DE102018010288A1

DE102018010288A1 - Target for a radiation source, radiation source for generating invasive electromagnetic radiation and method for producing a target for a radiation source

Info

Publication number: DE102018010288A1
Application number: DE102018010288.3A
Authority: DE
Inventors: Marco Erler
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2038-01-27
Also published as: DE102018010288B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Target (10) für eine Strahlungsquelle (1) invasiver elektromagnetischer Strahlung,
mit einer Mehrzahl von Targetelementen (20), die jeweils dazu eingerichtet sind, bei einer Bestrahlung mit Teilchen eine invasive elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und die jeweils mit einer Substratanordnung (28) zur Ableitung von Wärme aus einem jeweiligen Targetelement (20) gekoppelt sind,
wobei jedes Targetelement (20) eine Umfangsfläche aufweist, welche einen ersten Teil einer Außenoberfläche jedes Targetelements (20) bildet, wobei die Außenoberfläche jedes Targetelements (20) außerdem durch eine Seitenfläche (38) des Targetelements (20) gebildet ist, wobei eine Erstreckung der Seitenfläche (38) eine Dicke (D; D1, D2, D3) des Targetelements (20) definiert, wobei eine Umfangslinie der Seitenfläche (38) eine Randlinie der Umfangsfläche bildet,
wobei das Target (10) eine Stirnfläche (22) aufweist, als deren Teil die Seitenflächen (38) der Targetelemente (20) zur Bestrahlung mit den Teilchen freiliegend angeordnet ist,
und wobei die Substratanordnung (28) mit den Umfangsflächen der Targetelemente (20) in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetelemente (20) unterschiedliche Dicken (D1, D2, D3) aufweisen und die freigelegten Seitenflächen (38) dieser Targetelemente (20) entlang einer gemeinsamen Linie angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Targets (10).

The invention relates to a target (10) for a radiation source (1) of invasive electromagnetic radiation,
each having a plurality of target elements (20) each adapted to generate invasive electromagnetic radiation when irradiated with particles and each coupled to a substrate assembly (28) for dissipating heat from a respective target element (20);
wherein each target member (20) has a peripheral surface forming a first part of an outer surface of each target member (20), the outer surface of each target member (20) being further formed by a side surface (38) of the target member (20), an extension of Side surface (38) defines a thickness (D; D1, D2, D3) of the target element (20), wherein a peripheral line of the side surface (38) forms an edge line of the peripheral surface,
wherein the target (10) has an end face (22), the part of which has the side faces (38) of the target elements (20) exposed for irradiation with the particles,
and wherein the substrate arrangement (28) is in contact with the peripheral surfaces of the target elements (20), characterized in that the target elements (20) have different thicknesses (D1, D2, D3) and the exposed side surfaces (38) of these target elements (20). arranged along a common line.
The invention also relates to a method for producing such a target (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Target, eine Strahlungsquelle und ein Verfahren zum Herstellen eines Targets. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Target mit freiliegenden Flächen mehrerer Targetelemente. Bei Verwendung einer entsprechenden Strahlungsquelle mit den Targetelementen kann die freiliegende Fläche mit Teilchen, insbesondere Elektronen, bestrahlt werden, um eine invasive elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.The invention relates to a target, a radiation source and a method for producing a target. In particular, the invention relates to a target having exposed surfaces of a plurality of target elements. When using a corresponding radiation source with the target elements, the exposed surface can be irradiated with particles, in particular electrons, in order to generate an invasive electromagnetic radiation.

Für industrielle Computertomographie (CT)-Anwendungen wird invasive Strahlung genutzt, insbesondere Röntgenstrahlung. Die Bildqualität der entstehenden Durchstrahlungsbilder des untersuchten Objekts hängt unter anderem von der Leistungsdichte (Strahlungsflussdichte) eines Teilchenstrahls (insbesondere eines Elektronenstrahls) ab, der zur Erzeugung der invasiven Strahlung auf ein so genanntes Target einer Strahlungsquelle eingestrahlt wird, in dem die invasive Strahlung entsteht. In dem Target werden die Teilchen abgebremst, wodurch die invasive, elektromagnetische Strahlung als sogenannte Bremsstrahlung entsteht. Der räumliche Wechselwirkungsbereich der Teilchen mit dem Target wird auch Brennfleck bezeichnet. Die Leistungsdichte des Teilchenstrahls soll für viele Anwendungen möglichst hoch sein, um eine hohe Strahlungsleistung der invasiven Strahlung und somit eine gute Bildqualität zu erzielen. Weist der Teilchenstrahl aber eine zu hohe Leistungsdichte auf, kann das Target in dem Brennfleck verdampft und somit beschädigt werden.For industrial computed tomography (CT) applications invasive radiation is used, in particular X-ray radiation. The image quality of the resulting radiographic images of the examined object depends inter alia on the power density (radiation flux density) of a particle beam (in particular an electron beam), which is irradiated to produce the invasive radiation on a so-called target of a radiation source in which the invasive radiation is produced. In the target, the particles are decelerated, whereby the invasive, electromagnetic radiation is produced as so-called Bremsstrahlung. The spatial interaction region of the particles with the target is also called focal spot. The power density of the particle beam should be as high as possible for many applications in order to achieve a high radiation power of the invasive radiation and thus a good image quality. However, if the particle beam has too high a power density, the target can be vaporized in the focal spot and thus damaged.

Eine Möglichkeit, um derartige Beschädigungen zu vermeiden, besteht in einem Aufweiten des Teilchenstrahls. Der Brennfleck auf dem Target wird dann vergrößert und die Strahlungsflussdichte verringert sich. Die hierdurch verursachte größere Spotgröße auf dem Target entspricht jedoch weniger einer punktförmigen Strahlungsquelle der von der Quelle ausgehenden elektromagnetischen Strahlung, verringert die Bildschärfe der Durchstrahlungsbilder und verringert somit auch die erzielbare Bildqualität.One way to avoid such damage is to expand the particle beam. The focal spot on the target is then increased and the radiation flux density decreases. However, the larger spot size on the target caused thereby corresponds less to a point-shaped radiation source of the electromagnetic radiation emanating from the source, reduces the image sharpness of the radiographic images and thus also reduces the achievable image quality.

Bei kleinerer Spotgröße kann gearbeitet werden, wenn die Leistung der invasiven Strahlung reduziert wird. Bekannte Detektoren zum Detektieren der invasiven Strahlung und zum Erzeugen der Durchstrahlungsbilder des Objekts erzeugen aber bei geringer Leistung Bilder mit niedrigem Signal-Rauschverhältnis.A smaller spot size can be used if the invasive radiation power is reduced. Known detectors for detecting the invasive radiation and for generating the radiographic images of the object, however, produce images with low signal-to-noise ratio at low power.

Die US 5,148,462 A offenbart eine Röntgenstrahlanodenquelle, bei der ein metallisches Targetmaterial auf eine Diamantenstruktur aufgebracht ist und auch teilweise von dieser umgeben sein kann, jedoch mit von der Erfindung abweichenden geometrischen Verhältnissen.The US 5,148,462 A discloses an x-ray anode source in which a metallic target material is applied to and also partially surrounded by a diamond structure, but with geometrical relationships different from the invention.

Die US 2015/0117616 A1 offenbart eine Röntgenstrahlvorrichtung mit einer Targeteinheit, bei der ein Targetmaterial in einem Diamantsubstrat versenkt ist.The US 2015/0117616 A1 discloses an X-ray device having a target unit in which a target material is buried in a diamond substrate.

Die US 8,416,920 B2 offenbart ein Target zur Röntgenstrahlerzeugung, bei der ein Targetmaterial in Ausnehmung eines Substrats eingebracht ist.The US 8,416,920 B2 discloses a target for X-ray generation in which a target material is introduced into a recess of a substrate.

Es besteht somit ein Bedarf dafür, eine Lösung zum Erzeugen invasiver elektromagnetischer Strahlung bereitzustellen, die das Abstrahlen einer elektromagnetischen Strahlung mit einer hohen Strahlungsleistung bei einer geringen Spotgröße ermöglicht.Thus, there is a need to provide a solution for generating invasive electromagnetic radiation that enables the radiating of electromagnetic radiation having a high radiant power at a small spot size.

Der Erfinder hat im Allgemeinen erkannt, dass eine Alternative zu einem Aufweiten des Teilchenstrahls benötigt wird. Diese kann insbesondere in einer verbesserten Wärmeableitung der beim Abbremsen der Teilchen entstehenden Wärme aus dem Target bestehen. Eine verbesserte Wärmeableitung aus dem Target ermöglicht eine höhere Leistungsdichte der auftreffenden Teilchenstrahlung, ohne dass es zu einer Beschädigung des Targets kommt.The inventor has generally recognized that an alternative to expanding the particle beam is needed. This can consist in particular in an improved heat dissipation of the heat generated during the braking of the particles from the target. An improved heat dissipation from the target allows a higher power density of the incident particle radiation, without causing damage to the target.

Hierfür schlägt die Erfindung ein Target, eine Strahlungsquelle und ein Verfahren gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1, 11 und 12 vor. Diese beigefügten unabhängigen Patentansprüche definieren den Schutzumfang. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.For this purpose, the invention proposes a target, a radiation source and a method according to the appended independent claims 1, 11 and 12. These appended independent claims define the scope of protection. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Ein Target für eine Strahlungsquelle invasiver elektromagnetischer Strahlung umfasst wenigstens eine Mehrzahl von Targetelementen, die dazu eingerichtet sind, bei einer Bestrahlung mit Teilchen eine invasive elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und die jeweils mit einer Substratanordnung zur Ableitung von Wärme aus einem jeweiligen Targetelement gekoppelt sind. Die jeweiligen Targetelemente weisen ferner eine Umfangsfläche und somit eine in sich geschlossen umlaufende Fläche auf, welche einen ersten Teil einer Außenoberfläche jedes Targetelements bildet. Die Außenoberfläche jedes Targetelements ist außerdem durch eine Seitenfläche des jeweiligen Targetelements gebildet, wobei eine Erstreckung der Seitenfläche eine Dicke des jeweiligen Targetelements definiert, wobei eine Umfangslinie und somit eine in sich geschlossen umlaufende Randlinie der Seitenfläche eine Randlinie der Umfangsfläche bildet. Das Target weist ferner eine Stirnfläche auf, als deren Teil die Seitenflächen der Targetelemente zur Bestrahlung mit den Teilchen freiliegend angeordnet sind. Die Substratanordnung ist mit den Umfangsflächen in Kontakt.A target for a radiation source of invasive electromagnetic radiation comprises at least a plurality of target elements adapted to generate invasive electromagnetic radiation when irradiated with particles and each coupled to a substrate assembly for dissipating heat from a respective target element. The respective target elements further have a peripheral surface and thus a self-contained circumferential surface which forms a first part of an outer surface of each target element. The outer surface of each target element is further formed by a side surface of the respective target element, wherein an extension of the side surface defines a thickness of the respective target element, wherein a peripheral line and thus a self-contained peripheral edge line of the side surface forms an edge line of the peripheral surface. The target further has an end face as part of which the side surfaces of the target elements are exposed for irradiation with the particles. The substrate assembly is in contact with the peripheral surfaces.

Wie erwähnt, kann es sich bei der invasiven elektromagnetischen Strahlung um eine Röntgenstrahlung handeln, insbesondere für industrielle CT-Anwendungen, bei denen Werkstücke zum Erstellen von Durchstrahlungsbildern durchleuchtet werden. Die Mehrzahl von Targetelementen kann allgemein dazu eingerichtet sein, bei einem Bestrahlen mit einem Teilchenstrahl (zum Beispiel in Form eines Elektronenstrahls oder eines Protonenstrahls) eine Bremsstrahlung in Form von Röntgenstrahlung oder eine invasive Strahlung anderer Wellenlänge zu emittieren. Hierfür können die Targetelemente aus einem geeigneten Material bestehen oder das Material aufweisen, wie zum Beispiel Wolfram (siehe unten). As mentioned, the invasive electromagnetic radiation may be X-ray radiation, in particular for industrial CT applications in which workpieces for radiographic images are transilluminated. The plurality of target elements may be generally configured to emit Bremsstrahlung in the form of X-radiation or invasive radiation of other wavelengths when irradiated with a particle beam (for example in the form of an electron beam or a proton beam). For this purpose, the target elements may consist of a suitable material or comprise the material, such as tungsten (see below).

Das Target ist insbesondere als nicht-transmissives Target, d.h. als Reflexionstarget ausgebildet. Solche Targets werden auch als Direktstrahler bezeichnet. Die Leistung des Teilchenstrahls (und insbesondere eines etwaigen Elektronenstrahls) kann zum Beispiel 500 W betragen. Eine Auflösung der erzeugten elektromagnetischen Strahlung und insbesondere einer etwaigen Röntgenstrahlung kann zwischen 1 µm und 5 µm betragen. Die Brennfleckgröße kann zwischen 10 µm bis 200 µm und zum Beispiel zwischen 5 µm und 10 µm betragen.In particular, the target is a non-transmissive target, i. designed as a reflection target. Such targets are also referred to as direct radiators. The power of the particle beam (and, in particular, any electron beam) may be, for example, 500W. A resolution of the generated electromagnetic radiation and in particular any X-radiation may be between 1 μm and 5 μm. The focal spot size can be between 10 μm to 200 μm and, for example, between 5 μm and 10 μm.

Die Substratanordnung umfasst vorzugsweise ein Material mit einem im Vergleich zu Metallen hohen Wärmeleitungskoeffizient und einem hohem Schmelzpunkt. Zusätzlich oder alternativ kann das Material elektrisch isolierend sein. Insbesondere kann das Material dazu ausgelegt sein, keine elektromagnetische Strahlung und vor allem keine Röntgenstrahlung zu emittieren, wenn der Teilchenstrahl auf das Material trifft. Durch das Kontaktieren und/oder Verbinden des Substratmaterials mit den Umfangsflächen der Targetelemente ist ein Wärmeübergang von den Targetelementen auf das Material der Substratanordnung sichergestellt. Beispielsweise kann ein direkter Kontakt zwischen den Targetelementen und der Substratanordnung vorgesehen sein und/oder ein indirekter Kontakt über Zwischenmaterial zum Befestigen der Targetelemente an der Substratanordnung, wie beispielsweise einer Lotschicht. Die Substratanordnung kann ferner wenigstens ein Substratelement umfassen, dass vorzugsweise im Wesentlichen blockförmig ist und/oder sich entlang des Targetelements erstreckt (insbesondere entlang dessen gesamter Länge). Bei der Umfangsfläche der Targetelemente kann es sich (zum Beispiel bei einer nachfolgend erläuterten zylindrischen und/oder drahtförmigen Ausbildung) um eine zumindest bereichsweise gekrümmt verlaufende Außenumfangsfläche handeln. Im Falle eines nachstehend erläuterten schichtartig ausgebildeten Targetelements kann die Umfangsfläche je eine Oberfläche an der Ober- und Unterseite des Targetelements aufweisen, sowie zwei diese Oberflächen verbindende Seiten-Oberflächen, d.h. Seitenflächen. Anders ausgedrückt kann die Umfangsfläche in diesem Fall zwei der Seitenflächen der im Wesentlichen prismatischen oder quaderförmigen Targetschicht aufweisen, welche durch entsprechende Grund- und/oder Deckflächen der Targetschicht verbunden sind. Nicht zur Umfangsfläche gehören in diesem Fall eine vordere und eine hintere Seitenfläche der Targetschicht, von denen eine zur Bestrahlung mit Teilchen freiliegend angeordnet ist.The substrate assembly preferably comprises a material having a high thermal conduction coefficient and a high melting point compared to metals. Additionally or alternatively, the material may be electrically insulating. In particular, the material may be designed to emit no electromagnetic radiation and, above all, no X-ray radiation when the particle beam strikes the material. By contacting and / or connecting the substrate material with the peripheral surfaces of the target elements, a heat transfer from the target elements to the material of the substrate arrangement is ensured. For example, a direct contact between the target elements and the substrate arrangement may be provided and / or an indirect contact via intermediate material for fastening the target elements to the substrate arrangement, such as a solder layer. The substrate arrangement may further comprise at least one substrate element, which is preferably substantially block-shaped and / or extends along the target element (in particular along its entire length). The peripheral surface of the target elements may be an outer circumferential surface extending at least in regions, for example in the case of a cylindrical and / or wire-shaped embodiment explained below. In the case of a layered target element explained below, the peripheral surface may each have a surface at the top and bottom of the target element, as well as two side surfaces connecting these surfaces, i. Side faces. In other words, in this case, the peripheral surface may have two of the side surfaces of the substantially prismatic or cuboid target layer, which are connected by corresponding base and / or top surfaces of the target layer. In this case, not the peripheral surface includes front and rear side surfaces of the target layer, one of which is exposed for particle irradiation.

Bei der Dicke des Targetelements kann es sich um eine Schichtdicke dieses Elements handeln oder um einen Durchmesser im Falle einer drahtförmigen Ausbildung. Allgemein kann sich die Dicke auf eine Abmessung des Targetelements beziehen, die in einer im Wesentlichen senkrecht zu einem auftreffenden Teilchenstrahl verlaufenden Richtung zu messen ist. Die Dicke kann den Brennfleck begrenzen. Dies ist dann der Fall, wenn der Teilchenstrahl in Richtung der Dicke eine größere Abmessung aufweist als das Targetelement.The thickness of the target element may be a layer thickness of this element or a diameter in the case of a wire-shaped formation. Generally, the thickness may refer to a dimension of the target element that is to be measured in a direction substantially perpendicular to an incident particle beam. The thickness can limit the focal spot. This is the case when the particle beam in the direction of the thickness has a larger dimension than the target element.

Die Stirnfläche des Targets kann sich ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zu einem auftreffenden Teilchenstrahl erstrecken oder auch geneigt hierzu. Ferner kann die Stirnfläche gewölbt und insbesondere konvex gewölbt ausgebildet sein, wobei sich die Wölbung allgemein hin zu dem auftreffenden Teilchenstrahl erstrecken kann (d.h. auf den Teilchenstrahl zu). Die freiliegenden Seitenflächen der jeweiligen Targetelemente können mit den übrigen Abschnitten der Stirnfläche fluchten und/oder die gesamte Stirnfläche des Targets kann im Wesentlichen plan sein. Eine freiliegende Seitenfläche bedeutet, dass diese zur Bestrahlung mit den Teilchen exponiert und/oder nicht durch weitere Materialien oder Elemente abgeschirmt ist.The end face of the target may also extend substantially perpendicular to an impinging particle beam or inclined thereto. Further, the end face may be domed and in particular convexly curved, with the doming generally extending toward the impinging particle beam (i.e., toward the particle beam). The exposed side surfaces of the respective target elements may be aligned with the remaining portions of the end face and / or the entire end face of the target may be substantially planar. An exposed side surface means that it is exposed for irradiation with the particles and / or is not shielded by other materials or elements.

Die vorstehend definierte Struktur des Targets ermöglicht eine Teilchenbestrahlung vorzugsweise ausschließlich einer einzigen Seitenfläche eines jeweiligen Targetelementes. Über Längserstreckung des jeweiligen Targetelements in Tiefenrichtung und über die Umfangsfläche des jeweiligen Targetelements kann die bei der Bestrahlung entstehende Wärme in die Tiefe abgeleitet und in die Substratanordnung eingeleitet werden. Vorzugsweise ist ein Großteil der Umfangsfläche, zum Beispiel mehr als 90 % und vorzugsweise mehr als 95 %, in Kontakt mit dem Substratmaterial der Substratanordnung. In jedem Fall, in dem wie bevorzugt die Umfangsfläche größer als die freiliegende Seitenfläche eines jeweiligen Targetelementes ist, kann der über die freiliegende Seitenfläche erfolgende Energieeintrag durch eine vergleichsweise große Kontaktfläche direkt vom Targetelement in die Substratanordnung abtransportiert werden, ohne dass der Energieeintrag zu Beschädigungen des Targets führt. Folglich kann die Leistungsdichte des auftreffenden Teilchenstrahls erhöht werden, ohne dass der Teilchenstrahl aufgeweitet werden muss. Weiterhin ermöglicht es die erfindungsgemäße Struktur, dass selbst bei einsetzendem Verschleiß an der freiliegenden Seitenfläche des jeweiligen Targetelements (z.B. bei Abbrand) noch ausreichend Materialvolumen zur Verfügung steht, um Intensitätsänderungen der erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu vermeiden. In der Tiefenrichtung, d.h. in einer Richtung quer zur Oberfläche der Seitenfläche, kann sich beliebig viel Material befinden, da ein Substrat als Träger des Targetmaterials in der Tiefenrichtung nicht erforderlich ist. Die Lebensdauer und die verfügbare Betriebsdauer des Targets können somit erhöht werden.The above-defined structure of the target allows particle irradiation preferably exclusively a single side surface of a respective target element. Over the longitudinal extent of the respective target element in the depth direction and over the peripheral surface of the respective target element, the heat arising during the irradiation can be dissipated into the depth and introduced into the substrate arrangement. Preferably, a majority of the peripheral surface, for example more than 90% and preferably more than 95%, is in contact with the substrate material of the substrate assembly. In any case, in which the peripheral surface is preferably larger than the exposed side surface of a respective target element, the energy input via the exposed side surface can be transported away from the target element directly into the substrate arrangement by a comparatively large contact surface, without the energy input damaging the target leads. Consequently, the power density of the incident particle beam can be increased without the particle beam must be widened. Furthermore, the structure according to the invention makes it possible that even when wear occurs on the exposed side surface of the respective target element (eg during burnup), sufficient material volume is still available in order to avoid intensity changes of the electromagnetic radiation generated. In the depth direction, ie in a direction transverse to the surface of the side surface, any amount of material can be located, since a substrate as a carrier of the target material in the depth direction is not required. The lifetime and the available operating time of the target can thus be increased.

Z. B. im Falle eines drahtförmigen Targetelements kann das Targetelement in der Tiefenrichtung so lang dimensioniert werden, dass die Umfangsfläche größer ist als die freiliegende Seitenfläche. Letztere kann wie eine Querschnittsfläche des drahtförmigen Targetelements geformt sein. Im Falle eines schichtartigen Ausbildens des Targetelements kann die freiliegende Seitenfläche ebenfalls wie eine Querschnittsfläche geformt sein und/oder eine vergleichsweise schmale (in Dickenrichtung) längliche (in Breitenrichtung) Erstreckung aufweisen. Aufgrund eines großen Verhältnisses zwischen Breite und Dicke der freiliegenden Seitenflächen wird lediglich eine geringe Abmessung in Tiefenrichtung benötigt, sodass die Umfangsfläche einer solchen Targetschicht größer ist als die freiliegende Seitenfläche.For example, in the case of a wire-shaped target member, the target member may be dimensioned in the depth direction so long that the peripheral surface is larger than the exposed side surface. The latter may be shaped like a cross-sectional area of the wire-shaped target element. In the case of a layer-like formation of the target element, the exposed side surface may also be shaped like a cross-sectional area and / or have a comparatively narrow (in the thickness direction) elongated (in the width direction) extension. Due to a large ratio between width and thickness of the exposed side surfaces, only a small dimension in the depth direction is needed, so that the peripheral surface of such a target layer is larger than the exposed side surface.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das jeweilige Targetelement einen polygonalen Grundriss mit unterschiedlichen Seitenlängen auf. Dabei definiert die Seitenfläche insbesondere eine Seite dieses Grundrisses, die nicht die größte Seitenlänge hat. Die Grundfläche hat somit Seiten mit größerer Länge, insbesondere in Tiefenrichtung. Insbesondere kann es sich um eine Grundfläche handeln, die rechteckig ist.According to a further embodiment, the respective target element has a polygonal floor plan with different side lengths. In particular, the side surface defines a side of this outline that does not have the largest side length. The base area thus has sides with greater length, especially in the depth direction. In particular, it may be a base that is rectangular.

In einer Ausgestaltung ist der Grundriss rechteckig und weist zwei längere Seiten und zwei kürzere Seiten auf. Die freiliegende Seitenfläche bildet oder enthält in diesem Fall vorzugsweise die kürzere Seite.In one embodiment, the floor plan is rectangular and has two longer sides and two shorter sides. The exposed side surface preferably forms or contains the shorter side in this case.

Wie erwähnt, ist das jeweilige Targetelement gemäß einer Variante schichtartig ausgebildet. Insbesondere definiert die freiliegende Seitenfläche des jeweiligen Targetelements eine Dicke und eine im Vergleich zu der Dicke größere Breite des Targetelements, d.h. das jeweilige Targetelement weist eine im Vergleich zur Dicke größere Breite auf, wobei eine Gesamtlänge der Umfangslinie durch die Dicke und durch die Breite definiert ist. Im Fall einer rechteckförmigen Seitenfläche ist die Gesamtlänge der Umfangslinie gleich dem Zweifachen der Dicke zuzüglich dem Zweifachen der Breite. Die Ausgestaltung mit einem jeweils schichtartigem Targetelement ist jedoch nicht auf eine rechteckförmige Seitenfläche beschränkt. Die Substratanordnung ist an in Richtung der Dicke einander gegenüberliegenden Seiten der Umfangsfläche vorzugsweise vollflächig mit dieser in Kontakt. Daher wird in dem jeweiligen Targetelement entstehende Wärme schnell über die entsprechend große Gesamt-Kontaktfläche zur Substratanordnung abtransportiert. Jedoch wird auch bei anderen Formen des jeweiligen Targetelements, wie zum Beispiel die im Folgenden noch beschriebene drahtförmige Form, bevorzugt, dass die Substratanordnung an einander gegenüberliegenden Seiten der Umfangsfläche mit dieser in Kontakt ist, insbesondere über die gesamte Länge des Targetelements in Tiefenrichtung. Im Fall des jeweils schichtartigen Targetelements wird bevorzugt, dass die Substratanordnung vollflächig mit der Umfangsfläche in Kontakt ist und zwar bevorzugt teilweise indirekt über Lotmaterial und teilweise direkt über Presskontakt. Optional sind von dem vollflächigen Kontakt lediglich die Seitenflächen der Umfangsfläche ausgenommen, d. h. diejenigen Seitenflächen, welche die Erstreckung des jeweiligen Targetelements in Tiefenrichtung und Dickenrichtung definieren.As mentioned, the respective target element according to a variant is formed in a layered manner. In particular, the exposed side surface of the respective target element defines a thickness and a larger width of the target element than the thickness, i. the respective target element has a greater width compared to the thickness, wherein an overall length of the circumferential line is defined by the thickness and by the width. In the case of a rectangular side surface, the total length of the peripheral line is equal to twice the thickness plus twice the width. However, the configuration with a respective layer-like target element is not limited to a rectangular side surface. The substrate arrangement is preferably in contact with the entire surface in the direction of the thickness of opposite sides of the peripheral surface. Therefore, heat generated in the respective target element is rapidly transported away via the correspondingly large total contact area to the substrate arrangement. However, in other forms of the respective target element, such as the wire-shaped form described below, it is preferable that the substrate assembly is in contact with it on opposite sides of the peripheral surface, in particular over the entire length of the target element in the depth direction. In the case of the respective layer-like target element, it is preferable for the substrate arrangement to be in contact with the peripheral surface over the entire area, preferably partially indirectly via solder material and partly directly via press contact. Optionally, of the full-surface contact only the side surfaces of the peripheral surface are excluded, d. H. those side surfaces which define the extension of the respective target element in the depth direction and thickness direction.

Die Dicke des jeweiligen Targetelements und insbesondere eine etwaige Schichtdicke hiervon kann allgemein geringer gewählt sein als eine Dicke der Substratanordnung, wobei die Dicke der Substratanordnung und die Dicke der Schicht parallel zueinander zu messen sind. Jegliche der vorstehend genannten Dickenmaße können dabei parallel zu oder in der Stirnfläche des Targets verlaufen und/oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Verlaufsrichtung oder Strahlachse des auftreffenden Teilchenstrahls.The thickness of the respective target element, and in particular a possible layer thickness thereof, may generally be chosen to be smaller than a thickness of the substrate arrangement, the thickness of the substrate arrangement and the thickness of the layer being measured parallel to one another. Any of the above-mentioned thickness dimensions can run parallel to or in the end face of the target and / or substantially perpendicular to a course direction or beam axis of the impinging particle beam.

Das jeweils schichtartige Targetelement kann an der jeweils freiliegenden Seitenfläche eine in der Breitenrichtung konstante Dicke haben. Auch in der jeweiligen Tiefenrichtung kann die Schichtdicke konstant sein.The respective layer-like target element may have a thickness that is constant in the width direction on the respectively exposed side surface. The layer thickness can also be constant in the respective depth direction.

Alternativ kann die Dicke des jeweils schichtartigen Targetelements an der jeweils freiliegenden Seitenfläche in Richtung der Breite zunehmen. Insbesondere kann die Dicke kontinuierlich und zum Beispiel linear in Richtung der Breite zunehmen, sodass die Seitenfläche trapezförmig ausgebildet ist. Allgemeiner kann das jeweils schichtartige Targetelement an der jeweils freiliegenden Seitenfläche eine entlang seiner Breite betrachtet variierende Dicke aufweisen, zum Beispiel eine über die gesamte Erstreckung in der Breitenrichtung oder einen Teil davon kontinuierlich zu- oder abnehmende Schichtdicke. Je nachdem, auf welchen Teilbereich der jeweils freiliegenden Seitenflächen der auftreffende Teilchenstrahl gerichtet wird, kann somit die Brennfleckgröße variieren, wenn der Querschnitt des Teilchenstrahls auf einen Teilbereich der Stirnfläche des Targets trifft, in dem sich ein Rand der freiliegenden Seitenfläche befindet. Das Material des Targets jenseits des Randes des jeweiligen Targetelements trägt nicht zur Erzeugung von invasiver Strahlung bei.Alternatively, the thickness of the respective layer-like target element at the respective exposed side surface increase in the direction of the width. In particular, the thickness may increase continuously and, for example, linearly in the direction of the width, so that the side surface is trapezoidal. More generally, the respective layer-like target element on the respective exposed side surface may have a varying thickness along its width, for example a layer thickness increasing or decreasing continuously over the entire extension in the width direction or a part thereof. Depending on which part of the respective exposed side surfaces of the impinging particle beam is directed, thus, the focal spot size may vary when the cross section of the particle beam strikes a portion of the end face of the target, in which an edge of the exposed side surface is located. The material of the target beyond the edge of the respective target element does not contribute to the generation of invasive radiation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das jeweilige Targetelement zylindrisch ausgebildet. Dabei kann die jeweilige Seitenfläche eine in einer Vorderansicht auf das jeweilige Targetelement elliptische oder kreisförmige Endfläche der Targetelemente bilden. In diesem Zusammenhang kann das jeweilige Targetelement eine Grundfläche aufweisen, die beispielsweise kreisrund oder oval ist, und ein sich entlang einer Längsachse des jeweiligen Targetelements erstreckendes Materialvolumen. Letzteres kann wiederum eine Umfangsfläche des jeweiligen Targetelements definieren. In einer Variante ist das jeweilige Targetelement drahtförmig ausgebildet, wobei es wiederum allgemein länglich geformt sein kann und vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Die jeweils freiliegende Seitenfläche kann gemäß einer Querschnittsform des jeweils zylindrischen Targetelements geformt sein und/oder diese definieren. In einer Variante ist die jeweils freiliegende Seitenfläche kreisrund und definiert einen Durchmesser und somit eine Dicke des jeweils drahtförmigen Targetelements. Die Abmessungen des Durchmessers können z. B. zwischen 3 µm und 200 µm liegen und zum Beispiel bis zu 10 µm oder bis zu 20 µm betragen.According to a further embodiment, the respective target element is cylindrical. In this case, the respective side surface may form an elliptical or circular end surface of the target elements in a front view of the respective target element. In this context, the respective target element may have a base area which is, for example, circular or oval, and a material volume extending along a longitudinal axis of the respective target element. The latter can in turn define a peripheral surface of the respective target element. In a variant, the respective target element is designed in the form of a wire, wherein it may in turn be generally elongated in shape and preferably has a circular cross section. The respective exposed side surface may be shaped and / or defined according to a cross-sectional shape of the respectively cylindrical target element. In a variant, the respective exposed side surface is circular and defines a diameter and thus a thickness of the respective wire-shaped target element. The dimensions of the diameter can z. B. between 3 microns and 200 microns and, for example, up to 10 microns or up to 20 microns.

Das jeweils drahtförmige Targetelement kann in einer Aufnahmestruktur der Substratanordnung zumindest abschnittsweise aufgenommen sein. Die Aufnahmestruktur kann eine Nut umfassen, die beispielsweise eine V-förmige oder rechteckige Querschnittsform aufweist. Im Falle einer nachstehend erläuterten mehrteiligen Ausbildung der Substratanordnung kann in einem ersten Substratelement eine entsprechende Aufnahmestruktur (zum Beispiel eine Nut) vorgesehen sein, wobei ein zweites Substratelement die Nut zumindest abschnittsweise verschließt (zum Beispiel den zumindest einseitig offenen Querschnitt der Nut abschnittsweise verschließt). Alternativ kann die Aufnahmestruktur eine Bohrung umfassen, die insbesondere im Wesentlichen quer zu der Stirnfläche verlaufen kann und/oder in die das Targetelement eingesetzt ist.The respective wire-shaped target element can be accommodated in a receiving structure of the substrate arrangement at least in sections. The receiving structure may include a groove having, for example, a V-shaped or rectangular cross-sectional shape. In the case of a multi-part configuration of the substrate arrangement explained below, a corresponding receiving structure (for example a groove) may be provided in a first substrate element, wherein a second substrate element at least partially closes the groove (for example closes the cross-section of the groove, which is open at least on one side, in sections). Alternatively, the receiving structure may comprise a bore, which may in particular extend substantially transversely to the end face and / or into which the target element is inserted.

Die Erfindung sieht vor, dass das Target eine Mehrzahl von Targetelementen mit unterschiedlichen Dicken umfasst. Die Targetelemente können aus einem identischen Material hergestellt sein und/oder im Wesentlichen identische Längen aufweisen, zum Beispiel orthogonal zur Stirnfläche des Targets betrachtet. Die Targetelemente können wiederum jeweils freigelegte Seitenflächen in einer Stirnfläche des Targets umfassen sowie jeweils dazu ausgebildet sein, bei einem Bestrahlen mit Teilchen invasive elektromagnetische Strahlung zu emittieren, die zum Erstellen von Objektdurchstrahlungsbildern verwendbar ist. Zum Variieren der Brennfleckgröße kann der Elektronenstrahl zwischen den Targetelementen wechseln oder, anders ausgedrückt, Targetelemente mit unterschiedlichen Dicken bestrahlen. Die freigelegten Seitenflächen können entlang einer gemeinsamen und vorzugsweise geradlinigen Linie angeordnet sein. Dies ermöglicht ein einfaches Richten des Elektronenstrahls auf die verschiedenen Targetelemente, zum Beispiel durch eine lineare Relativbewegung von Target und Elektronenstrahl oder eine Relativverdrehung, bei der der Elektronenstrahl linear über das Target bewegt wird.The invention provides that the target comprises a plurality of target elements with different thicknesses. The target elements may be made of an identical material and / or have substantially identical lengths, for example, considered orthogonal to the end face of the target. In turn, the target elements may each comprise exposed side surfaces in an end face of the target, and may each be configured to emit invasive electromagnetic radiation when irradiated with particles, which may be used to create object transmission images. To vary the focal spot size, the electron beam may change between the target elements or, in other words, irradiate target elements with different thicknesses. The exposed side surfaces may be arranged along a common and preferably rectilinear line. This allows easy directing of the electron beam to the various target elements, for example by a linear relative movement of target and electron beam or a relative rotation in which the electron beam is moved linearly over the target.

In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass das Target eine Mehrzahl von drahtförmigen Targetelementen mit unterschiedlichen Dicken bzw. Durchmessern aufweist, die vorzugsweise wiederum in einer gemeinsamen Reihe innerhalb der Stirnfläche des Targets angeordnet und freigelegt sind. Die Brennfleckgröße kann in diesem Fall dadurch variiert werden, dass eine Bestrahlung mit dem Teilchenstrahl zwischen den drahtförmigen Targetelementen wechselt (d.h. es werden aufeinanderfolgend verschiedene Targetelemente bestrahlt).In this context, it may further be provided that the target has a plurality of wire-shaped target elements with different thicknesses or diameters, which are in turn preferably arranged and exposed in a common row within the end face of the target. The focal spot size in this case can be varied by changing an irradiation of the particle beam between the wire-shaped target elements (that is, sequentially irradiating different target elements).

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Substratanordnung das jeweilige Targetelement zumindest abschnittsweise umschließt. Dies kann durch das vorstehend geschilderte Aufnehmen eines drahtförmigen Targetelements in einer Aufnahmestruktur (zum Beispiel in einer Nut) und das Abdecken diese Aufnahmestruktur mit einem weiteren Element der Substratanordnung erfolgen. Allgemeiner formuliert kann das jeweilige Targetelement sandwichartig zwischen einzelnen Substratelementen der Substratanordnung aufgenommen sein.A further development provides that the substrate arrangement encloses the respective target element at least in sections. This can be done by receiving a wire-shaped target element in a receiving structure (for example in a groove) as described above and covering this receiving structure with another element of the substrate arrangement. More generally, the respective target element may be sandwiched between individual substrate elements of the substrate assembly.

In einer Variante umfasst die Substratanordnung ein erstes und ein zweites Substratelement, die zumindest einen Abschnitt des jeweiligen Targetelements zwischen sich aufnehmen. Dabei können die Substratelemente vorzugsweise aneinander gepresst sein, zum Beispiel mittels mechanischer Befestigungs- oder Klemmelemente oder durch ein(e) nachfolgend erläuterte(s) Wärmeableitelement oder Wärmeableitanordnung. Die Substratelemente können jeweils blockförmig ausgebildet sein und/oder derart ausgebildet sein, dass das jeweilige Targetelement möglichst vollflächig an ihnen anliegt (zum Beispiel mittels wenigstens einer im Wesentlichen vollständigen Grund- oder Deckfläche an ihnen anliegt). In einer Variante erstrecken sich die Substratelemente entlang der gesamten Länge des jeweiligen Targetelements in der Tiefenrichtung.In one variant, the substrate arrangement comprises a first and a second substrate element, which receive at least a portion of the respective target element between them. In this case, the substrate elements may preferably be pressed against one another, for example by means of mechanical fastening or clamping elements or by a heat-dissipating element or heat-dissipating device explained below. The substrate elements can each have a block-shaped design and / or be designed such that the respective target element abuts against them as completely as possible (for example by means of at least one substantially complete base or cover surface). In a variant, the substrate elements extend along the entire length of the respective target element in the depth direction.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Substratanordnung in einem Wärmeableitelement oder in einer Wärmeableitanordnung aufgenommen ist, welche/welches vorzugsweise mit einer Kühlvorrichtung verbunden oder verbindbar ist. Die Kühlvorrichtung kann extern von dem Target bereitgestellt und beispielsweise ein Bestandteil einer nachstehend erläuterten Strahlungsquelle sein. Das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung kann block- oder rohrförmig ausgebildet sein und/oder einen Aufnahmeabschnitt für die Substratanordnung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung einen Hohlraum definieren, in den die Substratanordnung eingesetzt und/oder eingeschoben ist. Bei einer Mehrzahl von Substratelementen kann das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung dazu eingerichtet sein, die Substratelemente z.B. durch Ausüben einer Anpress- oder Druckkraft zusammenzuhalten und/oder aneinander zu drängen. Allgemein kann eine zumindest abschnittsweise Anlage zwischen dem Wärmeableitelement (oder der Wärmeableitanordnung) und der Substratanordnung vorgesehen sein, um einen guten Wärmeübergang auf das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung zu ermöglichen. Zum Verbinden mit der Kühlvorrichtung kann das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung einen geeigneten Anschlussbereich umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung zumindest einen Kühlkanal umfassen, in den ein Kühlmittel einleitbar ist.A further development provides that the substrate arrangement is accommodated in a heat-dissipating element or in a heat-dissipating arrangement, which preferably has one Cooling device is connected or connectable. The cooling device may be provided externally from the target and may be, for example, a component of a radiation source explained below. The heat dissipation element or the heat dissipation arrangement may be block-shaped or tubular and / or comprise a receiving section for the substrate arrangement. Additionally or alternatively, the heat dissipation element or the heat dissipation arrangement can define a cavity into which the substrate arrangement is inserted and / or inserted. In the case of a plurality of substrate elements, the heat dissipation element or the heat dissipation arrangement may be configured to hold the substrate elements together, for example by applying a pressure or compressive force, and / or to urge them against one another. In general, an at least partial abutment between the heat dissipation element (or the heat dissipation arrangement) and the substrate arrangement may be provided in order to allow a good heat transfer to the heat dissipation element or the heat dissipation arrangement. For connection to the cooling device, the heat dissipation element or the heat dissipation arrangement may comprise a suitable connection region. Additionally or alternatively, the heat dissipation element or the heat dissipation arrangement may comprise at least one cooling channel, into which a coolant can be introduced.

Auch die Substratanordnung kann mit einer Kühlvorrichtung verbunden oder verbindbar sein. Beispielsweise kann die Substratanordnung ebenfalls einen Kühlkanal umfassen und/oder einen Aufnahmebereich, in dem eine gekühlte Leitung der Kühlvorrichtung aufnehmbar ist. In einer Variante wird die Substratanordnung zumindest abschnittsweise mit einem Kühlmittel der Kühlvorrichtung be- und/oder umspült.The substrate arrangement can also be connected or connectable to a cooling device. For example, the substrate arrangement may likewise comprise a cooling channel and / or a receiving region in which a cooled line of the cooling device can be received. In one variant, the substrate arrangement is at least partially filled and / or washed with a coolant of the cooling device.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Target eine Substratanordnung auf, welche Diamant oder ein diamanthaltiges Material umfasst, und/oder weist das Target ein Targetelement auf, welches Wolfram umfasst, und/oder das Wärmeableitelement oder die Wärmeableitanordnung umfasst Kupfer.According to one embodiment, the target has a substrate arrangement which comprises diamond or a diamond-containing material, and / or the target has a target element which comprises tungsten, and / or the heat-dissipation element or the heat-dissipation arrangement comprises copper.

Im Bereich der Stirnfläche können abseits der freigelegten Seitenfläche liegende Bereiche des jeweiligen Targetelements und insbesondere die Seitenfläche der Substratanordnung mit einer Materialschicht abgedeckt sein. Das Material dieser Schicht kann derart gewählt sein, dass ein Aufladen von Elektronen in der Substratanordnung im Wesentlichen unterdrückt oder zumindest begrenzt wird. Hierdurch kann das Erzeugen eines elektrischen Gegenfeldes zum Elektronenstrahl vermieden werden. Insbesondere kann diese Schicht aus einem metallischen Material, einem Halbleitermaterial oder Kohlenstoff bestehen.In the region of the end face, regions of the respective target element lying on the side of the exposed side face, and in particular the side face of the substrate arrangement, can be covered with a layer of material. The material of this layer may be chosen such that charging of electrons in the substrate arrangement is substantially suppressed or at least limited. As a result, the generation of an electric opposite field to the electron beam can be avoided. In particular, this layer may consist of a metallic material, a semiconductor material or carbon.

Alternativ zu den vorstehenden Ansätzen des Bestrahlens einer Seitenfläche im Target wird ferner ein Target vorgeschlagen, bei dem Wolframpartikel in eine Leichtmetallmatrix eingebracht werden. Im Rahmen eines Erkaltens einer solchen Zusammensetzung können sich die Wolframpartikel an einer Unterseite des Targets ablagern. Die Partikeldichte sollte derart gewählt sein, dass die Partikel einen Anteil von ca. 10% der Fläche Unterseite einnehmen. Diese Unterseite kann dann zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit einem Elektronenstrahl bestrahlt werden. Der Schmelzpunkt der Leichtmetallmatrix kann jedoch die dabei verwendbare Strahlleistung des Elektronenstrahls begrenzen.As an alternative to the above approaches of irradiating a side surface in the target, a target is further proposed in which tungsten particles are introduced into a light metal matrix. As part of a cooling of such a composition, the tungsten particles may deposit on an underside of the target. The particle density should be chosen so that the particles occupy a proportion of about 10% of the surface bottom. This bottom can then be irradiated with an electron beam to generate X-rays. However, the melting point of the light metal matrix can limit the usable beam power of the electron beam.

Die Erfindung betrifft ferner eine Strahlungsquelle zum Erzeugen invasiver elektromagnetischer Strahlung, umfassend ein Target nach einem der vorangehenden Aspekte; eine Teilchenstrahlquelle, die dazu eingerichtet ist, einen Teilchenstrahl auf das Target zu richten; und eine Positioniereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Target und den Elektronenstrahl variabel relativ zueinander auszurichten, sodass der Oberflächenbereich des Targets, auf den der Teilchenstrahl gerichtet ist, variierbar ist. Der Teilchenstrahl kann wiederum Elektronen umfassen. Die Teilchenstrahlquelle kann einen Glühdraht zum Emittieren der Elektronen umfassen. Durch die Positioniereinrichtung können der Teilchenstrahl und das Target z.B. relativ zueinander verdreht werden, zum Beispiel um eine senkrecht zum Teilchenstrahl verlaufende Achse. In einer Variante ist das Target relativ zu dem Teilchenstrahl verdrehbar, wobei die Drehachse wiederum orthogonal zu dem Teilchenstrahl verlaufen kann.The invention further relates to a radiation source for generating invasive electromagnetic radiation, comprising a target according to one of the preceding aspects; a particle beam source configured to direct a particle beam at the target; and a positioning device configured to variably align the target and the electron beam relative to each other so that the surface area of the target to which the particle beam is directed is variable. The particle beam may in turn comprise electrons. The particle beam source may comprise a filament for emitting the electrons. By means of the positioning device, the particle beam and the target may e.g. be rotated relative to each other, for example, an axis perpendicular to the particle beam axis. In a variant, the target is rotatable relative to the particle beam, wherein the axis of rotation can in turn be orthogonal to the particle beam.

Mittels der Positioniereinrichtung kann der Teilchenstrahl auf verschiedene Oberflächenbereiche der freiliegenden Seitenfläche des jeweiligen Targetelements gerichtet werden. Im Falle einer konstanten Dicke des jeweiligen Targetelements kann dies zum Ausgleichen von lokalem Verschleiß verwendet werden (d. h. der Teilchenstrahl kann bei Bedarf auf einen noch nicht verschlissenen Abschnitt gerichtet werden). Im Falle einer variierenden Dicke (zum Beispiel bei einer trapezförmigen Seitenfläche des jeweiligen Targetelements) kann mittels der Positioniereinrichtung auch die Brennfleckgröße variiert werden.By means of the positioning device, the particle beam can be directed to different surface areas of the exposed side surface of the respective target element. In the case of a constant thickness of the respective target element, this may be used to compensate for local wear (i.e., the particle beam may be directed to a portion that has not yet worn if necessary). In the case of a varying thickness (for example in the case of a trapezoidal side surface of the respective target element), the focal spot size can also be varied by means of the positioning device.

Auch betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Strahlungsquelle der vorangehend beschriebenen Art, umfassend die Schritte:

- Richten eines Teilchenstrahls auf einen ersten Oberflächenbereich der Stirnfläche des Targets;
- Verändern einer Relativausrichtung von dem Target und dem Teilchenstrahl derart, dass der Teilchenstrahl auf einen zweiten Oberflächenbereich der Stirnfläche des Targets gerichtet ist;

wobei der erste und der zweite Oberflächenbereich der Stirnfläche unterschiedlich dicke Bereiche von freiliegenden Seitenflächen eines oder mehrerer Targetelemente aufweisen. Die Schrittfolge ist dabei zeitlich variierbar. Es versteht sich z.B., dass die letzten beiden Schritte auch in umgekehrter Reihenfolge und/oder zeitlich überlappend ausführbar sind.The invention also relates to a use of a radiation source of the type described above, comprising the steps:

- directing a particle beam onto a first surface area of the end face of the target;
Changing a relative orientation of the target and the particle beam such that the particle beam is directed onto a second surface area of the end face of the target;

wherein the first and second surface regions of the end face have different thickness regions of exposed side surfaces of one or more target elements. The sequence of steps is temporally variable. It is understood, for example, that the last two steps can also be executed in the reverse order and / or overlapping in time.

Die unterschiedlich dicken Bereiche können im Falle lediglich eines Targetelements (was von den Ansprüchen nicht erfasst ist) durch eine trapezförmige Form einer freigelegten Seitenfläche des Targetelements definiert sein. Im Falle mehrerer Targetelemente, wie erfindungsgemäß vorgesehen, können diese jeweils voneinander unterschiedliche Dicken aufweisen und somit jeweils für sich genommen einen der unterschiedlich dicken Bereiche innerhalb der Stirnfläche des Targets definieren. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass das Target mehrere drahtförmige Targetelemente mit voneinander verschiedenen Durchmessern umfasst.In the case of only one target element (which is not covered by the claims), the differently thick regions can be defined by a trapezoidal shape of an exposed side surface of the target element. In the case of a plurality of target elements, as provided according to the invention, these can each have mutually different thicknesses and thus each taken separately define one of the differently thick regions within the end face of the target. This can e.g. be achieved in that the target comprises a plurality of wire-shaped target elements with mutually different diameters.

Die Verwendung kann allgemein jeglichen weiteren Schritt und jegliches weitere Merkmal umfassen, um sämtliche der vorstehend und nachstehend diskutierten Betriebszustände, Effekte und/oder Wechselwirkungen bereitzustellen. Insbesondere kann das Verfahren einen Schritt des Kühlens der Substratanordnung oder eines etwaigen Wärmeableitelements oder einer Wärmeableitanordnung umfassen.The use may generally include any further step and feature to provide all of the operating states, effects, and / or interactions discussed above and below. In particular, the method may include a step of cooling the substrate assembly or any heat sink or heat sink assembly.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Targets für eine Strahlungsquelle invasiver elektromagnetischer Strahlung, insbesondere eines Targets in einer der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausgestaltungen. Gemäß dem Verfahren

- wird wenigstens eine Mehrzahl von Targetelementen bereitgestellt, die dazu eingerichtet sind, bei einer Bestrahlung mit Teilchen eine invasive elektromagnetische Strahlung zu erzeugen,
- weisen die Targetelemente jeweils eine Umfangsfläche auf, welche einen ersten Teil der Außenoberfläche des jeweiligen Targetelements bildet,
- werden die Umfangsflächen mit einer Substratanordnung zur Ableitung von Wärme aus einem jeweiligen Targetelement in Kontakt gebracht,
- wird die Außenoberfläche jedes Targetelements außerdem durch eine Seitenfläche jedes Targetelements gebildet, wobei eine Erstreckung der Seitenfläche eine Dicke jedes Targetelements definiert und wobei eine Umfangslinie der jeweiligen Seitenfläche eine Randlinie der jeweiligen Umfangsfläche bildet
- wird die Seitenfläche jedes Targetelements zur Bestrahlung mit den Teilchen freiliegend angeordnet und bildet einen Teil der Stirnfläche des Targets,

wobei die Targetelemente unterschiedliche Dicken aufweisen und die freigelegten Seitenflächen dieser Targetelemente entlang einer gemeinsamen Linie angeordnet sind.Moreover, the invention relates to a method for producing a target for a radiation source of invasive electromagnetic radiation, in particular a target in one of the embodiments described in this specification. According to the procedure

at least a plurality of target elements are provided, which are adapted to generate an invasive electromagnetic radiation upon irradiation with particles,
the target elements each have a circumferential surface which forms a first part of the outer surface of the respective target element,
the peripheral surfaces are brought into contact with a substrate arrangement for dissipating heat from a respective target element,
In addition, the outer surface of each target member is formed by a side surface of each target member, an extension of the side surface defining a thickness of each target member, and a peripheral line of the respective side surface forming an edge line of the respective peripheral surface
the side surface of each target element is exposed for irradiation with the particles and forms part of the end face of the target,

wherein the target elements have different thicknesses and the exposed side surfaces of these target elements are arranged along a common line.

Merkmale von Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen des Targets.Features of embodiments of the method will become apparent from the description of embodiments of the target.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. In Ihrer Art und Funktion übereinstimmende Merkmale können dabei ausführungsformübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.Embodiments of the invention will be explained below with reference to the attached schematic figures. Characteristics that match each other in their type and function can be provided with the same reference numerals throughout the execution form.

Es stellen dar:

1 schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Strahlungsquelle, umfassend ein erfindungsgemäßes Target;
2 eine perspektivische Einzeldarstellung eines Targets gemäß einer ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform insbesondere zur prinzipiellen, aber nicht erfindungsgemäßen Verwendung in der Strahlungsquelle aus 1;
2a eine perspektivische schematische Darstellung eines Targetelements gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform;
3 eine Vorderansicht eines Targets gemäß einer zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform insbesondere zur prinzipiellen, aber nicht erfindungsgemäßen Verwendung in der Strahlungsquelle aus 1;
4a, 4b schematische Ansichten zum Erläutern einer Brennfleckbegrenzung bei einem Target gemäß Stand der Technik (4a) und bei einem nicht erfindungsgemäßen Target (4b);
5 eine Vorderansicht eines Targets gemäß einer dritten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform zur prinzipiellen, aber nicht erfindungsgemäßen Verwendung in der Strahlungsquelle aus 1; und
6 eine Vorderansicht eines Targets gemäß einer erfindungsgemäßen vierten Ausführungsform zur erfindungsgemäßen Verwendung in der Strahlungsquelle aus 1.

They show:

1 schematically a plan view of a radiation source according to the invention, comprising a target according to the invention;
2 a perspective single representation of a target according to a first non-inventive embodiment, in particular for the principal, but not inventive use in the radiation source 1 ;
2a a perspective schematic representation of a target element according to the in 2 embodiment shown;
3 a front view of a target according to a second embodiment not according to the invention in particular for the principal, but not inventive use in the radiation source 1 ;
4a . 4b schematic views for explaining a focal spot limitation in a target according to the prior art ( 4a) and in a non-inventive target ( 4b) ;
5 a front view of a target according to a third non-inventive embodiment of the principal, but not inventive use in the radiation source 1 ; and
6 a front view of a target according to a fourth embodiment of the invention for use according to the invention in the radiation source from 1 ,

In 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Strahlungsquelle 1 gezeigt, die ein erfindungsgemäßes Target 10 umfasst und mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführbar ist.In 1 is a plan view of a radiation source according to the invention 1 which is a target according to the invention 10 comprises and with which a method according to the invention is executable.

Die Strahlungsquelle 1 umfasst eine schematisch angedeutete Elektronenstrahlquelle 12. Die Elektronenstrahlquelle 12 bildet eine Teilchenstrahlquelle zum Aussenden von Elektronen. Die Elektronenstrahlquelle 12 ist dazu eingerichtet, Teilchen in Form von Elektronen entlang einer Teilchenstrahlachse A zu emittieren und auf das Target 10 zu richten. Entlang der Teilchenstrahlachse A sind verschiedene Spulen zum Ausrichten und Fokussieren des Elektronenstrahls positioniert. Genauer gesagt sind ausgehend von der Elektronenstrahlquelle 12 und in Richtung des Targets 10 betrachtet zunächst eine erste und zweite Strahlablenkeinheit 14, 16 vorgesehen, mit denen die Ausrichtung der Strahlachse A an sich variierbar ist. Ferner ist eine Fokusspule 18 vorgesehen, die eine Apertur 20 umfasst und mit der eine Fokusebene des Elektronenstrahls einstellbar ist. In bekannter Weise kann diese Fokusebene im Bereich des Targets 10 oder geringfügig davor oder dahinter positioniert sein. Nicht dargestellt ist ferner, dass zumindest im Bereich der Strahlablenkeinheiten 14, 16 und der Fokusspule 18 ein Kupferrohr vorgesehen sein kann, welches die Strahlachse A umgibt. The radiation source 1 includes a schematically indicated electron beam source 12 , The electron beam source 12 forms a particle beam source for emitting electrons. The electron beam source 12 is adapted to particles in the form of electrons along a particle beam axis A to emit and hit the target 10 to judge. Along the particle beam axis A Various coils are positioned to align and focus the electron beam. More specifically, starting from the electron beam source 12 and in the direction of the target 10 first considers a first and second beam deflection unit 14 . 16 provided with which the alignment of the beam axis A is variable in itself. Further, a focus coil 18 provided that an aperture 20 includes and with a focal plane of the electron beam is adjustable. In known manner, this focal plane in the region of the target 10 or slightly in front of or behind it. It is also not shown that at least in the area of the beam deflection units 14 . 16 and the focus coil 18 a copper tube may be provided which surrounds the jet axis A.

Das Target 10 ist in 1 ebenfalls in Draufsicht gezeigt. Ein Erstreckungsbereich 21, in dem die Targetelemente insbesondere gemäß einer der nachstehenden Ausführungsformen angeordnet sind, ist strichliert angedeutet. Eine Erstreckung der Tiefe T des Targets ist ebenfalls markiert. Diese fällt allgemein mit einer Längserstreckung der nachstehend erläuterten Targetelemente zusammen.The target 10 is in 1 also shown in plan view. An extension area 21 , in which the target elements are arranged in particular according to one of the following embodiments, is indicated by dashed lines. An extension of the depth T of the target is also marked. This generally coincides with a longitudinal extent of the target elements explained below.

Das Target 10 weist eine dem Elektronenstrahl zugewandte und leicht konvex gewölbte Stirnfläche 22 auf. Wie nachstehend erläutert, ist diese Stirnfläche 22 auch gegenüber dem Elektronenstrahl sowie relativ zur Blattebene geneigt. Trifft der Elektronenstrahl auf die Stirnfläche 22 und dringt in das Material des Targets 10 ein und wird abgebremst, woraufhin Röntgenstrahlung emittiert wird. Ein Röntgennutzstrahlkegel, tritt entlang einer Achse SA durch eine Blende 24 in die Umgebung aus und fällt nach Durchstrahlen eines Objekts auf eine nicht dargestellte Detektoreinrichtung, um ein Durchstrahlungsbild des Objekts zu erzeugen.The target 10 has an electron beam facing and slightly convexly curved end face 22 on. As explained below, this face is 22 also inclined with respect to the electron beam and relative to the sheet plane. The electron beam strikes the frontal surface 22 and penetrates into the material of the target 10 and is decelerated, whereupon X-radiation is emitted. An X-ray beam cone, occurs along an axis SA through a panel 24 into the environment and, after irradiating an object, falls onto a detector, not shown, to produce a transmission image of the object.

Das Target 10 ist ferner mit einer Positioniereinrichtung 26 (oder auch Verstellmimik) gekoppelt. Die Positioniereinrichtung 26 ermöglicht ein Verdrehen des Targets 10 um eine senkrecht auf der Blattebene stehende Achse V. Folglich kann auch die Stirnfläche 22 des Targets 10 relativ zu dem Elektronenstrahl verdreht werden. Wie aus der Ansicht von 1 erschließbar, kann z.B. bei einer gleichbleibenden Ausrichtung der Elektronenstrahlachse A der Elektronenstrahl somit auf unterschiedliche Bereiche der Stirnfläche 22 des Targets 10 gerichtet werden und insbesondere entlang einer Linie entlang der Stirnfläche 22 bewegt werden (z.B. in 1 von links oben nach rechts unten oder umgekehrt). Wie nachstehend noch näher erläutert, ist eine derartige Positioniermöglichkeit sinnvoll, um auf einen lokalen Verschleiß (z.B. Abbrand) des Targets 10 zu reagieren. Ebenso ist es bei bestimmten Ausführungsformen möglich, hierüber die Brennfleckgröße zu variieren. Zusätzlich oder alternativ ist es erfindungsgemäß aber auch möglich, eine geringfügige Positionsänderung des Brennflecks über ein Ändern der Ausrichtung der Elektronenstrahlachse A zu erzielen (z.B. mittels der entsprechenden Strahlablenkeinheiten 14, 16 und/oder mittels der Fokusspule 18 im Rahmen einer sogenannten Strahljustage).The target 10 is further provided with a positioning device 26 (or also Verstellmimik) coupled. The positioning device 26 allows twisting of the target 10 around an axis perpendicular to the plane of the page V , Consequently, the end face can also 22 of the target 10 be rotated relative to the electron beam. As seen from the view of 1 can be opened, for example, with a constant orientation of the electron beam axis A the electron beam thus on different areas of the end face 22 of the target 10 be directed and in particular along a line along the end face 22 be moved (eg in 1 from top left to bottom right or vice versa). As explained in more detail below, such a positioning option makes sense to local wear (eg burnup) of the target 10 to react. Likewise, in certain embodiments it is possible to vary the focal spot size over this. Additionally or alternatively, it is also possible according to the invention, however, to change the position of the focal spot slightly by changing the orientation of the electron beam axis A to achieve (eg by means of the corresponding beam deflection units 14 . 16 and / or by means of the focus coil 18 as part of a so-called beam adjustment).

Wie aus der Darstellung von 1 ferner ableitbar ist, stellt die gewölbte Stirnfläche 22 des Targets 10 sicher, dass in Richtung der Elektronenstrahlachse A auch bei einer Drehung um die Achse V ein gleichbleibender Abstand zwischen der Stirnfläche 22 und der Elektronenstrahlquelle 12 eingehalten wird. Dies hat zur Folge, dass sich die Anordnung der Stirnfläche 22 relativ zu der Fokusebene des Elektronenstrahls nicht wesentlich ändert und auch die Brennfleckgröße im Wesentlichen konstant bleibt.As from the presentation of 1 furthermore derivable, represents the curved end face 22 of the target 10 sure that in the direction of the electron beam axis A even with a rotation around the axis V a constant distance between the end face 22 and the electron beam source 12 is complied with. As a result, the arrangement of the end face 22 relative to the focal plane of the electron beam does not change significantly and also the focal spot size remains substantially constant.

In 2 ist eine schematische perspektivische Einzelteildarstellung eines Targets 10 zur Verwendung insbesondere in der Strahlungsquelle 1 aus 1 gezeigt. Das Target 10 ist dabei gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildet. Es umfasst ein schichtartiges Targetelement 20, im Fall eines Elektronenstrahls ein Anodenelement, das Wolfram aufweist. Das Targetelement 20 ist dazu ausgebildet, bei einem Bestrahlen mit Elektronen Bremsstrahlung in Form von Röntgenstrahlung zu emittieren.In 2 is a schematic perspective detail view of a target 10 for use in particular in the radiation source 1 out 1 shown. The target 10 is formed according to a first embodiment. It comprises a layered target element 20 in the case of an electron beam, an anode element comprising tungsten. The target element 20 is designed to emit Bremsstrahlung in the form of X-rays when irradiated with electrons.

Das Targetelement 20 ist in einer Substratanordnung 28 aufgenommen, die aus z.B. mittels eines CVD (Chemical Vapour Deposition)-Verfahrens hergestelltem Diamant besteht. Die Substratanordnung 28 umfasst ein erstes Substratelement 30 und ein zweites Substratelement 32. Die in der Darstellung der 2 oben und unten liegenden Oberflächen des Targetelements 20 sind jeweils in mechanischem Kontakt mit der Substratanordnung 28, und zwar vorzugsweise jeweils vollflächig in Kontakt. Daher ist das Targetelement 20 zwischen den beiden Substratelementen 30, 32 angeordnet. In einer konkreten Ausgestaltung ist das Targetelement 20 durch Abscheiden seines Materials auf dem ersten Substratelement 30 aufgebracht und ist das zweite Substratelement 32 gegen die in der Darstellung oben liegende Oberfläche des Targetelements 20 gepresst. Die Abscheidung des Materials des Targetelements 20 hat den Vorteil, dass dadurch eine gut wärmeleitende Verbindung zu dem ersten Substratelement 30 geschaffen werden kann. Außerdem ist das Abscheiden von Material gut dafür geeignet, ein schichtartiges Targetelement zu erzeugen. Nach dem Abscheiden des Materials kann die Form des abgeschiedenen Materials noch verändert werden, zum Beispiel um das in 3 dargestellte Targetelement zu erzeugen.The target element 20 is in a substrate arrangement 28 taken from, for example, by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method produced diamond. The substrate arrangement 28 comprises a first substrate element 30 and a second substrate element 32 , The in the presentation of the 2 top and bottom surfaces of the target element 20 are each in mechanical contact with the substrate assembly 28 , and preferably in each case over the entire surface in contact. Therefore, the target element is 20 between the two substrate elements 30 . 32 arranged. In a specific embodiment, the target element 20 by depositing its material on the first substrate element 30 applied and is the second substrate element 32 against the top surface of the target element in the illustration 20 pressed. The deposition of the material of the target element 20 has the advantage that thereby a good heat-conducting connection to the first substrate element 30 can be created. In addition, the deposition of material is well suited to producing a layered target element. After deposition of the material may be the shape of the deposited material to be changed, for example to the in 3 To produce shown target element.

Die Substratanordnung 28 selbst ist in einer wiederum zweigeteilt ausgebildeten Wärmeableitanordnung 34, z.B. aus Kupfer, aufgenommen. Genauer gesagt umschließt die Wärmeableitanordnung 34 die Substratanordnung 28 und liegt großflächig an den größten Außenoberflächen der Substratanordnung 28 an dieser an. In der Wärmeableitanordnung 34 ist ferner zumindest ein Kühlkanal 36 vorgesehen, durch den ein Kühlmittel zum Abtransport von Wärme fließt. Der Kühlkanal 36 ist mit einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung der Strahlungsquelle 1 verbunden.The substrate arrangement 28 itself is in a turn divided into two heat dissipation arrangement 34 , eg made of copper. More specifically, the heat dissipation arrangement encloses 34 the substrate arrangement 28 and lies over a large area on the largest outer surfaces of the substrate assembly 28 at this. In the heat dissipation arrangement 34 is at least one cooling channel 36 provided, through which a coolant flows for the removal of heat. The cooling channel 36 is with a cooling device, not shown, of the radiation source 1 connected.

In 2 und in den nachfolgenden Figuren ist aufgrund der einfacheren Darstellung das Target 10 nicht mit einer gewölbten Stirnfläche 22, sondern mit einer planen Stirnfläche 22 dargestellt. Dies gilt analog für das Targetelement 20 und die Substratanordnung 28. Die gewölbte Stirnfläche 22 ist aus den oben genannten Gründen vorteilhaft, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sodass die Stirnfläche 22 auch plan ausgebildet sein kann.In 2 and in the following figures, the target is due to the simpler representation 10 not with a curved face 22 but with a flat face 22 shown. This applies analogously to the target element 20 and the substrate assembly 28 , The arched face 22 is advantageous for the reasons mentioned above, wherein the invention is not limited thereto, so that the end face 22 can also be designed plan.

Im Folgenden wird der vorstehend erläuterte Grundaufbau des Targets 10 näher erläutert. Zunächst erkennt man in 2, dass in der dem Elektronenstrahl zugewandten Stirnfläche 22 die Substratanordnung 28 und auch das Targetelement 20 jeweils freigelegt und somit exponiert sind. Nicht dargestellt ist, dass die in 2 gezeigten entsprechenden Vorderflächen der Substratelemente 30, 32 auch jeweils mit einer geeigneten Materialschicht (zum Beispiel aus Kohlenstoff) abgeschirmt sein können, um das Entstehen eines elektrischen Gegenfeldes bei einem Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl zu verhindern.In the following, the basic structure of the target explained above will be described 10 explained in more detail. At first one recognizes in 2 in that in the end face facing the electron beam 22 the substrate arrangement 28 and also the target element 20 each exposed and thus exposed. Not shown is that in 2 shown corresponding front surfaces of the substrate elements 30 . 32 each also with a suitable material layer (for example, carbon) may be shielded to prevent the emergence of an electric opposite field when irradiated with the electron beam.

Das Targetelement 20 ist schichtartig ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei die Schichtdicke D konstant. Weiterhin ist die Schichtdicke D vergleichsweise dünn gewählt und beträgt z.B. mindestens 10 µm, vorzugsweise mindestens 20 µm und/oder z.B. höchstens 200 µm, vorzugsweise höchstens 100 µm. Man erkennt, dass eine jeweilige Dicke C der Substratelemente 30, 32 die Schichtdicke D des Targetelements 20 um ein Vielfaches, z. B. mindestens um ein Fünffaches und vorzugsweise mindestens um ein Zehnfaches überschreitet. Sämtliche der vorstehend erläuterten Dickenmaße C, D verlaufen dabei senkrecht zu der Tiefenrichtung, in der sich das Targetelement mit einer Tiefe T erstreckt. Falls das Target 10 in einer Anordnung wie in 1 gezeigt verwendet wird, trifft die Elektronenstrahlachse A geneigt bzw. abgewinkelt zur Tiefenrichtung auf die freiliegende Stirnfläche des Targetelements 20 auf.The target element 20 is layered. In the embodiment shown here, the layer thickness D is constant. Furthermore, the layer thickness D is selected to be comparatively thin and is for example at least 10 .mu.m, preferably at least 20 .mu.m and / or for example at most 200 .mu.m, preferably at most 100 .mu.m. It can be seen that a respective thickness C the substrate elements 30 . 32 the layer thickness D of the target element 20 many times, z. B. at least five times and preferably at least ten times exceeds. All of the above-described thickness dimensions C . D are perpendicular to the depth direction, in which the target element with a depth T extends. If the target 10 in an arrangement like in 1 is shown used, the electron beam axis A strikes or obliquely to the depth direction on the exposed end face of the target element 20 on.

Weiterhin ist in 2 strichliert angedeutet, dass sich das Targetelement 20 mit einer Länge L in das Target 10 hinein erstreckt. Diese Länge L entspricht einer vorstehend erläuterten Tiefe T des Targets 10 (siehe 1). Die Länge L beträgt bevorzugt mindestens 10 µm, mindestens 20 µm oder mindestens 40 µm, besonders bevorzugt mindestens 100 µm. In der Praxis kann die Länge z.B. 200 µm betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Länge L um mindestens einen Faktor 3 oder 5, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 10, größer sein als die Schichtdicke D.Furthermore, in 2 indicated by dashed lines that the target element 20 with a length L into the target 10 extends into it. This length L corresponds to a depth explained above T of the target 10 (please refer 1 ). The length L is preferably at least 10 microns, at least 20 microns or at least 40 microns, more preferably at least 100 microns. In practice, the length may be, for example 200 microns. Alternatively or additionally, the length L by at least one factor 3 or 5 , preferably by at least one factor 10 , be greater than the layer thickness D.

Die Breite B beträgt bevorzugt mindestens 1 mm oder mindestens 2 mm, besonders bevorzugt mindestens 4 mm und kann in der Praxis z.B. 5 mm betragen. Die Breite B kann daher insbesondere mindestens um einen Faktor 20, 50 oder 100 größer sein als die Schichtdicke D. Somit lässt sich die Größe eines Brennflecks in Richtung der Schichtdicke D begrenzen, während in Richtung der Breite B ein großer Bereich für den Brennfleck, d. h. zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, zur Verfügung steht. Die Größe des Brennflecks kann in Richtung der Breite B zu jedem Zeitpunkt deutlich kleiner sein als die Breite B. Zum Beispiel kann die Größe des Brennflecks in Richtung der Breite B größer sein als 10 µm oder 20 µm und/oder kleiner sein als 200 µm oder 100 µm und z. B. 60 µm betragen. Die Breite B kann z.B. mindestens um einen Faktor 5, 10 oder 50 größer sein als die Größe des Brennflecks in Richtung der Breite B.The width B is preferably at least 1 mm or at least 2 mm, more preferably at least 4 mm and may be in practice, for example, 5 mm. The width B can therefore be at least one factor 20 . 50 or 100 be greater than the layer thickness D , Thus, the size of a focal spot in the direction of the layer thickness can be D limit while in the direction of latitude B a large area for the focal spot, ie for the generation of X-rays, is available. The size of the focal spot may be in the width direction B at any time be significantly smaller than the width B , For example, the size of the focal spot may be in the width direction B be greater than 10 microns or 20 microns and / or less than 200 microns or 100 microns and z. B. be 60 microns. The width B can be at least one factor 5 . 10 or 50 larger than the size of the focal spot in the width direction B ,

Das Targetelement 20 ist folglich entlang seiner gesamten Länge L in der Substratanordnung 28 aufgenommen, wobei die Substratanordnung 28 ebenfalls entlang ihrer gesamten Länge in der Wärmeableitanordnung 34 aufgenommen ist. „Aufgenommen“ bedeutet insbesondere, dass die Oberflächen der aneinander angrenzenden Schichten des Targetelements und der Substratanordnung vollflächig miteinander in Kontakt sind. Die resultierenden großflächigen Anlagebereiche ermöglichen einen umfassenden Wärmeaustausch zwischen diesen Elementen und insbesondere eine Wärmeableitung aus dem Targetelement 20 in die Substratanordnung 28 und von dieser in die Wärmeableitanordnung 34.The target element 20 is therefore along its entire length L in the substrate arrangement 28 taken, the substrate assembly 28 also along its entire length in the Wärmeableitanordnung 34 is included. In particular, "picked up" means that the surfaces of the adjacent layers of the target element and the substrate assembly are in full contact with each other. The resulting large-area contact areas allow a comprehensive heat exchange between these elements and in particular a heat dissipation from the target element 20 in the substrate arrangement 28 and from this into the heat dissipation arrangement 34 ,

Das Targetelement 20 weist in dem Ausführungsbeispiel ferner einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss oder, anders ausgedrückt, eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche auf. Diese umfasst zwei kürzere Seiten 2 und zwei längere Seiten 3, die jeweils parallel verlaufen, wie die vergrößerte Darstellung lediglich des Targetelements 20 in 2a zeigt. Eine der kürzeren Seiten 2, nämlich die in 2 vorne und in 2a links vorne liegende Seite, weist dabei eine innerhalb der Stirnfläche 22 des Targets 10 angeordnete freigelegte Seitenfläche 38 exponiert zur Bestrahlung mit Elektronen oder anderen Teilchen auf. Die Seitenfläche 38 definiert die Dicke D und die im Vergleich dazu größere Breite B des schichtförmigen Targetelements 20.The target element 20 In the embodiment, furthermore, it has a substantially rectangular ground plan or, in other words, a substantially rectangular base. This includes two shorter pages 2 and two longer pages 3 , which each extend in parallel, such as the enlarged view of only the target element 20 in 2a shows. One of the shorter sides 2 , namely the in 2 front and in 2a left front side, has one inside the face 22 of the target 10 arranged exposed side surface 38 exposed to irradiation with electrons or other particles. The side surface 38 defines the thickness D and the comparatively larger width B of the layered target element 20 ,

Aufgrund der schichtartigen Gestaltung des Targetelements 20 kann letzteres quaderförmig (wie in 2a dargestellt) oder prismatisch ausgebildet sein. Die freigelegte Seitenfläche 38 sowie eine dieser gegenüberliegende weitere Seitenfläche 38a können folglich als eine Deckelfläche und eine Grundfläche dieses Quaders bzw. Prismas aufgefasst werden. Diese Seitenflächen 38, 38a grenzen an Außenoberflächen 39, 39a des Targetelements 20 an, welche in der Darstellung der 2a an einer Oberseite und an einer Unterseite des Targetelements 20 liegen, vgl. 2a. Senkrecht zu den Außenoberflächen 39, 39a sowie zu der freigelegten Seitenfläche 38 und der dieser gegenüberliegenden Seitenfläche 38a verlaufen eine Seitenfläche 37 und eine dieser gegenüberliegende Seitenfläche 37a. Die Seitenflächen 37, 37a und die Außenoberflächen 39, 39a bilden zusammen eine in sich geschlossen umlaufende Umfangsfläche, welche das Materialvolumen des Targetelements 20 im Sinne eines Hohlraums mit einem rechteckigen Querschnitt umschließen. Eine an einer Seite in sich geschlossen umlaufende Randlinie R der Umfangsfläche bildet eine Umfangslinie der freigelegten Seitenfläche 38. Die Randlinie R und die Umfangslinie sind somit identisch. Wenn das Targetelement 20 als Quader ausgebildet ist, verlaufen die Außenoberfläche 39 an der Oberseite und die Außenoberfläche 39a an der Unterseite orthogonal zur Stirnfläche 22 des Targets 10. Der Flächeninhalt der Umfangsfläche ist vorzugsweise um mindestens den Faktor 10, bevorzugt um den Faktor 50 oder besonders bevorzugt um den Faktor 100 größer als der Flächeninhalt der freigelegten Seitenfläche 38.Due to the layered design of the target element 20 the latter can be cuboid (as in 2a shown) or prismatic. The exposed side surface 38 and one of these opposite side surface 38a can therefore be considered as a cover surface and a base of this cuboid or prism. These side surfaces 38 . 38a borders on external surfaces 39 . 39a of the target element 20 which in the representation of the 2a on an upper side and on an underside of the target element 20 lie, cf. 2a , Perpendicular to the outer surfaces 39 . 39a as well as to the uncovered side surface 38 and this opposite side surface 38a run a side surface 37 and one of these opposite side surface 37a , The side surfaces 37 . 37a and the outer surfaces 39 . 39a together form a self-contained circumferential surface, which the material volume of the target element 20 enclose in the sense of a cavity with a rectangular cross-section. A self-contained borderline on one side R the peripheral surface forms a circumferential line of the exposed side surface 38 , The borderline R and the perimeter are thus identical. When the target element 20 is designed as a cuboid, the outer surface run 39 at the top and the outside surface 39a at the bottom orthogonal to the face 22 of the target 10 , The area of the peripheral surface is preferably at least the factor 10 , preferably by the factor 50 or more preferably by the factor 100 greater than the area of the exposed side surface 38 ,

Dies hat zur Folge, dass ein vergleichsweise geringer Materialanteil des Targetelements 20 zur Bestrahlung mit den Elektronen freigelegt ist und dass hingegen ein entsprechend großer Materialanteil an dem Substratmaterial der Substratanordnung 28 angrenzt und verbleibt, um Wärme direkt in die Substratanordnung 28 abzuleiten und einen etwaigen Abbrand des Targetelements 20 auszugleichen.This has the consequence that a comparatively small proportion of material of the target element 20 is exposed for irradiation with the electrons and that, however, a correspondingly large proportion of material to the substrate material of the substrate assembly 28 adjoins and remains to heat directly into the substrate assembly 28 deduce and any burn of the target element 20 compensate.

Dieser Zusammenhang verdeutlicht sich ferner aus einer näheren Betrachtung der Substratanordnung 28. Wie erwähnt, sind die Substratelemente 30, 32 der Substratanordnung 28 im Wesentlichen blockförmig ausgebildet und mit einer im Vergleich zum Targetelement 20 größeren Dicke C ausgebildet. Man erkennt, dass ein in 2 erstes unteres Substratelement 30 an einer Unterseite des Targetelements 20 anliegt, während ein zweites oberes Substratelement 32 an einer Oberseite des Targetelements 20 anliegt. Dabei erstrecken sich die Substratelemente 30, 32 jeweils mit einer zu dem Targetelement 20 analogen Länge in das Target 10 hinein. Dies hat zur Folge, dass die Unterseite des Targetelements 20 vollflächig an dem Substratelement 30 und die Oberseite des Targetelements 20 vollflächig an dem Substratelement 32 anliegt. Damit wird eine Brennflecklage an der Seitenfläche 38 und eine direkte Ableitung der Wärme in das erste Substratelement 30 und zweite Substratelement 32 erreicht.This relationship is further clarified by a closer examination of the substrate arrangement 28 , As mentioned, the substrate elements 30 . 32 the substrate arrangement 28 formed substantially block-shaped and with a compared to the target element 20 larger thickness C formed. One recognizes that an in 2 first lower substrate element 30 on an underside of the target element 20 abuts while a second upper substrate element 32 on an upper side of the target element 20 is applied. In this case, the substrate elements extend 30 . 32 each with one to the target element 20 analog length into the target 10 into it. This has the consequence that the bottom of the target element 20 over the entire surface of the substrate element 30 and the top of the target element 20 over the entire surface of the substrate element 32 is applied. This will create a focal spot on the side surface 38 and a direct dissipation of heat into the first substrate element 30 and second substrate element 32 reached.

Zur Kopplung der Substratanordnung 28 und des Targetelements 20 kann das Targetelement 20 an eines der Substratelemente 30, 32 gelötet werden, insbesondere unter Verwendung eines bereits bekannten Lotmaterials, das zum Beispiel Kupfer, Silber, Gold oder Zinn und Nickel aufweist. Das verbleibende Substratelement 30, 32 kann dann auf die jeweils verbleibende Ober- oder Unterseite des Targetelements 20 gepresst werden. Eine entsprechende Anpresskraft kann über nicht dargestellte mechanische Befestigungs- oder Klemmmittel erfolgen. Diese können auch dazu vorgesehen sein, die zwei Teile der zweigeteilten Wärmeableitanordnung 34 aneinander festzuklemmen, wobei eine entsprechende Anpresskraft von der Wärmeableitanordnung 34 auch auf die Substratelemente 30, 32 übertragbar ist.For coupling the substrate arrangement 28 and the target element 20 can be the target element 20 to one of the substrate elements 30 . 32 be soldered, in particular using an already known solder material having, for example, copper, silver, gold or tin and nickel. The remaining substrate element 30 . 32 can then on the respective remaining upper or lower side of the target element 20 be pressed. A corresponding contact force can be effected via mechanical fastening or clamping means, not shown. These may also be provided to the two parts of the two-part Wärmeableitanordnung 34 clamp together, with a corresponding contact pressure of the Wärmeableitanordnung 34 also on the substrate elements 30 . 32 is transferable.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass in der Stirnfläche 22 die freigelegten (oder optional beschichteten) Flächen der Substratelemente 30, 32 der Wärmeableitanordnung 34 und auch die freigelegte Seitenfläche 38 des Targetelements 20 miteinander fluchten können, dies aber nicht zwingend erforderlich ist. Die Stirnfläche 22 des Targets 10 kann somit eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweisen, wobei auch eine in 2 nicht gesondert dargestellte Wölbung der gesamten Stirnfläche 22 oder nur der Seitenfläche 38 gemäß der Draufsicht aus 1 vorgesehen sein kann.In conclusion, it should be noted that in the frontal area 22 the exposed (or optionally coated) areas of the substrate elements 30 . 32 the heat dissipation arrangement 34 and also the exposed side surface 38 of the target element 20 can be aligned with each other, but this is not mandatory. The face 22 of the target 10 can thus have a substantially smooth surface, wherein also a in 2 not shown separately curvature of the entire face 22 or only the side surface 38 according to the plan view 1 can be provided.

Wie erläutert, ist das Targetelement 20 mit einer konstanten Dicke D ausgebildet, welche in der Darstellung der 2 und der 2a einer Höhe der Seitenfläche 38 entspricht. Insbesondere ist diese Dicke D entlang einer Breite B (siehe 2a) der Seitenfläche 38 konstant, wobei diese Breite B quer zu der Länge L der Grundfläche des Targetelements 20 verläuft. Eine hiervon abweichende zweite Ausführungsform eines Targets 10 wird im Folgenden anhand von 3 erläutert. Die Grundstruktur dieses Targets 10 entspricht dabei im Wesentlichen derjenigen aus 2, mit Ausnahme der nachstehend erläuterten Abweichungen.As explained, the target element is 20 with a constant thickness D formed, which in the representation of 2 and the 2a a height of the side surface 38 equivalent. In particular, this thickness D along a width B (please refer 2a) the side surface 38 constant, this width B across the length L the base of the target element 20 runs. A deviating second embodiment of a target 10 is described below by means of 3 explained. The basic structure of this target 10 this corresponds essentially to that of 2 , with the exception of the deviations explained below.

3 zeigt eine Vorderansicht der Stirnfläche 22 des Targets 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Stirnfläche 22 kann dabei analog zur Draufsicht aus 1 insgesamt oder nur im Bereich der exponierten Seitenfläche des Targetelements konvex gewölbt ausgebildet sein. Weiterhin kann sie mit einer ebenen Oberfläche ausgebildet sein und umfasst erneut entsprechende Stirnflächen von der wiederum zweigeteilten Wärmeableitanordnung 34, von den zwei Substratelementen 30, 32, welche ein Targetelement 20 sandwichartig aufnehmen, sowie eine freigelegte Seitenfläche 38 des Targetelements 20. Das Targetelement 20 ist wiederum schichtartig ausgebildet und in der Draufsicht (entsprechend 1) rechteckförmig (nicht erkennbar in 3). Die freigelegte Seitenfläche 38 bildet wiederum eine kürzere Seite dieses Rechteckes. 3 shows a front view of the end face 22 of the target 10 according to a second embodiment. The face 22 can be analogous to the top view 1 be formed convexly curved overall or only in the area of the exposed side surface of the target element. Furthermore, it may be formed with a flat surface and comprises again corresponding end faces of the turn two-part Wärmeableitanordnung 34 , from the two substrate elements 30 . 32 which is a target element 20 sandwich, as well as an exposed side surface 38 of the target element 20 , The target element 20 is again formed layered and in plan view (corresponding 1 ) rectangular (not recognizable in 3 ). The exposed side surface 38 again forms a shorter side of this rectangle.

Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform ist jedoch eine Schichtdicke D des Targetelements 20 entlang der Breite B des Targetelements 20 nicht konstant. Stattdessen variiert diese, sodass eine Querschnittsform des Targetelements 20 und somit eine Form der freigelegten Seitenfläche 38, wie in 3 erkennbar, trapezförmig ist. Genauer gesagt erkennt man in 3, dass die Schichtdicke D von links nach rechts und somit entlang der Breite B der freigelegten Seitenfläche 38 zunimmt und in der gezeigten Ausführungsform sogar kontinuierlich bzw. linear zunimmt. Je nachdem, auf welchen Abschnitt der freigelegten Seitenfläche 38 der Elektronenstrahl gerichtet wird, trifft dieser somit auf einen unterschiedlich dicken Bereich des Targetelements 20. Dieser Wechselwirkungsbereich oder Auftreffbereich von dem Elektronenstrahl auf das Targetelement 20 wird auch als Brennfleck bezeichnet. Durch Richten des Elektronenstrahls auf verschiedene Abschnitte der freigelegten Seitenfläche 38 kann somit die Brennfleckgröße variiert werden, was nachstehend noch näher erläutert wird. Das Ändern der Ausrichtung des Elektronenstrahls relativ zu dem Target 10 kann wiederum mittels der Positioniereinrichtung 26 aus 1 erfolgen.In contrast to the previous embodiment, however, a layer thickness D of the target element 20 along the width B of the target element 20 not constant. Instead, it varies so that a cross-sectional shape of the target element 20 and thus a shape of the exposed side surface 38 , as in 3 recognizable, trapezoidal. More precisely one recognizes in 3 in that the layer thickness D from left to right and thus along the width B the exposed side surface 38 increases and in the embodiment shown even increases continuously or linearly. Depending on which section of the exposed side surface 38 the electron beam is directed, this thus hits a different thickness region of the target element 20 , This interaction area or impact area of the electron beam on the target element 20 is also called a focal spot. By directing the electron beam to different sections of the exposed side surface 38 Thus, the focal spot size can be varied, which will be explained in more detail below. Changing the orientation of the electron beam relative to the target 10 in turn, by means of the positioning 26 out 1 respectively.

Anhand der 4a und 4b wird im Folgenden das Erzeugen von Röntgenstrahlung näher erläutert. 4a und 4b enthalten dabei analoge Darstellungen, wobei jedoch in 4a ein Target 10 gemäß dem Stand der Technik und in 4b ein Target gemäß der zweiten Ausführungsform aus 3 verwendet wird.Based on 4a and 4b In the following, the generation of X-radiation is explained in more detail. 4a and 4b contain analog representations, but in 4a a target 10 according to the prior art and in 4b a target according to the second embodiment 3 is used.

Zunächst Bezug nehmend auf 4a ist im linken Bereich der 4a eine Draufsicht auf einen Teil des Targets 10 gezeigt, auf dessen Stirnfläche 22 ein Elektronenstrahl E mit z.B. kreisrundem Querschnitt auftrifft. Der Querschnitt des Elektronenstrahls E und auch der Querschnitt des resultierenden Röntgenstrahls, dessen Entstehung noch beschrieben wird, sind in die Figurenebene gedreht dargestellt. In dem rechten Bereich der 4a ist eine Seitenansicht von links entlang A-A gezeigt.Referring first to 4a is in the left area of the 4a a plan view of a portion of the target 10 shown on its end face 22 an electron beam E strikes with eg circular cross-section. The cross-section of the electron beam E and also the cross-section of the resulting X-ray, whose formation will be described, are shown rotated in the plane of the figure. In the right area of the 4a is a side view from the left along AA shown.

Bei dieser Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik ist die Stirnfläche 22 vollflächig durch ein Anodenmaterial (d.h. zur Erzeugung invasiver Strahlung geeignetes Targetmaterial) gebildet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein entsprechendes Targetelement 20 als Schicht ausgebildet ist, diese Schicht jedoch eine darunter liegende Substrat-Stirnfläche des Targets 10 vollständig abdeckt und auf diese flächig aufgetragen ist.In this embodiment according to the prior art, the end face 22 over the entire surface by an anode material (ie suitable for generating invasive radiation target material) formed. This can be achieved, for example, by using a corresponding target element 20 is formed as a layer, this layer but an underlying substrate end face of the target 10 completely covered and applied to this area.

Der Elektronenstrahl E trifft in einem elliptischen Auftreff- bzw. Wechselwirkungsbereich auf die geneigte Stirnfläche 22 auf, sodass der rechts in 4a dargestellte elliptisch geformte Brennfleck 40 entsteht. Als Resultat der Wechselwirkung von Anodenmaterial und Elektronenstrahl E wird ein Röntgenstrahl S1 mit einem ebenfalls elliptischen und vollflächig ausgefüllten Querschnitt emittiert (siehe 4a, unterer Bereich).The electron beam E strikes the inclined end face in an elliptical impingement region 22 on, so the right in 4a illustrated elliptical shaped focal spot 40 arises. As a result of the interaction of anode material and electron beam E becomes an X-ray S1 with a likewise elliptical and full-surface filled cross section emitted (see 4a , lower area).

Die Darstellung in 4b zeigt in ihrem linken Bereich eine Draufsicht auf ein Target 10 gemäß 3. 4b zeigt in analoger Weise wie 4a das Auftreffen eines Elektronenstrahls E mit kreisrundem Querschnitt auf eine geneigte Stirnfläche 22 des Targets 10. Auch in diesem Fall ist der Auftreffbereich des Elektronenstrahls E auf dem Target 10 aufgrund der Neigung der Stirnfläche 22 elliptisch.. Da das Material des Targetelements die auftreffende Elektronenenergie mit deutlich höherer Effizienz als die Substratelemente 30, 32 in Röntgenstrahlung umwandelt, wird im Bereich des Brennflecks 40 nur in der Zone des Targetelements Röntgenstrahlung emittiert. Von dem elliptischen Brennfleck 40 sind daher seitliche Randbereiche abgeschnitten, sodass zur Erzeugung von Röntgenstrahlung nur noch ein trapezförmiger Teilbereich als Brennfleck verbleibt. Die Strahlung in dem elliptischen Auftreffbereich erzeugt also lediglich in einem trapezförmigen Teilbereich des Auftreffbereichs eine Röntgenstrahlung, da lediglich in dem trapezförmigen Teilbereich die Seitenfläche 38 des Targetelements 20 freiliegt. Im rechten Bereich der 4b ist eine Vorderansicht des Targets 10 entlang der Pfeile B-B im linken Bereich der 4b dargestellt. Diese Ansicht entspricht der Vorderansicht der Ausführungsform gemäß 3. Durch die Schichtdicke D, die bei dieser Ausführungsform in der Breitenerstreckung nicht konstant ist, wird der Brennfleck 40 somit in einer Dimension beschränkt (nämlich in der Dimension der Schichtdicke D). Dies ist vorteilhaft, da durch das Richten der Elektronenstrahlung auf unterschiedlich dicke Bereiche der freigelegten Seitenfläche 38 des Targetelements 20 eine Größe des resultierenden Brennflecks 40 eingestellt werden kann. Von dem Targetelement 20 wird ein Röntgenstrahl S2 emittiert, der eine Querschnittsfläche aufweist, welche kleiner als die Querschnittsfläche des Röntgenstrahls S1 gemäß dem Stand der Technik ist, vgl. 4a. Dies ist vorteilhaft, da somit eine höhere Auflösung erzielbar ist (vgl. 4b, linker Bereich).The representation in 4b shows in its left area a plan view of a target 10 according to 3 , 4b shows in an analogous way as 4a the impact of an electron beam E with a circular cross-section on an inclined end face 22 of the target 10 , Also in this case, the impact area of the electron beam E is on the target 10 due to the inclination of the face 22 elliptical .. Since the material of the target element the incident electron energy with significantly higher efficiency than the substrate elements 30 . 32 converted into X-rays, is in the area of the focal spot 40 emitted only in the zone of the target element X-radiation. From the elliptical focal spot 40 Therefore, lateral edge regions are cut off, so that only a trapezoidal portion remains as a focal spot to generate X-rays. The radiation in the elliptical impingement area therefore generates X-ray radiation only in a trapezoidal subregion of the incidence region, since the lateral surface only in the trapezoidal subregion 38 of the target element 20 exposed. In the right area of the 4b is a front view of the target 10 along the arrows BB in the left area of the 4b shown. This view corresponds to the front view of the embodiment according to 3 , Through the layer thickness D which is not constant in the widthwise extension in this embodiment becomes the focal spot 40 thus limited in one dimension (namely in the dimension of the layer thickness D ). This is advantageous because by directing the electron beam to different thickness areas of the exposed side surface 38 of the target element 20 a size of the resulting focal spot 40 can be adjusted. From the target element 20 becomes an x-ray S2 having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the X-ray S1 according to the prior art, cf. 4a , This is advantageous, since thus a higher resolution can be achieved (cf. 4b , left area).

Zusammenfassend verdeutlicht sich aus 4b, dass mit dem Target eine relativ geringe Querschnittsfläche der emittierten Röntgenstrahlung S2 erzielbar ist. Dies gelingt durch Bestrahlen der freigelegten Seitenfläche 38 des Targetelements 20 gemäß der Ausführungsform in 4b, anstatt des Bestrahlens eines Targetelements 20 gemäß dem Stand der Technik, bei der im Auftreffbereich der Bestrahlung keinerlei Begrenzung des Brennflecks 40 erfolgt (siehe 4a). Da aber über die vorstehend erläuterte schichtförmige Erstreckung des Targetelements 20 in das Target 10 hinein ein vergleichsweise großes Materialvolumen verfügbar ist, kann entstehende Wärme mit ausreichender Leistung aus dem Targetelement 20 abtransportiert werden. Der Elektronenstrahl E muss somit nicht signifikant aufgeweitet oder sogar partiell abgeblendet werden, um Beschädigungen des Targetelements 20 zu vermeiden. Im Ergebnis wird daher eine geringe Querschnittsfläche der emittierten Röntgenstrahlung unter Beibehaltung einer hohen Leistungsdichte ermöglicht. In summary, it is clear 4b in that the target has a relatively small cross-sectional area of the emitted X-ray radiation S2 is achievable. This is achieved by irradiating the exposed side surface 38 of the target element 20 according to the embodiment in 4b instead of irradiating a target element 20 According to the prior art, in the impingement of the irradiation no limitation of the focal spot 40 takes place (see 4a) , But because of the above-explained layered extension of the target element 20 into the target 10 In a comparatively large volume of material is available, resulting heat with sufficient power from the target element 20 be transported away. The electron beam E thus does not have to be significantly widened or even partially dimmed in order to damage the target element 20 to avoid. As a result, therefore, a small cross-sectional area of the emitted X-ray is allowed while maintaining a high power density.

In 5 und 6 sind weitere Ausführungsformen eines Targets 10 zur Verwendung in einer Strahlungsquelle 1 aus 1 gezeigt. Die Darstellungen zeigen jeweils eine Vorderansicht auf einen Stirnflächenbereich des Targets 10, wobei jedoch ein äußeres Wärmeableitelement oder eine äußere Wärmeableitanordnung 34 jeweils nicht dargestellt aber prinzipiell vorgesehen ist. Stattdessen ist wiederum eine Substratanordnung 28 mit zwei blockförmigen Substratelementen 30, 32 gezeigt. Diese nehmen jeweils wenigstens ein Targetelement 20 zwischen sich auf.In 5 and 6 are other embodiments of a target 10 for use in a radiation source 1 out 1 shown. The illustrations each show a front view of an end face region of the target 10 However, wherein an outer heat sink or an outer Wärmeableitanordnung 34 each not shown but provided in principle. Instead, again, a substrate arrangement 28 with two block-shaped substrate elements 30 . 32 shown. These each take at least one target element 20 between themselves.

Die Targetelemente 20 sind drahtförmig und mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet und erstrecken sich analog zur schichtartigen Gestaltung gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform entlang einer nicht gesondert dargestellten jeweiligen Längsachse in das Target 10 hinein. Hierüber wird erneut ein ausreichendes Materialvolumen bereitgestellt, um Verschleiß auszugleichen und eine hohe Wärmeableitung vom Brennfleck ausgehend direkt in die Substratelemente 30, 32 sicherzustellen. Wie in 5 gezeigt, ist die freigelegte Seitenfläche 38 eines Targetelements 20 somit ebenfalls kreisrund ausgebildet. Ein Durchmesser des drahtförmigen Targetelements 20 definiert folglich auch eine Dicke D des Targetelements 20 und der freigelegten Seitenfläche 38, die zur Bestrahlung durch Elektronen zur Verfügung steht.The target elements 20 are formed wire-shaped and with a circular cross-section and extend analogous to the layer-like design according to the in 2 shown embodiment along a not separately shown respective longitudinal axis in the target 10 into it. This again provides a sufficient volume of material to compensate for wear and a high heat dissipation from the focal spot directly into the substrate elements 30 . 32 sure. As in 5 shown is the exposed side surface 38 a target element 20 thus also circular. A diameter of the wire-shaped target element 20 consequently also defines a thickness D of the target element 20 and the exposed side surface 38 , which is available for irradiation by electrons.

In der Variante von 5 ist lediglich ein Targetelement 20 vorgesehen. Dieses ist in einer Aufnahmestruktur 42 in Form einer Nut mit rechteckigem und einseitig offenem Querschnitt aufgenommen. Es sind aber auch andere Aufnahmestrukturen 42 und insbesondere Querschnittsformen denkbar. Beispielweise kann auch eine U-förmige oder eine V-förmige Nut vorgesehen sein. Die Nut ist in dem unteren ersten Substratelement 30 ausgebildet, während das in 5 gezeigte obere zweite Substratelement 32 die offene Seite der Nut verschließt. Die Substratelemente 30, 32 werden hierfür analog zu den vorstehenden Ausführungsformen aneinandergepresst.In the variant of 5 is just a target element 20 intended. This is in a pickup structure 42 taken in the form of a groove with a rectangular and unilaterally open cross-section. But there are also other recording structures 42 and in particular cross-sectional shapes conceivable. For example, a U-shaped or a V-shaped groove may be provided. The groove is in the lower first substrate element 30 trained while that in 5 shown upper second substrate element 32 the open side of the groove closes. The substrate elements 30 . 32 are pressed together for this analogous to the preceding embodiments.

Eine Brennfleckgröße wird bei einem Auftreffen eines Elektronenstrahls auf die freigelegte Seitenfläche 38 somit maßgeblich über die Dicke D des drahtförmigen Targetelements 20 bestimmt. Die Dicke D kann wiederum derart gewählt sein, dass geringe Spotgrößen bzw. Querschnittsflächen der emittierten Röntgenstrahlung S2 erzielbar sind. Weist beispielsweise der auftreffende Elektronenstrahl E einen Durchmesser auf, der die Dicke D überschreitet, begrenzt die Dicke (bzw. der Durchmesser des drahtförmigen Targetelements 20) den resultierenden Brennfleck 40 entsprechend, wodurch auch die Spotgröße der emittierten Röntgenstrahlung S2 begrenzt wird (vgl. 4b). Über das in die Blattebene hineinverlaufende zusätzliche Materialvolumen des drahtförmigen Targetelements 20 kann bei Bedarf Targetmaterial nachgeführt werden.A focal spot size becomes when an electron beam strikes the exposed side surface 38 thus decisive over the thickness D the wire-shaped target element 20 certainly. The fat D may in turn be selected such that small spot sizes or cross-sectional areas of the emitted X-radiation S2 can be achieved. For example, indicates the impinging electron beam e a diameter on the thickness D exceeds, limits the thickness (or the diameter of the wire-shaped target element 20 ) the resulting focal spot 40 accordingly, whereby the spot size of the emitted X-radiation S2 is limited (cf. 4b) , About the extending into the leaf level additional material volume of the wire-shaped target element 20 If necessary, target material can be tracked.

Obwohl in 5 nur ein einzelnes Targetelement 20 gezeigt ist, können auch mehrere drahtförmige Targetelemente 20 vorgesehen sein, die vorzugsweise innerhalb der Stirnfläche 22 entlang einer gemeinsamen Linie und bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Dabei können die Targetelemente 20 mit einer gleichen Dicke D ausgebildet sein, sodass bei dem Verschleiß eines der Targetelemente 20 durch Neuausrichten von Elektronenstrahl und Target 10 zu einem anderen, noch nicht verschlissenen Targetelement 20 gewechselt werden kann (z.B. mittels der Positioniereinrichtung 26 aus 1).Although in 5 only a single target element 20 can also be shown several wire-shaped target elements 20 be provided, preferably within the end face 22 are arranged along a common line and preferably parallel to each other. In this case, the target elements 20 with an equal thickness D be formed so that in the wear of one of the target elements 20 by realigning electron beam and target 10 to another, not yet worn target element 20 can be changed (eg by means of positioning 26 out 1 ).

In 6 ist hingegen eine Ausführungsform gezeigt, bei der eine Mehrzahl von drahtförmigen Targetelementen 20 mit unterschiedlichen Dicken D1, D2 und D3 ihrer Seitenflächen 38 innerhalb der Stirnfläche 22 eines Targets 10 freigelegt sind. Je nachdem, auf welches Targetelement 20 der Elektronenstrahl gerichtet wird, kann somit eine unterschiedliche Brennfleckgröße und somit ein unterschiedlich großer Querschnitt des erzeugten Röntgenstrahls eingestellt werden. Die freigelegten Seitenflächen 38 sind nebeneinander angeordnet, wobei ihre oberen Außenrandpunkte entlang einer in 6 horizontal verlaufenden Linie angeordnet sind, die durch den unteren Rand des zweiten Substratelementes 32 definiert ist. Durch geeignete Abmessungen und/oder Formen der Aufnahmestrukturen kann alternativ z.B. erreicht werden, dass die jeweiligen Mittelpunkte der kreisrunden freigelegten Seitenflächen 38 auf einer virtuellen geraden Linie liegen (nicht in 6 dargestellt).In 6 however, an embodiment is shown in which a plurality of wire-shaped target elements 20 with different thicknesses D1 . D2 and D3 their side surfaces 38 inside the face 22 a target 10 are exposed. Depending on which target element 20 the electron beam is directed, thus a different focal spot size and thus a different sized cross section of the generated X-ray beam can be adjusted. The exposed side surfaces 38 are arranged side by side, with their upper outer edge points along an in 6 are arranged horizontally extending line through the lower edge of the second substrate element 32 is defined. By suitable dimensions and / or shapes of the receiving structures can be achieved, for example, alternatively, that the respective centers of the circular exposed side surfaces 38 lie on a virtual straight line (not in 6 shown).

Da in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Brennfleckgröße maßgeblich durch die Dicke des Targetelements 20 bestimmt wird, können auch die Anforderungen an eine Fokussierung des Elektronenstrahls reduziert werden. Z.B. wirkt sich eine gegebenenfalls nicht hochgenaue Fokussierung des Elektronenstrahls eher auf eine Effizienz der Strahlungsquelle 1 im Sinne eines Verhältnisses aus Leistung der Elektronenstrahlquelle 12 zur erzielten Röntgenstrahlung aus. Die Brennfleckgröße bleibt hingegen auch bei einer unpräzisen Fokussierung vergleichsweise stabil, sodass eine im Wesentlichen konstante Auflösung erzielbar ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein aufgrund einer unpräzisen Fokussierung gegebenenfalls zu großer oder zu kleiner Auftreffbereich des Elektronenstrahls E auf dem Targetelement 20 ohne Auswirkungen bleibt, da der resultierende Brennfleck 40 ohnehin durch die Dicke D des Targetelements 20 vorgegeben und beschränkt wird.Since in the embodiments shown, the focal spot size significantly by the thickness of the target element 20 is determined, the requirements for focusing the electron beam can be reduced. For example, an optionally not highly accurate focusing of the electron beam has an effect on the efficiency of the radiation source 1 in terms of a ratio of power of the electron beam source 12 to the obtained X-rays. On the other hand, the focal spot size remains comparatively stable even with imprecise focusing, so that a substantially constant resolution can be achieved. This can be achieved by a possibly too large or too small impact area of the electron beam due to an imprecise focusing e on the target element 20 no effect remains because of the resulting focal spot 40 anyway through the thickness D of the target element 20 is given and limited.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5148462 A [0005]US 5148462 A [0005]
US 2015/0117616 A1 [0006]US 2015/0117616 A1 [0006]
US 8416920 B2 [0007]US 8416920 B2 [0007]

Claims

Target (10) für eine Strahlungsquelle (1) invasiver elektromagnetischer Strahlung, mit einer Mehrzahl von Targetelementen (20), die jeweils dazu eingerichtet sind, bei einer Bestrahlung mit Teilchen eine invasive elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, und die jeweils mit einer Substratanordnung (28) zur Ableitung von Wärme aus einem jeweiligen Targetelement (20) gekoppelt sind, wobei jedes Targetelement (20) eine Umfangsfläche aufweist, welche einen ersten Teil einer Außenoberfläche jedes Targetelements (20) bildet, wobei die Außenoberfläche jedes Targetelements (20) außerdem durch eine Seitenfläche (38) des jeweiligen Targetelements (20) gebildet ist, wobei eine Erstreckung der Seitenfläche (38) eine Dicke (D; D1, D2, D3) des jeweiligen Targetelements (20) definiert, wobei eine Umfangslinie der Seitenfläche (38) eine Randlinie der Umfangsfläche bildet, wobei das Target (10) eine Stirnfläche (22) aufweist, als deren Teil die Seitenflächen (38) der Targetelemente (20) zur Bestrahlung mit den Teilchen freiliegend angeordnet sind, und wobei die Substratanordnung (28) mit den Umfangsflächen der Targetelemente (20) in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetelemente (20) unterschiedliche Dicken (D1, D2, D3) aufweisen und die freigelegten Seitenflächen (38) der Targetelemente (20) entlang einer gemeinsamen Linie angeordnet sind.A target (10) for a radiation source (1) of invasive electromagnetic radiation, having a plurality of target elements (20) each adapted to generate invasive electromagnetic radiation when irradiated with particles, and each provided with a substrate assembly (28). for dissipating heat from a respective target element (20), each target element (20) having a peripheral surface forming a first part of an outer surface of each target element (20), the outer surface of each target element (20) being further defined by a side surface (20). 38) of the respective target member (20), wherein an extension of the side surface (38) defines a thickness (D; D1, D2, D3) of the respective target member (20), wherein a peripheral line of the side surface (38) is an edge line of the peripheral surface forms, wherein the target (10) has an end face (22), as part of which the side surfaces (38) of the target elements (20) z ur irradiation with the particles are arranged exposed, and wherein the substrate assembly (28) with the peripheral surfaces of the target elements (20) in contact, characterized in that the target elements (20) have different thicknesses (D1, D2, D3) and the exposed Side surfaces (38) of the target elements (20) are arranged along a common line.

Target (10) nach Anspruch 1, wobei die Umfangsflächen der Targetelemente (20) größer als die jeweiligen Seitenflächen (38) sind.Target (10) after Claim 1 wherein the peripheral surfaces of the target elements (20) are larger than the respective side surfaces (38).

Target (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Targetelement (20) einen polygonalen Grundriss mit unterschiedlichen Seitenlängen aufweist und wobei die Seitenflächen (38) jeweils eine Seite dieses Grundrisses definieren, die nicht die größte Seitenlänge hat.Target (10) after Claim 1 or 2 wherein each target element (20) has a polygonal layout with different side lengths and wherein the side surfaces (38) each define a side of this outline that does not have the largest side length.

Target (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Targetelemente (20) jeweils schichtartig ausgebildet sind und eine im Vergleich zur Dicke (D) größere Breite (B) aufweisen, wobei eine Gesamtlänge jeweiligen Umfangslinie durch die Dicke (D) und durch die Breite (B) definiert ist, wobei die Substratanordnung an in Richtung der Dicke (D) einander gegenüberliegenden Seiten der Umfangsflächen mit diesen jeweils in Kontakt ist.Target (10) according to one of the preceding claims, wherein the target elements (20) are each layered and have a greater width (B) than the thickness (D), wherein a total length of each circumferential line through the thickness (D) and through the Width (B) is defined, wherein the substrate assembly in the direction of the thickness (D) opposite sides of the peripheral surfaces with each in contact.

Target (10) nach Anspruch 4, wobei die Dicke (D) jeweiligen schichtartigen Targetelements (20) an der Seitenfläche (38) mit zunehmender Erstreckung in Richtung der Breite (B) zunimmt.Target (10) after Claim 4 wherein the thickness (D) of each sheet-like target member (20) on the side surface (38) increases with increasing extension in the direction of the width (B).

Target (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Targetelemente (20) jeweils zylindrisch ausgebildet sind und wobei die jeweiligen Seitenflächen (38) eine elliptische oder kreisförmige Endfläche eines jeweiligen Targetelements (20) bilden.Target (10) after one of Claims 1 to 3 wherein the target elements (20) are each cylindrically shaped, and wherein the respective side surfaces (38) form an elliptical or circular end surface of a respective target element (20).

Target (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Substratanordnung (28) die Targetelemente (20) jeweils zumindest abschnittsweise umschließt.Target (10) according to one of the preceding claims, wherein the substrate arrangement (28) encloses the target elements (20) at least in sections.

Target (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Substratanordnung (28) ein erstes Substratelement (30) und ein zweites Substratelement (32) aufweist, die zumindest einen Abschnitt der jeweiligen Targetelemente (20) zwischen sich aufnehmen.The target (10) of any one of the preceding claims, wherein the substrate assembly (28) includes a first substrate member (30) and a second substrate member (32) sandwiching at least a portion of the respective target elements (20).

Target (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Substratanordnung (28) in einem Wärmeableitelement oder einer Wärmeableitanordnung (34) aufgenommen ist, welches mit einer Kühlvorrichtung verbunden oder verbindbar ist.The target (10) of any of the preceding claims, wherein the substrate assembly (28) is received in a heat sink or heat dissipation assembly (34) connected or connectable to a cooling device.

Target (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Substratanordnung (28) Diamant oder ein diamanthaltiges Material umfasst und/oder wobei die Targetelemente (20) Wolfram umfassen.The target (10) of any one of the preceding claims, wherein the substrate assembly (28) comprises diamond or a diamond-containing material and / or wherein the target elements (20) comprise tungsten.

Strahlungsquelle (1) zum Erzeugen invasiver elektromagnetischer Strahlung, umfassend: - ein Target (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche; - eine Teilchenstrahlquelle (12), die dazu eingerichtet ist, einen Teilchenstrahl auf das Target (10) einzustrahlen; und - eine Positioniereinrichtung (26), die dazu eingerichtet ist, das Target (10) und den Teilchenstrahl variabel relativ zueinander auszurichten, so dass der Oberflächenbereich des Targets (10), auf den der Teilchenstrahl gerichtet ist, variierbar ist.Radiation source (1) for generating invasive electromagnetic radiation, comprising: - A target (10) according to any one of the preceding claims; - A particle beam source (12) adapted to irradiate a particle beam to the target (10); and - Positioning means (26) adapted to align the target (10) and the particle beam variable relative to each other, so that the surface region of the target (10), on which the particle beam is directed, is variable.

Verfahren zum Herstellen eines Targets (10) für eine Strahlungsquelle (1) invasiver elektromagnetischer Strahlung, wobei: - eine Mehrzahl von Targetelementen (20) bereitgestellt wird, die jeweils dazu eingerichtet sind, bei einer Bestrahlung mit Teilchen eine invasive elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, - die Targetelemente (20) jeweils eine Umfangsfläche aufweisen, welche einen ersten Teil einer Außenoberfläche des jeweiligen Targetelements (20) bildet, - die Umfangsflächen mit einer Substratanordnung (28) zur Ableitung von Wärme aus einem jeweiligen Targetelement (20) in Kontakt gebracht werden, - die Außenoberfläche jedes Targetelements (20) außerdem durch eine Seitenfläche (38) jedes Targetelements (20) gebildet wird, wobei eine Erstreckung der Seitenfläche (38) eine Dicke (D) jedes Targetelements (20) definiert und wobei eine Umfangslinie der jeweiligen Seitenfläche (38) eine Randlinie (R) der jeweiligen Umfangsfläche bildet, - die Seitenfläche (38) jedes Targetelements (20) zur Bestrahlung mit den Teilchen freiliegend angeordnet wird und einen Teil der Stirnfläche (22) des Targets (10) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetelemente (20) unterschiedliche Dicken (D1, D2, D3) aufweisen und die freigelegten Seitenflächen (38) dieser Targetelemente (20) entlang einer gemeinsamen Linie angeordnet sind.A method of manufacturing a target (10) for a radiation source (1) of invasive electromagnetic radiation, comprising: - providing a plurality of target elements (20) each adapted to generate invasive electromagnetic radiation upon irradiation with particles; the target elements (20) each have a peripheral surface which forms a first part of an outer surface of the respective target element (20), - the peripheral surfaces are brought into contact with a substrate arrangement (28) for dissipating heat from a respective target element (20), the outer surface of each target member (20) is further formed by a side surface (38) of each target member (20), an extension of the side surface (38) defining a thickness (D) of each target member (20), and wherein a perimeter of each side surface (38) an edge line (R) forms of the respective peripheral surface, - the side surface (38) is arranged each target element (20) for irradiation with the particles exposed and a part of the end surface (22) of the target (10), characterized characterized in that the target elements (20) have different thicknesses (D1, D2, D3) and the exposed side surfaces (38) of these target elements (20) are arranged along a common line.