1. Bereich der Erfindung
[0001] Vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenröhre und ein Röntgenanalysegerät zur Verwendung zum Beispiel für ein Energiestreu-Röntgenfluoreszenzspektrometer. Die Röntgenröhre und ein Röntgenanalysegerät werden bevorzugt für kleine und leichtgewichtige Handgeräte oder tragbare Geräte benutzt.
2. Beschreibung des zugehörigen Fachgebiets
[0002] Die Röntgenfluoreszenzanalyse wird in folgender Weise für qualitative oder quantitative Analysen einer Probe verwendet, indem primäre Röntgenstrahlen, die von einer Röntgenquelle ausgehen, auf die Probe gerichtet werden, fluoreszierende Röntgenstrahlen, die von der Probe freigesetzt werden durch ein Detektor erfasst werden und so ein Spektrum der Energien der fluoreszierenden Röntgenstrahlen erhalten wird.
Die fluoreszierende Röntgenanalyse gestattet die zerstörungsfreie und rasche Analyse einer Probe und geniesst daher eine breite Akzeptanz im Herstellungsprozessmanagement und der Qualitätskontrolle.
[0003] Eine analytische Methode der fluoreszierenden Röntgenanalyse ist die Wellenlängenstreuspektrometrie, bei welcher fluoreszierende Röntgenstrahlen durch einen Analysekristall spektral aufgelöst und die Wellenlänge und Intensitäten der Röntgenstrahlen gemessen werden.
Eine andere analytische Methode der fluoreszierenden Röntgenanalyse ist die Energiestreu-Röntgenspektrometrie, bei welcher fluoreszierende Röntgenstrahlen durch eine Halbleiterdetektionsvorrichtung ohne spektrale Streuung der Röntgenstrahlen erfasst und die Energien und Intensitäten der Röntgenstrahlen durch einen Impulsstärkenanalyser gemessen werden.
[0004] Ein konventioneller Ansatz zur Verstärkung der Empfindlichkeit für fluoreszierende Röntgenstrahlen wird zum Beispiel in Patent-Referenz 1 beschrieben. Eine Röntgenröhre wird mit einem Fenster versehen, um es den fluoreszierenden Röntgenstrahlen zu ermöglichen in die Röhre einzudringen, um herausgenommen zu werden.
Die Röntgenröhre und der Röntgenanalyser werden näher an die Probe herangebracht.
[0005] Wie in Patentreferenz 2 beschrieben haben tragbare Energiestreu-Fluoreszenzröntgenanalysegeräte aufgrund der Grössenreduktion der Röntgenröhre und Röntgenanalyser eine weite Verbreitung gefunden.
Patentreferenz 1: JP-A-8-115 694
Patentreferenz 2: Japanisches Patent Nr. 3 062 685
[0006] Die oben beschriebenen konventionellen Techniken haben folgende Probleme. Zum Beispiel wird beim in Patentreferenz 1 beschriebenen Röntgenanalysegerät die Detektionsempfindlichkeit tatsächlich erhöht, indem die Röntgenröhre und der Röntgenanalyser näher an die Probe herangebracht werden. Die Röntgenröhre und der Röntgenanalyser haben jedoch eine endliche Grösse und haben Ausmasse, die grösser als gegebene Werte sind.
Daher war es unmöglich die Röntgenröhre und den Röntgenanalyser unendlich nahe an die Probe heranzubringen.
[0007] Ausserdem besteht ein Bedarf für weitere Reduktionen von Grösse und Gewicht konventioneller tragbarer Energiestreu-Fluoreszenzröntgenanalyser. Da die Röntgenröhre und der Röntgenanalyser zusammen den grösseren Teil des Volumens und der Masse des Instruments ausmachen, verlangen Reduktionen weitere Reduktionen von Grösse und Gewicht, wenn die konventionelle Form vorbehalten bleibt. Ausserdem befindet sich beim tragbaren Typus eine zu analysierende Probe nicht in einer geschlossenen Kammer. Vielmehr wird eine Probe innerhalb der Atmosphäre direkt mit primären Röntgenstrahlen bestrahlt. Das heisst das Instrument ist vom offenen Typus. Folglich muss aus Sicherheitsgründen die Menge der von der Röntgenröhre erzeugten Röntgenstrahlung begrenzt werden.
Folglich wurde es nötig, die fluoreszierenden Röntgenstrahlen der Probe wirksamer zu erfassen.
Zusammenfassung der Erfindung
[0008] Angesicht der vorstehenden Probleme wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Röntgenröhre und eine Röntgenanalysegerät bereitzustellen, die in Grösse und Gewicht kleiner gebaut werden können und die in der Lage sind fluoreszierende Röntgenstrahlen mit erhöhter Empfindlichkeit zu erfassen.
[0009] Eine Röntgenröhre, die gemäss der vorliegenden Erfindung gebaut wurde, hat um das oben beschriebene Ziel zu erreichen: ein Vakuumgehäuse mit einem Vakuum im Innern und einem Fenster bestehend aus einem Röntgendurchlassfilm, der für Röntgenstrahlen durchlässig ist; eine Elektronenstrahlquelle, die im Vakuumgehäuse montiert ist und einen Elektronenstrahl emittiert;
ein Target, das mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird und primäre Röntgenstrahlen erzeugt, wobei das Traget über dem mittleren Teil des Fensters angebracht wird, damit die primären Röntgenstrahlen durch das Fenster auf eine externe Probe gerichtet werden können, wobei der Aussendurchmesser des Targets kleiner sein muss als das Fenster; eine Röntgendetektionsvorrichtung, die im Vakuumgehäuse angebracht ist, so dass sie in der Lage ist, die fluoreszierenden Röntgenstrahlen und die gestreuten Röntgenstrahlen, welche durch das Fenster eindringen, nachdem sie von der Probe freigesetzt wurden, zu erfassen, wobei die Röntgendetektionsvorrichtung ein Signal ausgibt, welches Informationen über die Energien der fluoreszierenden Röntgenstrahlen und der gestreuten Röntgenstrahlen enthält;
und ein metallenes Wärme- und Stromleiterteil, das über dem Fenster angebracht ist und vom Target zum Vakuumgehäuse reicht.
[0010] In dieser Röntgenröhre ist die Röntgendetektionsvorrichtung, die eine Komponente des Röntgendetektors ist, im Vakuumgehäuse so angebracht, dass die Detektionsvorrichtung die fluoreszierenden Röntgenstrahlen und die gestreuten Röntgenstrahlen, die durch das Fenster eindringen, erfassen kann. Daher ist die Röntgendetektionsvorrichtung vollkommen mit der Elektronenstrahlquelle und dem Target im Vakuumgehäuse integriert untergebracht, wobei die Quelle eine Komponente der Röntgenröhre ist. Folglich kann das ganze Instrument in Grösse und Gewicht kleiner gebaut werden. Ausserdem ist die Röntgendetektionsvorrichtung im Vakuumgehäuse untergebracht.
Die Detektionsvorrichtung ist zusammen mit dem Target, das die primären Röntgenstrahlen erzeugt, nahe bei der Probe untergebracht. Unter diesen Bedingungen, kann die Detektion durchgeführt werden. Folglich können Erregung und Detektion sehr wirksam durchgeführt werden. Ausserdem ist, wenn die Röntgenröhre für einen offenen tragbaren Typ verwendet wird, eine wirksame Detektion möglich. Daher kann, wenn die Menge der erzeugten Röntgenstrahlung weiter unterdrückt wird, eine Detektion von hoher Empfindlichkeit durchgeführt werden. Folglich wird eine hohe Sicherheit erreicht.
[0011] Bisher war eine durchlässige Röntgenröhre mit einem Be-Fenster verfügbar.
Die Röntgenröhre richtet einen Elektronenstrahl auf ein Targetmaterial, das nahe beim Be-Fenster platziert ist und gestattet, dass Röntgenstrahlen, die vom Targetmaterial emittiert werden durch das Be-Fenster nach aussen gelangen. In dieser durchlässigen Röntgenröhre ist das Targetmaterial Dampf, der im Wesentlichen über der Lochoberfläche des Be-Fensters gelagert wird. Wenn die Oberfläche nur aus Be besteht, das leicht oxidiert, wäre die elektrische und thermische Leitfähigkeit zu gering. Das heisst es ist nötig, elektronische Ladung und Wärme, die vom Targetmaterial erzeugt werden über das Targetmaterial, das über der Lochfläche des Be-Fensters gelagert ist vom Gehäuse wegzubringen.
Wenn indessen das Targetmaterial Dampf ist, der über dem Be-Fenster lagert, so wird die Durchlässigkeit für fluoreszierende Röntgenstrahlen, die von der Probe ausgehen, erheblich verschlechtert. Dies macht es schwierig, eine genaue Detektion durchzuführen.
[0012] Daher wird bei der vorliegenden Erfindung über einem Teil des Fensters ein Wärme- und Stromleiterteil angebracht und reicht wie Gurten oder Strassen vom Target zum Vakuumgehäuse. Folglich werden vom Traget erzeugte elektrische Ladung im Zentrum des Fensters und generierte Wärme über das Wärme- und Stromleiterteil übertragen und vom Vakuumgehäuse entfernt. Fluoreszierende Röntgenstrahlen werden durch die Probe zu einem grossen Anteil von den Fensterteilen, die nicht mit dem Targetmaterial oder dem Wärme- und Stromleiterteil bedeckt sind durchgelassen.
Die durchgelassenen Röntgenstrahlen können im Innern mit der Röntgendetektionsvorrichtung erfasst werden. Demgemäss kann mit dem Wärme- und Stromleiterteil eine Temperaturerhöhung des Targets unterdrückt und die Ladung reduziert werden. Die fluoreszierenden Röntgenstrahlen können von den Fensterteilen, die nicht mit dem Target oder dem Wärme- und Stromleiterteil bedeckt sind, mit hoher Wirksamkeit erfasst werden.
[0013] In einer Ausführung der Röntgenröhre gemäss dieser Erfindung wird das Wärme- und Stromleiterteil aus demselben Material hergestellt, wie das Target über dem Fenster. Das heisst, in der Röntgenröhre besteht das Wärme-und Stromleiterteil aus demselben Material wie das Target über dem Fenster. Daher ist es nicht erforderlich, ein separates Material vorzubereiten, um das Wärme- und Stromleiterteil herzustellen.
Somit können die Materialkosten reduziert werden.
[0014] In einer anderen Ausführung der Röntgenröhre gemäss der vorliegenden Erfindung ist das Wärme- und Stromleiterteil dicker gefertigt als das Target. Das heisst, dass in der Röntgenröhre ein Wärme- und Stromleiterteil, das dicker als das Target ist, angewandt wird und somit eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit erreicht wird. Röntgenstrahlen können mit dem Target wirksam erzeugt werden.
[0015] Ein Röntgenanalysegerät gemäss der vorliegenden Erfindung besteht aus der Röntgenröhre gemäss der Erfindung, einem Analyser zur Analyse des vorgenannten Signals, einem Anzeigeelement zur Anzeige der Analyseergebnisse, die vom Analyser erzielt werden.
Das heisst, für das Röntgenanalysegerät, dass das ganze Gerät in der Grösse kleiner gebaut werden kann, weil die Röntgenröhre gemäss der Erfindung darin integriert ist.
[0016] Im Röntgenanalysegerät gemäss der Erfindung sind der Analyser und das Anzeigeelement im Vakuumgehäuse montiert und das Gerät ist tragbar. Das heisst, das Röntgenanalysegerät, der Analyser und das Anzeigeelement sind integriert im Vakuumgehäuse montiert und das Gerät ist tragbar. Daher ermöglichen der Analyser und das Anzeigeelement, dass die Analyseergebnisse sofort kontrolliert werden können. Ausserdem kann das Gerät in kleiner Grösse und tragbar gebaut werden.
[0017] Vorliegende Erfindung bietet folgende Vorteile.
Gemäss der Röntgenröhre und dem Röntgenanalysegerät gemäss vorliegender Erfindung ist die Röntgendetektionsvorrichtung so im Vakuumgehäuse angebracht, dass die Detektionsvorrichtung fluoreszierende Röntgenstrahlen und gestreute Röntgenstrahlen, die durch das Fenster eintreten, erfassen kann. Daher lässt sich das ganze Gerät weiter in Grösse und Gewicht reduzieren. Zudem können Erregung und Detektion wirksamer durchgeführt werden. Das metallene Wärme- und Stromleiterteil wird über einem Teil des Fensters angebracht und reicht vom Target zum Vakuumgehäuse. Somit kann eine Temperaturerhöhung des Targets unterdrückt und die elektrische Ladung reduziert werden. Fluoreszierende Röntgenstrahlen können effizient durch die Fensterteile, die nicht mit dem Target oder dem Wärme- und Stromleiterteil bedeckt sind, erfasst werden.
Dementsprechend wird die vorliegende Erfindung auf einen offenen tragbaren Typ eines Röntgenanalysegeräts angewandt, Röntgenstrahlen können mit hoher Empfindlichkeit erfasst werden, wenn die Menge der erzeugten Röntgenstrahlen reduziert wird. Als Folge kann eine hohe Sicherheit erreicht werden.
Kurzbeschreibung der Skizzen
[0018]
<tb>Abbildung 1<sep>ist ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Anwendungsform eines Röntgenanalysegeräts, das mit der vorliegenden Erfindung assoziiert ist, und zeigt die gesamte Konstruktion des Geräts;
<tb>Abbildung 2<sep>ist ein Frontaufriss von Hauptteilen im Innern des Vakuumgehäuses der ersten Anwendungsform, das die positionellen Beziehungen zwischen dem Fenster, dem Target und dem Wärme- und Stromleiterteil darstellt;
<tb>Abbildung 3<sep>ist ein schematischer Querschnitt von Hauptteilen einer zweiten Anwendungsform des Röntgenanalysegeräts, das mit vorliegender Erfindung assoziiert ist; und
<tb>Abbildung 4<sep>ist ein schematischer Querschnitt von Hauptteilen einer dritten Anwendungsform des Röntgenanalysegeräts, das mit vorliegender Erfindung assoziiert ist.
Beschreibung der bevorzugten Anwendungsformen
[0019] Eine erste Anwendungsform der Röntgenröhre und des Röntgenanalysegeräts, die mit vorliegender Erfindung assoziiert werden, werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen 1 und 2 beschrieben. In den verschiedenen Abbildungen der Skizzen, auf die nachstehend Bezug genommen wird, wurden verschiedene Bestandteile in einem veränderten Massstab gezeichnet, so dass sie erkennbare Grössen oder leicht erkennbare Grössen haben.
[0020] Das Röntgengerät der vorliegenden Anwendungsform ist ein tragbares Energiestreu-Fluoreszenzröntgenanalysegerät.
Wie in Abbildung 1 gezeigt, verfügt das Gerät über ein Vakuumgehäuse 2, das mit einem Fenster 1 versehen ist, eine im Inneren des Vakuumgehäuses 2 montierte Elektronenstrahlquelle 3, die einen Elektronenstrahl e emittiert, ein Traget T, das über einem zentralen Teil des Fenster 1 angebracht ist, eine Röntgendetektionsvorrichtung 4, die einen fluoreszierenden Röntgenstrahl und einen gestreuten Röntgenstrahl, die durch das Fenster 1 einfallen, nachdem sie von einer Probe S freigesetzt wurden, erfassen können, ein metallenes Wärme-und Stromleiterteil 10, das über einem Teil des Fensters 1 angebracht ist, einen Analyser 5 und ein Anzeigeteil 6 zur Anzeige der Analyseergebnisse, die vom Analyser 5 erbracht werden. Ein Teil des Inneren des Vakuumgehäuses 2 ist auf ein Vakuum ausgepumpt.
Das Fenster 1 des Gehäuses 2 ist aus einem Röntgendurchlassfilm hergestellt, der für Röntgenstrahlen durchlässig ist. Das Target T erzeugt primäre Röntgenstrahlen X1, wenn es mit dem Elektronenstrahl e bestrahlt wird. Das Target ist so angebracht, dass die primären Röntgenstrahlen X1 durch das Fenster 1 auf die externe Probe S geworfen werden können. Die Röntgendetektionsvorrichtung 4 gibt ein Signal aus, das Informationen über die Energien der fluoreszierenden Röntgenstrahlen und der gestreuten Röntgenstrahlen X2 enthält. Das Wärme-und Stromleiterteil 10 reicht vom Target T zum Vakuumgehäuse 2. Der Analyser 5 analysiert das Signal der Detektionsvorrichtung 4.
Die Röntgenröhre besteht hauptsächlich aus dem Vakuumgehäuse 2, der Elektronenstrahlquelle 3, dem Target T und der Röntgendetektionsvorrichtung 4.
[0021] Das Vakuumgehäuse 2 besteht aus einem Frontunterbringungsteil 2a und einem Rückseitenunterbringungsteil 2b, das vom Frontunterbringungsteil 2a mit einer Trennwand 2c abgetrennt ist. Das Innere des Frontunterbringungsteils 2a befindet sich in einem Vakuumzustand, während das Innere des Rückseitenunterbringungsteils sich in einem atmosphärischen Zustand befindet.
[0022] Das Fenster 1 besteht aus einem Röntgendurchlassfilm, der zum Beispiel aus einer Folie aus Be (Beryllium) besteht. Ein dünner Film oder ein Blatt aus einem Metall (Kupfer (Cu), Zirkonium (Zr), oder Mo), das je nach der Probe S gewählt wird, kann als primärer Filter auf der Frontfläche des Fensters 1 montiert werden.
Das Fenster 1 und das Target T werden auf eine Erdpotential oder ein positives Potential gesetzt.
[0023] Das Wärme- oder Stromleiterteil 10 besteht aus einem flachen Blatt Material aus Ta (Tantal) oder Cu (Kupfer). Wie in Abbildung 2 dargestellt, beinhaltet das Leiterteil zwei gurtenähnliche Teile, die vom Target T zum Vakuumgehäuse 2 reichen. Das Leiterteil 10 ist klebegebunden an der Innenfläche des Fenster 1 angebracht. In Abbildung 2 ist das Wärme- und Stromleiterteil zur Erleichterung der Verständlichkeit schraffiert. Die gurtenähnlichen Teile des Leiterteils 10 befinden sich nahe beim Aussendurchmesser des Targets 10. Ein Ende des gurtenähnlichen Teils des Leiterteils 10 hat Kontakt mit dem Target 10 und wird daran gehalten.
Die gurtenähnlichen Teile des Leiterteils 10 reichen links und rechts vom Target 10 zum Vakuumgehäuse 2.
[0024] Die Elektronenstrahlquelle 3 umfasst einen Faden 7, der als Kathode dient, und ein Stromspannungssteuerungsteil 8 zur Steuerung der Spannung (Röhrenspannung) zwischen dem Faden 7 und dem Target T, das ebenso als Anode dient, sowie des elektrischen Stroms (Röhrenstrom) des Elektronenstrahls e. Thermionische Elektronen (Elektronenstrahl), die vom Filament 7, das als Kathode dient, erzeugt werden, werden durch die Spannung zwischen dem Faden 7 und dem Target T, das als Annode dient, beschleunigt und kollidieren mit dem Target T, wodurch sie Röntgenstrahlen erzeugen.
Auf diese Art funktioniert die Elektronenstrahlquelle 3 zur Erzeugung der primären Röntgenstrahlen.
[0025] Die Kathode kann statt aus dem Faden 7 aus Kohle-Nanoröhren hergestellt werden.
[0026] Das Target T wird aus W (Wolfram), Mo (Molybdän), Ch (Chrom), Rh (Rhodium) oder einem anderen Material hergestellt. Das Target T ist nahe beim Fenster 1 oder im Kontakt damit angebracht.
[0027] Die Röntgendetektionsvorrichtung 4 ist eine Halbleiterdetektionsvorrichtung wie eine Silikonvorrichtung bestehend zum Beispiel aus einer PIN-Diode. Wenn ein Röntgenphoton die Detektionsvorrichtung 4 trifft, wird ein entsprechender Impuls erzeugt.
Der unmittelbare Stromwert des Stromimpulses verhält sich proportional zur Energie des einfallenden fluoreszierenden Röntgenstrahls.
[0028] Die Röntgendetektionsvorrichtung ist, wie in Abbildung 1 dargestellt, in einer Region zwischen dem Faden 7 der Elektronenstrahlquelle 3 und dem Target T angebracht. Die Detektionsvorrichtung 4 verfügt über ein Durchlassloch 4a, welches für den Elektronenstrahl e durchlässig ist. Das Target T ist direkt unter und nahe beim Durchlassloch 4a angebracht. Die strahlungsempfindliche Oberfläche der Detektionsvorrichtung 4 ist rund um das Target T angebracht.
[0029] Die Röntgendetektionsvorrichtung 4 wird durch einen Kühlmechanismus (nicht eingezeichnet) auf einer konstanten Temperatur gehalten, zum Beispiel ein Kühlmechanismus mit verflüssigtem Stickstoff als Kühlmittel oder ein Kühlmechanismus, der Peltierelemente nutzt.
Die Umgebung des Durchlassloches 4a der Röntgendetektionsvorrichtung wird mit einer Metallplatte abgeschirmt, um zu verhindern, dass die primären Röntgenstrahlen X1 und der Elektronenstrahl e die strahlungsempfindliche Oberfläche treffen. Ein metallenes Schildbestandteil (nicht eingezeichnet) kann zwischen dem Target T und der Röntgendetektionsvorrichtung montiert werden, um zu verhindern, dass die primären Röntgenstrahlen vom Target T, sekundäre Elektronen und rückgestreute Elektronen die Detektionsvorrichtung 4 treffen.
[0030] Der Einfall der thermionischen Elektronen (Elektronenstrahl e) auf die Röntgendetektionsvorrichtung 4 kann verhindert werden, indem die Detektionsvorrichtung 4 auf ein negatives Potential gesetzt wird.
[0031] Der Faden 7, das Target T,
die Röntgendetektionsvorrichtung 4 und das Wärme- und Stromleiterteil 10 sind innerhalb des Frontunterbringungsteils 2a des Vakuumgehäuses 2 angebracht.
[0032] Der Analyser 5 ist ein Röntgensignalerzeugungsteil, das ein Mehrkanal-Impulsstärkenanalyser ist, der den von der Röntgendetektionsvorrichtung 4 erzeugten Stromimpuls in einen Spannungsimpuls umwandelt, diesen verstärkt und ihn als Signal nimmt. Dann erhält der Analyser die Impulsstärke des Spannungsimpulses des Signals und erzeugt ein Energiespektrum.
[0033] Das Strom-Spannungssteuerungselement 8 und der Analyser 5 sind mit einer CPU 9 verbunden und bieten verschiedene Steuerungsmöglichkeiten je nach Einstellung.
[0034] Das Anzeigeelement 6 besteht zum Beispiel aus einer Flüssigkristallanzeige und ist mit der CPU 9 verbunden.
Je nach Einstellung können auf dem Anzeigeteil verschiedene Bildschirmvorlagen ebenso wie die Analyseergebnisse der Art eines Energiespektrums angezeigt werden.
[0035] Der Analyser 5, das Strom-Spannungssteuerungselement 8 und die CPU 9 sind im Rückseitenunterbringungsteil 2b des Vakuumgehäuses 2 untergebracht. Das Anzeigeelement 6 ist so angebracht, dass der Anzeigebildschirm auf der Aussenfläche des Rückseitenunterbringungsteils 2b angebracht ist.
Das heisst, der Analyser 5 und das Anzeigeelement 6 sind integriert in das Vakuumgehäuse 2 eingebaut.
[0036] Diese Teile der unterschiedlichen oben beschriebenen Komponenten, die ein Stromversorgung benötigen und die auf ein Potential gesetzt werden müssen, sind an eine Stromquelle angeschlossen (nicht eingezeichnet).
[0037] So ist bei der vorliegenden Anwendungsform die Röntgendetektionsvorrichtung 4 im Vakuumgehäuse 2 so angebracht, dass die Vorrichtung 4 die fluoreszierenden Röntgenstrahlen und die gestreuten Röntgenstrahlen X2, die durch das Fenster 1 eintreten, erfassen kann. Daher ist die Röntgendetektionsvorrichtung zusammen mit der Elektronenstrahlquelle 3 und dem Target T vollumfänglich innerhalb des Vakuumgehäuses 2 untergebracht. Folglich kann das gesamte Gerät in Grösse und Gewicht kleiner gebaut werden.
Die Röntgendetektionsvorrichtung 4 ist innerhalb des Vakuumgehäuses 2 angebracht. Die Detektionsvorrichtung kann zusammen mit dem Target T, das die primären Röntgenstrahlen X1 erzeugt, näher bei der Probe S platziert werden. Unter diesen Bedingungen kann die Detektion erfolgen. Somit können die Erregung und die Detektion sehr wirksam durchgeführt werden. Insbesondere, wo die vorliegende Erfindung für offene tragbare Typen eingesetzt wird, wird eine wirksame Detektion ermöglicht. Daher können Röntgenstrahlen bei einer Unterdrückung der Menge der erzeugten Röntgenstrahlen mit hoher Empfindlichkeit erfasst werden.
Eine hohe Sicherheit kann erreicht werden.
[0038] Weil die strahlungsempfindliche Oberfläche der Röntgendetektionsvorrichtung 4 rund um das Target T angebracht ist, können bei der Durchführung einer Analyse, während die Probe S nahe am Fenster 1 angebracht wird, fluoreszierende Röntgenstrahlen, die von der Probe S als Reaktion auf die primären Röntgenstrahlen X1 vom Target T erzeugt werden, durch die Röntgendetektionsvorrichtung 4, die rund um das Target T angebracht ist (d.h. nahe bei Fenster 1), wirksam erfasst werden.
[0039] Das metallische Wärme- und Stromleiterteil 10 wird über einem Teil des Fensters 1 montiert und reicht vom Target T zum Vakuumgehäuse 2. Daher werden elektrische Ladung, die vom Target T in der Mitte des Fensters 1 erzeugt wird und entstandene Wärme durch das Wärme- und Stromleiterteil übertragen und vom Vakuumgehäuse 2 weggeführt.
Fluoreszierende Röntgenstrahlen treten durch die nicht vom Target T und dem Wärme- und Stromleiterteil 10 bedeckten Teile des Fensters ein und werden mit hoher Durchlässigkeit durch die Probe S übertragen. Die Röntgenstrahlen können mit der Röntgendetektionsvorrichtung 4 im Inneren erfasst werden. Dementsprechend kann durch das Wärme- und Stromleiterteil 10 eine Temperaturerhöhung des Targets T verhindert und die Ladung verringert werden. Fluoreszierende Röntgenstrahlen können mit hoher Wirksamkeit von den Teilen des Fensters 1, das nicht mit dem Target T oder dem Wärme- und Stromleiterteil 10 bedeckt ist, erfasst werden.
[0040] Das Gerät ist als tragbares Gerät konzipiert, in dem der Analyser 5 und das Anzeigeelement 6 vollständig im Vakuumgehäuse 2 montiert sind.
Daher können die Analyseergebnisse sofort abgelesen werden, indem der Analyser 5 und das Anzeigeelement 6 verwendet werden. Ausserdem kann das Gerät als ein tragbarer Typus von kleiner Grösse und leichtem Gewicht konzipiert werden.
[0041] Eine zweite Anwendungsform der Röntgenröhre und des Röntgenanalysegeräts, die mit dieser Erfindung assoziiert ist, wird als nächstes unter Bezugnahme auf Abbildung 3 beschrieben. In der Beschreibung der vorliegenden Anwendungsformen, werden dieselben Komponenten mit denselben Referenznummern bezeichnet wie in der Beschreibung der obigen Anwendungsform und ihre Beschreibung wird nachstehend weggelassen.
[0042] Die zweite Anwendungsform unterscheidet sich von der ersten Anwendungsform wie folgt.
In der ersten Anwendungsform ist das aus flachem Material aus Ta (Tantal) oder Cu (Kupfer) bestehende Wärme- und Stromleiterteil 10 an der Innenfläche des Fensters 1 angebracht. Abweichend davon besteht in der Röntgenröhre und dem Röntgenanalysegerät der zweiten Anwendungsform das Wärme- und Stromleiterteil 20 aus demselben Material wie das Target T, wie in Abbildung 3 dargestellt, zum Beispiel aus W (Wolfram). In der zweiten Anwendungsform ist das Wärme- und Stromleiterteil 20 dicker konstruiert als das Target T.
[0043] Das heisst, dass in der zweiten Anwendungsform, nachdem das Wärme- und Stromleiterteil 20 zum Beispiel aus demselben Material wie das Target T hergestellt und in eine im Wesentlichen rechteckige Form gebracht wurde, der mittlere Teil durch Radierung oder mit einer anderen Methode verdünnt und so das Target T hergestellt wird.
Es existiert auch ein anderes Herstellungsverfahren. Insbesondere wird das aus einem dünnen Film Target bestehende durch Dampfablagerung oder im Spritzverfahren unter Verwendung einer Metallmaske hergestellt, so dass primäre Röntgenstrahlen X1 vom Target wirksam erzeugt werden, wenn der Elektronenstrahl e das Target T über das Fenster 1 trifft. Damit erlaubt wird, dass vom Target T erzeugt Ladung und entstandene Wärme einfach abgeführt werden, wird das Wärme- und Stromleiterteil 20 aus einem dicken Film mit einer ähnlichen Produktionsmethode unter Verwendung einer anderen Metallmaske, die über eine etwas engere Öffnung als das Target verfügt, hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt überlappt das Wärme- und Stromleiterteil 20 einen Teil des umgebenden Teils des Targets T. Es steht auch ein weiteres Herstellungsverfahren zur Verfügung.
Das Target T wird in der Mitte des Fensters 1 platziert. Das Wärme- und Stromleiterteil 20 wird aus einem Paar Bandplattenbestandteilen, die dicker als das Target T sind, hergestellt. Ein Ende eines jeden Bandplattenteils ist in Kontakt mit dem Target T, während das andere Ende mit dem Vakuumgehäuse 2 in Kontakt steht.
[0044] Auf diese Weise besteht in der zweiten Anwendungsform das Wärme- und Stromleiterteil 20 aus demselben Material wie das Target T und ist über dem Fenster 1 angebracht. Daher ist es nicht erforderlich ein separates Material als Wärme- und Stromleiterteil 20 vorzubereiten. Somit lassen sich die Materialkosten reduzieren. Ausserdem wird, da das Wärme- und Stromleiterteil 20 dicker als das Target T eingesetzt wird, wird eine höhere elektrische und thermische Leitfähigkeit erreicht.
Röntgenstrahlen können mit dem dünnen Target T mit höherer Wirksamkeit erzeugt werden.
[0045] Eine dritte Anwendungsform der Röntgenröhre und des Röntgenanalysegeräts, das mit vorliegender Erfindung assoziiert wird, wird als nächstes unter Bezugnahme auf Abbildung 4 beschrieben.
[0046] Die dritte Anwendungsform unterscheidet sich von der ersten wie folgt. In der ersten Anwendungsform ist das aus gurtenähnlichen flachen Materialien hergestellte Wärme- und Stromleiterteil 10 direkt mit der Innenoberfläche von Fenster 1 verbunden. Im Gegensatz dazu ist bei der Röntgenröhre und dem Röntgenanalysegerät der dritten Anwendungsform ein Ende jedes Teils eines Wärme- und Stromleiterteils 30 am Target T fixiert, wie in Abbildung 4 dargestellt. Das Leiterteil 30 reicht relativ zur Innenfläche des Fensters 1 schief vom Target T zum Vakuumgehäuse.
Das andere Ende ist am Vakuumgehäuse 2 fixiert.
[0047] Das heisst in der dritten Anwendungsform schwebt das andere Ende eines jeden Teils des Wärme- und Stromleiterteils 30 über dem Fenster 1 und verläuft schief. Das Wärme- und Stromleiterteil 30 kann wie Gurten, Drähte oder Strassen geformt werden. Das Wärme- und Stromleiterteil 30 kann aus Metalldrähten, die mittels Drahtbindung hergestellt werden, gebildet werden.
[0048] Es ist zu verstehen, dass der technische Zweck der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorliegenden Anwendungsformen beschränkt ist.
Es können vielmehr diverse Modifikationen vorgenommen werden, ohne die Grundlage der Erfindung zu verlasen.
[0049] Zum Beispiel sind in den oben genannten Anwendungen die beiden aus zwei gurtenähnlichen oder strassenähnlichen Bestandteilen hergestellten Wärme- und Stromleiterteile, 10, 20 und 30 am Fenster 1 festgemacht. Der Leiter kann aus einem gurten- und einem strassenähnlichen Bestandteil hergestellt werden. Alternativ kann das Leiterteil aus drei oder mehr gurten- oder strassenähnlichen Bestandteilen hergestellt werden. Ausserdem kann das aus mehrfachen gurten- oder strassenähnlichen Bestandteilen gefertigte Wärme- und Stromleiterteil gekreuzt oder als Gitter angeordnet werden.
[0050] In den oben genannten Anwendungsformen ist das Gerät ein Energiestreu-Fluoreszenzröntgenanalysegerät.
Das Gerät kann auch ein anderes Analysegerät sein, wie ein Wellenstreu-Fluoreszenzröntgenanalysegerät.
[0051] Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise für ein tragbares Röntgenanalysegerät gemäss den vorstehenden Anwendungsformen verwendet. Die Erfindung kann auch für ein stationäres Röntgenanalysegerät eingesetzt werden. Es kann zum Beispiel ein stationäres Röntgenanalysegerät gebaut werden, das eine Röntgenröhre beinhaltet, die aus dem Vakuumgehäuse 2, der Elektronenstrahlquelle 3, dem Target T und der Röntgendetektionsvorrichtung 4 besteht, wobei der Analyser 5, das Steuerungssystem und das Anzeigenelement 6 von der Röntgenröhre getrennt sind.