[發明專利]用于x射線發射裝置的靶組件和x射線發射裝置

有效

• 申請號: 201680073027.0
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108701575B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: I·G·黑格
• 申請（專利權）人: 尼康計量公眾有限公司
• 主分類號: H01J35/16
• 分類號: H01J35/16;H01J35/08
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王永建

用于x射線發射裝置的靶組件包括真空腔室(91)，所述真空腔室(91)具有至少一個導電壁(92)。該組件包括絕緣元件(93)，該絕緣元件(93)突出穿過導電壁，并且高電壓元件可沿著絕緣元件延伸。高電壓元件可從腔室外部延伸。高電壓元件延伸到絕緣元件的距離導電壁最遠的端部部分。該組件包括x射線產生靶，該x射線產生靶設置在絕緣元件的端部部分處并電連接到高電壓元件。該組件包括抑制電極(19)。該抑制電極設置在絕緣元件的端部部分處。該抑制電極配置成抑制從絕緣元件的外表面與導電壁的內表面之間的結合部發射的電子朝向絕緣元件的外表面的加速。還公開了一種x射線發射裝置。該x射線發射裝置可包括靶組件。該裝置可包括電子束裝置。該電子束裝置可設置成朝向x射線產生靶加速電子束。該x射線發射裝置可從而產生x射線輻射。

技術領域

本公開涉及x射線發射裝置，并且尤其涉及用于這種裝置的靶組件。本公開提供了能夠通過升高x射線發射靶相對于地的電勢(電位)從而獲得更高的x射線發射能量的靶組件。

背景技術

在x射線成像、計量和光譜系統中，通常需要實現具有相對較高的x 射線能量、即具有較短的x射線波長的x射線束的發射。這種射束可以提供分辨率改善的射線穿透性，并因此提供改善的對比度和分辨率，特別是當用于成像裝置中時，并且尤其是用于微焦(點)成像裝置中時。

在x射線發射裝置中，通過使加速電子的射束與x射線產生材料的靶相互作用來實現x射線發射，其中所述x射線產生材料通常是諸如鎢的具有相對較高原子序數(Z)的金屬。通過從與靶相比電勢相對更負的源發射，電子被加速，使得從源發射的電子朝向靶加速遠離源。例如，可以使用熱離子發射來產生用于加速的合適電子。

由于電子束裝置中存在的空氣可以導致電子束的吸收并且可以防止產生高能電子以及因此產生x射線所需的高電勢差的維持，電子束產生和x 射線發射通常在高真空條件下執行。然而，即使在超高真空系統中，實現越來越大的加速電勢也是困難的，這是因為增加源相對于其中包圍源的真空腔室的壁的電勢增加了真空擊穿和高電勢差的耗散的風險，從而導致故障。這可以在一定程度上通過增加真空腔室的尺寸來減輕，但是這使得裝置體積龐大、昂貴且難以制造。

因此，在改進形式的x射線系統中已經提出，在電子源和真空腔室的壁之間具有高的負電勢差，并且在真空腔室的壁和x射線靶之間具有高的正電勢差。在這種有時被稱為雙極系統的設計中，電子束不僅被加速遠離電子源，而且朝向靶被加速。總的加速電勢是源和靶之間的電勢差，但是由于i)源和腔室之間以及ii)腔室和靶之間的每個的電勢差遠小于總的加速電勢，與常規裝置相比，該裝置可以更小。因此，降低了真空擊穿的風險。此外，通常保持在地電勢的磁性聚焦透鏡可以在負的陰極電極和正的靶之間被插入于電子束通道中。

然而，在實現這種配置時，裝置的正電勢部分、即裝置的包含高電壓靶的部分的穩定性存在問題。

圖1中以橫截面示出了這種靶組件的候選配置。在圖1中，靶組件90 具有限定靶裝置的封圍件(外殼)的真空腔室91。真空腔室91適于保持足夠高的真空，典型地為10^-5毫巴或更好?？梢酝ㄟ^確保封圍件被適當地真空密封并且然后通過將諸如渦輪泵的合適的真空泵施加到泵端口(未示出) 來實現這樣的真空。高真空對于支持電子束是必要的。

真空腔室91通過到地的連接(未示出)而保持在地電勢。

至少一個壁92是導電的，并且有利的是，整個封圍件是導電的，以避免靜電累積。用于形成所述至少一個導電壁92以及整個真空腔室91的合適的導電材料是鋁。

略微漸縮的桿狀絕緣元件93突出穿過真空腔室91的導電壁92。絕緣元件93例如可由諸如環氧樹脂或聚醚酰亞胺(PEI)樹脂的絕緣樹脂形成。絕緣元件93包含與絕緣元件同軸地設置的高電壓導體94，高電壓導體94 可連接到定位于腔室91外部的高電壓供給源(電源)。