波长色散x射线光谱仪制造技术

一种x射线光谱仪，包括至少一个x射线光学器件，至少一个x射线光学器件被配置为接收具有作为关于x射线能量的函数的入射强度分布的x射线；以及至少一个x射线检测器，至少一个x射线检测器被配置为从至少一个x射线光学器件接收x射线，并且记录来自至少一个x射线光学器件的x射线的空间分布。至少一个x射线光学器件包括至少一个衬底，至少一个衬底具有至少部分地围绕并沿着纵轴延伸的至少一个表面。在平行于纵轴的至少一个截面中的至少一个表面与纵轴之间的距离按照关于沿着纵轴的位置的函数而变化。至少一个x射线光学器件还包括在至少一个表面的至少一部分之上或上方的多个层和/或至少一个镶嵌晶体结构。多个层具有包含第一材料的第一多个第一层和包含第二材料的第二多个第二层。第一层和第二层在垂直于至少一个表面的方向上彼此交替。面的方向上彼此交替。面的方向上彼此交替。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波长色散x射线光谱仪
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2018年6月4日提交的美国临时申请No.62/680,451和于2018年6月5日提交的美国临时申请No.62/680,795的优先权权益，它们中的每一个通过引用以其整体并入本文。


[0003]本申请总体上涉及x射线光谱仪。

技术介绍

[0004]X射线荧光(XRF)可以是弹性或非弹性散射的结果，也可以是在用X射线、电子、或其他粒子轰击靶时所发生的能级间跃迁的结果。XRF光谱的详细信息可以提供化学成分信息以及对目标材料的电子结构和/或化学状态的深入剖析。通常通过下述方式来分析XRF光谱：将其与理论计算进行比较或与来自模型材料的已知X射线发射光谱进行比较。XRF光谱通常在宽角度范围内被发射，使得x射线光谱仪可以接受较宽的角度来接收更大比例的发射x射线，以便加快数据收集。
[0005]先前已经针对各种相关技术开发了X射线光谱仪。X射线光谱法包括下述两项技术：能量色散光谱法(EDS)、和波长色散光谱法(WDS)，在EDS中使用能量色散固态检测器来分析所发射的x射线的能量，而在WDS中使用晶体或衍射光栅以分散所发射的x射线并且使用至少一个x射线检测器(例如，线性或面积检测器)来记录x射线发射光谱，来分析所发射的x射线。与EDS相比，WDS通常提供更高的能量分辨率，并且WDS中的光谱通常是连续收集的，一次收集一个波长(或能量)，这使该技术更加耗时。

技术实现思路

[0006]根据本文公开的一个方面，提供了一种x射线光谱仪，x射线光谱仪包括至少一个x射线光学器件，至少一个x射线光学器件被配置为接收具有作为关于x射线能量的函数的入射强度分布的x射线；以及至少一个x射线检测器，至少一个x射线检测器被配置为从至少一个x射线光学器件接收x射线，并且记录来自至少一个x射线光学器件的x射线的空间分布。至少一个x射线光学器件包括至少一个衬底，至少一个衬底包括至少部分地围绕并沿着纵轴延伸的至少一个表面。至少一个表面在平行于纵轴的至少一个截面中与纵轴之间的距离按照关于沿着纵轴的位置的函数而变化。至少一个x射线光学器件还包括在至少一个表面的至少一部分之上或上方的多个层和/或至少一个镶嵌晶体结构。多个层包括包含第一材料的第一多个第一层和包含第二材料的第二多个第二层。第一层和第二层在垂直于至少一个表面的方向上彼此交替。
[0007]根据本文公开的另一方面，提供了一种x射线光谱仪，该x射线光谱仪包括多层堆叠，该多层堆叠被配置为接收具有作为关于x射线能量的函数的入射强度分布的x射线。多层堆叠包括包含第一材料的第一多个第一层和包含第二材料的第二多个第二层。第一层和
第二层彼此交替。多层堆叠的第一部分被配置为引导所接收的x射线的第一部分，并且多层堆叠的第二部分被配置为引导所接收的x射线的第二部分，多层堆叠的第二部分相对于多层堆叠的第一部分横向移位。引导的所接收的x射线的第一部分具有作为关于x射线能量的函数的第一强度分布，并且引导的所接收的x射线的第二部分具有作为关于x射线能量的函数的第二强度分布，第二强度分布不同于第一强度分布。x射线光谱仪还包括至少一个x射线检测器，该x射线检测器被配置为从至少一个x射线光学器件来接收引导的所接收的x射线的第一部分和引导的所接收的x射线的第二部分，并记录来自多层堆叠的引导的所接收的x射线的第一部分和引导的所接收的x射线的第二部分的空间分布。
[0008]根据本文公开的另一方面，提供了一种x射线光谱仪，该x射线光谱仪包括至少一个x射线光学器件，至少一个x射线光学器件被配置为接收具有大于100eV的光谱带宽的x射线。至少一个x射线光学器件包括至少部分地围绕并沿着纵轴延伸的至少一个表面；以及在至少一个表面的至少一部分之上或上方的多个层。至少一个x射线光学器件被配置为：针对所接收的x射线的光谱带宽的至少一部分，根据布拉格关系来衍射所接收的x射线并引起其空间分离，该空间分离为关于x射线能量的函数。x射线光谱仪还包括至少一个x射线检测器，至少一个x射线检测器被配置为记录由至少一个x射线光学器件衍射的x射线中的至少一些x射线的空间分布。
附图说明
[0009]图1A-1C示意性地示出了根据本文描述的某些实施例的示例x射线光谱仪的各种配置的截面图。
[0010]图1D示意性地示出了根据本文描述的某些实施例的所接收的x射线的示例x射线光谱以及来自x射线光学器件的x射线的两个示例x射线光谱。
[0011]图2A-2B、图3A-3C、图4A-4D和图5A-5B示出了根据本文描述的某些实施例的由选定多层参数引导的所计算的示例x射线光谱。
具体实施方式
[0012]本文描述的某些实施例提供了一种利用对不同波长的x射线的平行检测的波长色散x射线光谱仪。在某些这样的实施例中，x射线光谱仪被配置为同时记录由x射线光谱仪接收的x射线的整个x射线光谱或包括一定x射线能量范围的光谱段。
[0013]图1A-1C示意性地示出了根据本文描述的某些实施例的示例x射线光谱仪100的各种配置的截面图。如图1A示意性地图示，x射线光谱仪100包括至少一个x射线光学器件110，其被配置为接收具有作为x射线能量(例如，入射x射线能量光谱)的函数的入射强度分布的x射线10。至少一个x射线光学器件110包括至少一个衬底112，至少一个衬底112包括至少部分地围绕并沿着纵轴120延伸的至少一个表面114。在平行于纵轴120的至少一个截面中，至少一个表面114与纵轴120之间的距离按照关于沿着纵轴120的位置的函数而变化。至少一个x射线光学器件110还包括在至少一个表面114的至少一部分之上或上方的多个层116和/或至少一个镶嵌晶体结构。多个层116包括包含第一材料的第一多个第一层116a和包含第二材料的第二多个第二层116b，第一层116a和第二层116b在垂直于至少一个表面114的方向上彼此交替。x射线光谱仪100还包括至少一个x射线检测器130，至少一个x射线检测器
130被配置为接收来自至少一个x射线光学器件110(例如，被其反射；被其衍射)的x射线20并记录来自至少一个x射线光学器件110的x射线20的空间分布。图1A-1C的截面图位于平行于纵轴120的截面(例如，包括纵轴120的截面)中。
[0014]在某些实施例中，至少一个衬底112(例如，包括玻璃或氧化硅)包括单个整体元件。例如，衬底112可以包括沿着纵轴120延伸的中空轴向对称结构(例如，轴向对称管)，并且至少一个表面114包括结构的完全围绕纵轴120延伸(例如，环绕纵轴120；围绕纵轴120延伸360度)的内表面。在某些其他实施例中，至少一个衬底112包括沿着纵轴120延伸的中空轴向对称结构的至少一部分(例如，轴向对称管的一部分)，该至少一部分的内表面仅部分地围绕纵轴120延伸(例如，小于360度；在45度至360度的范围内；在45度至315度的范围内；在180度至360度的范围内；在90度至270度的范围内)。在某些实施例中，至少一个衬底11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种x射线光谱仪，包括：至少一个x射线光学器件，被配置为接收x射线，所述x射线具有作为关于x射线能量的函数的入射强度分布，所述至少一个x射线光学器件包括：至少一个衬底，包括至少部分地围绕并沿着纵轴延伸的至少一个表面，所述至少一个表面在平行于所述纵轴的至少一个截面中与所述纵轴之间的距离按照关于沿着所述纵轴的位置的函数而变化；以及在所述至少一个表面的至少一部分之上或上方的多个层和/或至少一个镶嵌晶体结构，所述多个层包括包含第一材料的第一多个第一层和包含第二材料的第二多个第二层，这些第一层和这些第二层在垂直于所述至少一个表面的方向上彼此交替；以及至少一个x射线检测器，被配置为接收来自所述至少一个x射线光学器件的x射线并记录来自所述至少一个x射线光学器件的x射线的空间分布。2.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述至少一个x射线光学器件的第一部分被配置为将所接收的x射线的第一部分引导向所述至少一个x射线检测器，所述至少一个x射线光学器件的第二部分被配置为将所接收的x射线的第二部分引导向所述至少一个x射线检测器，所述至少一个x射线光学器件的第二部分沿着平行于所述纵轴的方向相对于所述至少一个x射线光学器件的第一部分移位，引导的所接收的x射线的第一部分具有作为关于x射线能量的函数的第一强度分布，引导的所接收的x射线的第二部分具有作为关于x射线能量的函数的第二强度分布，所述第二强度分布不同于所述第一强度分布。3.根据权利要求2所述的x射线光谱仪，其中，所接收的x射线沿着具有平行于所述纵轴的非零分量的至少一个方向传播，所接收的x射线的第一部分以第一掠射角撞击所述至少一个x射线光学器件的第一部分，所接收的x射线的第二部分以第二掠射角撞击所述至少一个x射线光学器件的第二部分，所述第二掠射角不同于所述第一掠射角。4.根据权利要求2所述的x射线光谱仪，其中，所述引导的所接收的x射线的第一部分传播到所述至少一个x射线检测器的第一部分，并且所述引导的所接收的x射线的第二部分传播到所述至少一个x射线检测器的第二部分，所述至少一个x射线检测器的第二部分在空间上相对于所述至少一个x射线检测器的第一部分移位。5.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述至少一个x射线光学器件被配置为将不同x射线能量范围内的x射线引导到所述至少一个x射线检测器的相应不同区域上，使得所述不同区域的空间位置对应于所述不同x射线能量范围内的x射线。6.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述至少一个x射线光学器件的至少一个表面在45度至315度的角度范围内围绕所述纵轴延伸。7.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述至少一个表面的平行于所述纵轴的长度在3mm至150mm的范围内，垂直于所述长度的宽度在1mm至50mm的范围内，垂直于所述纵轴的平面中的内径在1mm至50mm的范围内，表面粗糙度在0.1nm至1nm的范围内，和/或多个表面切平面的相对于所述纵轴的角度范围在0.01弧度至0.4弧度的范围内。8.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述至少一个表面的至少一部分是凹状并在平行于所述纵轴的至少一个截面中是弯曲，并且所述表面的至少一部分在所述截面中具有二次函数轮廓。9.根据权利要求8所述的x射线光谱仪，其中，所述二次函数轮廓选自由以下各项组成
的组：至少一个椭圆形；至少一个抛物线；至少一个双曲线；或两个或更多个上述项的组合。10.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述多个层中的每一层的厚度在0.3nm至9nm的范围内。11.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述第一层和所述第二层以在整个所述多个层中不变的周期性彼此交替。12.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述多个层的第一材料包括以下各项中的至少一项：硅、硼、和碳，并且所述多个层的第二材料包括以下各项中的至少一项：铬、钼、和铂。13.根据权利要求1所述的x射线光谱仪，其中，所述至少一个x射线检测器包括像素阵列x射线检测器。14.根据权利要求13所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：云文兵，雅诺什，
申请(专利权)人：斯格瑞公司，
类型：发明
国别省市：