公开了一种具有可偏转电子束的X射线设备。一种X射线设备(1)，包括：电子束源(2)，发射电子束(3)；靶(4)，电子束(3)被引导到其上，从而在靶(4)上形成焦斑(5；5a，5b)；X射线光学元件(6)，收集从焦斑(5；5a，5b)发射出的X射线，并形成X射线束(8)；以及样品位置(9)，X射线束(8)被引导到该样品位置(9)处，其特征在于，X射线设备(1)还包括适用于使焦斑(5；5a，5b)在靶(4)上移动的静电或电磁电子束偏转装置(10)，以及在任意方向(x，y，z)上，焦斑(5；5a，5b)的扩展范围比靶(4)的扩展范围小至少F倍，F＝1.5。本发明专利技术提供一种X射线设备，其中简化了相对于微焦距X射线源的X射线光学元件的对准。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】公开了一种具有可偏转电子束的X射线设备。一种X射线设备(1)，包括：电子束源(2)，发射电子束(3)；靶(4)，电子束(3)被引导到其上，从而在靶(4)上形成焦斑(5；5a，5b)；X射线光学元件(6)，收集从焦斑(5；5a，5b)发射出的X射线，并形成X射线束(8)；以及样品位置(9)，X射线束(8)被引导到该样品位置(9)处，其特征在于，X射线设备(1)还包括适用于使焦斑(5；5a，5b)在靶(4)上移动的静电或电磁电子束偏转装置(10)，以及在任意方向(x，y，z)上，焦斑(5；5a，5b)的扩展范围比靶(4)的扩展范围小至少F倍，F＝1.5。本专利技术提供一种X射线设备，其中简化了相对于微焦距X射线源的X射线光学元件的对准。【专利说明】具有可偏转电子束的X射线设备
技术介绍
本专利技术涉及一种X射线设备，包括电子束源，发射电子束，靶，电子束被引导到其上，从而在靶上形成焦斑(focal spot),X射线光学元件，收集从焦斑发射出的X射线并形成X射线束，以及样品位置，X射线束被引导到该样品位置处。这种X射线设备是已知的，参见US7, 929，667B1。利用X射线，可通过无损且有效的方式对样品进行检查。X射线通过多种方式与样品相互作用，以获得关于样品的分析信息，而X射线衍射(XRD)和X射线荧光(XRF)是两种重要的方法。通常，在X射线分析试验中，高X射线强度对于获得高信噪比是有用的。通常，通过将电子束引导到靶上而产生X射线。束电子的减速(产生轫致辐射(Bremsstrahlung))以及祀材的耗尽的深电子壳层的再次充填(产生特性X射线),致使在靶上的电子束焦斑之内的X射线发射。为了提供特定波长的X射线，可使用单色仪。另外，如果样品与焦斑明显间隔开，则通过适当的光学元件如G0bel镜或Montel光学元件来聚焦X射线是有用的。US6, 249, 566B1提出组合微焦距(microfocus) X射线源与Montel型光学元件以便将X射线聚焦到样品上。提出大约30 μ m或更小的表观(apparent)焦斑尺寸。在US7，929，667B1中提出了一种极高亮度X射线源，其中电子束被聚焦在液态金属如镓的喷射物上。因电子束而将更高功率加载到靶上，因而由于靶已经是液态所以可以实现高亮度级，并且能够将从焦斑产生的热快速地散掉。可使用多层X射线聚焦元件对X射线束进行整形。提到了焦斑尺寸为大约10-15 μ m。US6，711，233B2还提出一种X射线源，其中电子束被引导到液态金属喷射靶上。其提出使电子束的尺寸与喷射靶的尺寸相匹配，其中喷射物的直径为大约1-100 μ m。当组合微焦距X射线源与X射线光学元件时，必须使这些部件彼此对准。对准意味着，在反射镜下游，光束性质的某个方面被最大化。取决于所预期的应用，此方面可以是例如通量密度或积分通量。在传统的X射线系统中，这通过改变X射线光学元件并机械地重新定位X射线光学元件来实现。不过，在实践中，很难在μm范围机械地移动X射线光学元件以使X射线源的焦斑与X射线光学元件的焦点相匹配，特别是由于对准机构的轮齿隙所致。专利技术目的本专利技术的目的之一在于提供一种X射线设备，其中，简化了 X射线光学元件相对于微焦距X射线源的对准。专利技术简述根据本专利技术，通过说明书开始部分中提到的X射线设备来实现这一目的，其特征在于，该X射线设备进一步包括适用于使焦斑在靶上移动的静电或电磁电子束偏转装置，以及，在任意方向上，焦斑的扩展范围(extension)比祀的扩展范围小至少F倍，F = 1.5。利用电子束偏转装置，可使焦斑在靶上移动。当在靶上的电子束的焦斑与X射线光学元件的焦点相重合时，该X射线设备被对准。取代机械地移动X射线光学元件，本专利技术的设备允许移动焦斑，特别是在不使用对准机构的情况下移动焦斑，通常这是通过电方式来完成的(诸如通过改变电极之间的电压或改变流过电磁线圈的电流)。电子对准是高度可再现的，允许更高的精度，特别是不会受到轮齿隙的影响。因而，本专利技术的设备能以快速简单的方式被对准。根据本专利技术，焦斑具有尺寸(扩展范围)S，S * F≤T，其中F= 1.5，T为靶的尺寸(扩展范围)；该公式在任意方向上都是有效的(即，S和T是在同一方向上测得的，不过该方向可以是任选的；另外，下面将更详细地讨论焦斑和靶在X，1，Z方向上的尺寸SX，XY,SZ和TX，TY, TZ)。这意味着焦斑在不脱靶的情况下在任意方向上都具有最小可用对准范围。这一要求保证了在通过机械方式将靶与X射线光学元件粗略的预对准之后，可以容易地通过电子束偏转装置进行精细对准。可将焦斑(和电子束)的扩展范围确定为电子强度分布的半峰全宽(FWHM)。可将X射线束的扩展范围确定为光子强度分布的半峰全宽。应当注意，电子束偏转装置可以被包括在电子束源中(从而电子束源需要控制用于调节束偏转的输入)，不过通常其与电子束源分离。电子束的(最大)直径足够小以适合用于微焦距X射线源，诸如100μπι或者更小，优选30 μ m或更小。X射线设备通常是X射线分析设备，将被分析的样品(通常为单晶样品，薄膜样品或粉末样品)位于样品位置处。利用本专利技术的X射线设备进行的典型的X射线测量是X射线衍射(XRD)，特别是单晶X射线衍射，高分辨率薄膜分析，切向入射衍射，微衍射以及(切线入射)小角度散射。 本专利技术的优 选实施例在本专利技术设备的优选实施例中，靶是液态金属喷射靶。这允许特别高的亮度。在焦斑处的靶材料被连续地替换，这避免靶的局部过热(例如蒸发)。另外，喷射是提供弯曲的、特别是具有圆形曲率的靶面(如下所述)的简单方式。对本实施例的进一步开发是优选的，其中，在与液态金属喷射靶传播方向垂直并与电子束的传播方向垂直的方向上，焦斑的扩展范围比液态金属喷射靶的扩展范围小至少FT倍，FT = 2，优选FT = 5。这增大了靶上焦斑的可用对准范围。另外，靶的曲率对表观斑尺寸和靶的自吸收具有更强影响。在一特别优选的实施例中，靶具有曲面，具体地具有曲率半径R，0 < R < 10_，优选0<R<lmm。曲面允许通过在靶上移动焦斑来调节焦斑的表观斑尺寸。当电子束垂直或几乎垂直地撞击靶面时，相对于电子束以大约90°发射出的X射线束将表现为具有小焦斑(小的表观斑尺寸)。另一方面，当电子束平地或者甚至几乎以切向角撞击靶表面时，相对于电子束以90°发射出的X射线将表现为具有大焦斑(大的表观斑尺寸)；然而,对于后者，X射线束将经历更少的自吸收。注意，根据本实施例，靶也可具有有着非曲面的部分。靶的至少一部分曲面面对电子束源，从而焦斑可跨所述部分移动。注意，在所述部分中曲率半径可改变。在本实施例的另一种变型中，电子束偏转装置适用于在靶面弯曲的平面内在靶上移动焦斑。于是，可通过电方式特别简单地经由靶调节焦斑尺寸。在一个特别优选的实施例中，该X射线设备还包括适用于将焦斑的斑面积改变至少FS倍的静电或电磁电子束聚焦装置，FS = 2，优选FS = 5。电子束聚焦装置允许展宽和缩窄靶上的焦斑。通过这种方式，可以调节所产生的X射线束的其他特性，诸如尺寸、形状、发散或(积分)强度，而不改变电子束功率。应当注意，电子束聚焦装置可以包括在电子束源中(于是电子束源需要控制用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种X射线设备(1)，包括：电子束源(2)，发射电子束(3)，靶(4)，电子束(3)被引导到其上，从而在靶(4)上形成焦斑(5；5a，5b)，X射线光学元件(6)，收集从焦斑(5；5a，5b)发射出的X射线，并形成X射线束(8)，以及样品位置(9)，X射线束(8)被引导到该样品位置(9)处，其特征在于，X射线设备(1)还包括适用于使焦斑(5；5a，5b)在靶(4)上移动的静电或电磁电子束偏转装置(10)，以及在任意方向(x，y，z)上，焦斑(5；5a，5b)的扩展范围比靶(4)的扩展范围小至少F倍，F＝1.5。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·奥林格，C·米歇尔森，A·克莱内，J·格拉夫，
申请(专利权)人：布鲁克AXS有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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