流体冷却式反射X射线源的制作方法

背景技术：

1、由于x射线的短波长以及穿透物体的能力，其被广泛用于显微技术中。通常，x射线的最佳来源是同步加速器，但是它们是昂贵的系统。因此，经常使用所谓的管或实验室x射线源，其中，产生的电子束轰击靶。所得x射线包括由靶的元素组成和宽韧致辐射确定的特征线。

2、存在几个用于x射线显微技术系统的基本配置。一些x射线显微技术系统采用聚光器将x射线集中到研究中的物体上和/或采用物镜以在与物体相互作用之后将x射线成像。与这些类型的显微镜相关联的分辨率和像差通常由x射线的光谱特征来确定。一些显微技术系统采用投影配置，其中，小x射线源经常结合几何放大一起使用来将物体成像。

3、性能并且特别是分辨率受到不同因素的影响。因为投影配置不具有像差，所以分辨率通常由x射线源光斑的尺寸确定。理想地，x射线源光斑应是点光斑。实际上，x射线源光斑相当大。总体上，源光斑尺寸由电子光学器件和那些光学器件将电子束向下聚焦到点的能力决定。源光斑尺寸通常约为5-200微米(μm)，具有良好的电子光学性能；虽然在其他示例中，当功率是更重要的品质因数时，x射线源光斑尺寸可以是1-5毫米(mm)。对于透射靶x射线源，诸如1μm至5μm的几个微米的光斑尺寸是常见的。在任何情况下，x射线源尺寸通常将限制x射线投影显微镜的分辨率。

4、对于许多显微技术应用，使用反射靶x射线源。在x射线管的基本配置中，热电子或场发射电子在真空管中的阴极(灯丝)处产生，并在真空中被加速到阳极(形成由不同的静电和(电)磁性光学元件成形的电子束)。例如，磁透镜经常在铁极片内部使用铜线的线圈。通过线圈的电流在极片的孔中产生磁场。然后，电子束以斜角撞击靶。然后通常x射线穿过窗，该窗通常对x射线是高度透射的但可以支持真空。常用的靶料例如为钨、铜和铬。

技术实现思路

1、在反射靶x射线源的操作期间，必须从许多组件中移除热。电子束必须被转向至靶且可沿着此路径与结构相互作用。在靶本身中也产生热。这可能是过量的，因为只有非常小百分比的电子束的能量被转换成x射线。最后，x射线必须通过窗离开真空，窗也可被x射线、反射的电子和来自靶的辐射热加热。

2、一般来说，根据一个方面，本发明的特征在于一种x射线源。它包括靶、用于产生电子束的电子束源，该电子束用于撞击靶以产生x射线、以及在电子束源与靶之间的流体冷却式定心孔。

3、在实施例中，孔管在靶的方向上具有减小的内径并且孔管可以在聚焦支架与头体之间延伸。

4、包围孔管的护套管可以是有帮助的。然后，流体在护套管和孔管之间循环。最后，隔板优选位于护套管和孔管之间，以引导流体的流动。

5、一般来说，根据另一方面，本发明的特征在于一种操作x射线源的方法，该方法包括：在x射线产生模式期间，使用飞行管束转向系统来使电子束转向通过孔管以产生x射线，并且通过控制飞行管束转向系统来使该束远离孔管的孔转向来停用x射线。

6、在实施例中，孔管可以是流体冷却的。而且，可以使用护套管来包围孔管，在护套管和孔管之间具有隔板以引导流体。

7、在实施例中，窗包括金刚石。此外，可以包括头体，该头体具有在该头体中形成的通到窗的远侧的x射线端口。

8、通道可以形成在头体中，该通道可以围绕窗的周界延伸。此外，输入通道和输出通道可形成在头体中，以用于使流体流过该通道。

9、一般来说，根据另一方面，本发明的特征在于一种x射线源，该x射线源包括靶、用于产生用于撞击该靶的电子束的电子束源、以及x射线通穿过其离开的金刚石窗。

10、一般来说，根据另一方面，本发明的特征在于一种x射线源，该x射线源包括靶、用于产生用于撞击该靶的电子束的电子束源、以及用于检测从该靶散射的电子的散射电子检测器。

11、一般来说，根据另一方面，本发明的特征在于一种x射线源。它包括电绝缘靶、用于产生电子束的电子束源(该电子束用于撞击靶以产生x射线)、以及流体冷却式孔管，该流体冷却式孔管包括在电子束源和靶之间的定心孔、x射线通过其离开的金刚石流体冷却式窗、以及用于检测从靶散射的电子的散射电子检测器、以及用于使流体流过靶的背侧的流体冷却回路。

12、一般来说，根据另一方面，本发明的特征在于一种x射线源，该x射线源包括电绝缘靶、用于产生电子束的电子束源(该电子束用于撞击该靶以产生x射线)、以及用于使流体流过该靶的背侧的流体冷却回路。

13、一般来说，根据另一方面，本发明的特征在于一种x射线源，该x射线源包括靶、用于产生用于撞击该靶的电子束的电子束源、以及x射线通过其离开的流体冷却式窗。

14、现在将参照附图更具体地描述并且在权利要求中指出本发明的以上和其他特征(包括结构和组件的组合的不同新颖细节)以及其他优点。将理解的是，体现本发明的特定方法和装置是通过说明的方式示出的，而不是作为本发明的限制。在不脱离本发明的保护范围的情况下，本发明的原理和特征可以用在各种和许多实施例中。

技术特征：

1.一种x射线源，包括：

2.根据权利要求1所述的源，其中，所述孔管在所述靶的方向上具有减小的内径。

3.根据权利要求1所述的源，其中，所述孔管在聚焦支架与头体之间延伸。

4.根据权利要求1所述的源，进一步包括包围所述孔管的护套管。

5.根据权利要求4所述的源，其中，流体在所述护套管和所述孔管之间循环。

6.根据权利要求4所述的源，进一步包括在所述护套管和所述孔管之间的隔板，以引导流体的流动。

7.一种操作x射线源的方法，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括对所述孔管进行流体冷却。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述孔管在所述靶的方向上具有减小的内径。

10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括包围所述孔管的护套管。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括使流体在所述护套管和所述孔管之间循环。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述护套管和所述孔管之间采用隔板，以引导所述流体。

13.一种x射线源，包括：

14.根据权利要求13所述的源，其中，所述窗包括金刚石。

15.根据权利要求13所述的源，进一步包括头体，所述头体包括在所述头体中形成的通到所述窗的远侧的x射线端口。

16.根据权利要求13所述的源，进一步包括形成在头体中的通道。

17.根据权利要求16所述的源，其中，所述通道围绕所述窗的周界延伸。

18.根据权利要求16所述的源，进一步包括形成在所述头体中的输入通道和输出通道，所述输入通道和所述输出通道用于使流体流过所述通道。

19.根据权利要求13所述的源，其中，所述流体是水。

20.一种x射线源，包括：

21.一种x射线源，包括：

22.一种x射线源，包括：

23.一种x射线源，包括：

技术总结
在反射靶X射线源的操作期间，必须从许多组件中移除热。电子束必须被转向至靶并且可沿此路径与结构相互作用。在靶本身中也产生热。这可能是过量的，因为只有非常小百分比的电子束的能量被转换成X射线。最后，X射线必须通过窗离开真空，窗也可由X射线、反射电子和来自靶的辐射热加热。水冷式反射X射线源为定心孔、X射线靶和/或出口窗提供水或其他流体冷却。

技术研发人员：克劳斯·弗拉切内克,布鲁斯·博尔歇斯
受保护的技术使用者：卡尔蔡司有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12