WO2003081631A1 - X-ray source having a small focal spot - Google Patents

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WO2003081631A1
WO2003081631A1 PCT/DE2003/001004 DE0301004W WO03081631A1 WO 2003081631 A1 WO2003081631 A1 WO 2003081631A1 DE 0301004 W DE0301004 W DE 0301004W WO 03081631 A1 WO03081631 A1 WO 03081631A1
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WO
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target
target device
radiation
carrier
carrier material
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PCT/DE2003/001004
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Inventor
Lothar Frey
Christoph Lehrer
Randolf Hanke
Peter Schmitt
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Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V.
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    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
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    • H01J35/186—Windows used as targets or X-ray converters

Definitions

  • the invention relates to an X-ray source, which serves as a target device to convert a strongly focused electron beam at its point of impact of the target device into high-frequency useful radiation, which can be X-ray radiation that is highly focused.
  • X-ray radiation is generated with industrial X-ray tubes by braking electrons in a target (a target device). X-rays are generated during the burning of the electrons, but less than 1% of the electron energy. This is emitted by the target (at the point of impact in the target device). The remaining energy is essentially converted into heat.
  • a target a target device
  • X-rays are generated during the burning of the electrons, but less than 1% of the electron energy. This is emitted by the target (at the point of impact in the target device). The remaining energy is essentially converted into heat.
  • there are two different microfocus X-ray tube techniques which can be divided into a closed and an open system. Within these techniques, further subdivisions are possible with respect to the target arrangement, which essentially differ in the directions of the electron and X-ray beams. With a transmission target, these beams are parallel. With an angular target, the electron beam and the X-ray beam are directed differently, that is to say they have different beam angles.
  • the arrangement with the angular target has the advantage that the target material can be attached to a solid support surface and thus higher X-ray powers (X-ray photons per time) can be generated.
  • X-ray powers X-ray photons per time
  • Open systems allow the exchange of all components within the tube, such as target, filament, etc.
  • the vacuum is generated by appropriate pumps. This cannot be done with closed systems, which after their manufacture (for example as closed metal-ceramic or glass tubes) do not allow a non-destructive and recoverable intervention into the interior.
  • Microfocus focal spots produced according to the described prior art are generated by a possibly multistage electromagnetic focusing of an accelerated electron beam on the target (the target device).
  • the target is a high-Z material applied flatly on a suitable carrier material, for example beryllium as carrier material and tungsten as target material.
  • the layer thickness of the target is of the order of a few ⁇ m.
  • the electron focal spots can be focused on sizes significantly smaller than 1 ⁇ m, due to scattering effects of the electrons within the point of impact (the target of the target device) focal spot sizes are clear below 1 ⁇ m but no longer realistic.
  • the maximum power that can be absorbed by the target correlates with the size of the focal spot and is now essentially 1 watt / ⁇ m focal spot diameter in the technology shown.
  • the applied high-Z material also extends beyond the extent of the focal spot. It is therefore more extensive than the focal spot actually created on a small section of this special target layer.
  • a microfocus X-ray device is also accessible in the prior art, cf. in addition EP 815 582 B1 (Medixtec).
  • an X-ray source is described in detail, which irradiates a focused electron beam onto a target that consists of two layers, a braking layer (there 32) and a carrier layer (there 33).
  • the strongly focused electron beams have a reshaping effect on the brake layer and in FIG. 4A there, in comparison to FIG. 4 there, it is proposed to reshape the brake layer in favor of an embedded braking point which, as doping, has only such a dimension that the electron beam has while reducing its Diameter used as the braking volume.
  • a further reduction in the volume of the radiation source can thus be achieved, which is below the braking volume (designated 40 there), which is also referred to as the scattering volume or scattering zone of the particle beam.
  • This doping is described in detail in the carrier material and the reduction in volume in the paragraphs there [020] to [023], there columns 5 and 6.
  • the small doping zones as the X-ray source are melted off by the high current density and either the beam is passed through with the target device stationary a deflection device (there 19) is deflected and fed to another doping zone, or the target itself is changed in its spatial position with a motor device (there 35), each controlled by an offset control (there 34).
  • the current density is increased in order to obtain the same yield of X-ray photons per time, cf. there the "target material doping" 41 and the increase in current given there in the sense of an "electron beam density", cf. there column 6, lines 25 to 27.
  • the previously described change in the point of impact is used.
  • the aim, starting point and task of the invention is to further reduce the focal spot size, but in particular to design the resolution of the focal spot so that the shape and orientation can be optimized for an application, in particular the intensity and resolution is formed in one direction, such as eg through a line-shaped source.
  • the x-ray source can be installed in an x-ray device which works with an electron beam device as described in the B1 patent document described at the beginning.
  • Other beam sources are also possible.
  • the focus is to be placed on the beam source, which relates to the target or the target device, on which the conversion of the electron beam is converted into a high-frequency, in particular X-ray-frequency, radiation component. Only a very small proportion of the energy of the electron beam is actually converted.
  • the generation of X-rays by means of industrial X-ray tubes takes place by braking in the target, in accordance with the proposal referred to here, in such an area that is delimited by the target.
  • the small active focal spot is therefore not affected by the scattering effect of the electron beam (as an example of the
  • Particle beam limited, but is limited by a target material that has a defined dimension in the lateral and vertical directions (claim 1).
  • the dimensions determine the lateral resolution of the focal spot.
  • the shape and orientation (of the target material or focal spot) is optimized for the application.
  • the target material which is limited in its extent (vertical and lateral direction), is not a planarly applied high-Z material, the dimension of which is considerably larger than the size of the focal spot. Rather, the extent of the target is essentially limited to the size of the focal spot.
  • a focal spot is not only to be understood as a "spot" in the sense of a possibly irregular circle or a square, but also those geometric shapes that are optimized for use in their shape as a line, point or ring or line (bar) are.
  • the lateral and vertical extension is not only carried out by doping in a low-Z material, as "target material doping", but instead as an essentially completely steel-producing high-Z target material Space of the total lateral and vertical extension of this target material is the low-Z material in the case of embedding (claim 6), or is applied as a target material limited in its extent to the carrier material (claim 4 or 17).
  • the target is located on or in a carrier, which can be described as a carrier material and which takes over the properties of a mechanical holding of the target and the dissipation of heat generated by the conversion into X-rays.
  • the carrier material is designed in such a way that as few X-rays as possible are to be formed, which should originate solely or mainly from the high-Z target material, which essentially generates the entire volume of the beam. This (X-ray frequency) useful radiation should be weakened as little as possible by the carrier material.
  • Suitable materials for the high-Z target material are e.g. Tungsten.
  • a suitable material for the carrier material is beryllium.
  • Other materials with a high atomic number Z can be used for the target material, cf. plus the
  • EP 815 582 B1 column 3, lines 23 to 26.
  • Other materials for the carrier material are described after the passage cited, column 3, lines 27 to 29.
  • the carrier material is a low X-ray absorption in the desired wavelength range, e.g. due to a low atomic number, high thermal and mechanical strength as well as good thermal conductivity.
  • diamond and silicon carbide (SiC) are recommended.
  • the geometric shape and orientation of the target can be adapted to the application. Different geometric shapes are e.g. Line, point or different sizes, in particular on a common carrier, so that different beam characteristics, resolution and / or intensities of the X-rays can be realized with one and the same arrangement (claim 2).
  • the delimited target can be arranged at several locations on the carrier, for example on the surface, directly below the surface, covered by a cover layer or entirely within the carrier material (embedded without being exposed to the surface).
  • Structures can be introduced on the back of the carrier, which have local intensity increase or beam shaping property (claim 3).
  • the manufacture of the described target device with its structures can be achieved by direct writing methods with which material is removed or material is deposited, for example by means of ion, electron or laser beams.
  • the new X-ray sources with their limited extent of full-surface or full-volume target material can also be implemented as so-called multiple target arrangements.
  • These have N targets on one carrier, e.g. controlled by suitable deflection of the electron beam, which enables the selection of a specific one of the N targets.
  • the usability of the arrangement can thereby be increased. It is increased by a factor of N in the service life.
  • applications can also be used in which the sample is irradiated under different geometric arrangements (angles) without the sample, the X-ray tube or the detector having to be moved.
  • the multiple targets on the same carrier need not be made of the same material, so they can consist of different materials.
  • the various geometric shapes described above can also be used.
  • Designs of the carrier also locally increase the intensities or the beam shaping, such as structures on the back of a carrier for local intensity increase or beam shaping.
  • a trench or an X-ray optical structure are examples of such structures which are arranged on, in or in immediate succession to the rear.
  • Alternatives are corresponding structures which allow scattered electrons to emerge from the carrier by exposing the target (the spatially / geometrically limited target) without further generation of X-rays.
  • the spatial / geometric limitation of the target extension can be pronounced in various designs, which are explained below using examples. What they all have in common is that they have defined dimensions in the lateral and vertical directions, which determine the lateral resolution of the focal spot. This also means that the point of impact of the particle beam (for example the electron beam) can be greater than the limited lateral extent of the target material. After the carrier material but little or hardly
  • the major portion of the small focal spot is defined by the extent of the target material.
  • This extension can also result in a design of the focal spot in the designs described deviates from a punctiform formation.
  • the current of the electron beam does not need to be increased. Nevertheless, focussing of significantly less than 1 ⁇ m is achieved, which extends into the nanostructuring in a specific embodiment.
  • the geometric design be it the lateral and vertical extension and / or the geometric design as a special shape, determines
  • Beam characteristic in the sense of an intensity distribution of the X-ray source is a Beam characteristic in the sense of an intensity distribution of the X-ray source.
  • those beam sources that deviate from a point-like impact point are optimized for a special adaptation to the target object (the desired application).
  • Geometric shapes of this kind cannot be produced by the "electron bulb" previously used for beam formation.
  • This not only reduces the dimension of the focal spot in order to optically detect reduced sizes, but the shape of the focal spot can be optimized for certain applications.
  • Figure 1 is a first embodiment of a target device 21, in which the target is applied to a carrier B (on the surface).
  • Figure 2 illustrates a second embodiment (design) of a
  • Target device 22 in which the target is built into the carrier layer B.
  • FIG. 3 illustrates a third embodiment 23, in which a cover layer D is provided in addition to the embodiment according to FIG.
  • FIG. 4 illustrates a fourth embodiment 24, in which the target A is produced buried in the carrier.
  • FIG. 5 illustrates a further embodiment 25, in which at least one of the shapes of FIGS. 1 to 4 described above is used and a geometric shape is selected for the target material A (here A "or A *).
  • FIG. 6 illustrates a sixth embodiment 26 with a target material A embedded in strip form 40 in the carrier material B.
  • FIG. 7 illustrates a further embodiment 27 with a structure on the back of the carrier material 30, for increasing the local intensity or
  • Beam formation here a trench 30 as a structure.
  • FIG. 5 there is a special geometric configuration such that an annular one Structure (perpendicular to the paper plane) can be given.
  • FIG. 6 the designs that were explained for FIGS. 1 to 4 and 7 are possible.
  • the x-ray source described is shown as target devices 21 to 27, which are realized in a transmission arrangement or in an angular arrangement with a small active focal spot, which are not limited by scattering effects of the electron beam, but are limited by the target material A itself, which is in each case in extends laterally and in the vertical direction (has a defined dimension).
  • the lateral resolution of the focal spot as an X-ray source with the emitted X-ray radiation R is determined by this target material and its spatial / geometric dimension.
  • FIG. 5 by irradiating the X-rays onto a lower-lying layer 50, which is applied to a second carrier material and in which an annular design is to be irradiated by X-rays, shows a possibility of the shape and orientation of the laterally and vertically defined focal spot on the application.
  • this application will be optimized, so that FIG. 5 is only used as an example, which also gives corresponding guidelines for understanding the other exemplary embodiments for implementation that is optimized for the application.
  • the optimization is based in particular on the intensity and resolution in one direction, such as by strip or line sources, which are explained below.
  • Target A consisting of target material A as the high-Z material, scatters more than the low-Z materials that are used as carrier materials. Examples of the formation of these materials were initially given in the general part and are not to be repeated here.
  • the target is located on or in a carrier material B, which can have different configurations according to FIGS. 1 to 7.
  • the carrier fulfills the function of a mechanical holder for the target. At the same time, it forms a window for the X-ray tube for transmitting arrangements.
  • the carrier and the carrier material are responsible for dissipating the heat generated on the focal spot and for this purpose has the highest possible thermal conductivity.
  • the material of the carrier B consists of such a low-Z material which generates little X-radiation and weakens the useful radiation (the X-ray radiation R) generated by the target material as little as possible.
  • a target material A is applied rectangularly to a carrier material B in the side view.
  • This target material is irradiated with an electron beam e.
  • the target material 11 itself has a transverse extension a1 and a thickness a2. These dimensions in the lateral and vertical directions determine the shape (intensity distribution) of the X-ray radiation R.
  • This X-ray radiation R falls out in the direction perpendicular to the surface of the carrier material B from the high-Z material A, directed downward and in the example shown is a filter disc C passed, which suppresses interference radiation of the carrier B.
  • This filter C can be designed as a single component which is narrow in the vertical direction with respect to the carrier B or as part of the carrier, for example as a layer on the underside of the carrier material B.
  • a target material A is provided in FIG. 2 in spatial / geometric extension 12, which appears rectangular in a sectional view shown here.
  • the sectional view shows that the target material is built into the carrier layer B, e.g. to achieve improved thermal loads (heat dissipation) and mechanical properties.
  • the filter (or the filter C) likewise shown corresponds to that of FIG. 1.
  • FIG. 2 it is arranged directly on the underside of the carrier, which is possible as a layer on the underside or as a separately placed filter disk.
  • Ion beam structuring or local deposition e.g. by means of an ion beam, an electron beam or a laser beam.
  • FIG. 2 can be produced as an embodiment by producing a trench which is filled with the target material 12. There is no doping here, but an introduction of the target material as a solid material into the predetermined spatial / geometric dimension, which is predetermined by the trench in the example described.
  • Methods that use etching techniques or ion beams can produce the trench in depth a2 and width a1 and subsequently one can be carried out by means of large-area coating and etching back or by means of local deposition
  • the trench is filled, for example by means of ion beams, electron beams or laser beams.
  • FIG. 3 Another design according to FIG. 3 is similar to that of FIG. 2 when the corresponding manufacturing techniques are used. Here is also an embedding of the
  • Target material A is provided, the spatial / geometric configuration 13 of which results in a specific spatial / geometric configuration of the X-ray beam R obtained.
  • a cover layer D is applied, which produces an improved mechanical support and an improvement in the thermal operating conditions.
  • the cover layer D is substantially thinner than the support layer B, in the example shown essentially in the order of the depth a2 of the target A. Even at elevated operating temperatures, the target A can be operated with the cover layer D after improved heat dissipation also in the vicinity of the Targets A is reached. Operation in the liquid state is also possible, or with an increased vapor pressure.
  • Layer D preferably has a high thermal conductivity and good mechanical stability.
  • FIG. 4 Another embodiment 24 is FIG. 4.
  • a target 14 is produced from target material A buried in carrier material B.
  • the target 14 can be installed during the manufacture of the carrier B, or can be produced in the finished carrier B by ion implantation.
  • a parting plane 52 shows one possibility of generation, in which the target 14 is initially generated as described in FIG. 1.
  • a layer is then applied over a large area above surface 52, which produces target A buried.
  • the layer above the level 52 corresponds to the material from which the carrier B is made anyway below this layer.
  • FIG. 5 a further design in which the target A is given a preferred geometric shape.
  • a special beam characteristic is generated, for example as a line target or as a ring shape or in the form of several individual (spaced) target areas, which result in a multi-point radiation source. They enable phase contrast and holography applications.
  • Shown in Figure 5 is specifically a ring arrangement, which is shown in section. The two sections shown can also be line targets or in the form of individual target areas, which is why the third dimension of the representation is omitted in the graphical representation.
  • a larger area irradiation by an electron beam is also possible after the limitation of the X-ray beam R "and R * in the target arrangement 25 according to FIG. 5 is determined by the geometric dimension and lateral extent of the target material.
  • FIG. 7 A further design of a target device 27 is shown in FIG. 7.
  • a structure is provided on the back for local intensity increase or beam shaping, for example a trench 30 or other X-ray optical structures or structures which are arranged on, in or in direct succession to the back.
  • structures can be used which allow scattered electrons to emerge from the holder (carrier material B) by exposing the target 17 without further generation of X-rays. These were explained using FIG. 5.
  • the trench 30 shows an exposure of the target 17 with the lateral extension r.
  • This X-ray optical structure is introduced on the surface facing away from the point of impact of the electron beam (the flat plane of the back) by ablative machining. It extends in its depth to the underside of target material A and exposes it in so far.
  • the target materials A described preferably have a high atomic number Z.
  • the carrier material B is low
  • X-ray absorption in the desired wavelength range desired e.g. through the choice of materials B with a low atomic number, high thermal and mechanical strength as well as good thermal conductivity.
  • materials B with a low atomic number, high thermal and mechanical strength as well as good thermal conductivity.
  • examples of such materials are beryllium, silicon, aluminum, carbon.
  • the corresponding structures are formed in the nanometer range in order to generate the smallest possible beam extensions in the lateral direction.
  • Particularly preferred are beam extensions in the lateral direction that deviate from a point-shaped (circular) impact point and move in the area on the edge, such as through lines, strips or bars. According to FIG. 5, more complex geometries are also possible as a ring.
  • FIG. 6 Special designs of the structures are shown side by side in FIG. 6, which can be used both in combination and individually as target materials A or A '.
  • the target material A is inclined into the strip
  • the carrier material B which is also irradiated by the electron beam e in the vicinity of this formation of the target material 40 hardly contributes to the formation of the X-ray beam R.
  • a filter disc C according to one of the preceding examples in FIGS. 1 or 2 can be used.
  • the embodiment in FIG. 6 is an "elongated" strip-shaped lowering of a target material into the carrier material, in which the lateral direction of extent, at least in one of the two surface directions, is narrower than the depth.
  • a narrow design of an X-ray beam can also be achieved in the beam direction S2 if the target material A according to design 16 in FIG. 6 is applied to the carrier material B.
  • the beam direction is parallel to
  • This configuration is an angular arrangement in which X-rays propagate perpendicular to the radiation of the electron beam e (not shown here).
  • the trench 30 can be at least partially filled by a further material E, preferably such a material that has a small atomic number.
  • This material is located where the X-ray beam emerges. Compared to the carrier material B, it can have a physical property which differs in terms of thermal conductivity, mechanical stability or the generation of useful beams.

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Abstract

The invention relates to a target device for a beam source for emitting high-frequency, especially X-ray-frequency, radiation (R) from the target device (21,...,26) which can be irradiated by a particle beam (e) in order to emit the high-frequency radiation (R) from an impact spot (12,11) of the target device. A source of the high-frequency radiation (R) is located in the region of the impact spot of the particle beam on the target device. A target material (A) which brakes the particles of the particle beam, and thus causes the high-frequency radiation, is associated with a carrier material (B) in the region of the impact spot (12,11,15,40) in such a way that the spatial definition of the target material, in a lateral and vertical direction (a1,a2,r), comprises essentially only the region which acts as a significant source of the high-frequency radiation (R), and the lateral resolution or dimension of one of the focal spots formed by the particle beam (e) is determined and is essentially limited to the target material (A).

Description

Roentgenstrahlquelle mit einer kleinen BrennfleckgroesseX-ray source with a small focal spot size
Die Erfindung befasst sich mit einer Röntgenstrahlquelle, die als Targeteinrichtung dazu dient, einen stark fokussierten Elektronenstrahl an seiner Auftreffstelle der Targeteinrichtung in eine hochfrequente Nutzstrahlung umzusetzen, welche Röntgenstrahlung sein kann, die stark gebündelt ist.The invention relates to an X-ray source, which serves as a target device to convert a strongly focused electron beam at its point of impact of the target device into high-frequency useful radiation, which can be X-ray radiation that is highly focused.
Die Erzeugung von Röntgenstrahlung mit industriellen Röntgenröhren erfolgt durch Abbremsen von Elektronen in einem Target (einer Targeteinrichtung). Während des Abbrennens der Elektronen entsteht Röntgenstrahlung, allerdings weniger als 1% der Elektronenenergie. Diese wird von dem Target (an der Auftreffstelle in der Targeteinrichtung) emittiert. Die restliche Energie wird im wesentlichen in Wärme umgesetzt. Im Prinzip gibt es zwei unterschiedliche Mikrofokus- Röntgenröhrentechniken, welche sich in ein geschlossenes und ein offenes System untergliedern lassen. Innerhalb dieser Techniken sind bezüglich der Targetanordnung weitere Untergliederungen möglich, die sich im wesentlichen durch Richtungen des Elektronen- und Röntgenstrahls unterscheiden. Bei einem Transmissions-Target sind diese Strahlen parallel. Bei einem Winkeltarget sind Elektronenstrahl und Röntgenstrahl unterschiedlich gerichtet, haben also unterschiedliche Strahlwinkel. Insbesondere die Anordnung mit dem Winkeltarget hat einen Vorteil, das Targetmaterial auf einer massiven Trägerfläche anbringen zu können, und damit höhere Röntgenleistungen (Röntgenphotonen pro Zeit) entstehen lassen zu können. Gegenüber dem Transmissions-Target besteht allerdings der Nachteil eines geometrisch bedingten kleineren Röntgenstrahlpegels sowie eines größeren Prüfobjekt-Brennfleckabstandes. Offene Systeme erlauben den Austausch aller Komponenten innerhalb der Röhre, wie Target, Filament, etc. Das Vakuum wird durch entsprechende Pumpen dabei jeweils neu erzeugt. Dies kann bei geschlossenen Systemen nicht erfolgen, die nach ihrer Herstellung (beispielsweise als geschlossene Metall-Keramik oder Glasröhren) einen zerstörungsfreien und wiederherstellbaren Eingriff in das Innere nicht erlauben. Nach dem beschriebenen Stand der Technik erzeugte Mikrofokus-Brennflecke werden durch eine unter Umständen mehrstufige elektromagnetische Fokussierung eines beschleunigten Elektronenstrahls auf dem Target (der Targeteinrichtung) erzeugt. Das Target ist hierbei ein flächig auf einem geeigneten Trägermaterial aufgebrachtes Hoch-Z-Material, beispielsweise Beryllium als Trägermaterial und Wolfram als Targetmaterial. Die Schichtdicke des Targets liegt in der Größenordnung von einigen μm. Dabei können die Elektronen-Brennflecke zwar auf Größen deutlich kleiner als 1μm fokussiert werden, bedingt durch Streueffekte der Elektronen innerhalb der Auftreffstelle (des Targets der Targeteinrichtung) sind Brennfleckgrößen deutlich unterhalb von 1μm aber nicht mehr realistisch. Die maximal vom Target aufnehmbare Leistung (ohne Zerstörung bzw. Einbrennen des Targets) korreliert dabei mit der Brennfleckgröße und liegt bei der dargestellten Technologie heute bei im wesentlichen 1 Watt/μm Brennfleckdurchmesser. Auch über die Erstreckung des Brennflecks hinaus erstreckt sich das aufgebrachte Hoch-Z-Material. Es ist also flächig ausgedehnter, als der eigentlich auf einem kleinen Abschnitt dieser speziellen Targetschicht entstehende Brennfleck.X-ray radiation is generated with industrial X-ray tubes by braking electrons in a target (a target device). X-rays are generated during the burning of the electrons, but less than 1% of the electron energy. This is emitted by the target (at the point of impact in the target device). The remaining energy is essentially converted into heat. In principle, there are two different microfocus X-ray tube techniques, which can be divided into a closed and an open system. Within these techniques, further subdivisions are possible with respect to the target arrangement, which essentially differ in the directions of the electron and X-ray beams. With a transmission target, these beams are parallel. With an angular target, the electron beam and the X-ray beam are directed differently, that is to say they have different beam angles. In particular, the arrangement with the angular target has the advantage that the target material can be attached to a solid support surface and thus higher X-ray powers (X-ray photons per time) can be generated. Compared to the transmission target, however, there is the disadvantage of a geometry-related smaller X-ray level and a larger test object focal point distance. Open systems allow the exchange of all components within the tube, such as target, filament, etc. The vacuum is generated by appropriate pumps. This cannot be done with closed systems, which after their manufacture (for example as closed metal-ceramic or glass tubes) do not allow a non-destructive and recoverable intervention into the interior. Microfocus focal spots produced according to the described prior art are generated by a possibly multistage electromagnetic focusing of an accelerated electron beam on the target (the target device). In this case, the target is a high-Z material applied flatly on a suitable carrier material, for example beryllium as carrier material and tungsten as target material. The layer thickness of the target is of the order of a few μm. The electron focal spots can be focused on sizes significantly smaller than 1 μm, due to scattering effects of the electrons within the point of impact (the target of the target device) focal spot sizes are clear below 1μm but no longer realistic. The maximum power that can be absorbed by the target (without destroying or burning in the target) correlates with the size of the focal spot and is now essentially 1 watt / μm focal spot diameter in the technology shown. The applied high-Z material also extends beyond the extent of the focal spot. It is therefore more extensive than the focal spot actually created on a small section of this special target layer.
Im Stand der Technik ist außerdem eine Mikrofokus-Röntgeneinrichtung zugänglich, vgl. dazu EP 815 582 B1 (Medixtec). Dort wird eingehend eine Röntgenstrahlquelle beschrieben, die mit einem fokussierten Elektronenstrahl auf ein Target einstrahlt, das aus zwei Schichten besteht, einer Bremsschicht (dort 32) und einer Trägerschicht (dort 33). Die stark fokussierten Elektronenstrahlen wirken umformend auf die Bremsschicht ein und in der dortigen Figur 4A wird im Vergleich zur dortigen Figur 4 vorgeschlagen, die Bremsschicht zugunsten einer eingebetteten Bremsstelle umzuformen, welche als Dotierung nur noch eine solche Abmessung besitzt, die der Elektronenstrahl bei gleichzeitiger Reduzierung seines Durchmessers als Bremsvolumen verwendet. Damit kann eine weitere Verkleinerung des Volumens der Strahlenquelle erreicht werden, das unter dem (dort mit 40 bezeichneten) Bremsvolumen liegt, das auch als Streuvolumen oder Streuzone des Teilchenstrahls bezeichnet wird. Eingehend beschrieben ist diese Dotierung im Trägermaterial und Reduzierung des Volumens in den dortigen Absätzen [020] bis [023], dort Spalten 5 und 6. Die kleinen Dotierungszonen als Röntgenstrahlquelle werden durch die hohe Stromdichte abgeschmolzen und entweder der Strahl wird bei fest stehender Targeteinrichtung durch eine Ablenkeinrichtung (dort 19) abgelenkt und einer anderen Dotierungszone zugeführt, oder das Target selbst wird mit einer Motoreinrichtung (dort 35), jeweils gesteuert von einer Versatzsteuerung (dort 34) in seiner räumlichen Lage verändert. Allerdings muß bei der beschriebenen Dotierung einer kleineren Auftreffstelle beachtet werden, dass die Stromdichte erhöht wird, um die gleiche Ausbeute an Röntgenphotonen pro Zeit erhalten , vgl. dort die "Targetmaterial- Dotierung" 41 sowie die dort angegebene Erhöhung des Stromes im Sinne einer "Elektronenstrahldichte", vgl. dort Spalte 6, Zeilen 25 bis 27. Um die diesbezüglich schneller erfolgende Abschmelzung zu kompensieren, wird die zuvor beschriebene Veränderung der Auftreffstelle eingesetzt. Zielsetzung, Ausgangspunkt und Aufgabenstellung der Erfindung ist es, die Brennfleckgröße weiter zu reduzieren, insbesondere aber die Auflösung des Brennflecks so zu gestalten, daß sich die Form und Ausrichtung auf eine Anwendung optimieren läßt, insbesondere die Intensität und Auflösung in einer Richtung ausgebildet wird, wie z.B. durch eine strichförmige Quelle.A microfocus X-ray device is also accessible in the prior art, cf. in addition EP 815 582 B1 (Medixtec). There, an X-ray source is described in detail, which irradiates a focused electron beam onto a target that consists of two layers, a braking layer (there 32) and a carrier layer (there 33). The strongly focused electron beams have a reshaping effect on the brake layer and in FIG. 4A there, in comparison to FIG. 4 there, it is proposed to reshape the brake layer in favor of an embedded braking point which, as doping, has only such a dimension that the electron beam has while reducing its Diameter used as the braking volume. A further reduction in the volume of the radiation source can thus be achieved, which is below the braking volume (designated 40 there), which is also referred to as the scattering volume or scattering zone of the particle beam. This doping is described in detail in the carrier material and the reduction in volume in the paragraphs there [020] to [023], there columns 5 and 6. The small doping zones as the X-ray source are melted off by the high current density and either the beam is passed through with the target device stationary a deflection device (there 19) is deflected and fed to another doping zone, or the target itself is changed in its spatial position with a motor device (there 35), each controlled by an offset control (there 34). However, in the case of the described doping of a smaller impact point, it must be noted that the current density is increased in order to obtain the same yield of X-ray photons per time, cf. there the "target material doping" 41 and the increase in current given there in the sense of an "electron beam density", cf. there column 6, lines 25 to 27. In order to compensate for the faster melting in this regard, the previously described change in the point of impact is used. The aim, starting point and task of the invention is to further reduce the focal spot size, but in particular to design the resolution of the focal spot so that the shape and orientation can be optimized for an application, in particular the intensity and resolution is formed in one direction, such as eg through a line-shaped source.
Erreicht wird das durch eine Targeteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem solchen Verfahren, wie Herstellverfahren oder Betriebsverfahren.This is achieved by a target device according to claim 1 or such a method, such as manufacturing method or operating method.
Die Röntgenquelle kann in eine Röntgeneinrichtung eingebaut sein, die mit einer Elektronenstrahl-Vorrichtung arbeitet, wie sie in der eingangs beschriebenen B1 -Patentschrift beschrieben ist. Auch andere Strahlquellen sind möglich. Hier soll der Schwerpunkt auf die Strahlquelle gelegt werden, die das Target oder die Targeteinrichtung betrifft, an welcher die Umsetzung des Elektronenstrahls in einen hochfrequenten, insbesondere röntgenfrequenten Strahlungsanteil umgesetzt wird. Dabei wird nur ein ganz geringer Anteil der Energie des Elektronenstrahls tatsächlich umgesetzt. Die Erzeugung von Röntgenstrahlung mittels industrieller Röntgenröhren erfolgt durch das Abbremsen im Target, gemäß dem hier bezogenen Vorschlag in einem solchen Bereich, der von dem Target begrenzt wird. Der kleine aktive Brennfleck wird also nicht durch den Streueffekt des Elektronenstrahls (als Beispiel desThe x-ray source can be installed in an x-ray device which works with an electron beam device as described in the B1 patent document described at the beginning. Other beam sources are also possible. Here, the focus is to be placed on the beam source, which relates to the target or the target device, on which the conversion of the electron beam is converted into a high-frequency, in particular X-ray-frequency, radiation component. Only a very small proportion of the energy of the electron beam is actually converted. The generation of X-rays by means of industrial X-ray tubes takes place by braking in the target, in accordance with the proposal referred to here, in such an area that is delimited by the target. The small active focal spot is therefore not affected by the scattering effect of the electron beam (as an example of the
Teilchenstrahls) begrenzt, sondern wird begrenzt durch ein Targetmaterial, das in lateraler und in vertikaler Richtung eine definierte Dimension aufweist (Anspruch 1). Die Dimensionen bestimmen die laterale Auflösung des Brennflecks. Die Form und Ausrichtung (des Targetmaterials bzw. des Brennflecks) wird auf die Anwendung optimiert. Das in seiner Erstreckung (vertikale und laterale Richtung) begrenzte Targetmaterial ist kein flächig aufgebrachtes Hoch-Z-Material, dessen Dimension wesentlich größer ist, als die Brennfleckgröße, vielmehr beschränkt sich die Erstreckung des Targets im wesentlichen auf die Größe des Brennflecks.Particle beam) limited, but is limited by a target material that has a defined dimension in the lateral and vertical directions (claim 1). The dimensions determine the lateral resolution of the focal spot. The shape and orientation (of the target material or focal spot) is optimized for the application. The target material, which is limited in its extent (vertical and lateral direction), is not a planarly applied high-Z material, the dimension of which is considerably larger than the size of the focal spot. Rather, the extent of the target is essentially limited to the size of the focal spot.
Unter einem Brennfleck ist dabei aber nicht nur ein "Fleck" im Sinne eines gegebenenfalls unregelmäßigen Kreises oder eines Vierecks zu verstehen, sondern auch solche geometrischen Formen, die in ihrer Gestalt als z.B. Linie, Punkt oder Ring oder Strich (Balken) auf eine Anwendung optimiert sind. Anders als bei der eingangs beschriebenen B1 -Schrift, ist die laterale und vertikale Erstreckung nicht lediglich durch eine Dotierung in einem Niedrig-Z-Material vorgenommen, als "Targetmaterial- Dotierung", sondern ersetzt als im wesentlichen vollständig stahlerzeugendes Hoch-Z- Targetmaterial im Raum der gesamten lateralen und vertikalen Erstreckung dieses Targetmaterials das Niedrig-Z-Material im Falle der Einbettung (Anspruch 6), oder ist als in seiner Erstreckung begrenztes Targetmaterial auf das Trägermaterial aufgebracht (Anspruch 4 oder 17).A focal spot is not only to be understood as a "spot" in the sense of a possibly irregular circle or a square, but also those geometric shapes that are optimized for use in their shape as a line, point or ring or line (bar) are. In contrast to the B1 font described at the outset, the lateral and vertical extension is not only carried out by doping in a low-Z material, as "target material doping", but instead as an essentially completely steel-producing high-Z target material Space of the total lateral and vertical extension of this target material is the low-Z material in the case of embedding (claim 6), or is applied as a target material limited in its extent to the carrier material (claim 4 or 17).
Das Target befindet sich auf oder in einem Träger, das als Trägermaterial beschrieben werden kann und die Eigenschaften einer mechanischen Halterung des Targets und der Abfuhr von gebildeter Wärme durch die Umwandlung in Röntgenstrahlung übernimmt. Gleichzeitig ist das Trägermaterial so ausgebildet, dass möglichst wenig Röntgenstrahlen gebildet werden sollen, welche allein oder hauptsächlich von dem Hoch-Z-Targetmaterial ausgehen sollen, welches im Wesentlichen in seinem ganzen Volumen strahlerzeugend ist. Diese (röntgenfrequente) Nutzstrahlung soll durch das Trägermaterial möglichst wenig geschwächt werden.The target is located on or in a carrier, which can be described as a carrier material and which takes over the properties of a mechanical holding of the target and the dissipation of heat generated by the conversion into X-rays. At the same time, the carrier material is designed in such a way that as few X-rays as possible are to be formed, which should originate solely or mainly from the high-Z target material, which essentially generates the entire volume of the beam. This (X-ray frequency) useful radiation should be weakened as little as possible by the carrier material.
Geeignete Materialien für das Hoch-Z-Targetmaterial ist z.B. Wolfram. Geeignetes Material für das Trägermaterial ist Beryllium. Andere Materialien mit hoher Ordnungszahl Z können für das Targetmaterial eingesetzt werden, vgl. dazu dieSuitable materials for the high-Z target material are e.g. Tungsten. A suitable material for the carrier material is beryllium. Other materials with a high atomic number Z can be used for the target material, cf. plus the
EP 815 582 B1, Spalte 3, Zeilen 23 bis 26. Andere Materialien für das Trägermaterial sind im Anschluss an die zitierte Passage beschrieben, Spalte 3, Zeilen 27 bis 29.EP 815 582 B1, column 3, lines 23 to 26. Other materials for the carrier material are described after the passage cited, column 3, lines 27 to 29.
Gewünscht ist für das Trägermaterial eine geringe Röntgenstrahlabsorption im gewünschten Wellenlängenbereich z.B. durch eine niedrige Ordnungszahl, hohe thermische und mechanische Belastbarkeit sowie gute Wärmeleitfähigkeit. Ergänzend zu den beschriebenen Materialien für das Trägermaterial empfehlen sich Diamant und Siliciumcarbid (SiC).What is desired for the carrier material is a low X-ray absorption in the desired wavelength range, e.g. due to a low atomic number, high thermal and mechanical strength as well as good thermal conductivity. In addition to the materials described for the carrier material, diamond and silicon carbide (SiC) are recommended.
Das Target kann in seiner geometrischen Form und Ausrichtung an die Anwendung angepasst sein. Verschiedene geometrische Formen sind z.B. Linie, Punkt oder verschiedene Größen, insbesondere auf einem gemeinsamen Träger, so dass sich verschiedene Strahlcharakteristiken, Auflösung und/oder Intensitäten der Röntgenstrahlung mit ein und derselben Anordnung realisieren lassen (Anspruch 2).The geometric shape and orientation of the target can be adapted to the application. Different geometric shapes are e.g. Line, point or different sizes, in particular on a common carrier, so that different beam characteristics, resolution and / or intensities of the X-rays can be realized with one and the same arrangement (claim 2).
Das begrenzte Target kann an mehreren Stellen des Trägers angeordnet sein, so an der Oberfläche, direkt unterhalb der Oberfläche, abgedeckt von einer Deckschicht oder ganz innerhalb des Trägermaterials (eingebettet, ohne zur Oberfläche freizuliegen).The delimited target can be arranged at several locations on the carrier, for example on the surface, directly below the surface, covered by a cover layer or entirely within the carrier material (embedded without being exposed to the surface).
Auf der Rückseite des Trägers können Strukturen eingebracht sein, die lokale Intensitätssteigerung oder Strahlformungseigenschaft besitzen (Anspruch 3). Die Herstellung der beschriebenen Targeteinrichtung mit ihren Strukturen kann durch direkt schreibende Verfahren erreicht werden, mit denen Material abgetragen wird oder Material abgeschieden wird, beispielsweise mittels Ionen-, Elektronen- oder Laserstrahlen.Structures can be introduced on the back of the carrier, which have local intensity increase or beam shaping property (claim 3). The manufacture of the described target device with its structures can be achieved by direct writing methods with which material is removed or material is deposited, for example by means of ion, electron or laser beams.
Die neuen Röntgenquellen mit ihrer begrenzten Erstreckung aus vollflächigem bzw. voll-volumenhaltigen (insgesamt als Quelle dienenden) Targetmaterial sind auch als sogenannte Vielfach-Targetanordnungen ausführbar. Diese haben N Targets auf einem Träger, z.B. angesteuert durch geeignete Ablenkung des Elektronenstrahls, welche die Auswahl eines bestimmten der N Targets ermöglicht. Dadurch kann die Nutzbarkeit der Anordnung erhöht werden. Sie wird um den Faktor N in der Lebensdauer erhöht. Werden mehrere Targets auf demselben Träger angeordnet, können auch Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Probe unter verschiedenen geometrischen Anordnungen (Winkeln) bestrahlt wird, ohne dass die Probe, die Röntgenröhre oder der Detektor bewegt werden müssen. Die mehreren Targets auf demselben Träger brauchen nicht aus demselben Werkstoff zu sein, können also aus verschiedenen Materialien bestehen. Ebenso sind die oben beschriebenen verschiedenen geometrischen Formen einsetzbar.The new X-ray sources with their limited extent of full-surface or full-volume target material (which serves as a source overall) can also be implemented as so-called multiple target arrangements. These have N targets on one carrier, e.g. controlled by suitable deflection of the electron beam, which enables the selection of a specific one of the N targets. The usability of the arrangement can thereby be increased. It is increased by a factor of N in the service life. If several targets are arranged on the same carrier, applications can also be used in which the sample is irradiated under different geometric arrangements (angles) without the sample, the X-ray tube or the detector having to be moved. The multiple targets on the same carrier need not be made of the same material, so they can consist of different materials. The various geometric shapes described above can also be used.
Bauformen auch des Trägers erhöhen lokal die Intensitäten oder die Strahlformung, wie beispielsweise Strukturen auf der Rückseite eines Trägers zur lokalen Intensitätssteigerung oder Strahlformung. Ein Graben oder eine röntgenoptische Struktur sind Beispiele solcher Strukturen, die auf, in oder in unmittelbarer Folge zur Rückseite angeordnet sind. Alternativen sind entsprechende Strukturen, welche gestreute Elektronen durch Freilegung des Targets (des räumlich/geometrisch begrenzten Targets) ohne weitere Erzeugung von Röntgenstrahlen aus dem Träger austreten lassen.Designs of the carrier also locally increase the intensities or the beam shaping, such as structures on the back of a carrier for local intensity increase or beam shaping. A trench or an X-ray optical structure are examples of such structures which are arranged on, in or in immediate succession to the rear. Alternatives are corresponding structures which allow scattered electrons to emerge from the carrier by exposing the target (the spatially / geometrically limited target) without further generation of X-rays.
Die räumlich/geometrische Begrenzung der Targeterstreckung (des Targetmaterials) kann in verschiedenen Bauformen ausgeprägt sein, die an Beispielen in Folge erläutert werden. Allen ist gemeinsam, dass sie in lateraler und vertikaler Richtung definierte Dimensionen aufweisen, welche die laterale Auflösung des Brennflecks bestimmen. Das beinhaltet auch, dass die Auftreffstelle des Teilchenstrahls (beispielsweise des Elektronenstrahls) größer sein kann, als die begrenzte laterale Erstreckung des Targetmaterials. Nachdem das Trägermaterial aber wenig oder kaum zurThe spatial / geometric limitation of the target extension (of the target material) can be pronounced in various designs, which are explained below using examples. What they all have in common is that they have defined dimensions in the lateral and vertical directions, which determine the lateral resolution of the focal spot. This also means that the point of impact of the particle beam (for example the electron beam) can be greater than the limited lateral extent of the target material. After the carrier material but little or hardly
Röntgenstrahlung beiträgt, ist der wesentliche Anteil des kleinen Brennflecks von der Erstreckung des Targetmaterials definiert. Diese Erstreckung kann in den beschriebenen Bauformen auch eine Gestaltung des Brennflecks ergeben, die von einer punktförmigen Ausbildung abweicht. Der Strom des Elektronenstrahls braucht dabei nicht erhöht zu werden. Dennoch werden Fokussierungen von deutlich kleiner als 1 μm erreicht, was in spezifischer Ausgestaltung in die Nanostrukturierung hineinreicht. Auch hier bestimmt die geometrische Ausbildung, sei es die laterale und vertikale Erstreckung und/oder die geometrische Ausbildung als spezielle Form, dieX-rays contribute, the major portion of the small focal spot is defined by the extent of the target material. This extension can also result in a design of the focal spot in the designs described deviates from a punctiform formation. The current of the electron beam does not need to be increased. Nevertheless, focussing of significantly less than 1 μm is achieved, which extends into the nanostructuring in a specific embodiment. Here too, the geometric design, be it the lateral and vertical extension and / or the geometric design as a special shape, determines
Strahlcharakteristik im Sinne einer Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlquelle.Beam characteristic in the sense of an intensity distribution of the X-ray source.
Speziell diejenigen Strahlquellen, welche von einer punktförmigen Auftreffstelle abweichen sind für eine spezielle Anpassung an das Zielobjekt (die gewünschte Anwendung) hin optimiert. Solche geometrischen Formen können von der bislang zur Strahlbildung herangezogenen "Elektronenbirne" nicht erzeugt werden.In particular, those beam sources that deviate from a point-like impact point are optimized for a special adaptation to the target object (the desired application). Geometric shapes of this kind cannot be produced by the "electron bulb" previously used for beam formation.
Damit wird nicht nur die Dimension des Brennflecks reduziert, um reduzierte Größen optisch zu erfassen, sondern die Form des Brennflecks kann auf bestimmte Anwendungen optimiert sein. This not only reduces the dimension of the focal spot in order to optically detect reduced sizes, but the shape of the focal spot can be optimized for certain applications.
Ausführungsbeispiele erläutern und ergänzen das Verständnis der beschriebenen und beanspruchten Erfindung.Exemplary embodiments explain and supplement the understanding of the described and claimed invention.
Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Targeteinrichtung 21 , bei der das Target auf einen Träger B aufgebracht ist (auf der Oberfläche).Figure 1 is a first embodiment of a target device 21, in which the target is applied to a carrier B (on the surface).
Figur 2 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform (Bauform) einerFigure 2 illustrates a second embodiment (design) of a
Targeteinrichtung 22, bei der das Target in die Trägerschicht B eingebaut ist.Target device 22, in which the target is built into the carrier layer B.
Figur 3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform 23, bei der zusätzlich zur Ausführung nach Figur 2 eine Deckschicht D vorgesehen ist.FIG. 3 illustrates a third embodiment 23, in which a cover layer D is provided in addition to the embodiment according to FIG.
Figur 4 veranschaulicht eine vierte Ausführungsform 24, bei der das Target A im Träger vergraben erzeugt wird.FIG. 4 illustrates a fourth embodiment 24, in which the target A is produced buried in the carrier.
Figur 5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform 25, bei der zumindest eine der zuvor beschriebenen Formen der Figuren 1 bis 4 Anwendung findet und eine geometrische Form für das Targetmaterial A (hier A" bzw. A*) gewählt wird.FIG. 5 illustrates a further embodiment 25, in which at least one of the shapes of FIGS. 1 to 4 described above is used and a geometric shape is selected for the target material A (here A "or A *).
Figur 6 veranschaulicht eine sechste Ausführungsform 26 mit einem streifenförmig 40 in das Trägermaterial B eingebetteten Targetmaterial A.FIG. 6 illustrates a sixth embodiment 26 with a target material A embedded in strip form 40 in the carrier material B.
Figur 7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform 27 mit einer Struktur auf der Rückseite des Trägermaterials 30, zur lokalen Intensitätssteigerung oderFIG. 7 illustrates a further embodiment 27 with a structure on the back of the carrier material 30, for increasing the local intensity or
Strahlformung, hier eines Grabens 30 als Struktur.Beam formation, here a trench 30 as a structure.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden mehrere Gestaltungen von Bauformen beschrieben, die räumlich/geometrische Gestaltungen eines Vollmaterials A als Targetmaterial zeigen, welches den Brennfleck in seiner lateralen Abmessung und in seiner geometrischen Ausbildung bestimmt. Dabei sind die Darstellungen in Seitenansicht jeweils als Streifen oder Balken ausgebildet, was ihre Erstreckung in Tiefenrichtung (des Papiers) - senkrecht zur Ebene des Papiers - offen lässt. Hier sind mehrere Gestaltungen möglich, so kann in dieser Richtung eine kreisförmige (punktförmige) Ausbildung ebenso bestehen, wie eine quadratische oder rechteckige Ausbildung, was die Betrachtung von der Seite (als Schnitt) ermöglicht. Allein bei der Figur 5 ist eine spezielle geometrische Ausbildung so gegeben, dass eine ringförmige Struktur (senkrecht zur Papierebene) gegeben sein kann. Bei der Ausbildung nach Figur 6 sind die Gestaltungen möglich, die zu den Figuren 1 bis 4 und 7 erläutert waren.In the exemplary embodiments described, several designs of designs are described which show spatial / geometric designs of a solid material A as the target material, which determines the focal spot in its lateral dimension and in its geometric design. The side view representations are each designed as strips or bars, which leaves their extension in the depth direction (of the paper) - perpendicular to the plane of the paper - open. Several designs are possible here, so there can be a circular (punctiform) design in this direction as well as a square or rectangular design, which allows viewing from the side (as a section). In FIG. 5 alone, there is a special geometric configuration such that an annular one Structure (perpendicular to the paper plane) can be given. In the embodiment according to FIG. 6, the designs that were explained for FIGS. 1 to 4 and 7 are possible.
Die beschriebene Röntgenquelle ist als Targeteinrichtungen 21 bis 27 dargestellt, die in Transmissions-Anordnung oder in Winkel-Anordnung mit einem kleinen aktiven Brennfleck realisiert werden, welche nicht durch Streueffekte des Elektronenstrahls begrenzt, sondern durch das Targetmaterial A selbst begrenzt sind, welches sich jeweils in lateraler und in vertikaler Richtung definiert erstreckt (eine definierte Dimension besitzt). Die laterale Auflösung des Brennflecks als Röntgenquelle mit der abgegebenen Röntgenstrahlung R wird durch dieses Targetmaterial und seine räumlich/geometrische Dimension bestimmt. Eine in Figur 5 skizzierte Anwendung, durch Aufstrahlen der Röntgenstrahlen auf eine tiefer liegende Schicht 50, die auf einem zweiten Trägermaterial aufgebracht ist und bei der eine ringförmige Gestaltung durch Röntgenstrahlung eingestrahlt werden soll, zeigt eine Möglichkeit der Form und Ausrichtung des lateral und vertikal definierten Brennflecks auf die Anwendung. Diese Anwendung wird im Regelfall optimiert sein, so dass die Figur 5 nur als ein Beispiel herangezogen wird, was entsprechende Verständnis-Leitlinien auch für die anderen Ausführungsbeispiele zur anwendungsoptimierten Realisierung gibt. Die Optimierung orientiert sich insbesondere an der Intensität und Auflösung in einer Richtung, wie durch streifen- oder strichförmige Quellen, welche im folgenden erläutert werden.The x-ray source described is shown as target devices 21 to 27, which are realized in a transmission arrangement or in an angular arrangement with a small active focal spot, which are not limited by scattering effects of the electron beam, but are limited by the target material A itself, which is in each case in extends laterally and in the vertical direction (has a defined dimension). The lateral resolution of the focal spot as an X-ray source with the emitted X-ray radiation R is determined by this target material and its spatial / geometric dimension. An application outlined in FIG. 5, by irradiating the X-rays onto a lower-lying layer 50, which is applied to a second carrier material and in which an annular design is to be irradiated by X-rays, shows a possibility of the shape and orientation of the laterally and vertically defined focal spot on the application. As a rule, this application will be optimized, so that FIG. 5 is only used as an example, which also gives corresponding guidelines for understanding the other exemplary embodiments for implementation that is optimized for the application. The optimization is based in particular on the intensity and resolution in one direction, such as by strip or line sources, which are explained below.
Das Target A, bestehend aus Targetmaterial A als Hoch-Z-Material streut mehr, als Niedrig-Z-Materialien, die als Trägermaterialen Verwendung finden. Beispiele der Ausbildung dieser Materialien waren eingangs im allgemeinen Teil angegeben und sollen hier nicht wiederholt werden.Target A, consisting of target material A as the high-Z material, scatters more than the low-Z materials that are used as carrier materials. Examples of the formation of these materials were initially given in the general part and are not to be repeated here.
Das Target befindet sich auf oder in einem Trägermaterial B, das verschiedene Ausgestaltungen nach den Figuren 1 bis 7 haben kann. Der Träger erfüllt die Funktion einer mechanischen Halterung des Targets. Er bildet gleichzeitig für transmittierende Anordnungen ein Fenster für die Röntgenröhre. Selbstverständlich ist der Träger und das Trägermaterial für die Abfuhr der auf dem Brennfleck entstehenden Wärme zuständig und besitzt dazu eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit. Das Material des Trägers B besteht aus solchem Niedrig-Z-Material, welches wenig Röntgenstrahlung erzeugt und die vom Targetmaterial erzeugte Nutzstrahlung (die Röntgenstrahlung R) möglichst wenig schwächt.The target is located on or in a carrier material B, which can have different configurations according to FIGS. 1 to 7. The carrier fulfills the function of a mechanical holder for the target. At the same time, it forms a window for the X-ray tube for transmitting arrangements. Of course, the carrier and the carrier material are responsible for dissipating the heat generated on the focal spot and for this purpose has the highest possible thermal conductivity. The material of the carrier B consists of such a low-Z material which generates little X-radiation and weakens the useful radiation (the X-ray radiation R) generated by the target material as little as possible.
Diese Ausführungen gelten für alle beschriebenen Beispiele. In Figur 1 ist ein Targetmaterial A in der Seitenansicht rechteckig auf einem Trägermaterial B aufgebracht. Dieses Targetmaterial wird mit einem Elektronenstrahl e bestrahlt. Das Targetmaterial 11 selbst hat eine in Querrichtung verlaufende Erstreckung a1 und eine Dicke a2. Diese Abmessungen in lateraler und vertikaler Richtung bestimmen die Form (Intensitätsverteilung) der Röntgenstrahlung R. Diese Röntgenstrahlung R fällt in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägermaterials B aus dem Hoch-Z-Material A aus, gerichtet nach unten und wird im dargestellten Beispiel von einer Filterscheibe C durchgelassen, welche Störstrahlung des Trägers B unterdrückt. Dieser Filter C kann als in Höhenrichtung schmal gegenüber dem Träger B ausgebildete Einzelkomponente oder als Teil des Trägers ausgeführt sein, z.B. als Schicht auf der Unterseite des Trägermaterials B.These statements apply to all the examples described. In FIG. 1, a target material A is applied rectangularly to a carrier material B in the side view. This target material is irradiated with an electron beam e. The target material 11 itself has a transverse extension a1 and a thickness a2. These dimensions in the lateral and vertical directions determine the shape (intensity distribution) of the X-ray radiation R. This X-ray radiation R falls out in the direction perpendicular to the surface of the carrier material B from the high-Z material A, directed downward and in the example shown is a filter disc C passed, which suppresses interference radiation of the carrier B. This filter C can be designed as a single component which is narrow in the vertical direction with respect to the carrier B or as part of the carrier, for example as a layer on the underside of the carrier material B.
Ähnlich wie in Figur 1 ist in Figur 2 ein Targetmaterial A in räumlich/geometrischer Erstreckung 12 vorgesehen, das in einer hier dargestellten Schnittansicht rechteckig erscheint. Die Schnittansicht zeigt, dass das Targetmaterial in die Trägerschicht B eingebaut wird, um z.B. verbesserte thermische Belastungen (Wärmeabfuhr) und mechanische Eigenschaften zu erreichen. Das (oder der) ebenfalls gezeigte Filter C entspricht demjenigen von Figur 1. Es ist hier in Figur 2 direkt auf der Unterseite des Trägers angeordnet, was als Schicht auf der Unterseite oder als gesondert aufgelegte Filterscheibe möglich ist.Similar to FIG. 1, a target material A is provided in FIG. 2 in spatial / geometric extension 12, which appears rectangular in a sectional view shown here. The sectional view shows that the target material is built into the carrier layer B, e.g. to achieve improved thermal loads (heat dissipation) and mechanical properties. The filter (or the filter C) likewise shown corresponds to that of FIG. 1. In FIG. 2 it is arranged directly on the underside of the carrier, which is possible as a layer on the underside or as a separately placed filter disk.
Herstellungsverfahren für die in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen (Bauformen) sind wie folgt:Manufacturing processes for the embodiments (designs) shown in FIGS. 1 and 2 are as follows:
Bei der Aufbringung des Targets auf den Träger B können nach Figur 1 großflächige Abscheidungen mit nachfolgender Strukturierung verwendet werden, beispielsweise mittels PVD oder CVD und Fotolithografie sowie Ätztechnik eingesetzt werden. Es können auch lonenstrahl-Strukturierung oder lokale Abscheidungen, z.B. mittels lonenstrahl, Elektronenstrahl oder Laserstrahl vorgenommen werden.1, large-area deposits with subsequent structuring can be used, for example by means of PVD or CVD and photolithography and etching technology. Ion beam structuring or local deposition, e.g. by means of an ion beam, an electron beam or a laser beam.
Figur 2 kann als Ausführung durch Herstellung eines Grabens erzeugt werden, der mit dem Targetmaterial 12 verfüllt wird. Es findet hier keine Dotierung statt, sondern eine Einbringung des Targetmaterials als Vollmaterial in die vorgezeichnete räumlich/geometrische Abmessung, die im beschriebenen Beispiel durch den Graben vorgegeben ist. Verfahren, die Ätztechniken oder lonenstrahlen verwenden, können den Graben in der Tiefe a2 und Breite a1 erzeugen und nachfolgend kann mittels großflächiger Beschichtung und Rückätzen oder mittels lokaler Abscheidung eine Verfüllung des Grabens erfolgen, z.B. mittels lonenstrahlen, Elektronenstrahlen oder Laserstrahlen.FIG. 2 can be produced as an embodiment by producing a trench which is filled with the target material 12. There is no doping here, but an introduction of the target material as a solid material into the predetermined spatial / geometric dimension, which is predetermined by the trench in the example described. Methods that use etching techniques or ion beams can produce the trench in depth a2 and width a1 and subsequently one can be carried out by means of large-area coating and etching back or by means of local deposition The trench is filled, for example by means of ion beams, electron beams or laser beams.
Eine weitere Bauform nach Figur 3 ähnelt derjenigen von Figur 2, bei Einsatz der entsprechenden Herstellungstechniken. Hier ist auch eine Einbettung desAnother design according to FIG. 3 is similar to that of FIG. 2 when the corresponding manufacturing techniques are used. Here is also an embedding of the
Targetmaterials A vorgesehen, dessen räumlich/geometrische Ausbildung 13 eine bestimmte räumlich/geometrische Ausbildung des erzielten Röntgenstrahls R ergibt. Zusätzlich ist eine Deckschicht D aufgebracht, die eine verbesserte mechanische Halterung und eine Verbesserung der thermischen Betriebsbedingungen erzeugt. Die Deckschicht D ist wesentlich dünner, als die Trägerschicht B, im gezeigten Beispiel im wesentlichen in der Größenordnung der Tiefenerstreckung a2 des Targets A. Auch bei erhöhten Betriebstemperaturen kann das Target A mit der Deckschicht D betrieben werden, nachdem eine verbesserte Wärmeabfuhr auch im Umfeld des Targets A erreicht wird. Der Betrieb auch im flüssigen Zustand ist möglich, oder mit einem erhöhten Dampfdruck. Die Schicht D hat vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine gute mechanische Stabilität.Target material A is provided, the spatial / geometric configuration 13 of which results in a specific spatial / geometric configuration of the X-ray beam R obtained. In addition, a cover layer D is applied, which produces an improved mechanical support and an improvement in the thermal operating conditions. The cover layer D is substantially thinner than the support layer B, in the example shown essentially in the order of the depth a2 of the target A. Even at elevated operating temperatures, the target A can be operated with the cover layer D after improved heat dissipation also in the vicinity of the Targets A is reached. Operation in the liquid state is also possible, or with an increased vapor pressure. Layer D preferably has a high thermal conductivity and good mechanical stability.
Eie weitere Ausführungsform 24 ist Figur 4. Hier ist ein Target 14 aus dem Targetmaterial A im Trägermaterial B vergraben erzeugt. Das Target 14 kann hierzu bei der Hersteilung des Trägers B eingebaut werden, oder durch Ionenimplantation im fertigen Träger B erzeugt werden. Eine Trennebene 52 zeigt eine Möglichkeit der Erzeugung, bei der das Target 14 zunächst so erzeugt wird, wie in Figur 1 beschrieben. Danach wird großflächig eine Schicht oberhalb der Oberfläche 52 aufgetragen, die das Target A vergräbt erzeugt. Die Schicht oberhalb der Ebene 52 entspricht demjenigen Material, aus dem der Träger B unterhalb dieser Schicht ohnehin besteht.Another embodiment 24 is FIG. 4. Here, a target 14 is produced from target material A buried in carrier material B. For this purpose, the target 14 can be installed during the manufacture of the carrier B, or can be produced in the finished carrier B by ion implantation. A parting plane 52 shows one possibility of generation, in which the target 14 is initially generated as described in FIG. 1. A layer is then applied over a large area above surface 52, which produces target A buried. The layer above the level 52 corresponds to the material from which the carrier B is made anyway below this layer.
Jede der beschriebenen Anwendungen 21 , 22, 23 oder 24 kann mit Figur 5 realisiert werden, einer weiteren Bauform, bei der das Target A eine bevorzugte geometrische Form erhält. Mit dieser bevorzugten geometrischen Form wird eine spezielle Strahlcharakteristik erzeugt, z.B. als Linientarget oder als Ringform oder in Form mehrerer einzelner (beabstandeter) Targetflächen, die eine Mehrfachpunkt- Strahlungsquelle ergeben. Sie ermöglichen Phasenkontrast und Holographie- Anwendungen. Dargestellt in Figur 5 ist spezifisch eine Ringanordnung, die im Schnitt gezeigt wird. Die beiden dargestellten Abschnitte können auch Linientargets sein oder in Form von einzelnen Targetflächen ausgebildet werden, weshalb die dritte Dimension der Darstellung in der grafischen Repräsentierung weggelassen ist. Jeweils eigene Elektronenstrahlen e" oder e* bestrahlen das Target. Auch eine größerflächige Bestrahlung durch einen Elektronenstrahl ist möglich, nachdem die Begrenzung des Röntgenstrahls R" und R* bei der Targetanordnung 25 nach Figur 5 durch die geometrische Abmessung und laterale Erstreckung des Targetmaterials bestimmt wird.Each of the described applications 21, 22, 23 or 24 can be realized with FIG. 5, a further design in which the target A is given a preferred geometric shape. With this preferred geometrical shape, a special beam characteristic is generated, for example as a line target or as a ring shape or in the form of several individual (spaced) target areas, which result in a multi-point radiation source. They enable phase contrast and holography applications. Shown in Figure 5 is specifically a ring arrangement, which is shown in section. The two sections shown can also be line targets or in the form of individual target areas, which is why the third dimension of the representation is omitted in the graphical representation. In each case own electron beams e "or e * irradiate the target. A larger area irradiation by an electron beam is also possible after the limitation of the X-ray beam R "and R * in the target arrangement 25 according to FIG. 5 is determined by the geometric dimension and lateral extent of the target material.
Eine weitere Bauform einer Targeteinrichtung 27 zeigt Figur 7. Hier ist eine Struktur auf der Rückseite zur lokalen Intensitätssteigerung oder Strahlformung vorgesehen, beispielsweise ein Graben 30 oder andere röntgenoptische Strukturen oder solche Strukturen, die auf, in oder in unmittelbarer Folge zur Rückseite angeordnet werden. Alternativ können Strukturen eingesetzt werden, die gestreute Elektronen durch Freilegung des Targets 17 ohne weitere Erzeugung von Röntgenstrahlen aus dem Halter (Trägermaterial B) austreten lassen. Diese waren anhand der Figur 5 erläutert. Eine Freilegung des Targets 17 mit der lateralen Erstreckung r zeigt der Graben 30 in Figur. Diese röntgenoptische Struktur ist auf der von dem Strahlauftreffpunkt des Elektronenstrahls abgewandten Oberfläche (der flachen Ebene der Rückseite) durch eine abtragende Bearbeitung eingebracht. Er reicht in seiner Tiefenerstreckung bis zur Unterseite des Targetmaterials A und legt es in soweit frei.A further design of a target device 27 is shown in FIG. 7. Here, a structure is provided on the back for local intensity increase or beam shaping, for example a trench 30 or other X-ray optical structures or structures which are arranged on, in or in direct succession to the back. Alternatively, structures can be used which allow scattered electrons to emerge from the holder (carrier material B) by exposing the target 17 without further generation of X-rays. These were explained using FIG. 5. The trench 30 shows an exposure of the target 17 with the lateral extension r. This X-ray optical structure is introduced on the surface facing away from the point of impact of the electron beam (the flat plane of the back) by ablative machining. It extends in its depth to the underside of target material A and exposes it in so far.
Die Realisierung dieser Strukturen kann durch direkt-schreibende Verfahren eines Materialabtrags oder durch Materialabscheidung mittels lonenstrahlen, Elektronenstrahlen oder Laserstrahlen erfolgen. Die beschriebenen Targetmaterialien A haben vorzugsweise eine hohe Ordnungszahl Z. Als Trägermaterial B ist geringeThese structures can be realized by direct-writing methods of material removal or by material deposition using ion beams, electron beams or laser beams. The target materials A described preferably have a high atomic number Z. The carrier material B is low
Röntgenstrahlabsorption im gewünschten Wellenlängen-Bereich erwünscht, z.B. durch Wahl von Materialien B mit niedriger Ordnungszahl, hoher thermischer und mechanischer Belastbarkeit sowie guter Wärmeleitfähigkeit. Beispiele solcher Materialien sind Beryllium, Silizium, Aluminium, Kohlenstoff.X-ray absorption in the desired wavelength range desired, e.g. through the choice of materials B with a low atomic number, high thermal and mechanical strength as well as good thermal conductivity. Examples of such materials are beryllium, silicon, aluminum, carbon.
Die entsprechenden Strukturen werden im Nanometerbereich ausgebildet, um kleinstmögliche Strahlerstreckungen in lateraler Richtung zu erzeugen. Besonders bevorzugt sind Strahlerstreckungen in lateraler Richtung, die von einer punktförmigen (kreisförmigen) Auftreffstelle abweichen und sich im randseitig eckigen Bereich bewegen, wie durch Linien, Streifen oder Balken. Auch komplexere Geometrien sind gemäß Figur 5 als Ring möglich.The corresponding structures are formed in the nanometer range in order to generate the smallest possible beam extensions in the lateral direction. Particularly preferred are beam extensions in the lateral direction that deviate from a point-shaped (circular) impact point and move in the area on the edge, such as through lines, strips or bars. According to FIG. 5, more complex geometries are also possible as a ring.
Spezielle Ausführungen der Strukturen sind in Figur 6 nebeneinander dargestellt, die sowohl in Kombination, wie auch einzeln als Targetmaterialien A bzw. A' verwendet werden können. Das Targetmaterial A ist streifenförmig geneigt in dasSpecial designs of the structures are shown side by side in FIG. 6, which can be used both in combination and individually as target materials A or A '. The target material A is inclined into the strip
Trägermaterial 40 eingelassen (vergraben), was durch die beschriebenen Herstelltechniken erzeugt werden kann. Durch die Einbettung und schräge Ausrichtung, ergibt sich ein Röntgenstrahl in Richtung S1. Obwohl der Elektronenstrahl e in seiner lateralen Erstreckung größer ist, als die zur Oberfläche herausragende Fläche des Targetmaterials A, ist der Röntgenstrahl R in Richtung S1 stark gebündelt und entsprechend der räumlich/geometrischen Ausbildung der abgesenkten Streifenform an seiner unteren Stirnfläche ausgebildet. Das im Umfeld dieser Ausbildung des Targetmaterials 40 von dem Elektronenstrahl e mitbestrahlte Trägermaterial B trägt kaum zur Ausbildung des Röntgenstrahls R bei. Zusätzlich kann eine Filterscheibe C nach einem der vorhergehenden Beispiele der Figuren 1 oder 2 Verwendung finden. Die Ausbildung der Figur 6 ist eine "langgestreckt" streifenförmige Absenkung eines Targetmaterials in das Trägermaterial, bei der die laterale Erstreckungsrichtung, zumindest in einer der zwei Oberflächenrichtungen schmäler ist, als die Tiefenerstreckung.Carrier material 40 embedded (buried), which can be generated by the manufacturing techniques described. Due to the embedding and oblique orientation, an X-ray beam results in the direction S1. Although the electron beam e in its lateral extent is greater than the surface of the target material A protruding toward the surface, the X-ray beam R is strongly bundled in the direction S1 and is formed on its lower end face in accordance with the spatial / geometric configuration of the lowered strip shape. The carrier material B which is also irradiated by the electron beam e in the vicinity of this formation of the target material 40 hardly contributes to the formation of the X-ray beam R. In addition, a filter disc C according to one of the preceding examples in FIGS. 1 or 2 can be used. The embodiment in FIG. 6 is an "elongated" strip-shaped lowering of a target material into the carrier material, in which the lateral direction of extent, at least in one of the two surface directions, is narrower than the depth.
Eine schmale Ausbildung eines Röntgenstrahls kann auch in Strahlrichtung S2 erzielt werden, wenn das Targetmaterial A gemäß Ausbildung 16 in der Figur 6 auf dem Trägermaterial B aufgebracht ist. Hier ist die Strahlrichtung parallel zurA narrow design of an X-ray beam can also be achieved in the beam direction S2 if the target material A according to design 16 in FIG. 6 is applied to the carrier material B. Here the beam direction is parallel to
Oberflächenrichtung, beginnend ab der rechten Stirnseite des Targetmaterials A. Diese Ausbildung ist eine Winkelanordnung, bei der sich Röntgenstrahlen senkrecht zur Einstrahlung des Elektronenstrahls e (hier nicht dargestellt) ausbreiten.Surface direction, starting from the right end face of the target material A. This configuration is an angular arrangement in which X-rays propagate perpendicular to the radiation of the electron beam e (not shown here).
In einer noch weiteren Ausführung einer Bauform, die der Bauform 27 von Figur 7 entspricht, kann der Graben 30 durch einen weiteren Werkstoff E zumindest teilweise gefüllt sein, bevorzugt ein solcher Werkstoff, der eine kleine Ordnungszahl aufweist. Dieser Werkstoff ist dort angeordnet, wo der Röntgenstrahl austritt. Er kann gegenüber dem Trägermaterial B eine - in Wärmeleitfähigkeit, mechanischer Stabilität oder Nutzstrahlerzeugung abweichende - physikalische Eigenschaft besitzen. In a still further embodiment of a design that corresponds to the design 27 from FIG. 7, the trench 30 can be at least partially filled by a further material E, preferably such a material that has a small atomic number. This material is located where the X-ray beam emerges. Compared to the carrier material B, it can have a physical property which differs in terms of thermal conductivity, mechanical stability or the generation of useful beams.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Targeteinrichtung für eine Strahlquelle zur Abgabe von hochfrequenter, insbesondere röntgenfrequenter, Strahlung (R) von der Targeteinrichtung (21 , ..., 26), welche mit einem Teilchenstrahl (e) bestrahlbar ist, um die hochfrequente1. Target device for a beam source for emitting high-frequency, in particular X-ray-frequency, radiation (R) from the target device (21, ..., 26), which can be irradiated with a particle beam (e) by the high-frequency
Strahlung (R) von einer Auftreffstelle (12,11) der Targeteinrichtung abzugeben, wobei im Bereich der Auftreffstelle des Teilchenstrahls auf der Targeteinrichtung eine Quelle der hochfrequenten Strahlung (R) liegt, wobei (i) im Bereich der Auftreffstelle (12,11 ,15,40) ein die Teilchen des Teilchenstrahls abbremsendes und dabei die hochfrequente Strahlung verursachendes Targetmaterial (A) einem Trägermaterial (B) so zugeordnet ist, daß die räumliche Begrenzung des Targetmaterials in einer lateralen und in einer vertikalen Richtung (a1 ,a2,r) im wesentlichen bloß denjenigen Bereich umfaßt, der als wesentliche Quelle der hochfrequenten Strahlung (R) wirkt;To emit radiation (R) from an impact point (12, 11) of the target device, a source of the high-frequency radiation (R) being located in the area of the impact point of the particle beam on the target device, (i) in the area of the impact point (12, 11, 15 , 40) a target material (A) braking the particles of the particle beam and thereby causing the high-frequency radiation is assigned to a carrier material (B) such that the spatial limitation of the target material in a lateral and in a vertical direction (a1, a2, r) in essentially comprises only that area which acts as an essential source of high-frequency radiation (R);
(ii) womit die laterale Auflösung bzw. Abmessung eines von dem(ii) with which the lateral resolution or dimension of one of the
Teilchenstrahl (e) gebildeten Brennflecks bestimmt und im wesentlichen auf das Targetmaterial (A) beschränkt wird.Particle beam (e) focal spot is determined and essentially limited to the target material (A).
2. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Targetmaterial (A) - geometrisch geformt - ringförmig (15), linienförmig (14), quadratisch (12), streifenartig (16) oder in Tiefenrichtung des Trägermaterials (B) langgestreckt (40) ausgebildet ist.2. Target device according to claim 1, wherein the target material (A) - geometrically shaped - annular (15), linear (14), square (12), strip-like (16) or elongated (40) in the depth direction of the carrier material (B) ,
3. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Trägermaterial (B) auf der von der Auftreffstelle (10,11) abgewandten Seite eine von einer Fläche oder flachen3. Target device according to claim 1, wherein the carrier material (B) on the side facing away from the impact point (10, 11) is one of a surface or flat
Ebene abweichende geometrische Struktur (30) aufweist, die in das Trägermaterial abtragend eingebracht ist, zur Strahlformung oder lokalen Intensitätsveränderung, insbesondere Intensitätssteigerung.Has plane-deviating geometric structure (30), which is introduced in a manner that removes it from the carrier material, for beam shaping or local intensity change, in particular intensity increase.
4. Targeteinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Targetmaterial (A) ein nichtdotiertes Vollmaterial ist, insbesondere mit seinem ganzen Volumen (a1*a2) als Strahlquelle (R) nutzbar.4. Target device according to claim 1, wherein the target material (A) is a non-doped solid material, in particular with its entire volume (a1 * a2) can be used as a beam source (R).
5. Targeteinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Zielobjekt (Z) für die hochfrequente Strahlung (R) gegeben ist und das Targetmaterial (A) in seiner räumlichen oder geometrisch geformten Begrenzung mit dem Zielobjekt korrespondiert oder zur Erzeugung einer speziellen Strahlcharakteristik auf das Zielobjekt in Form und Ausrichtung optimiert ist. 5. Target device according to claim 1, wherein a target object (Z) for the high-frequency radiation (R) is given and the target material (A) corresponds in its spatial or geometrically shaped boundary with the target object or in order to generate a special beam characteristic on the target object in the form and alignment is optimized.
6. Targeteinrichtung nach einem vorigen Ansprüche, wobei das Targetmaterial (A) im Trägermaterial (B) eingebettet ist (14,13,12), insbesondere zur Oberfläche nicht freiliegt (14).6. Target device according to one of the preceding claims, wherein the target material (A) is embedded in the carrier material (B) (14, 13, 12), in particular not exposed to the surface (14).
7. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Korrespondenz zwischen räumlicher Begrenzung des Targetmaterials (A) und dem Zielobjekt eine Optimierung ist.7. Target device according to claim 1, wherein the correspondence between the spatial limitation of the target material (A) and the target object is an optimization.
8. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Teilchenstrahl ein Elektronenstrahl (e) ist.8. The target device according to claim 1, wherein the particle beam is an electron beam (e).
9. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Auftreffstelle ein Brennfleck des Teilchenstrahls (e) ist, insbesondere als Elektronenstrahl, welche Stelle größer ist, als die Form oder laterale Abmessung des Targetmaterials an der Auftreffstelle.9. Target device according to claim 1, wherein the impact point is a focal spot of the particle beam (e), in particular as an electron beam, which point is larger than the shape or lateral dimension of the target material at the point of impact.
10. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 für eine Röntgenquelle in Transmissionsanordnung (S1 ,R) oder Winkelanordnung (S2) mit einem kleinen aktiven Brennfleck, welcher nicht durch Streueffekte des Teilchenstrahls, insbesondere Elektronenstrahls (e) begrenzt ist, sondern durch eine räumliche Begrenzung des Targetmaterials, zumindest in lateraler Richtung.10. Target device according to claim 1 for an X-ray source in a transmission arrangement (S1, R) or an angular arrangement (S2) with a small active focal spot, which is not limited by scattering effects of the particle beam, in particular electron beam (e), but by a spatial limitation of the target material, at least in the lateral direction.
11. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei die räumliche oder geometrische Begrenzung des Targetmaterials in lateraler und vertikaler Richtung (a1 ,a2,r) die laterale Auflösung des Brennflecks bestimmt.11. The target device according to claim 1, wherein the spatial or geometric limitation of the target material in the lateral and vertical directions (a1, a2, r) determines the lateral resolution of the focal spot.
12. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei sich das Target (A) auf der Oberfläche eines Trägers (B) befindet, oder in einen solchen Träger (B) eingebettet ist, wobei der Träger mit seinem Trägermaterial (B) folgendes Funktionen erfüllt:12. Target device according to claim 1, wherein the target (A) is on the surface of a carrier (B), or is embedded in such a carrier (B), the carrier with its carrier material (B) fulfilling the following functions:
(a) mechanische Halterung des Targetmaterials (A) im Rahmen seiner räumlichen Begrenzung;(a) mechanical support of the target material (A) within the scope of its spatial limitation;
(b) Abfuhr von Wärme mit einer dazu möglichst hohen Wärmeleitfähigkeit;(b) dissipation of heat with the highest possible thermal conductivity;
(c) wobei das Trägermaterial wenig Röntgenstrahlung erzeugt und die im Targetmaterial (A) erzeugte Nutzstrahlung (R) möglichst wenig schwächt.(c) the carrier material generates little X-ray radiation and weakens the useful radiation (R) generated in the target material (A) as little as possible.
13. Targeteinrichtung nach Anspruch 12, wobei das Trägermaterial (B) gleichzeitig als Fenster einer Röntgenröhre dient, zur Transmission der erzeugten Nutzstrahlung (R). 13. Target device according to claim 12, wherein the carrier material (B) also serves as a window of an X-ray tube for the transmission of the useful radiation generated (R).
14. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine flächige Filtereinrichtung (C) eine Störstrahlung des Trägermaterials (B) unterdrückt, insbesondere als Einzelkomponente oder als Teil des Trägers ohne einen Abstand von einer Unterseite des Trägermaterials (B).14. Target device according to claim 1, wherein a flat filter device (C) suppresses interference radiation of the carrier material (B), in particular as an individual component or as part of the carrier without a distance from an underside of the carrier material (B).
15. Targeteinrichtung nach einem voriger Ansprüche, wobei eine flächige Filtereinrichtung (C) auf der von der Auftreffstelle (10,11) abgewandten Seite des Trägermaterials (B) angeordnet ist.15. Target device according to one of the preceding claims, wherein a flat filter device (C) is arranged on the side of the carrier material (B) facing away from the impact point (10, 11).
16. Targeteinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Deckschicht (D) auf der Seite der Auftreffstelle vorgesehen ist, welche zumindest das Targetmaterial (A) abdeckt und für eine verbesserte mechanische Haltung und eine thermisch verbesserte Leitfähigkeit auch das Trägermaterial (B) im Umfeld des Targetmaterials (A) bedeckt.16. Target device according to one of the preceding claims, wherein a cover layer (D) is provided on the side of the impact point, which covers at least the target material (A) and for an improved mechanical posture and a thermally improved conductivity, the carrier material (B) in the environment of the target material (A) covered.
17. Targeteinrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Targetmaterial in seiner definierten lateralen und vertikalen Erstreckung im wesentlichen auf der Oberfläche des Trägermaterials (B) angeordnet ist.17. Target device according to claim 1, wherein the target material is arranged in its defined lateral and vertical extent essentially on the surface of the carrier material (B).
18. Targeteinrichtung nach Anspruch 2, wobei die in Tiefenrichtung abgesenkte18. Target device according to claim 2, wherein the lowered in the depth direction
Ausbildung (40) geneigt orientiert ist (S1), zur Abgabe einer aus der Vertikalen geneigten hochfrequenten Strahlung (R1).Training (40) is oriented inclined (S1), for emitting high-frequency radiation inclined from the vertical (R1).
19. Verfahren für eine Targeteinrichtung als Strahlquelle zur Abgabe von hochfrequenter, insbesondere röntgenfrequenter, Strahlung (R,R*) von der19. A method for a target device as a radiation source for emitting high-frequency, in particular X-ray, radiation (R, R *) from the
Targeteinrichtung (21 , ..., 26), welche mit einem Teilchenstrahl (e) bestrahlt wird, um die hochfrequente Strahlung (R) zu erzeugen, wobeiTarget device (21, ..., 26), which is irradiated with a particle beam (e) to generate the high-frequency radiation (R), wherein
(i) im Bereich der Auftreffstelle (12,11 ,15,40) ein die Teilchen des(i) in the area of the impact point (12, 11, 15, 40) the particles of the
Teilchenstrahls abbremsendes und dabei die hochfrequente Strahlung verursachendes Targetmaterial (A) einem Trägermaterial (B) so zugeordnet ist, daß die räumliche Begrenzung des Targetmaterials in einer lateralen und in einer vertikalen Richtung (a1 ,a2,r) im wesentlichen nicht wesentlich mehr als denjenigen Bereich umfaßt, der als Quelle der Strahlung (R) wirkt; (ii) die laterale Auflösung bzw. Abmessung der Quelle der Strahlung im wesentlichen auf das Targetmaterial (A) beschränkt wird. Braking particle beam and thereby causing the high-frequency radiation target material (A) is assigned to a carrier material (B) so that the spatial delimitation of the target material in a lateral and in a vertical direction (a1, a2, r) is essentially no more than that area which acts as a source of radiation (R); (ii) the lateral resolution or dimension of the source of the radiation is essentially restricted to the target material (A).
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