X射线管和X射线分析系统技术方案

本申请公开了X射线管和X射线分析系统。根据本发明专利技术的X射线管包括阳极和阴极，阴极包括用于发射电子束的发射部分。发射部分被配置成用电子照射阳极的目标表面以使阳极发射X射线。窗口被布置在X射线管的端部处，以允许X射线离开X射线管。阳极的目标表面以相对于纵轴的斜角倾斜，其中纵轴穿过X射线管的端部。

【技术实现步骤摘要】
X射线管和X射线分析系统专利
本专利技术涉及X射线管和X射线分析装置。特别是，本专利技术涉及用于在X射线分析系统中使用的端窗X射线管。专利技术背景通常，X射线管包括被配置为朝着阳极的目标表面发射电子以便使阳极发射X射线的阴极。由阳极发射的一些X射线通过窗口离开X射线管。一种类型的X射线管是端窗X射线管。通常，在端窗布置中，阴极、阳极和窗口被定位成使得入射电子束近似垂直于阳极的目标表面。在端窗布置中，通过窗口离开X射线管的X射线在与入射电子束相反的方向上行进。X射线分析技术(例如X射线衍射和X射线荧光分析)涉及用来自X射线管的X射线照射样本和用检测器检测来自样本的X射线。端窗布置的一个优点是，X射线管对其他设备(例如，诸如检测器)的定位强加最小空间限制。因此，端窗X射线管可以在定位设备方面提供灵活性。特别是，端窗X射线管可以提供在X射线管和X射线分析样本之间的良好耦合以及在X射线分析样本和检测器之间的良好耦合。端窗X射线管通常生成输出光谱，其在光谱的低能端处展示高强度和在光谱的高能端处展示低强度。然而，一般来说，在光谱的高能端处以及在光谱的低能端处有高强度X射线是有用的。专利技术概述根据本专利技术的方面，提供了一种X射线管，其包括：阳极，该阳极具有目标表面；阴极，该阴极包括用于发射电子束的发射部分，其中发射部分被配置成用电子照射阳极的目标表面以使阳极发射X射线；布置成允许X射线通过X射线管的输出端离开X射线管的窗口，其中，X射线管的纵轴穿过输出端；以及其中，阳极的目标表面以相对于纵轴的斜角倾斜。通过提供这种布置，X射线束通过X射线管的相对窄的端部离开X射线管。同时，检测角(即，在入射电子束和通过窗口离开X射线管的X射线束之间的角度)是相对小的。以这种方式，这种布置可以帮助实现在输出光谱的高能部分中的高强度以及在X射线管和X射线分析样本之间的良好耦合。阳极可以包括锥形(tapered)主体，且阳极的目标表面是锥形主体的表面。在一些实施例中，阳极的锥形主体是截头圆锥形的。在一些实施例中，整个阳极是锥形的。在一些实施例中，锥形主体在沿着纵轴的方向上逐渐变细。在一些实施例中，目标表面的至少一部分在沿着纵轴的方向上比发射部分更靠近窗口。在这种布置中提供发射部分减小了检测角，即，在入射电子束和来自阳极的通过窗口离开X射线管的X射线之间的角。以这种方式，X射线管甚至在发射光谱的较高能部分(例如大于30keV)中也可以提供较高的强度。锥形主体可以是圆锥形的。在该实施例中，阳极的目标表面是圆锥体的表面。这可以帮助确保目标表面的被照射区域(即由电子束照射的目标表面的投影区域)是“实心”区域而不是包括间隙的“空心”区域(例如，环形区域)。以这种方式，这种布置可以便于“实心”焦斑(即由单一边界包围的焦斑)的形成。发射部分可以包括围绕纵轴延伸的发射弧。发射弧围绕纵轴弯曲。优选地，发射弧是以纵轴为中心的圆弧。阴极可以包括围绕纵轴延伸的发射环。在一些实施例中，发射弧是发射环的一段。在一些实施例中，发射弧是半圆弧。纵轴可以是X射线管的中心轴。发射部分和阳极可以被配置成使得在使用中，在来自阴极的电子束和来自阳极的通过窗口离开X射线管的X射线束之间的检测角小于175度。检测角是在入射电子束的方向上的矢量和在离开X射线管的X射线的方向上的矢量之间的角。在一些实施例中，发射部分和阳极可以被配置成使得检测角等于或小于150度或小于90度。阳极的目标表面可以相对于纵轴倾斜，使得在垂直于目标表面的矢量和沿着纵轴在从阳极朝着窗口的方向上的矢量之间的角大于5度。在一些实施例中，在垂直于目标表面的矢量和沿着在从阳极朝着窗口的方向上的轴的矢量之间的角小于85度，并且优选地，其中该角在10度和80度之间。阴极可以包括第一发射弧和第二发射弧。在一些实施例中，第一发射弧在沿着纵轴的方向上比第二发射弧更靠近窗口。因为发射弧沿着纵轴偏移，所以每个发射弧具有与其相关的不同检测角。在沿着纵轴的方向上更远离窗口的发射弧具有更小的检测角(假设目标表面对称，使得斜角是相同的)。当检测角减小时，轫致辐射发射(Bremsstrahlungemission)的概率增加，使得在X射线管的输出光谱中的高能量的强度也增加。以这种方式，X射线管可以使用不同的发射弧来生成不同的输出光谱。阳极的目标表面可以包括第一部分和第二部分，并且第一部分的材料不同于第二部分的材料。第一发射弧可以被布置成照射目标表面的第一部分，以及第二发射弧可以被布置成照射目标表面的第二部分。第一发射弧的材料可以不同于第二发射弧的材料。X射线管还可以包括包围阴极和阳极的外壳，其中，该外壳包括在沿着纵轴的方向上朝着X射线管的输出端逐渐变细的锥形端部部分。提供这种布置可以帮助实现X射线管和X射线分析样本的紧密耦合。一种X射线分析系统包括：如上所述的X射线管；用于保持样本的样本保持器；被配置为检测来自样本的X射线的检测器；被配置为从检测器接收与检测到的X射线的强度相关的强度数据的处理器。在一些实施例中，X射线分析系统是X射线荧光分析系统，并且检测器被配置为检测由样本发射的X射线。例如，X射线检测器是能量色散检测器(energydispersivedetector)。X射线分析系统可以是X射线成像系统。X射线分析系统可以是X射线衍射分析系统，并且处理器可以被配置成从检测器接收与X射线的强度和检测器相对于样本的位置相关的数据；并且记录随着在检测器和样本的表面之间的角度变化的X射线强度值。该X射线分析系统可以是X射线荧光分析系统，并且处理器可以被配置成从检测器接收与X射线的强度和检测器相对于样本的位置相关的数据；并且记录随着在检测器和样本的表面之间的角度变化的X射线强度值。在一个实施例中，一种X射线分析系统包括：X射线管，其包括第一发射弧和第二发射弧；被配置为向阴极提供电流的电路；以及被配置为控制电路以向第一发射弧或第二发射弧提供电流的控制器。在一些实施例中，X射线管还包括第三发射部分，并且控制器被配置成控制电路以向第一发射弧、第二发射弧或第三发射弧提供电流。附图简述现在将通过示例的方式参考附图来描述本专利技术的实施例，其中：图1根据本专利技术的实施例以横截面视图示出了X射线管的示意图；图2示出说明电子束的入射角和X射线的检测角的示意图；图3是示出用于在本专利技术的实施例中使用的多个示例性阴极的示意图；图4根据本专利技术的实施例以横截面视图示出了X射线管的示意图；图5根据本专利技术的实施例以横截面视图示出了X射线管的示意图；图6根据本专利技术的实施例以横截面视图示出了X射线分析装置的示意图；图7根据本专利技术的实施例以横截面视图示出了X射线分析装置的示意图；图8A根据本专利技术的实施例示出了X射线管的阳极的示意图；以及图8B根据本专利技术的另一实施例示出了X射线管的阳极的示意图。应当注意，这些图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线管，包括：/n阳极，所述阳极具有目标表面；/n阴极，所述阴极包括用于发射电子束的发射部分，其中，所述发射部分被配置成用电子照射所述阳极的所述目标表面以使所述阳极发射X射线；/n窗口，所述窗口被布置成允许X射线通过所述X射线管的输出端离开所述X射线管，其中，所述X射线管的纵轴穿过所述输出端；以及/n其中，所述阳极的所述目标表面以相对于所述纵轴的一斜角倾斜。/n

【技术特征摘要】
20190212 EP 19156743.71.一种X射线管，包括：
阳极，所述阳极具有目标表面；
阴极，所述阴极包括用于发射电子束的发射部分，其中，所述发射部分被配置成用电子照射所述阳极的所述目标表面以使所述阳极发射X射线；
窗口，所述窗口被布置成允许X射线通过所述X射线管的输出端离开所述X射线管，其中，所述X射线管的纵轴穿过所述输出端；以及
其中，所述阳极的所述目标表面以相对于所述纵轴的一斜角倾斜。


2.根据权利要求1所述的X射线管，其中，所述阳极包括锥形主体，且所述阳极的所述目标表面是所述锥形主体的表面。


3.根据权利要求2所述的X射线管，其中，所述目标表面的至少一部分在沿着所述纵轴的方向上比所述发射部分更靠近所述窗口。


4.根据权利要求2或3所述的X射线管，其中，所述锥形主体是圆锥形的。


5.根据任一前述权利要求所述的X射线管，其中，所述发射部分包括围绕所述纵轴延伸的发射弧。


6.根据任一前述权利要求所述的X射线管，其中，所述阴极包括围绕所述纵轴延伸的发射环。


7.根据任一前述权利要求所述的X射线管，其中，所述纵轴是所述X射线管的中心轴。


8.根据任一前述权利要求所述的X射线管，其中，所述发射部分和所述阳极被配置成使得在使用中，在来自所述阴极的电子束与来自所述阳极的通过所述窗口离开所述X射线管的X射线束之间的检测角小于175度，且优选地小于150度。


9.根据任一前述权利要求所述的X射线管，其中，所述阳极的所述目标表面相对于所述纵轴倾斜，使得在垂直于所述目标表面的矢量和沿着所述纵轴在从所述阳极朝着所述窗口的方向上的矢量之间的角大于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈利·伯克霍夫，彼得罗内拉·埃米伦蒂安娜·赫格曼，格特·范道森，
申请(专利权)人：马尔文帕纳科公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL