MCP: 鉛ケイ酸ガラスによる製造
MCP 製造の従来のプロセスは、鉛ガラス管にガラス棒を詰めることから始まります。管と棒のアセンブリは、熱共延伸プロセスを受けます。このプロセスにより、管が棒の周りで収縮し、鉛ガラスのクラッドと内部コアガラスを持つ細長いファイバーが作成されます。次に、これらのファイバーは平行に積み重ねられ、一緒に引き伸ばされます。その後、複数のファイバーアセンブリが平行配置で融合されます。ウェーハは、ファイバー軸に対してほぼ垂直に配置されたウェーハ面を使用して、これらのファイバーアセンブリを横切って切断されます。次に、コアガラスがエッチングされ、通常直径約 6～20 μm の細孔のアレイが残ります。鉛ガラス毛細管アレイと呼ばれるこの構造は、水素環境で加熱されます。このプロセスにより、ガラス表面が化学的に還元され、電子増幅に適した抵抗および放射表面が作成されます。
従来のMCP製造における抵抗層とSEE層
マイクロチャネル プレート (MCP) の従来の製造では、抵抗層と二次電子放出 (SEE) 層は別々の層ではありません。代わりに、製造プロセス中に 1 つのエンティティとして一緒に作成されます。このプロセスには、いくつかの手順が含まれます。
- 鉛ガラス構造:最初に、ガラス棒が詰められた鉛ガラス管を引き伸ばして溶融し、鉛ガラスクラッドと内部コアガラスの構造を形成します。
- エッチングと還元:コアガラスがエッチングされて、細孔の配列が残ります。次に、鉛ガラスの毛細管配列が水素環境で加熱され、ガラス表面が化学的に還元されます。
- 抵抗性と発光性を組み合わせた表面:この化学還元プロセスにより、抵抗性と発光性の両方の特性を備えた表面層が形成され、MCP の電子増幅機能が有効になります。
したがって、抵抗層と SEE 層が別々に適用される ALD MCP 製造とは異なり、従来の MCP では、化学還元によって単一の表面層にこれらの特性が同時に作成されます。
抵抗層:従来の MCP は製造工程で水素処理されます。水素は鉛ガラスの表面を化学的に還元し、抵抗と電子放出の両方の機能を持つ層を作ります。このアルカリを多く含む表面層は厚さ約 20 ～ 50 nm で、カリウム、セシウム、ルビジウムなどの元素が含まれています。
SEE 層:水素処理によって形成されるこのアルカリに富んだ層は、従来の MCP の二次電子放出 (SEE) 層としても機能します。特に、アルカリ成分、特にカリウムは二次電子放出に不可欠であると考えられています。ただし、ガラス内での電子刺激脱離とアルカリ移動により、これらのアルカリ元素が減少し、時間の経過とともに MCP ゲインが低下する可能性があります。