CN104350573A - X射线辐射源及其应用和用于产生x射线辐射的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种X射线辐射源，在该X射线辐射源中尤其能够产生单色X射线辐射。此外，本发明涉及一种用于产生X射线辐射的方法以及该X射线辐射源用于透射主体的应用。根据本发明规定，在壳体（19）中设置有金属箔作为靶标（11），该金属箔被电子束（13）轰击。由此金属箔被激发以发射单色X射线辐射（18），其中在此情况下靶标（11）改变到如下程度，即不再能够按规定地使用以产生单色X射线辐射。因此，有利地规定，不仅用于电子束的产生装置（26）可以回转而且靶标可以通过辊（28，29）被卷绕。

Description

X射线辐射源及其应用和用于产生X射线辐射的方法

技术领域

本发明涉及一种X射线辐射源，其具有壳体，在该壳体中设置有靶标，该靶标在以电子束轰击的情况下可以发射X射线束。此外，本发明涉及一种用于产生X射线辐射的方法，其中在X射线辐射源的壳体中以电子束轰击靶标。最后，本发明也涉及发射单色X射线辐射的X射线辐射源的应用。

背景技术

开头所说明的类型的X射线辐射源、其应用和用于产生X射线辐射的方法例如在US 2008/0144774 A1中已知。根据该文献，X射线辐射源例如可以通过将电极布置在壳体中来实现。电子束在壳体中通过电极产生，该电极具有0V的电势。在该电极对面布置有阳极，该阳极用作用于电子辐射的靶标。该阳极处于100kV上。此外集电器位于该阳极之后，该集电器处于10kV的电势上。如果电子束射到阳极上，则释放X射线辐射，该X射线辐射可以通过合适的窗口（对于X射线辐射来说透明的）从壳体耦合输出并且输送给应用。

用作靶标的阳极可以被实施为薄壁的结构。例如，该阳极可以具有由硼构成的基板，该基板具有10μm到200μm之间的厚度。薄钨层被施加到该基板上，该钨层具有0.1μm到5μm的层厚度，该钨层被用作靶标。然而，非常薄的钨层遭受由电子束引起的高负荷。

发明内容

本发明的任务在于，改善开头所说明的X射线辐射源，使得X射线辐射源的比较长的运行持续时间是可能的，而不必替换靶标。此外，本发明的任务是说明一种用于运行所提及的X射线辐射源的方法。最后，本发明的任务是找到这种X射线辐射源的应用。

本发明的任务利用开头所说明的X射线辐射源根据本发明通过如下方式来解决：作为靶标材料设置有金属箔，其中电子束和靶标相对于彼此是可移动的。通过电子束发生器和/或金属箔的移动来实现，电子束并非总是在同样的部位处冲击靶标并且因此仅在那里产生热负荷。更确切地说，通过电子束产生的活性区域在靶标上游移，使得可以避免局部的过热负荷。此外可能的是，电子束总是对准靶标材料，该靶标材料的完整性不被损坏到如下程度，即不再确保所期望量的X射线辐射的产生（关于用于产生在电子束与靶标之间的相对移动的变型方案在下文中还要进行更多描述）。

总之，通过根据本发明的措施可以确保X射线辐射源的较长的运行时间，因为通过靶标与电子束之间的可能的相对移动可以说可以在X射线辐射源的壳体中维持未消耗的靶标材料的储备。因此更罕见地需要更换靶标，由此在不更换靶标的情况下可以在长的时间间隔上可靠地运行。由此，X射线辐射源的运行也有利地更经济。

根据本发明的一种有利的构型规定，金属箔由一种轻金属或多种轻金属、尤其是铝构成。如下金属及其合金应被称作本申请意义上的轻金属，这些金属的密度处于5g/cm³之下。详细地，该定义适用于如下轻金属：所有碱金属、除镭之外的所有碱土金属、此外钪、钇、钛和铝。用于构造金属箔的其他有利的材料族是钨、钼和镧系元素的族。详细地，在此涉及元素镧和在元素周期表中跟随在镧之后的14种元素。

薄金属箔的使用此外有如下优点：通过利用电子束激发靶标可以有利地产生单色X射线辐射。在此，涉及具有仅仅一种波长的X射线辐射，这具有如下优点：例如利用单色X射线辐射可以更清晰地成像X射线图。因此，本发明的一种替代的解决方案也是使用该单色X射线辐射来透射主体，其中必须提供该主体，使得在所使用的单色X射线辐射的波长处在图像上显现主体的对比度。该主体可以是技术结构（技术的或无生命的主体）、譬如部件连接，其必须针对空气流入进行检查。其他可能性是记录人或兽类身体的X射线图。

根据本发明的一种特别的构型规定，阳极被实施为带，该带可以从第一辊被展开并且可以被卷绕到第二辊上。阳极的带状构型具有如下大的优点：可以通过简单的操作步骤引导该带经过电子束。由此，可以产生已经提到的在靶标与电子束之间的相对移动。特别有利的是，将该带以辊的形式输送给X射线辐射源并且将使用过的带卷绕到相应的辊上，使得可以简单地在X射线辐射源的运行期间将带可靠地保存在壳体中并且引导到电子束。此外，当该带用完时，可以通过取出辊对带进行简单更换。特别有利地，为此目的可以规定，第一辊和第二辊被安置在壳体的真空闸中。本申请意义上的真空闸应理解为壳体内的单独的封闭的空间，该空间一方面朝向壳体内部具有用于带状靶标材料的通道。此外，存在向外的可封闭的闸开口，所使用的辊穿过所述闸开口。辊更换于是可以通过仅涌进（Fluten）可供使用的闸室来进行，使得壳体的剩余壳体空间保持排空。为此要注意的是，X射线辐射的产生优选地在排空的壳体中进行。至少第二辊也应有利地以机械方式与驱动装置耦合，该驱动装置优选地被固定在壳体外部。固定在壳体外部具有如下优点：该驱动装置可以较简单地维护，因为该驱动装置可容易地到达并且使维护工作不需要壳体空间的涌进。

确保电子束与靶标材料之间的相对移动的另一可能性在于，用于电子束的产生装置可回转地实施。通过产生装置的回转，电子束也在靶标材料上来回游移，由此可以均匀地冲击整个靶标材料。自然，可回转的产生装置也可以与辊机构组合。辊机构可以引起电子束在带上在卷绕方向上移动，而产生装置尤其可以垂直于带的移动方向可回转。这确保，带也可以在其完整的宽度上被利用，由此可以最佳地充分利用靶标材料。

有利地，实施厚度为0.1μm到0.5μm、优选地0.5μm的金属箔。所说明的厚度是技术折衷，其通过如下方式受影响：形成靶标的金属箔一方面必须足够稳定以便例如能够在辊上被操作。此外，靶标材料也必须向电子束展示一定的阻力，尤其是更厚的靶标材料也能够实现更好的热分布。另一方面，为了产生单色X射线辐射，靶标必须尽可能薄壁地实施。

附图说明

随后借助附图描述其他细节。相同或相应的附图元素在各个图中分别配备有相同的附图标记并且只在各个图之间产生差别的范围内多次予以解释。

图1以示意性剖面示意性地示出单色X射线辐射在箔中的产生，以及

图2以示意性剖面示出根据本发明的X射线光源的一个实施例。

具体实施方式

在图1中，金属箔12（作为片段示出）被设置作为靶标11。电子束13以电子14射到靶标材料（例如铝）的原子15上。也示出了原子15的K壳层16，其中电子束引起K壳层16的电子17之一被激发并且被提升到另一壳层上。当这些电子跃回时，在此情况下发射单色X射线辐射18。

从图2中可获悉根据本发明的X射线辐射源的构造。X射线辐射源本身被安置在可排空的壳体19中，该壳体具有窗口22。电子束13射入到壳体19中。紧接着，该电子束射到靶标11上，其中该靶标由于其小的厚度而几乎不吸收该电子束的能量。然而，能量的一部分通过以已经描述的方式激发原子15（参见图1）而被转换成单色X射线辐射18，该单色X射线辐射可以通过窗口22离开壳体。为了将电子束13中的电子14充分加速，设置有所谓的E枪（即电子枪）。该E枪具有阴极23，该阴极在存在电场的情况下发射电子。这些电子借助透镜24被聚束。该电场通过如下方式建立：靶标作为阳极连接。该阳极可以利用100kV到300kV的电势来驱动，其中附加地在靶标之后还使用电势为40kv到120kV的集电器27。该集电器将已几乎完全通过靶标11的电子束13静电减速并且从其中提取动能。被减速的射束的低能量的电子被集电器吸收并且作为电流导出。

此外，在壳体中设置有第一辊28和第二辊29。以带30的形式存在的靶标在第一辊28上被卷起并且以未更详细示出的方式借助调节驱动装置M2（在壳体之外以本身已知的方式位于用于使辊29转动的驱动轴上）来驱动。在此，靶标11从辊28被展开并且卷绕到辊29上。为了可以简单地进行辊28、29的更换，设置有以点划线勾画的真空闸31，使得在更换辊28、29时不必涌进壳体的剩余空间。辊28、29通过所勾画的活门32来取出。

电子枪同样通过轴33可回转地支承。驱动通过马达M1进行。轴33与绘图平面平行地处于轴承34中，使得电子枪的回转导致电子束13能够在带30的整个宽度上回转。辊28、29的驱动引起电子束也可以在带30的纵向伸展方向上更换在靶标上的击中部位。

Claims (11)

1.X射线辐射源，该X射线辐射源具有壳体（19），在所述壳体中设置有靶标（11），所述靶标在以电子束（13）轰击的情况下能够发射X射线辐射，

其特征在于，

作为靶标材料设置有金属箔（12），其中所述电子束（13）和所述靶标相对于彼此是可移动的。

2.根据权利要求1所述的X射线辐射源，

其特征在于，

所述金属箔由一种轻金属或多种轻金属构成，尤其是由铝构成。

3.根据权利要求1所述的X射线辐射源，

其特征在于，

所述金属箔由镧系元素、钨、钼或所提及的金属中的至少两种的合金构成。

4.根据上述权利要求之一所述的X射线辐射源，

其特征在于，

阳极被实施为带（30），所述阳极能够从第一辊（28）被展开并且被卷绕到第二辊（29）上。

5.根据权利要求4所述的X射线辐射源，

其特征在于，

所述第一辊（28）和所述第二辊（29）被安置在所述壳体（19）的真空闸（31）中。

6.根据权利要求4或5所述的X射线辐射源，

其特征在于，

所述第二辊与驱动装置机械耦合，该驱动装置被固定在所述壳体外部。

7.根据上述权利要求之一所述的X射线辐射源，

其特征在于，

用于所述电子束（13）的产生装置（23，24，26）以可回转的方式被实施。

8.根据上述权利要求之一所述的X射线辐射源，

其特征在于，

所述金属箔（12）被实施为具有0.1μm到0.5μm、优选地0.5μm的厚度。

9.一种用于产生X射线辐射的方法，其中在X射线辐射源的壳体（19）中以电子束（13）轰击靶标（11）并且发射X射线辐射，

其特征在于，

金属箔（12）被用作靶标材料，其中使所述电子束（13）和所述靶标相对于彼此移动。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

利用所述靶标产生单色X射线辐射。

11.根据权利要求1至8之一所述的发射单色X射线辐射的X射线辐射源用于透射主体的应用，该主体构成在所使用的X射线辐射的波长处可辨的对比度。