CN1008671B - X射线源 - Google Patents
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Abstract
本发明把大量微孔的管捆成端面为平面的一块平板，把X射线靶子紧贴在平板的一个端面上，并用电子束照射贴有X射线靶的端面，使X射线靶产生的X射线从平板的另一端面发射出来；平板的另一端吸收电子，但几乎不吸收X射线靶发出的X射线。
Description
本发明涉及的X射线源适用于，例如，用XPS（X射线光电子谱）来进行微小区域的分析，照射试样的微小区域和进行X射线金属板刻印等。
X射线，就其性质而言，很难形成100μm以下的微细射线。
为了使X射线形成微细射束，曾做过多种尝试。例如，图6所示的X射线源，用电子束2照射靶子4，利用球面分光晶体8使由靶子4所产生的X射线6形成微细的X射线束。
图7所示的X射线源，用电子束2照射靶子4，利用圆筒状的全反射面10使靶子4上所产生的X射线6形成微细的X射线束。
另外，图8所示的X射线源，用电子束2照射靶子4，利用菲涅耳区板12，借助衍射现象，使靶子上产生的X射线6形成微细的X射线束。
还有一种X射线源，如图9所示，把薄膜靶子16紧紧地贴合在试样14上，用电子束2照射该薄膜靶子16，从靶子的微小区内产生X射线6。
如图6至图8所示的X射线源，利用分光晶体;和菲涅耳区板，借助衍射和反射作用使X射线会聚成微细直径的射束。但在衍射效率和反射效率方面还存在问题，很难获得足够的X射线强度，并且还有这些X射线源价格昂贵的问题。
图9所示的方法，由于薄膜靶子16和试样14必须处于互相紧
密贴合或接近紧密贴合的状态。所以，例如，该方法只能用于这样一种特殊情况，即用X射线照射薄膜试样，从靶子的背面放出X射线或X射线光电子。
本发明的目的在于制造这样一种结构简单的X射线源，它能有选择地照射和激励100μm以下的微小区域或可得到平行的X射线束。
图1是本发明的一个实施范例切开的斜视断面图，图2是表示一根细管的放大断面图，图3表示薄膜X射线靶子上产生的X射线的角度分布，图4是表示细管内X射线途径的断面图，图5是表示从细管出口中放射出的X射线的放射角度分布的断面图，图6是表示先有的X射线源的简图，图7是表示先有的另一种X射线源的斜视简图，图8是表示又另一种先有的X射线源的断面简图，图9是又另外又一种X射线源的断面简图。
20……细管
21……平板
22……薄膜X射线靶子
24……薄膜
26……电子束
28……X射线
现参照表示实用示例的图1来加以说明。本发明的X射线源，其结构是，把大量的微细管（20）捆成端面为平面，而形成平板（21），把薄膜X射线靶子（22）紧紧地贴合到平板（21）的一个端面上，用电子束（26）照射贴上了该薄膜靶子（22）的平
板的端面上，把薄膜X射线靶子（22）上所产生的X射线从平板的另一个端面上放出来。
图1表示本发明的实施范例的斜视断面图，20是微口径细管，大量的微细管20被结合在一起并使细管的端面位于平面上而形成平板21。细管20的尺寸，例如为：内径10～20μm，长度约0.5-1mm，材料可采用（例如）熔融石英。组成平板21的这种微细管，其根数的多少按用途可以把（例如）1万根以下、数万根或10万根以上组合在一起。组合大量的细管的方法有好多种，下面仅举一例作示范例：对熔融石英进行蚀刻以便形成大量小孔，使用这个方法再制成含有1万根以下，数万根或10万根以上的细管的平板。
由细管20组成的平板21，其一个端面上紧紧地贴合上薄腺X射线靶子22，该薄膜X射线靶子可采用（例如）厚度为5μm左右的铝薄膜，也可采用镁和其他X射线靶子材料的薄膜。
在平板21的另一个端面上也紧紧地贴上薄膜24。这个薄膜24令人满意的是基本上不吸收薄膜X射线靶子22上所产生的X射线，而吸收细管20内所产生的电子等。当薄膜X射线靶子22为铝薄膜时，这种薄膜24可采用比薄膜X射线靶子22更薄的铝薄膜（例如厚度为2μm左右）。薄膜24的材料也可以用铍薄膜、碳薄膜或高分子膜上涂敷铝膜。从电源30向薄膜24加正电压，可以更有效地消除细管20内产生的电子。
把聚焦后变得很细的电子束26照射到薄膜X射线靶子22上。
这样的电子束可以是：加速电压2万电子伏，电流10微安，直径5微米，这种微细电子束很容易获得。电子束26的直径要作成小
于细管20的内径。28是由X射线靶子22产生的，通过细管20，透过另一端面上的薄膜24而出来的X线。
图2表示把1根细管20放大，用电子束26照射而放出X射线28时的状态。
在本实施范例中将更详细的说明产生X射线时的状态。
当用电子束26照射薄膜X射线靶子22时，从薄膜X射线靶子22产生X射线（这时为铝的Ka射线），而放射到薄膜X射线靶子22的两侧，最后到细管20一侧和电子束26一侧。放射到细管一侧的X射线28，其角度分布如图3所示。从图4中可以看出，放射到细管一侧的X射线28，其中未碰到细管20内壁上的部分和在内壁上全反射的部分以很小的立体角进行扩散，透过薄膜24，从细管口向外放射。其结果，如图5所示，从细管20的出口放射出来的X射线束28，其扩散宽度约相当于细管20的内径，并且，由于细管20内的全反射效应，使X射线束在离开细管出口一定距离（该距离取决于细管20的内径，长度和X射线波长等）的位置上进行聚焦。于是，在薄膜X射线靶子22的细管一侧和细管20的内壁上产生的电子，由于细管出口处薄膜24的作用而不向外部放射。
在本发明的X射线源中，用细电子束26对薄膜X射线靶子22进行扫描，可以获得X射线扫描束。
另外，如果使照射薄膜X射线靶子22的电子束散焦，并同时照射薄膜X射线靶子22上与多根细管20所对应的部分，则可以从这些细管20中获得几乎平行的粗X射线束。
按照本发明的方法，用一个X射线源可获得细X射线束或平行光束的粗X射线束，并且可以使细X射线束进行一维或二维扫描。若将该X射线源用作X射线光电子谱分析的激励源，则除了能进行通常的X射线光电子谱分析外，还可以对微小区域进行微细的X射线光电子谱分析，和进行扫描式X射线光电子谱分析。
X射线光电子谱技术是一种非常有用的表面分析方法，并得到了广泛的应用。但其最大的缺点是不能分析微小的区域。本发明可以实现对微小区域进行X射线光电子谱分析。所以，其实用价值或者说商业价值是很大的。
Claims (1)
1、一种用于产生至少一束X射线束并聚焦在一个样品上的小区域内的X射线源，包括：
·至少一个具有一个入口端和一个出口端的毛细管单元，
·一个位于上述的至少一个毛细管单元的入口端的X射线靶，用于在上述的至少一个毛细管单元中产生至少一束X射线束，
其特征在于：
·用于吸收在上述的至少一个毛细管单元中因上述的至少一束X射线束的产生而产生的多余电子束的薄膜装置，上述的薄膜装置位于上述的至少一个毛细管单元的出口端，
·用于向上述的X射线靶发射一束会聚电子束源而使产生的上述至少一束X射线束处于上述的至少一个毛细管单元中，
·装在上述的至少一个毛细管单元的内轴面上，用于把上述的至少一个X射线束全部反射的装置，其中，至少一束被反射的X射线束穿过上述的薄膜单元聚焦在上述的至少一个毛细管单元之外的一个预定距离上。
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