具有倾斜撞击部分的电子收集器制造技术

披露了根一种X射线源(100)，该X射线源包括：液体靶标源(110)，该液体靶标源被配置为在该X射线源的相互作用区域(I)中提供液体靶标(J)；电子源(120)，该电子源适于提供被指引朝向该相互作用区域的电子束(122)，使得该电子束与该液体靶标相互作用以生成X射线辐射；以及电子收集器(130)，该电子收集器被布置在该相互作用区域下游一定距离处，如沿该电子束的行进方向所见到的。该电子收集器包括被配置为吸收该电子束的撞击在其上的电子的撞击部分(132)，并且该撞击部分被布置成相对于该电子束在该撞击部分处的行进方向是倾斜的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有倾斜撞击部分的电子收集器
本文披露的本专利技术总体上涉及电子撞击X射线源，其中电子束与靶标相互作用以生成X射线辐射。具体地，本专利技术涉及用于收集靶标下游的电子束的技术和设备。
技术介绍
X射线辐射可以通过将电子束指引到靶标上来生成。在这样的系统中，采用包括高压阴极的电子源来在真空腔室内部产生在撞击区域撞击(impinges)在靶标上的电子束。靶标通常被提供为通过相互作用区域传播的液体射流，比如液态金属射流。如在电子束的传播方向上所见到的，可以在靶标后方布置电子收集器来处理电子束的通过相互作用区域/靶标的电子。收集器可以是用于吸收电子及其动能的电子积存器，和/或用于表征通过相互作用区域的电子的传感器。无论是哪一种情况，确保对控制器的适当热管理以避免由所吸收的电子造成的热致损坏都是很重要的。这在提高电子束功率密度以满足对X射线源的更高性能和更高亮度的一般追求时特别重要。因此，需要X射线源和收集器能够处理增加的热负荷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种X射线源，其中改进了电子收集器的热管理。设想的是，本专利技术因此将帮助这样的源以更高的性能运行，而不损坏电子收集器材料。根据本专利技术的第一方面，提供了一种X射线源，该X射线源包括：液体靶标源，该液体靶标源被配置为在该X射线源的相互作用区域中提供液体靶标；电子源，该电子源适于提供被指引朝向该相互作用区域的电子束，使得该电子束与该液体靶标相互作用以生成X射线辐射；以及电子收集器，该电子收集器被布置在该相互作用区域下游一定距离处，如沿该电子束的行进方向所见到的。该电子收集器包括被配置为吸收该电子束的撞击在其上的电子的撞击部分。该撞击部分被布置成相对于该电子束在该撞击部分处的行进方向是倾斜的。根据第二方面，提供了一种在X射线源中的方法，该X射线源被配置为在电子束与液体靶标之间相互作用时在相互作用区域中生成X射线辐射。该方法包括以下步骤：将该电子束指引朝向该相互作用区域，以及使该电子束撞击在电子收集器的撞击部分上，该电子收集器被布置在该相互作用区域下游一定距离处，如沿该电子束的行进方向所见到的。该撞击部分相对于该电子束在该撞击部分处的行进方向是倾斜的。当电子束的电子击中电子收集器的撞击部分时，这些电子的至少一部分能量将被电子收集器吸收并转化为热能。电子收集器可能受至少两个因素的影响：传递至电子收集器的热能总量、以及电子收集器的特定部分上的功率分布。以下将讨论这两个因素。所传输的能量的总量可以理解为电子收集器的总体发热。从电子收集器的适当热耗散或热传递可以确保收集器的平均温度保持在合适的范围内。热传递可以例如采用通过主动循环冷却流体实现的主动冷却、或者通过布置成与收集器热接触的散热器或冷却法兰实现的被动冷却。通常，电子束的总功率是收集器整体发热的决定因素，并因此可以进行控制以避免收集器过热。收集器的特定部分上的功率分布可以理解为功率密度，该功率密度被确定为电子束的总功率与由电子束在撞击部分上形成的光斑的面积之比。可替代地，相反可以考虑供应给撞击部分的每个点的最大功率。如果假定存在损坏阈值，在该阈值下，可能发生收集器材料的热致损坏，则可以通过降低电子束的总功率或降低最大功率密度来使X射线源在低于该阈值下操作。本专利技术提供了基于后者，即，通过降低最大功率密度的解决方案。这是通过将撞击部分布置成使得收集器的被电子撞击的表面面积大于电子束的截面面积(该截面与电子束的行进方向正交)来实现的。这可以通过将撞击部分布置成使得其相对于电子束在撞击部分处的行进方向是倾斜的(即，使得撞击部分与电子束非正交)和/或通过向撞击部分提供增加撞击部分的面积的表面结构来实现。增加撞击部分的面积并且从而增大电子光斑会导致功率密度降低。因此，电子束的总功率可以增加而没有超过损坏阈值的风险。应理解的是，电子束的入射角(关于撞击部分的表面的法线测得)可以影响电子的散射。入射角增大可能导致撞击时反向散射的电子数量增加，而入射角减小可能导致散射减少。在热负荷方面，散射增加可能是有利的，因为这可以减少被吸收的电流，从而减少被吸收的热能。然而，可能令人期望的是收集入射电子的尽可能大的一部分，以便控制腔室中存在的反向散射的电子的数量，并在收集器用作检测器或传感器的情况下提高测量的准确性。在这种情况下，可能由于撞击部分的倾斜取向而导致的散射增加可以通过向收集器添加用于收集被散射的电子的电子捕获结构(比如孔口或凹槽)来补偿。将结合附图进一步详细讨论示例性实施例。撞击部分可以由其中电子束的至少一部分撞击在收集器上的收集器的面积或区域来限定。撞击部分的横向延伸因此可以由撞击电子束在收集器上形成的电子光斑的宽度决定。该横向延伸可以通过倾斜撞击部分以使得电子束的入射角增大来增加。对于具有圆形截面的电子束，这将产生椭圆形或卵形的光斑，而对于具有线形截面的电子束，这将产生更厚或更长的光斑，这取决于撞击部分倾斜的方向。然而将理解的是，撞击部分可以指由电子光斑限定的整个表面，或者指由光斑覆盖的表面的一部分。因此，在一些示例中，电子光斑可以覆盖收集器的一个或几个撞击部分，其中，这些撞击部分中的每一个可以相对于电子束具有不同的取向。换言之，同一电子束可以以多种不同的入射角撞击在收集器上。这可以例如通过金字塔结构来实现，其中，金字塔的每一侧都可以形成相对于电子束在撞击部分处的行进方向是倾斜的撞击部分。在一些示例中，该撞击部分可以由二维表面形成。这样的表面的倾斜度可以由其法线与电子束在撞击部分处的行进方向之间的角度来限定。该角度应大于零度，从而在电子束的截面被投影到表面上时提供增大的光斑，并且优选地小于90度，以确保完全投影。可替代地，撞击部分可以由三维表面形成，该三维表面例如可以适形于圆柱体或球体。在这样的情况下，撞击部分的倾斜度可以由电子束在撞击部分处的行进方向与撞击部分的中心点的切平面的法线之间的角度来决定。换言之，撞击部分可以被布置成当电子束的截面投影到撞击部分上时，电子光斑的面积超过其最小值。撞击部分可以由与上文讨论的二维表面或三维表面一致的基本上光滑的表面形成。然而将理解的是，撞击部分可以包括表面结构，比如凹槽、突起或台阶。在这些情况下，上文结合倾斜度讨论的术语“二维表面”和“三维表面”可以指撞击部分的平均表面。平均表面可以例如是实际撞击部分的二维表面近似，并且倾斜度或入射角可以通过撞击部分的中心点的切平面的法线来定义。在示例中，该撞击部分的实际表面可以形成为阶梯状(terrace)或台阶状表面。此表面的倾斜度可以由拟合到实际表面的平均平面的法线来确定。为了本申请的目的，术语“倾斜(oblique)”既不在平行于电子束在撞击部分处的行进方向的意义上使用，也不在与该行进方向成直角的意义上使用。在某些示例中，行进方向可以指被布置为控制电子束的电子-光学系统的光轴。电子束在撞击部分处的行进方向可以指撞击方向。如果电子束的截面在投影到撞击部分上时变形，则撞击部分可以被认为是倾斜的。比如“歪斜(slanting)”或“成角度布置”，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线源(100)，包括：/n液体靶标源(110)，该液体靶标源被配置为在该X射线源的相互作用区域(I)中提供液体靶标(J)；/n电子源(120)，该电子源适于提供被指引朝向该相互作用区域的电子束(122)，使得该电子束与该液体靶标相互作用以生成X射线辐射；/n电子收集器(130)，该电子收集器被布置在该相互作用区域下游一定距离处，如沿该电子束的行进方向所见到的；其中：/n该电子收集器包括被配置为吸收该电子束的撞击在其上的电子的撞击部分(132)；以及/n该撞击部分被布置成相对于该电子束在该撞击部分处的行进方向是倾斜的；/n其中，该撞击部分形成延伸到该电子收集器中的凹槽的内表面的一部分；以及/n该凹槽被定向成防止该电子束直接撞击在该凹槽的底部上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 EP 18214663.91.一种X射线源(100)，包括：
液体靶标源(110)，该液体靶标源被配置为在该X射线源的相互作用区域(I)中提供液体靶标(J)；
电子源(120)，该电子源适于提供被指引朝向该相互作用区域的电子束(122)，使得该电子束与该液体靶标相互作用以生成X射线辐射；
电子收集器(130)，该电子收集器被布置在该相互作用区域下游一定距离处，如沿该电子束的行进方向所见到的；其中：
该电子收集器包括被配置为吸收该电子束的撞击在其上的电子的撞击部分(132)；以及
该撞击部分被布置成相对于该电子束在该撞击部分处的行进方向是倾斜的；
其中，该撞击部分形成延伸到该电子收集器中的凹槽的内表面的一部分；以及
该凹槽被定向成防止该电子束直接撞击在该凹槽的底部上。


2.根据权利要求1所述的X射线源，其中，该撞击部分由具有相对于该电子束在该撞击部分处的行进方向倾斜的法线的表面形成。


3.根据权利要求1所述的X射线源，其中，该撞击部分可以包括表面结构，该表面结构用于降低由该撞击电子束传递的吸收功率密度。


4.根据前述权利要求中任一项所述的X射线源，其中，该撞击部分被布置成允许该电子束以一定入射角撞击在其上，该入射角被选择为使得和该撞击部分与在该撞击部分处的行进方向正交的情况相比，吸收功率密度降低至少一降低因数。


5.根据权利要求4所述的X射线源，其中，该降低因数至少是5，比如至少是10。


6.根据权利要求4或5所述的X射线源，其中，该入射角在1.5度到30度的范围内，比如3度到20度，比如3度到10度。


7.根据前述权利要求中任一项所述的X射线源，其中，该撞击部分被配置为容纳该电子束的整个截面。


8.根据前述权利要求中任一项所述的X...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤米·图希玛，乌尔夫·伦德斯托姆，比约恩·汉森，
申请(专利权)人：伊克斯拉姆公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE