荧光体面板的制造方法、荧光体面板、图像增强器和扫描型电子显微镜

文档序号:54755 发布日期:2021-09-28 浏览:46次 >En<

阅读说明:本技术 荧光体面板的制造方法、荧光体面板、图像增强器和扫描型电子显微镜 (Method for manufacturing phosphor panel, image intensifier, and scanning electron microscope ) 是由 浜名康全 渡边宏之 嶋野贤志 西泽宽仁 于 2019-11-22 设计创作,主要内容包括:荧光体面板的制造方法包括:在出射窗上形成具有多个荧光体颗粒的荧光体层的工序;在荧光体层上形成有机膜的工序;在有机膜上形成金属反射膜的工序;通过烧成除去有机膜的工序;以及通过原子层沉积法形成一体地覆盖金属反射膜的表面和荧光体颗粒的表面的氧化物膜的工序。(The method for manufacturing a phosphor panel includes: a step of forming a phosphor layer having a plurality of phosphor particles on the exit window; forming an organic film on the phosphor layer; forming a metal reflective film on the organic film; removing the organic film by firing; and forming an oxide film integrally covering the surface of the metal reflective film and the surface of the phosphor particles by an atomic layer deposition method.)

荧光体面板的制造方法、荧光体面板、图像增强器和扫描型电 子显微镜

技术领域

本发明涉及荧光体面板的制造方法、荧光体面板、图像增强器和扫描型电子显微镜。

背景技术

现有技术中,例如在图像增强器和扫描型电子显微镜等中,荧光体面板被用作检测光电子的电子检测部。例如,在专利文献1中公开了由颗粒状的荧光体形成荧光体层(荧光膜)、以及在荧光体层中的电子入射面侧设置用于防止荧光体层的充电等的金属反射膜(铝层)。另外,专利文献1中公开了如下方法:在荧光体层上形成硝化纤维素膜后,在该硝化纤维素膜上形成金属反射膜,之后除去硝化纤维素膜,由此在荧光体层上形成金属反射膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平1-243345号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

在上述的金属反射膜的形成方法中,由于在荧光体层与金属反射膜之间夹设有硝化纤维素膜,所以不对荧光体层上直接成膜金属反射膜。因此,不能说金属反射膜相对于荧光体层充分紧贴,成为比较容易从荧光体层剥离的状态。另外,金属反射膜的剥离可能成为具备荧光体面板作为电子检测部的产品的品质降低的原因。例如在图像增强器中,金属反射膜的剥离可能成为画质降低的原因。

因此,本公开的目的在于提供一种能够有效地抑制金属反射膜的剥离的荧光体面板的制造方法、荧光体面板、图像增强器以及扫描型电子显微镜。

用于解决技术问题的手段

本发明的一个方面的荧光体面板的制造方法包括:在透光性基板上形成具有多个荧光体颗粒的荧光体层的工序;在荧光体层上形成有机膜的工序;在有机膜上形成金属反射膜的工序;通过烧成除去有机膜的工序;以及通过原子层沉积法形成一体地覆盖金属反射膜的表面和荧光体颗粒的表面的氧化物膜的工序。

在上述荧光体面板的制造方法中,金属反射膜形成在形成于荧光体层上的有机膜上。由此,能够防止构成金属反射膜的金属分子混入到荧光体层内,能够在荧光体层上适当地设置金属反射膜。另外,通过烧成除去有机膜后,通过原子层沉积法,氧化物膜以一体地覆盖金属反射膜的表面和荧光体颗粒的表面的方式形成。通过金属反射膜的表面被氧化物膜保护,从而金属反射膜的强度提高。进而,由于金属反射膜与荧光体层(荧光体颗粒)的紧贴性经由氧化物膜而提高,所以金属反射膜难以从荧光体层剥离。因此,根据上述制造方法,能够制造有效地抑制了金属反射膜的剥离的荧光体面板。

有机膜也可以是硝化纤维素膜。由此,能够适当地形成适于形成金属反射膜的有机膜。

形成金属反射膜的工序可以通过蒸镀或溅射来进行。由此,能够在有机膜上适当地形成金属反射膜。另外,通过蒸镀或溅射,形成适度地设置有开口(针孔)的金属反射膜。由此,在基于原子层沉积法的氧化物膜的成膜中,能够使用于形成氧化物膜的气体经由金属反射膜的开口侵入到荧光体层。其结果是,能够适当地形成氧化物膜。

上述制造方法还可以包括在除去有机膜后在作为位于荧光体层上的金属反射膜的第1金属反射膜上形成第2金属反射膜的工序,在形成氧化物膜的工序中,氧化物膜可以以覆盖第1金属反射膜、第2金属反射膜和荧光体颗粒的方式形成。在上述制造方法中,有时最初形成在有机膜上的金属反射膜(第1金属反射膜)的一部分通过烧成工序而变化为金属氧化物膜或损伤。其结果是,仅通过第1金属反射膜,有可能无法充分发挥荧光体层的充电防止等作为金属反射膜的功能。另一方面,根据上述制造方法,通过第1金属反射膜和第2金属反射膜,能够确保作为上述金属反射膜的功能。

本公开的一个方面的荧光体面板包括:透光性基板;荧光体层,其设置在透光性基板上,并具有多个荧光体颗粒;金属反射膜,其设置在荧光体层上;以及氧化物膜,其以一体地覆盖金属反射膜的表面和荧光体颗粒的表面的方式形成。

在上述荧光体面板中,氧化物膜以一体地覆盖金属反射膜的表面和荧光体颗粒的表面的方式形成。通过金属反射膜的表面被氧化物膜保护,从而金属反射膜的强度提高。进而,由于金属反射膜与荧光体层(荧光体颗粒)的紧贴性经由氧化物膜而提高,所以金属反射膜难以从荧光体层剥离。因此,根据上述荧光体面板,能够有效地抑制金属反射膜的剥离。

金属反射膜也可以是铝膜。由此,能够适当地发挥作为上述金属反射膜的功能。

氧化物膜可以是氧化铝膜、氧化钛膜、氧化锌膜或氧化硅膜。由此,能够适当地实现金属反射膜的强度提高、和金属反射膜与荧光体层的紧贴性的提高。

荧光体颗粒也可以是硫氧化钆。由此,能够适当地形成被用作图像增强器等中的电子检测部的荧光体面板的荧光体层。

荧光体层中可以包含将多个荧光体颗粒相互结合的结合材料。由此,荧光体颗粒彼此相互固定,能够使荧光体层的结构稳定化。

结合材料也可以是硅酸钾。由此,能够使荧光体颗粒彼此适当地结合。

透光性基板也可以是将多个光纤捆束而构成的光纤板。由此,能够将由荧光体层发出的荧光高效率和低失真地传递到外部。

本公开的一个方面的图像增强器包括:光电面,其根据入射光放出光电子;电子倍增部,其使从光电面放出的光电子倍增;以及上述荧光体面板,其配置为:荧光体层接受由电子倍增部倍增后的光电子而发出相应于该光电子的荧光。

本发明的一个方面的扫描型电子显微镜包括:电子枪,其产生电子束;照射部,其向试样照射电子束,并且对试样上的电子束照射位置进行扫描;以及上述荧光体面板,其配置为:荧光体层接受相应于向试样的电子束照射而在试样中产生的光电子从而发出相应于该光电子的荧光。

上述图像增强器或上述扫描型电子显微镜具备上述荧光体面板作为电子检测部。如上所述,在荧光体面板中,金属反射膜比现有技术难以剥离,所以能够提高产品制造时的荧光体面板的操作性。即,与现有技术相比,荧光体面板的处理变得容易。另外,通过在荧光体面板中抑制金属反射膜的剥离,从而能够抑制由金属反射膜的剥离引起的产品的品质降低。例如在图像增强器中,能够抑制由金属反射膜的剥离引起的画质的降低。另外,通过用氧化物膜覆盖荧光体颗粒,从而抑制气体向荧光体颗粒(或附着于荧光体颗粒的结合材料,以下相同)的吸附,并且抑制图像增强器的工作时的气体从荧光体颗粒的放出。由此,能够抑制从荧光体颗粒放出的气体离子化而到达光电面的现象(离子反馈),并抑制由该现象引起的光电面的劣化(阴极灵敏度的劣化)。其结果是,能够提高图像增强器的寿命特性(产品寿命)。

发明效果

根据本发明,可提供能够有效地抑制金属反射膜的剥离的荧光体面板的制造方法、荧光体面板、图像增强器以及扫描型电子显微镜。

附图说明

图1是包含一个实施方式的荧光体面板的图像增强器的局部截面图。

图2是图1所示的图像增强器的主要部分放大截面图。

图3是表示荧光体面板的主要部分的概略截面图。

图4是表示荧光体面板的SEM像的图。

图5是表示荧光体面板的制造工序的图。

图6是表示荧光体面板的制造工序的图。

图7是表示寿命试验(MTTF试验)的光照射条件的图。

图8(A)表示比较例的图像增强器的试验结果。(B)表示实施例的图像增强器的试验结果。

图9是包含一个实施方式的荧光体面板的扫描型电子显微镜的大致结构图。

附图标记:

1……图像增强器;3……光电面;4……微通道板(电子倍增部);5……荧光面;12……出射窗(透光性基板);30……荧光体面板;51……荧光体颗粒;52……荧光体层;53……金属反射膜;54……氧化物膜;61……有机膜;62……金属反射膜(第1金属反射膜);63……金属反射膜(第2金属反射膜);70……扫描型电子显微镜;71……电子枪;72……照射部;B……电子束;C……结合材料;E、E1、E2……光电子;L1……入射光;L2……荧光;S……试样。

具体实施方式

以下,参照附图对本公开的实施方式进行说明。在各图中,对相同或相当的部分标注相同的附图标记,并省略重复的说明。另外,在附图中,一部分存在为了容易理解地说明实施方式的特征部分而夸张的部分,与实际的尺寸不同。另外,在以下的说明中,“上”、“下”等用语是基于附图所示的状态的方便的说明。

[图像增强器的结构]

图1和图2表示包含一个实施方式的荧光体面板的图像增强器。本实施方式的图像增强器1具有壳体2。图像增强器1在壳体2的内部具有光电面(Photocathode)3、微通道板4(电子倍增部)和荧光面5。

图像增强器1的内部通过用大致圆板状的入射窗11和出射窗12(透光性基板)气密地密封呈大致中空圆柱状的壳体2的两端部,从而保持为高真空状态。壳体2例如由大致中空圆筒状的陶瓷制的侧管13、覆盖侧管13的侧部的大致中空圆柱状的硅橡胶制的模塑构件14、和覆盖模塑构件14的侧部和底部的大致中空圆筒状的聚甲醛(polyoxymethylene)制的壳构件15构成。

在模塑构件14的两端部分别形成有例如2个贯通孔。壳构件15的一端成为开放的状态,在壳构件15的另一端形成有使模塑构件14的一方的贯通孔与其周缘一致的贯通孔。在模塑构件14的一端侧,在模塑构件14的一方的贯通孔周边的表面接合有玻璃制的入射窗11。在入射窗11的真空侧表面的大致中央部分设置有薄膜状的光电面3。入射窗11例如是由石英玻璃等构成的板状构件。在该板状构件上形成有光电面3。光电面3例如由锑与碱的化合物、表面吸附有Cs等碱分子的半导体晶体等形成。

另一方面,在模塑构件14的另一端侧,出射窗12嵌合于模塑构件14的另一方的贯通孔。在出射窗12的真空侧表面的大致中央部分设置有薄膜状的荧光面5。出射窗12例如是将多个光纤捆束而构成的光纤板(FOP)。出射窗12的各光纤成为光轴与光电面3正交且真空侧端面对齐为同一平面的状态。在该出射窗12的真空侧表面形成有荧光面5。由出射窗12和荧光面5构成荧光体面板30。

在光电面3与荧光面5之间配置有大致圆板状的微通道板4。微通道板4由固定于侧管13的内壁的安装构件21、22的内缘支承,成为与光电面3和荧光面5隔开规定的间隔相对的状态。微通道板4作为使从光电面3放出的光电子倍增的电子倍增部发挥功能。具体而言,微通道板4使从光电面3放出的光电子倍增,并将倍增后的光电子向荧光面5输出。

在入射窗11的真空侧表面的周边区域,金属制的配线层(未图示)与光电面3电连接。在该配线层与光电面3的连接时,由侧管13和入射窗11夹持的安装构件23在模塑构件14内延伸并被固定。另外,在出射窗12的真空侧表面的周边区域,金属制的其他配线层(未图示)与荧光面5电连接。在该配线层与荧光面5的连接时,由侧管13和模塑构件14夹持的安装构件24在模塑构件14内延伸并被固定。

在安装构件21~24的端部分别连接有例如由科瓦铁镍钴合金(Kovar)金属构成的引线25~28的一端。引线25~28的另一端气密性地贯通模塑构件14和壳构件15而向外部突出,并与外部电压源(未图示)电连接。由此,对光电面3、微通道板4和荧光面5施加来自外部电压源的规定的电压。在光电面3与微通道板4的输入面4a之间设定例如200V左右的电位差。在微通道板4的输入面4a与输出面4b之间可变地设定例如500V~1200V程度的电位差。在微通道板4的输出面4b与荧光面5之间设定例如6kV左右的电位差。

接着,对图像增强器1的动作进行说明。当入射光L1经由入射窗11入射到光电面3时,光电面3相应于入射光L1放出光电子E1。当光电子E1入射到微通道板4的输入面4a时,微通道板4使光电子E1倍增,将倍增后的光电子E2向荧光面5出射。当光电子E2入射到荧光面5时,荧光面5发出与光电子E2相应的荧光L2。从荧光面5出射的荧光L2(光学图象)在通过出射窗12之后,由例如CCD摄像机等摄像单元获得。

[荧光体面板的结构]

接着,参照图3和图4,对荧光体面板30的结构进行说明。图3是表示上述出射窗12中的设置有荧光面5的部分的大致截面图。图4是表示荧光体面板30的一部分的截面的SEM像。如图3所示,荧光体面板30具有上述的出射窗12、具有多个荧光体颗粒51的荧光体层52、金属反射膜53和氧化物膜54。上述的荧光面5由荧光体层52、金属反射膜53、和覆盖荧光体层52和金属反射膜53的氧化物膜54构成。出射窗12作为使荧光L2透过的透光性基板发挥功能。

荧光体层52设置于出射窗12上(作为出射窗12的真空侧表面的内表面12a)。荧光体层52例如通过后述的制造方法(沉降法等)形成在出射窗12上。荧光体层52的厚度t1例如为4μm~8μm程度。荧光体层52构成为多个荧光体颗粒51的集合体。荧光体颗粒51的粒径例如为1μm~4μm程度。另外,荧光体颗粒51的粒度分布的中心值为2μm左右。荧光体颗粒51具有发出相应于入射的光电子的荧光的性质。荧光体颗粒51例如是硫氧化钆(GOS)。在荧光体层52中包含用于将多个荧光体颗粒51相互结合(粘接)的结合材料。在本实施方式中,在荧光体颗粒51的表面附着有由硅酸钾构成的结合材料C。经由该结合材料C,相互相邻的荧光体颗粒51彼此结合。

金属反射膜53设置在荧光体层52上(荧光体层52的与出射窗12侧相反的一侧)。金属反射膜53是所谓的金属衬垫(metal back),对通过微通道板4的光具有比较高的反射率,且对来自微通道板4的光电子E2具有比较高的透射率。金属反射膜53例如由铝膜形成。金属反射膜53的厚度t2例如为50nm~120nm程度。金属反射膜53具有防止荧光体层52的充电的功能、使来自荧光体颗粒51的荧光向出射窗12侧反射的功能等。金属反射膜53经由在设置于荧光体层52上的有机膜上进行金属材料(在本实施方式中为铝)的蒸镀或溅射后除去该有机膜的工序,从而形成于荧光体层52上,详细内容后述。在这样形成的金属反射膜53上散布有针孔等开口53a。

氧化物膜54以一体地覆盖金属反射膜53的表面和荧光体颗粒51的表面的方式形成。氧化物膜54优选由电子透过率比较高的材料形成,以不阻碍电子向荧光体颗粒51的入射。从这样的观点出发,氧化物膜54优选由原子序数比较小的元素形成。

氧化物膜54通过对如上所述地将出射窗12、荧光体层52和金属反射膜53形成为层状的形成体进行基于原子层沉积法(ALD:Atomic Layer Deposition)的成膜而形成。基于ALD的成膜是基于气体的吸附原理的技术,因此通过使气体从上述形成体的间隙(例如上述的金属反射膜53的开口53a、荧光体层52与出射窗12的内表面12a之间的间隙、荧光体层52与金属反射膜53的内表面53c之间的间隙等)侵入上述形成体的内部,从而在上述形成体的内部也能够进行成膜。另外,通过ALD,对于微细的凹凸表面也能够形成致密且没有间隙的连在一起的膜。

由此,如图3所示,氧化物膜54不仅形成于上述形成体的外表面(金属反射膜53的外表面53b和出射窗12的外表面12b),还形成于上述形成体的内部(金属反射膜53的开口53a表面和内表面53c、出射窗12的内表面12a、以及荧光体颗粒51的表面)。另外,氧化物膜54在上述形成体的外表面和内部一体地(连续地)形成。此外,氧化物膜54以内包附着于荧光体颗粒51的表面的结合材料C的方式覆盖荧光体颗粒51的表面。氧化物膜54的厚度例如为3nm~12nm程度。

从适当地进行基于ALD的成膜的观点出发,作为氧化物膜54的材料,例如优选Be、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Sn、Ba、Hf、Ta、W、Ir等氧化物。此外,氧化物膜54优选为氧化铝膜(Al2O3)、氧化钛膜(TiO2)、氧化锌膜(ZnO)或氧化硅膜(SiO2)。根据这样的材料,能够比较容易地进行基于ALD的成膜,并且能够适当地形成致密且连续的膜。在本实施方式中,作为一例,氧化物膜54是通过ALD成膜的厚度为5nm的氧化铝膜。

[荧光体面板的制造方法]

接着,参照图5和图6,对荧光体面板30的制造方法进行说明。图5和图6是表示荧光体面板30的制造工序的示意图。作为准备阶段,准备荧光体溶液。首先,将多个荧光体颗粒51与纯水和过滤后的硅酸钾混合。接着,对这样得到的溶液实施利用超声波的搅拌。由此,能得到多个荧光体颗粒51均匀分散的溶液。接着,在进一步添加乙酸钡的基础上进一步搅拌该溶液。

接着,例如,相对于以从出射窗12的光出射方向(与内表面12a正交的方向)观察时包围出射窗12的方式设置的安装构件24(金属凸缘,参照图1、2),固定未图示的筒。上述筒以出射窗12的内表面12a位于上述筒的内侧的方式配置。即,上述筒以想要形成荧光面5的部分(即,出射窗12的内表面12a)位于上述筒的内侧的方式固定于安装构件24。此外,在该时刻,出射窗12和安装构件24经由熔块玻璃(frit glass)29(参照图2)而相互固定。

接着,向如上所述固定于内表面12a的筒内放入在上述准备阶段准备好的荧光体溶液。放入到筒内的荧光体溶液所包含的荧光体颗粒51通过放置一定时间而沉降到内表面12a。之后,小心地吸取筒内的上清液和附着于荧光体颗粒51的表面的水分。由此,如图5的(A)所示,在出射窗12的内表面12a上形成具有多个荧光体颗粒51的荧光体层52。

接着,在出射窗12和荧光体颗粒51干燥后,各荧光体颗粒51的表面被浸于硅酸钾。由此,在荧光体颗粒51的表面附着由硅酸钾构成的结合材料C,荧光体颗粒51彼此经由结合材料C相互牢固地结合。另外,如图5的(B)所示,在荧光体层52上(与出射窗12侧相反的一侧)形成有机膜61。在本实施方式中,有机膜61是硝化纤维素膜。有机膜61以大致平坦状设置在荧光体层52上。即,有机膜61不是沿着荧光体颗粒51的表面形状设置,而是在维持大致平坦状的形状的状态下载置于多个荧光体颗粒51的上方。

接着,如图5的(C)所示,在有机膜61上形成金属反射膜62(第1金属反射膜)。在本实施方式中,作为一例,金属反射膜62是铝膜。金属反射膜62的厚度例如为10nm~20nm程度。金属反射膜62通过蒸镀或溅射设置在有机膜61上。如上所述,通过将有机膜61以大致平坦状设置在荧光体层52上,从而能够将金属反射膜62形成为沿着有机膜61的形状的大致平坦状。

接着,进行如图5的(C)所示那样形成的由出射窗12、荧光体层52、有机膜61和金属反射膜62构成的形成体的烧成。上述形成体的烧成例如在大气中350℃的条件下进行。通过烧成,有机膜61燃烧而被除去。其结果是,如图6的(A)所示,金属反射膜62配置在荧光体层52上。另外,在通过上述蒸镀或溅射而形成的金属反射膜62上散布有针孔等开口62a。

接着,如图6的(B)所示,在除去有机膜61之后,在位于荧光体层52上的金属反射膜62上形成金属反射膜63(第2金属反射膜)。这是基于以下的理由。即,存在金属反射膜62的一部分因用于除去有机膜61的烧成而变化为金属氧化物膜(在本实施方式中为氧化铝)或损伤的情况。其结果是,不能确保具有足够层厚度的金属反射膜(在此为铝膜),并且仅通过金属反射膜62不能充分发挥作为上述金属衬垫的功能。因此,为了确保足够层厚的金属反射膜,在金属反射膜62上形成金属反射膜63。上述的金属反射膜53由这样形成的金属反射膜62和金属反射膜63构成。

金属反射膜63可以由与金属反射膜62相同的材料形成,也可以由与金属反射膜62不同的金属材料形成。在本实施方式中,作为一例,金属反射膜63由与金属反射膜62相同的铝形成。金属反射膜63通过蒸镀或溅射在金属反射膜62上成膜。金属反射膜63的厚度例如为40nm~100nm程度。在金属反射膜63中与金属反射膜62的开口62a对应的部分形成有与开口62a连通的开口63a。上述的金属反射膜53的开口53a由开口62a和开口63a构成。

接着,通过原子层沉积法(ALD),形成一体地覆盖金属反射膜53(金属反射膜62和金属反射膜63)的表面和荧光体颗粒51的表面的氧化物膜54(参照图3)。在本实施方式中,对图6的(B)所示的状态的形成体(出射窗12、荧光体层52和金属反射膜53)的整体实施基于ALD的成膜。其结果是,如图3所示,氧化物膜54形成于上述形成体的外表面(金属反射膜53的外表面53b和出射窗12的外表面12b)以及上述形成体的内部(金属反射膜53的开口53a表面和内表面53c、出射窗12的内表面12a、以及荧光体颗粒51的表面)。

需要说明的是,在烧成工序中金属反射膜62的表面变化为金属氧化物膜的情况下,通过上述ALD成膜后的金属反射膜53和氧化物膜54可以具有如下结构:在铝膜的外侧形成有通过烧成而产生的金属氧化物膜,且在该金属氧化物膜的外侧进一步形成有通过ALD成膜的氧化物膜54。

[荧光体面板的作用效果]

在以上所述的荧光体面板30中,氧化物膜54以一体地覆盖金属反射膜53的表面(外表面53b和内表面53c)和荧光体颗粒51的表面的方式形成。通过这样金属反射膜53的表面被氧化物膜54保护,从而金属反射膜53的强度提高。进而,经由氧化物膜54,金属反射膜53与荧光体层52(荧光体颗粒51)的紧贴性提高,所以金属反射膜53难以从荧光体层52剥离。因此,根据荧光体面板30,能够有效地抑制金属反射膜53的剥离。

另外,在本实施方式中,金属反射膜53是铝膜。由此,能够适当地发挥作为上述的金属衬垫的功能(即,防止荧光体层52的充电的功能、反射来自荧光体颗粒51的荧光L2的功能等)。

另外,在本实施方式中,氧化物膜54由氧化铝膜形成。由此,能够适当地实现金属反射膜53的强度提高、以及金属反射膜53与荧光体层52的紧贴性的提高。此外,在氧化物膜54由氧化钛膜、氧化锌膜或氧化硅膜形成的情况下,也起到与上述同样的效果。

另外,在本实施方式中,荧光体颗粒51是硫氧化钆。由此,能够适当地形成被用作图像增强器等中的电子检测部的荧光体面板30的荧光体层52。

另外,在荧光体层52中包含将多个荧光体颗粒51相互结合的结合材料C。由此,荧光体颗粒51彼此相互固定,能够使荧光体层52的结构稳定化。

另外,在本实施方式中,结合材料C为硅酸钾。由此,能够使荧光体颗粒51彼此适当地结合。

另外,在本实施方式中,出射窗12是将多个光纤捆束而构成的光纤板(FOP)。由此,能够将由荧光体层52发出的荧光L2高效率和低失真地传递到外部。

[图像增强器的作用效果]

另外,图像增强器1具备根据入射光L1放出光电子E1的光电面3、使从光电面3放出的光电子E1倍增的微通道板4、和荧光体面板30。荧光体面板30配置为:荧光体层52接受由微通道板4倍增后的光电子E2从而发出相应于该光电子E2的荧光L2。即,如图2所示,荧光面5以与微通道板4相对的方式配置。在图像增强器1中,荧光体面板30的金属反射膜53比现有技术难以剥离,所以能够提高产品制造时的荧光体面板30的处理性。即,与现有技术相比,荧光体面板30的处理变得容易。

另外,通过在荧光体面板30中抑制金属反射膜53的剥离,从而能够抑制由金属反射膜53的剥离引起的图像增强器1的品质降低。具体而言,已知在图像增强器中,金属反射膜(金属衬垫)的剥离可能成为通过图像增强器得到的图像的画质降低的原因。因此,通过上述图像增强器1,能够抑制由金属反射膜53的剥离引起的画质的降低。

进而,通过荧光体颗粒51被氧化物膜54覆盖,能够抑制气体向荧光体颗粒51(或者附着于荧光体颗粒51的结合材料C,以下相同)的吸附,并且抑制图像增强器1的动作时的气体从荧光体颗粒51的放出。由此,能够抑制从荧光体颗粒51放出的气体离子化而到达光电面3的现象(离子反馈),能够抑制由该现象引起的光电面3的劣化(阴极灵敏度的劣化)。其结果是,能够提高图像增强器1的寿命特性(产品寿命)。特别是,用作结合材料C的硅酸钾具有比较容易吸附气体的性质。因此,在如本实施方式那样使用硅酸钾作为结合材料C的情况下,可以说由氧化物膜54覆盖荧光体颗粒51所带来的上述效果特别大。

参照图7和图8,对图像增强器1中的寿命特性的提高效果进行详细说明。图7是表示寿命试验(MTTF试验)的光照射条件的图。图8的(A)表示比较例的图像增强器(以下简称为“比较例”)的试验结果。图8的(B)表示实施例的图像增强器(以下简称为“实施例”)的试验结果。在此,实施例是具有与上述图像增强器1相同的结构的图像增强器。具体而言,实施例具备上述的荧光体面板30作为荧光体面板。另一方面,比较例是具备省略了上述的基于ALD的氧化物膜54的成膜的荧光体面板的图像增强器。

更具体而言,实施例是如以下方式得到的图像增强器。即,在实施例的制造工序中,对利用上述ALD进行成膜之前的状态(即,图6的(B)所示的状态)的荧光体面板进行了在真空中以350℃加热8小时的烘烤处理。之后,对该荧光体面板实施基于上述ALD的氧化物膜54的成膜。之后,将这样得到的荧光体面板30与光电面3和微通道板4一起密封在壳体2内,由此得到实施例。另一方面,在比较例的制造工序中,对图6的(B)所示的状态的荧光体面板进行了在真空中以350℃加热20小时的烘烤处理。之后,将刚实施完该烘烤处理后的荧光体面板与光电面以及微通道板一起密封在壳体内,由此得到比较例。

在寿命试验中,对于上述的实施例和比较例的各个入射窗11,在图7所示的光照射条件下反复进行光照射。即,如图7所示,在12分钟内,光强度在0.00054勒克斯(lux)~54勒克斯的范围内规则地变化的光分别对实施例和比较例断续地照射。

其结果是,得到如图8所示的试验结果。在图8中,Sk是光电面的放射灵敏度(阴极灵敏度),MCP增益是微通道板的增益,LG(发光增益,Luminescence Gain)是与从荧光体(荧光体层)出射的荧光的光量对应的指标。LG是通过Sk、MCP增益和亮度效率之积求出的值。图8的横轴表示从光照射的开始时刻起的经过时间。图8的纵轴表示以试验开始时的状态为基准(100%)的状态。如图8的(A)所示,在比较例中,在从寿命试验(光照射)开始经过了300小时左右的时刻,Sk和LG降低到10%程度的状态。另一方面,如图8的(B)所示,在实施例中,在从寿命试验的开始起经过了1000小时的时刻,Sk和LG也维持40%以上的状态。即,在比较例中,由于Sk降低而引起LG降低。另一方面,在实施例中,由于Sk的劣化速度比比较例慢,从而在经过长时间后LG也能够维持比较高的状态。根据以上情况,可以认为在实施例中,上述的氧化物膜54以内包荧光体颗粒51和结合材料C的方式成膜,由此抑制了来自荧光体颗粒51和结合材料C的气体放出。其结果可以认为是,在实施例中,上述的离子反馈被抑制,Sk的劣化被抑制。

[荧光体面板的制造方法的作用效果]

本实施方式的荧光体面板30的制造方法包括:在出射窗12上形成具有多个荧光体颗粒51的荧光体层52的工序(参照图5的(A));在荧光体层52上形成有机膜61的工序(参照图5的(B));在有机膜61上形成金属反射膜62(金属反射膜53的一部分)的工序(参照图5的(C));通过烧成除去有机膜61的工序(参照图6的(A));和通过ALD形成一体地覆盖金属反射膜53的表面和荧光体颗粒51的表面的氧化物膜54的工序(参照图3)。

在上述制造方法中,金属反射膜62形成在形成于荧光体层52上的有机膜61上。由此,能够防止构成金属反射膜62的金属分子混入到荧光体层52内,能够在荧光体层52上适当地设置金属反射膜53。另外,在通过烧成除去有机膜61后,通过ALD,氧化物膜54以一体地覆盖金属反射膜53的表面和荧光体颗粒51的表面的方式形成。其结果,如上所述,金属反射膜53的强度提高。进而,经由氧化物膜54,金属反射膜53与荧光体层52(荧光体颗粒51)的紧贴性提高,所以金属反射膜53难以从荧光体层52剥离。因此,根据上述制造方法,能够制造有效地抑制了金属反射膜53的剥离的荧光体面板30。

此外,若对上述效果进行补充,则设置连续地覆盖多个荧光体颗粒的表面的氧化铝等的覆盖层本身例如如日本特开2013-216800号公报所记载的那样是已知的。但是,需要注意的是,仅通过连续地覆盖多个荧光体颗粒的表面,无法得到上述的本实施方式的效果。即,在上述制造方法中,在荧光体层52上形成了金属反射膜53的状态下,通过实施基于ALD的成膜,氧化物膜54跨金属反射膜53和荧光体层52而连续地形成。其结果是,能够提高上述的金属反射膜53与荧光体层52的紧贴性,并能够有效地抑制金属反射膜53的剥离等损伤。

另外,有机膜61是硝化纤维素膜。由此,能够适当地形成适于形成金属反射膜53的有机膜61。另外,形成金属反射膜53的工序通过蒸镀或溅射来进行。由此,能够在有机膜61上适当地形成金属反射膜53。另外,通过蒸镀或溅射,形成适度地设置有开口53a(针孔)的金属反射膜53。由此,在基于ALD的氧化物膜54的成膜中,能够使用于形成氧化物膜54的气体经由金属反射膜53的开口53a向荧光体层52适当地侵入。其结果,能够适当地形成氧化物膜54。

另外,上述制造方法还包括在除去有机膜61后在作为位于荧光体层52上的金属反射膜的金属反射膜62上形成金属反射膜63的工序(参照图6的(B))。另外,在形成氧化物膜54的工序中,氧化物膜54以覆盖金属反射膜53(即,金属反射膜62和金属反射膜63)以及荧光体颗粒51的方式形成。在上述制造方法中,最初形成在有机膜61上的金属反射膜62的一部分有时会因烧成工序而变化为金属氧化物膜(在本实施方式中为氧化铝)或损伤。其结果是,仅通过最初形成在有机膜61上的金属反射膜62,有可能无法充分发挥荧光体层52的充电(charge up)防止等作为金属反射膜的功能。另一方面,根据上述制造方法,通过金属反射膜62和金属反射膜63,从而能够确保作为上述金属反射膜的功能。

另外,金属反射膜62的厚度(在本实施方式中为15nm)比金属反射膜63的厚度(在本实施方式中为70nm)小。这样,通过将在烧成工序前形成于有机膜61上的金属反射膜62形成得比较薄,从而能够在烧成工序中适当地除去有机膜61。并且,通过在除去有机膜61后形成比较厚的金属反射膜62,从而能够充分确保作为金属反射膜的整体的厚度(金属反射膜53的厚度t2)。

[扫描型电子显微镜的结构]

上述的荧光体面板30除了图像增强器的用途以外,还能够用于各种光学装置。例如,荧光体面板30也可以用作扫描型电子显微镜中的电子检测部。图9是一个实施方式的扫描型电子显微镜的大致结构图。如图9所示,本实施方式的扫描型电子显微镜70具备:产生电子束的电子枪71;照射部72,其向试样S照射电子束B,并且扫描试样S上的电子束照射位置;以及荧光体面板30。荧光体面板30配置为:荧光体层52接受相应于向试样S的电子束照射而在试样S中产生的光电子E,从而发出相应于该光电子E的荧光。即,如图9所示,荧光面5以与试样S相对的方式配置。在扫描型电子显微镜70中,与上述图像增强器1同样地,荧光体面板30的金属反射膜53比现有技术难以剥离,所以能够提高产品制造时的荧光体面板30的处理性。即,与现有技术相比,荧光体面板30的处理变得容易。另外,扫描型电子显微镜70是试样S中的电子束B的入射面与光电子E的出射面位于彼此相反侧的所谓透射型的扫描型电子显微镜,但荧光体面板30也可以用作试样中的电子束的入射面与光电子的出射面相同的所谓反射型的扫描型电子显微镜的电子检测部。

以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述的实施方式。例如,各结构的材料和形状不限于上述的材料和形状,能够采用各种材料和形状。例如,出射窗12也可以不是由FOP构成,而是由玻璃基板构成。

另外,主要在图像增强器中,为了提高上述的离子反馈的抑制效果,也可以追加实施以下的成膜工序。即,也可以在出射窗12上形成荧光体层52之后(图5的(A)所示的状态),通过ALD形成一体地覆盖荧光体层52的表面(即,各荧光体颗粒51的表面)的氧化物膜(例如氧化铝)。或者,也可以在准备荧光体溶液的前阶段,在各荧光体颗粒51的表面形成氧化物膜。即,也可以使用预先成膜有氧化物膜的荧光体颗粒51来制作荧光体溶液。根据上述流程,能够在荧光体面板30的制造工序的尽可能早的时刻用氧化物膜覆盖荧光体颗粒51,所以能够有效地抑制气体向荧光体颗粒51的吸附。此外,在如上述那样在荧光体层52的表面进行基于ALD的成膜的情况下,即在通过由该成膜形成的氧化物膜将荧光体颗粒51彼此相互固定的情况下,也可以省略上述实施方式中的结合材料C(硅酸钾)。即,在图5的(A)所示的状态下,也可以省略将各荧光体颗粒51的表面浸于硅酸钾的工序。

另外,在上述实施方式中,在金属反射膜62上形成有金属反射膜63(参照图6的(B)),但在除去有机膜61后的金属反射膜62能够充分发挥作为上述金属衬垫的功能的情况下,也可以省略金属反射膜63的形成。在该情况下,上述实施方式中的金属反射膜53仅由金属反射膜62构成。

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