NL1028481C2 - Microröntgenbron. - Google Patents

Description

Microröntgenbron

De uitvinding heeft betrekking op een raicroröntgen-bron omvattende een als anode werkzaam target, en een kathode die tijdens bedrijf samenwerkt met de target en als elektronenbron fungeert, waarbij de target is uitgevoerd in de van 5 een metaalfolie welke een spot bezit waar de van de elektronenbron afkomstige elektronen arriveren.

Een dergelijke microröntgenbron is bekend uit de praktijk en onderscheidt zich van conventionele röntgenbron-nen door de grootte van de spot welke globaal circa 1 pm be-10 draagt.

Dergelijke microröntgenbronnen vinden toepassing in die gebieden waar een hoge resolutie van belang is, zoals bij onderzoeks- en controlewerkzaamheden bij de vervaardiging van micro-elektronica, materiaalbelastingsonderzoek, (DNA-)struc-15 tuuronderzoek, computertomografie en geofysisch onderzoek. Overigens zijn andere toepassingen niet uitgesloten.

Bij de bekende microröntgenbron wordt de target toegepast in combinatie met warmteafvoermiddelen in de vorm van een substraat waarop het materiaal van de target is aange-20 bracht. Nadelig daaraan is echter dat een dergelijk substraat, naast de van de target afkomstige beoogde röntgenstraling eveneens röntgenstraling oplevert, welke ten koste gaat van de kwaliteit van de röntgenbron en de daarmee bereikbare resolutie.

25 Het is een doelstelling van de uitvinding om de microröntgenbron te verbeteren zodat daarmee een verhoogde resolutie bereikbaar is zonder concessie te doen aan de ver-mogensopbrengst van de microröntgenbron.

De microröntgenbron volgens de uitvinding is er 30 daartoe door gekenmerkt dat de metaalfolie ter plaatse van de spot een verdunning bezit.

Door slechts ter plaatse van de spot een verdunning aan te brengen, wordt bereikt dat een zeer geconcentreerde omgeving wordt verschaft waar de röntgenstraling wordt opge-35 wekt. Divergentie van deze röntgenstraling wordt zodoende effectief beperkt en de resolutie die met de microröntgenbron 1028481 2 volgens de uitvinding bereikbaar is, wordt zodoende verbeterd. Opgemerkt wordt dat de spot circulair gevormd kan zijn, maar ook de gedaante van een sleuf kan bezitten. In het laatste geval zal de elektronenbundel ter plaatse van de sleuf 5 een heen en weer gaande beweging kunnen uitvoeren.

Teneinde het bereiken van de doelstelling van de uitvinding verder te bevorderen, is het wenselijk dat een door elektronen afkomstig van de kathode en gericht naar de target beschreven baan vrij is van warmteafvoermiddelen.

10 Teneinde niettemin in een adequate warmteafvoer te voorzien is het wenselijk dat de target is voorzien van warm-teafvoermiddelen gevormd als een op de verdunning direct aansluitende en in een eerste omgeving van de spot, met toenemende afstand tot de verdunning zich vergrotende verdikking. 15

Voor een effectieve warmteafvoer is het daarbij voldoende dat de zich vergrotende verdikking zich slechts uitstrekt tot een tweede omgeving die direct aansluit op de eerste omgeving en dat in genoemde tweede omgeving de target een 20 in hoofdzaak uniforme dikte bezit. Deze uniforme dikte bedraagt bijvoorbeeld ten minste het dubbele van de dikte ter plaatse van de verdunning.

Geschikt laat de microröntgenbron volgens de uitvinding zich daarbij zo uitvoeren dat de dikte ter plaatse van 25 de verdunning ten hoogste circa 2,5 pm is onder toepassing van een 100 kV-elektronenbron. Hiermee laat zich een microröntgenbron met een diameter van de röntgenstraal van circa 1 pm realiseren.

De microröntgenbron laat zich bij voorkeur zo reali-30 seren dat het target een vacuümruimte afdicht.

De uitvinding is tevens belichaamd in een werkwijze voor het vervaardigen van een target die geschikt is voor gebruik in een microröntgenbron. Deze werkwijze is volgens de uitvinding gekenmerkt door het uit verschillende op elkaar 35 liggende materiaallagen samenstellen van een plaat, waarbij een bovenste materiaallaag een snellere reactietijd met een etsmiddel bezit dan de direct onder de bovenste materiaallaag 1028481 3 aanwezige onderlaag, en het lokaal etsen van de bovenste ma-teriaallaag met bedoeld etsmiddel tot aan de onderlaag.

De uitvinding zal in het navolgende verder worden toegelicht aan de hand van een niet-beperkend uitvoerings-5 voorbeeld en aan de hand van de tekening.

In de tekening toont een enkele figuur zeer schematisch de constructie van een microröntgenbron volgens de uitvinding.

De microröntgenbron welke is getoond in de figuur, 10 is aangeduid met verwijzingscijfer 1 en omvat een als anode 2 werkzaam target, alsmede een kathode 3 die tijdens bedrijf samenwerkt met de target 2 en daarbij als elektronenbron fungeert.

De target 2 is uitgevoerd in de vorm van een metaal-15 folie. Een geschikt materiaal is bijvoorbeeld wolfram, iridium of osmium.

De target 2 bezit verder een spot 4 op welke plaats de van de elektronenbron 3 afkomstige elektronen botsen met het materiaal van de target 2.

20 Verder toont de figuur dat de microröntgenbron 1 in de richting van de op het target 2 gerichte elektronenstraal kan zijn voorzien van een extractor 5, een lens 6 en deflec-torplaten 7. De functie en werking van deze onderdelen is aan de vakman geheel bekend en behoeft geen verdere toelichting. 25 In de figuur is duidelijk getoond dat de metaalfolie van de target 2 ter plaatse van de spot 4 een verdunning bezit .

Verder is voor de vakman aan de figuur herkenbaar dat de target 2 is voorzien van warmteafvoermiddelen die ge-30 vormd zijn als een op de verdunning van de spot 4 direct aansluitende en in een eerste omgeving A van de spot 4 met toenemende afstand tot de verdunning van de spot 4 zich vergrotende verdikking 5.

In een tweede omgeving 6 die direct aansluit op de 35 eerste omgeving A, bezit de target 2 een in hoofdzaak uniforme dikte van bijvoorbeeld 100 pm.

De target 2 bezit ter hoogte van de spot 4 een verdunning met een dikte van ten hoogste circa 2,5 pm.

1028481 4

Verder toont de figuur dat de target 2 vrij is van warmteafvoermiddelen die zich in de baan van de elektronenbundel tussen kathode 3 en spot 4 bevinden.

De straal van de spot 4 kan in een praktische uit-5 voering circa 2,5 ym bedragen waarbij de spot in een wolfram-folieuitvoering een temperatuur kan bereiken van 1900 K bij een dikte ter plaatse van de spot 4 van circa 2,4 ym.

Verder toont de figuur dat de target 2 een vacuüm-ruimte 8 afdicht, waarbinnen de kathode 3, extractor 5, lens 10 6 en deflectorplaten 7 zijn opgesteld.

De uitvinding is ten slotte belichaamd in een werkwijze voor het vervaardigen van een target 2.

Deze target 2 wordt volgens een aspect van de uitvinding vervaardigd door het uit verschillende op elkaar lig-15 gende materiaallagen samenstellen van een plaat, waarbij een bovenste materiaallaag een snellere reactietijd met een ets-middel bezit dan de direct onder de bovenste materiaallaag aanwezige onderlaag, en het lokaal etsen van de bovenste materiaallaag met bedoeld etsmiddel tot aan de onderlaag.

20 De plaat waaruit de target wordt gevormd kan bij voorbeeld worden verkregen door op een koperplaat een laagje wolfram op te dampen, en eventueel op de vrije zijde van de wolframlaag een afdichtlaag van koper aan te brengen. Dit laatste kan met elektroplating. De koperbovenlaag kan vervol-25 gens geëtst worden met een geschikt etsmiddel voor de vorming van de spot. Het kopermateriaal dat de spot blijvend omgeeft, vormt zoals bekend een uitmuntende warmtegeleider. In plaats van koper kan ook diamant gebruikt worden.

1028481

Claims (7)

1. Microröntgenbron (1) omvattende een als anode (2) werkzaam target, en een kathode (3) die tijdens bedrijf samenwerkt met de target (2) en als elektronenbron fungeert, waarbij de target (2) is uitgevoerd in de vorm van een me- 5 taalfolie welke een spot bezit waar de van de elektronenbron (3) afkomstige elektronen arriveren, met het kenmerk, dat de metaalfolie ter plaatse van de spot (4) een verdunning bezit.

2. Microröntgenbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de target (2) is voorzien van warmteafvoermid- 10 delen gevormd als een op de verdunning direct aansluitende en in een eerste omgeving (A) van de spot (4), met toenemende afstand tot de verdunning zich vergrotende verdikking.

3. Microröntgenbron volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in een tweede omgeving (6) die direct aansluit 15 op de eerste omgeving (A) de target (2) een in hoofdzaak uniforme dikte bezit.

4. Microröntgenbron volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat bij toepassing van een 100 kV-elektronenbron, de target een verdunning bezit met een dikte 20 van ten hoogste 2,5 pm.

5. Microröntgenbron volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een door elektronen afkomstig van de kathode (3) en gericht naar de target (2) beschreven baan vrij is van warmteafvoermiddelen.

6. Microröntgenbron volgens een der voorgaande con clusies, met het kenmerk, dat de target (2) een vacuümruimte (8) afdicht.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een target (2) geschikt voor gebruik in een microröntgenbron (1) volgens 30 een der voorgaande conclusies, gekenmerkt door het uit verschillende op elkaar liggende materiaallagen samenstellen van een plaat, waarbij een bovenste materiaallaag een snellere reactietijd met een etsmiddel bezit dan de direct onder de bovenste materiaallaag aanwezige onderlaag, en het lokaal et- 1028481 sen van de bovenste materiaallaag met bedoeld etsmiddel tot aan de onderlaag. 1028481