図１１は、電子管の一例を示す部分断面図である。図１２は、図１１に示されている電子管の一部を示す断面図である。図１１及び図１２に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、電子管がいわゆるイメージインテンシファイアである点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0065】

図１１に示されている電子管１Ｆでは、ハウジング８０の内に、電子放出部２０、電子増倍部３０、及び電子収集部４０が配置されている。電子管１Ｆでは、図９に示されている電子管１Ｅと同様に、電子増倍部３０が、集束電極３１及びダイノード３２ａ～３２ｊの代わりにマイクロチャンネルプレート７０を有している。電子管１Ｆでは、電子収集部４０が、アノード４１の代わりに蛍光体８１を有している。電子管１Ｆでは、ハウジング８０の内部において、メタサーフェス５０と、マイクロチャンネルプレート７０と、蛍光体８１とが近接している。

【0066】

ハウジング８０は、側壁８２と、入射窓８３（窓１１ａ）と、出射窓８４とを有している。側壁８２は、中空筒形状を有している。入射窓８３及び出射窓８４は、それぞれ円板形状を有している。ハウジング８０の内部は、側壁８２の両端部を入射窓８３及び出射窓８４で気密に封止することにより真空に保持されている。たとえば、ハウジング８０の内部は、１×１０^－５～１×１０^－７Ｐａに保持される。

【0067】

側壁８２は、たとえば、側管８５と、側管８５の側部を被覆するモールド部材８６と、モールド部材８６の側部及び底部を被覆するケース部材８７とによって構成されている。側管８５、モールド部材８６、及びケース部材８７は、中空円筒形状である。側管８５は、たとえば、セラミックで構成される。モールド部材８６は、たとえば、シリコーンゴムで構成される。ケース部材８７は、たとえば、セラミックで構成される。

【0068】

モールド部材８６の両端部のそれぞれには貫通孔が形成されている。ケース部材８７の一端は開放されている。ケース部材８７の他端には、モールド部材８６の一方の貫通孔とその周縁を一致させた貫通孔が形成されている。モールド部材８６の一端側において、モールド部材８６の貫通孔周辺の表面には、入射窓８３が接合されている。入射窓８３は、電子管１の窓１１ａと同様に、電磁波を透過する。入射窓８３は、電子管１の窓１１ａと同様に、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む。

【0069】

電子管１Ｆでは、メタサーフェス５０は、ハウジング８０内で入射窓８３に直接設けられている。メタサーフェス５０は、電子増倍部３０であるマイクロチャンネルプレート７０に面している。マイクロチャンネルプレート７０は、メタサーフェス５０と蛍光体８１との間に配置されている。マイクロチャンネルプレート７０は、メタサーフェス５０及び蛍光体８１から離間している。

【0070】

モールド部材８６の他端側において、モールド部材８６の他方の貫通孔には、出射窓８４が嵌合している。出射窓８４は、たとえば多数の光ファイバをプレート状に集束して構成されたファイバプレートである。ファイバプレートの各光ファイバは、ハウジング８０の内部側の端面８４ａが面一に構成されている。当該端面８４ａは、メタサーフェス５０と平行に配置されている。

【0071】

蛍光体８１は、端面８４ａに配置されている。蛍光体８１は、たとえば、蛍光材料を端面８４ａに付与することによって形成される。蛍光材料は、たとえば、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ（銀をドープした硫化亜鉛カドミウム）である。蛍光体８１の表面には、メタルバック層と低電子反射率層とが順次積層されている。メタルバック層は、たとえばＡｌの蒸着によって形成され、マイクロチャンネルプレート７０を通過した光に対して比較的高い反射率を有し、かつマイクロチャンネルプレート７０からの電子に対して比較的高い透過率を有している。また、低電子反射率層は、たとえばＣ（炭素），Ｂｅ（ベリリウム）などの蒸着によって形成され、マイクロチャンネルプレート７０からの電子に対して比較的低い反射率を有している。

【0072】

電子管１Ｆでは、電子管１Ｅと同様に、マイクロチャンネルプレート７０を保持する取付部材７１，７２のそれぞれに、ハウジング８０の外部に延在する複数の配線１３のうち１つが接続されている。マイクロチャンネルプレート７０には、取付部材７１，７２を通して、入力面７３ａ側と出力面７３ｂ側とに電圧が印加される。

【0073】

メタサーフェス５０から放出された電子は、入力面７３ａに入射すると、チャンネル７４で増倍されて出力面７３ｂから放出される。電子管１Ｆでは、マイクロチャンネルプレート７０で増倍された電子は、蛍光体８１で収集される。蛍光体８１は、マイクロチャンネルプレート７０で増倍された電子を受けて光を発する。蛍光体８１が発した光は、ファイバプレートを通過して、出射窓８４からハウジング８０の外部に出射される。

【0074】

次に、図１３を参照して、本実施形態に係る変形例の電子管を含む撮像装置について説明する。図１３は、撮像装置の側面図である。図１３に示されている撮像装置９０は、観察対象が発する電磁波又は観察対象で反射若しくは散乱した電磁波に基づく画像を取得する。撮像装置９０は、構成要素として、イメージインテンシファイアである電子管１Ｆと、対物レンズ９１と、リレーレンズ９２と、撮像部９３とを備える。撮像装置９０では、上記構成要素が対物レンズ９１、電子管１Ｆ、リレーレンズ９２、撮像部９３の順で接合されている。

【0075】

対物レンズ９１は、電子管１に入射する電磁波に対して屈折率を有しているレンズで構成されている。対物レンズ９１は、観察対象からの電磁波Ｔを電子管１Ｆの入射窓８３に導く。リレーレンズ９２は、電子管１Ｆの出射窓８４から出射した光を撮像部９３に導く。撮像部９３は、リレーレンズ９２から導かれた光、すなわち、蛍光体８１からの光に基づく像を撮像する。撮像部９３は、たとえば、ＣＣＤカメラである。

【0076】

次に、図１４を参照して、本実施形態の変形例に係る電子管について説明する。図１４は、電子管の一例を示す部分断面図である。図１４に示されている変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じであるが、当該変形例は、電子増倍部３０が集束電極３１及びダイノード３２ａ～３２ｊの代わりに電子増倍体９５を有している点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。電子増倍体９５は、いわゆる、チャンネル型エレクトロンマルチプライヤー（ＣＥＭ）である。

【0077】

図１４に示されている電子管１Ｇでは、電子増倍体９５は、バルブ１１の内壁に固定された保持部材９６によって支持されている。電子増倍体９５は、電子放出部２０と電子収集部４０との間に配置されている。具体的には、マイクロチャンネルプレート７０は、メタサーフェス５０が設けられた窓１１ａとアノード４１との間に配置されている。電子増倍体９５は、窓１１ａ及びアノード４１から離間している。電子管１Ｇにおいても、電子収集部４０は、アノード４１の代わりにダイオードを有していてもよい。

【0078】

本変形例では、電子増倍体９５は、入力面９５ａ及び入力面９５ａに対向する出力面９５ｂを有している。入力面９５ａは、窓１１ａに面している。出力面９５ｂは、電子収集部４０であるアノード４１に面している。入力面９５ａ及び出力面９５ｂは、窓１１ａ及びメタサーフェス５０に対して平行に配置されている。アノード４１は、平板形状であり、電子増倍体９５の出力面９５ｂと平行に配置されている。本実施形態では、入力面９５ａに直交する方向において、入力面９５ａとメタサーフェス５０との間の距離Ｓは、例えば、０．６１５ｍｍである。

【0079】

電子増倍体９５は、本体部９７と、複数のチャンネル９８とを有している。本体部９７は、直方体形状である。複数のチャンネル９８は、本体部９７によって画定されている。各チャンネル９８は、入力面９５ａから出力面９５ｂにかけて形成されている。具体的には、各チャンネル９８は、入力面９５ａ及び出力面９５ｂに直交する方向に、入力面９５ａから出力面９５ｂに延在している。図１４に示されている構成では、３つのチャンネル９８が、入力面９５ａに平行な一方向に配列されている。

【0080】

各チャンネル９８は、電子入射部９８ａと、増倍部９８ｂとを含んでいる。各チャンネル９８の電子入射部９８ａは、入力面９５ａに設けられた開口を有している。電子入射部９８ａの開口は、入力面９５ａに直交する方向から見て、矩形状を呈している。電子入射部９８ａは、入力面９５ａから出力面９５ｂに向かって、複数のチャンネル９８の配列方向に徐々に狭まっている。すなわち、電子入射部９８ａは、入力面９５ａに直交する方向に沿って縮小するテーパ状を呈している。

【0081】

各チャンネル９８の増倍部９８ｂは、入力面９５ａに平行、かつ、複数のチャンネル９８の配列方向に直交する方向から見て、ジグザグ状又は波状に形成されている。換言すれば、増倍部９８ｂは、複数のチャンネル９８の配列方向において、屈曲を繰り返す形状を呈している。

【0082】

電子管１Ｇでは、保持部材９６に、複数の配線１３のうち２つが接続されている。電子増倍体９５には、配線１３及び保持部材９６を通して電圧が印加される。具体的には、入力面９５ａ及び出力面９５ｂに、入力面９５ａよりも出力面９５ｂの方が高電位となるように電位が付与される。アノード４１には、保持部材９６に接続された配線１３とは異なる配線１３が接続されている。保持部材９６とアノード４１とは、絶縁部材９９によって、互いに電気的に絶縁されている。

【0083】

メタサーフェス５０から放出された電子は、いずれかのチャンネル９８の入力面９５ａの開口に入射した後、電子入射部９８ａを通って増倍部９８ｂに入射する。この結果、メタサーフェス５０から放出された電子は、各チャンネル９８で増倍されて出力面９５ｂから放出される。電子増倍体９５で増倍された電子は、電子収集部４０であるアノード４１で収集されて、アノード４１から配線１３を通して出力信号として出力される。

【0084】

以上説明したように、電子管１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆは、ハウジング１０に電磁波を透過する窓１１ａを有している。当該窓１１ａは、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムから選択される少なくとも１種を含む。このため、ハウジング１０，８０内に導かれる電磁波、たとえば、テラヘルツ波から赤外光に関する周波数帯域の電磁波の強度を確保することができる。窓１１ａを透過した電磁波が電子放出部２０のメタサーフェス５０に入射すると、電子が放出される。放出された電子は、ハウジング１０，８０内で電子増倍部３０によって増倍された後に電子収集部４０で収集される。このため、微弱な強度を有している上述した電磁波に対しても検出精度が確保される。

【0085】

電子管１，１Ａ，１Ｂ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆでは、電子放出部２０は、メタサーフェス５０が設けられた主面２１ａと当該主面２１ａに対向する主面２１ｂとを含む基板２１を有している。電子増倍部３０は、電子放出部２０から放出された電子が入射する入射面３５を有している。基板２１は、窓１１ａを透過する電磁波に対して透過性を有している。基板２１は、主面２１ａが電子増倍部３０の入射面３５に面すると共に主面２１ｂが窓１１ａに面するように配置されている。この場合、窓１１ａ及び基板２１を透過した電磁波がメタサーフェス５０に入射する構成において、当該電磁波の入射に応じてメタサーフェス５０から放出される電子が簡易な構成で電子増倍部３０へ導かれる。

【0086】

電子管１Ｂ，１Ｆでは、メタサーフェス５０が電子増倍部３０の入射面３５に面するように窓１１ａに設けられている。この構成によれば、メタサーフェス５０を設ける基板をハウジング１０，８０内に別途配置する必要がない。このため、電子管のサイズ及び重量が削減され得る。

【0087】

電子管１Ｃでは、基板２１は、主面２１ａが窓１１ａ及び電子増倍部３０の入射面３５に面するように配置されている。この場合、窓１１ａを透過した電磁波が基板２１を透過せずにメタサーフェス５０に入射する構成において、当該電磁波の入射に応じてメタサーフェス５０から放出される電子が簡易な構成で電子増倍部３０へ導かれる。

【0088】

メタサーフェス５０は、パターン化された酸化物層又はパターン化された金属層に含まれている。この構成によれば、上述した電磁波の入射に応じてメタサーフェス５０から放出される電子が増加する。

【0089】

電子管１Ｄでは、電子増倍部３０及び電子収集部４０は、ダイオード６０であると共に一体に構成されている。この構成によれば、電子管のサイズがさらに削減され得る。

【0090】

電子管１，１Ａ，１Ｂでは、電子増倍部３０は、互いに離間した複数のダイノード３２ａ～３２ｊを有している。電子収集部４０は、電子増倍部３０で増倍された電子を収集するアノード４１又はダイオードを有している。この構成によれば、メタサーフェス５０から放出された電子が複数のダイノード３２ａ～３２ｊで増倍される。このため、アノード４１又はダイノードで収集される電子の増倍率が向上する。

【0091】

電子管１Ｅでは、電子増倍部３０は、マイクロチャンネルプレート７０を有している。電子収集部４０は、電子増倍部３０で増倍された電子を収集するアノード４１又はダイオードを有している。この構成によれば、電子増倍部３０に複数のダイノードを用いる場合に比べて、サイズ、重量、及び消費電力が削減されると共に、応答速度及び利得が向上する。

【0092】

電子管１Ｆでは、電子増倍部３０は、マイクロチャンネルプレート７０を有している。電子収集部４０は、電子増倍部３０で増倍された電子を受けて光を発する蛍光体８１を有している。この構成によれば、メタサーフェス５０から放出された電子の２次元位置が、蛍光体８１が発した光によって検出され得る。

【0093】

撮像装置９０は、電子管１Ｆと、蛍光体８１からの前記光に基づく像を撮像する撮像部９３と、を備えている。この構成によれば、上述した電磁波の検出精度が確保される。メタサーフェス５０から放出された電子の２次元位置を示す画像が取得され得る。

【0094】

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0095】

電子管１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇにおいて、メタサーフェス５０は、パッシブタイプであってもよいし、アクティブタイプであってもよい。図３は、パッシブタイプのメタサーフェス５０を示している。パッシブタイプのメタサーフェス５０を有する電子放出部２０は、メタサーフェス５０の各アンテナ５１にバイアス電圧が印加されることなしに動作する。すなわち、パッシブタイプのメタサーフェス５０は、各アンテナ５１が同電位の状態において電磁波の入射に応じて電子を放出すること、を前提とするメタサーフェスである。

【0096】

アクティブタイプのメタサーフェス５０を有する電子放出部２０は、メタサーフェス５０の各アンテナ５１にバイアス電圧が印加された状態で動作する。すなわち、アクティブタイプのメタサーフェス５０は、各アンテナにバイアス電圧がされた状態において電磁波の入射に応じて電子を放出すること、を前提とするメタサーフェスである。この場合、メタサーフェス５０には、複数の配線１３のいずれかから電圧が印加される。

【0097】

電子管１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇにおいて、電子収集部４０は、アノード４１の代わりにダイオードを有していてもよい。この場合、電子増倍部３０で増倍された電子は、ダイオードで収集される。

【0098】

電子管１，１Ａ，１Ｂにおいて、窓１１ａは、電子管１Ｃのように、ハウジング１０，８０の側面に設けられてもよい。この場合、たとえば、電子増倍部３０のダイノードの配置を変更することで、窓１１ａから入射した電磁波に基づく電子を電子収集部４０で収集することができる。

【0099】

電子管１，１Ａ，１Ｂ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇにおいて、電子管１Ｃのように、電子放出部２０のメタサーフェス５０は、いわゆる反射型のメタサーフェスであってもよい。反射型のメタサーフェスが用いられる場合には、電子管は、メタサーフェス５０が窓１１ａに面すると共に電子増倍部３０の入射面３５に面するように構成される。

【0100】

ハウジング１０，８０は、円筒形状に限定されない。たとえば、ハウジング１０，８０は、断面が多角形である筒形状を呈していてもよい。

【0101】

電子管１Ｆには、メタサーフェス５０とマイクロチャンネルプレート７０との間に掃引電極が設けられてもよい。これによって、いわゆるストリーク管が構成されてもよい。この場合、ストリーク管としての電子管１Ｆの窓１１ａの外側に、被測定光を入射させるスリットとスリット像を結像するレンズ系とが設けられてもよい。これによって、いわゆるストリークカメラが構成されてもよい。

【0102】

撮像装置９０では、電子管１Ｆにおいてマイクロチャンネルプレート７０で増倍された電子を蛍光体８１で収集し、蛍光体８１が発する光を電子管１Ｆの外部に設けられた撮像部９３で撮像する。この点、電子収集部４０として蛍光体８１の代わりに電子打ち込み式固体イメージセンサを電子管の内部に設けることで、電子管が撮像装置として機能するように構成されてもよい。この場合、電子管の外部に撮像部９３を設けることなく、マイクロチャンネルプレート７０で増倍された電子を電子打ち込み式固体イメージセンサで撮像することができる。電子打ち込み式固体イメージセンサは、たとえば、ＥＢＣＣＤ（Electron-Bombarded Charge-Coupled Device）である。

【符号の説明】

【0103】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ…電子管
１０，８０…ハウジング
１１ａ…窓
２０…電子放出部
２１…基板
２１ａ，２１ｂ…主面
３０…電子増倍部
３５…入射面
４０…電子収集部
４１…アノード
５０…メタサーフェス
６０…ダイオード
７０…マイクロチャンネルプレート
８１…蛍光体
９０…撮像装置
９３…撮像部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】