CN111902903A - 用于辐射源的靶、用于生成侵入性电磁辐射的辐射源、辐射源的用途、以及产生用于辐射源的靶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于侵入性电磁辐射的辐射源（1）的靶（10），该靶包括：至少一个靶元件（20），该至少一个靶元件被配置用于在用粒子照射后生成侵入性电磁辐射、并且联接至基材装置（28）以从该靶元件耗散热量，其中，该靶元件（20）具有形成该靶元件（20）的外表面的第一部分的外围表面，其中，该靶元件（20）的外表面另外由该靶元件（20）的侧表面（38）形成，其中，该侧表面（38）的范围限定该靶元件（20）的厚度（D），其中，该侧表面（38）的外围线形成该外围表面的边际线，其中，该靶（10）具有端面（22），作为该端面的一部分，该靶元件（20）的侧表面（38）以暴露的方式布置以被所述粒子照射，并且其中，该基材装置（28）与该外围表面相接触。

Description

用于辐射源的靶、用于生成侵入性电磁辐射的辐射源、辐射源 的用途、以及产生用于辐射源的靶的方法

技术领域

本发明涉及一种靶、一种辐射源、辐射源的用途、以及一种用于生产靶的方法。特别地，本发明涉及一种具有靶元件的暴露表面的靶。在将对应的辐射源与靶元件一起使用时，可以用粒子、尤其电子来照射暴露表面，以生成侵入性电磁辐射。

背景技术

侵入性辐射、尤其X-射线辐射用于工业计算机断层摄影应用（CT）。所检查对象的所得射线照片的图像品质尤其取决于为了产生侵入性辐射而被辐射到辐射源的所谓靶上的粒子束（尤其电子束）的功率密度（辐射通量密度），在靶中产生侵入性辐射。粒子在靶中减速，由此侵入性电磁辐射变成所谓的轫致辐射。供粒子与靶在空间上相互作用的区域还被称为焦斑。粒子束的功率密度对许多应用旨在尽可能高，以实现侵入性辐射的高辐射功率并且因此获得良好的图像品质。然而，如果粒子束具有过高的功率密度，则靶可能在焦斑处汽化、并且因此被损坏。

避免此类损坏的一种可能性包括使粒子束扩展。接着靶上的焦斑扩大，从而辐射通量密度减小。然而，由此在靶上引起的较大光斑大小在较小的程度上对应于从源发出的电磁辐射的点辐射源、减小了射线照片的图像清晰度、并且因此还降低了可实现的图像品质。

如果侵入性辐射的功率减小，则可以采用较小的光斑大小。然而，在低功率的情况下，已知的用于检测侵入性辐射并用于生成对象的射线照片的检测器生成具有低信噪比的图像。

发明内容

因此，需要提供生成侵入性电磁辐射的解决方案，以能够以高辐射功率以及小的光斑大小来发射电磁辐射。

发明人强烈认识到，需要使粒子束扩展的替代方案。所述替代方案可以尤其在于使在粒子减速期间产生的热量从靶的散热得到改善。从靶的改善的散热使得撞击的粒子辐射具有更高的功率密度，而不损坏靶。

为此目的，本发明提出了一种如所附独立权利要求所述的靶、辐射源、以及方法。在从属权利要求中详细说明了有利的发展。

一种用于侵入性电磁辐射的辐射源的靶包括至少一个靶元件，该至少一个靶元件被配置用于在用粒子照射后生成侵入性电磁辐射、并且联接至基材装置以从该靶元件耗散热量。此外，该靶元件具有外围表面、并且因此具有以下表面：该表面以独立的方式在外围延伸并且形成该靶元件的外表面的第一部分。该靶元件的外表面另外由该靶元件的侧表面形成，其中，该侧表面的范围限定该靶元件的厚度，其中，该侧表面的以独立的方式在外围延伸的外围线、并且因此边际线形成该外围表面的边际线。此外，该靶具有端面，作为该端面的一部分，该靶元件的侧表面以暴露的方式布置以被所述粒子照射。该基材装置与该外围表面相接触。

如所提及的，侵入性电磁辐射可以是X-射线辐射，尤其是用于对工件进行透照以产生射线照片的工业CT应用。该靶元件总体上可以被配置用于在用粒子束（例如，呈电子束或质子束的形式）照射时以具有不同波长的X-射线辐射或侵入性辐射的形式发射轫致辐射。为此目的，该靶元件可以由适合的材料组成、或者包括该材料，比如钨（参见下文）。

靶尤其可以被实施为非透射靶，即，反射靶。这样的靶还可以被称为直接发射器。粒子束（尤其是可能的电子束）的功率可以为例如500 W。所生成的电磁辐射、尤其是可能的X-射线辐射的分辨率可以在1 µm与5 µm之间。焦斑大小可以在10 µm与200 µm之间、并且例如在5 µm与10 µm之间。

基材装置优选地包括与金属相比具有高的导热系数、并且具有高熔点的材料。此外或替代性地，该材料可以是电绝缘的。特别地，该材料可以被设计用于在粒子束撞击到材料上时，不发射电磁辐射、并且主要不发射X射线辐射。通过基材材料与靶元件的外围表面相接触和/或连接来确保从靶元件到基材装置的材料的热传递。举例而言，可以提供靶元件与基材装置之间的直接接触、和/或提供经由用于将靶元件固定至基材装置的中间材料（比如，焊料层等）的间接接触。此外，基材装置可以包括至少一个基材元件，该至少一个基材元件优选地为大致块状形状、和/或沿着靶元件（尤其沿着其整个长度）延伸。

靶元件的外围表面可以是（例如，在下文解释的圆柱形和/或线材形实施例的情况下）至少局部地以弯曲的方式延伸的外围表面。在以层状的方式和如下文解释地实施的靶元件的情况下，外围表面可以在靶元件的顶侧和底侧具有相应的表面、并且还具有连接这些表面的两个侧向表面、即侧表面。换句话说，在这种情况下，外围表面可以具有大致棱柱形或平行六面体靶层的侧表面中的两个侧表面，这两个侧表面通过靶层的对应底表面和/或顶表面连接。在这种情况下，外围表面不包括靶层的前侧表面和后侧表面，这两个表面之一以暴露的方式布置以被粒子照射。

靶元件的厚度可以是这个元件的层厚度、或者在线材形实施例的情况下是直径。总体上，厚度可以指靶元件的尺寸，该尺寸是沿基本上垂直于撞击粒子束延伸的方向测得的。厚度可以界定焦斑。如果粒子束在厚度方向上具有比靶元件更大的尺寸，则是这种情况。

靶的端面同样可以基本上垂直于撞击粒子束延伸、或者相对于其以倾斜的方式延伸。此外，端面可以被实施为弯曲的、并且尤其凸形弯曲的，其中曲率可以总体上在撞击粒子束的方向上（即，朝向粒子束）延伸。靶元件的暴露侧表面可以与端面的其他部分对齐，和/或靶的整个端面可以是基本上平面的。暴露侧表面是指其被暴露以被粒子照射、和/或没有被另外的材料或元件遮蔽。

靶的上文定义的结构使得优选地仅对单一侧表面进行粒子照射。通过靶元件在深度方向上的纵向范围，并且通过靶元件的外围表面，在照射期间产生的热量可以被耗散到深度中、并且可以被引导到基材装置中。优选地，外围表面的大部分、例如多于90%、优选地多于95%与基材装置的基材材料相接触。在任何情况下，如优选的，外围表面大于暴露侧表面，通过暴露侧表面实现的能量输入可以凭借比较大的接触面积直接从靶元件传输到基材装置中，而不使能量输入对靶造成损坏。因此，可以增大撞击粒子束的功率密度，而不必扩展粒子束。此外，根据本发明的结构使得能够甚至在靶元件的暴露侧表面处出现早起磨损的情况下（例如，在侵蚀的情况下），仍存在足够的材料体积可用，以避免所生成的电磁辐射的强度的变化。可以在深度方向、即相对于侧表面的表面为横向的方向上放置任意量的材料，因为在深度方向上不需要基材作为靶材料的载体。因此可以延长靶的寿命和可用操作周期。

例如，在线材形靶元件的情况下，靶元件的尺寸可以用深度方向上的长度来确定，使得外围表面大于暴露侧表面。所述暴露侧表面可以被成形为类似于线材形靶元件的截面积。在靶元件以层状的方式实施的情况下，所述暴露侧表面同样可以被成形为类似于截面积、和/或具有比较窄的（在厚度方向上）长形的（在宽度方向上）范围。由于暴露侧表面的宽度与厚度之比大，因此仅需要深度方向的小尺寸，使得这样的靶层的外围表面大于暴露侧表面。

根据另外的实施例，靶元件具有不同的边长的多边形基本轮廓。在这种情况下，该侧表面尤其限定所述基本轮廓的没有最大边长的边。因此，基本面积尤其在深度方向上具有带有较大长度的边。特别地，可以涉及矩形基本面积。

在一种构型中，基本轮廓为矩形并且具有两个长边和两个短边。在这种情况下，暴露侧表面优选地形成或包含短边。

如所提及的，根据一个变体，靶元件以层状的方式实施。特别地，靶元件的暴露侧表面限定了靶元件的厚度以及与所述厚度相比更大的宽度，即，靶元件具有与厚度相比更大的宽度，其中，外围线的总长度由厚度和宽度限定。在矩形侧表面的情况下，外围线的总长度等于厚度的两倍加上宽度的两倍。然而，具有层状靶元件的构型不限于矩形侧表面。基材装置优选地在整个面积上、在厚度方向上彼此相反的两侧处与外围表面接触。因此，在靶元件产生的热量经由相应地大的总接触面积径向地传输至基材装置。然而，在靶元件的其他形式、比如像下文还将描述的线材形形式的情况下，优选的是使基材装置在彼此相反的两侧处、尤其在靶元件沿深度方向的整个长度上与外围表面接触。在层状靶元件的情况下，优选的是使基材装置在整个面积上与外围表面接触（具体地，优选地部分地通过焊料材料而间接接触、并且部分地通过按压接触而直接接触）。可选地，这种整个面积的接触仅排除外围表面的侧表面，即，限定了靶元件在深度方向和厚度方向上的范围的这些侧表面。

靶元件的厚度、尤其其可能的层厚度可以总体上被选择为比基材装置的厚度更小，其中，将彼此平行地测量基材装置的厚度和层的厚度。在这种情况下，上文提及的任意厚度尺寸可以平行于靶的端面或在端面内延伸、和/或基本上垂直于撞击粒子束的路径方向或束轴线延伸。

在暴露侧表面处，层状靶元件可以具有在宽度方向上恒定的厚度。层厚度在深度方向上也可以是恒定的。

替代性地，在暴露侧表面处，层状靶元件的厚度可以在宽度方向上增大。特别地，厚度可以沿宽度方向连续地并且例如线性地增大，使得侧表面以梯形的方式实施。更一般地，在暴露侧表面处，层状靶元件的厚度可以如沿着其宽度观察到的那样进行变化，例如层厚度在宽度方上的整个范围上或其一部分上连续地增大或减小。因此，取决于暴露侧表面的、撞击粒子束被引导到其上的部分区域，如果粒子束的截面撞击在靶的端面的、为暴露侧表面的边缘所在的部分区域上，则焦斑大小可以变化。靶超出靶元件的边缘的材料对于生成侵入性辐射没有贡献。

根据另外的实施例，靶元件以圆柱形的方式实施。在这种情况下，侧表面可以形成靶元件的端表面，该端表面在靶元件的前视图中是椭圆形或圆形的。在此背景下，靶元件可以具有例如为圆形或卵形的基本面积、以及沿着靶元件的纵向轴线延伸的材料体积。所述材料体积进而可以限定靶元件的外围表面。在一个变体中，靶元件以线材形方式实施，其中，该靶元件可以再次总体上以长形方式成形、并且优选地具有圆形截面。暴露侧表面可以根据圆柱形靶元件的截面来成形、和/或限定所述形状。在一个变体中，暴露侧表面为圆形、并且限定了线材形靶元件的直径并且因此限定其厚度。直径的尺寸可以例如在3 µm与200µm之间、并且例如高达10 µm或高达20 µm。

线材形靶元件可以至少部分地被接纳在基材装置的接纳结构中。该接纳结构可以包括凹槽，该凹槽具有例如V形或矩形截面形状。在如下文解释的基材装置的多部分实施例的情况下，可以在第一基材元件中设置对应的接纳结构（例如，凹槽），其中，第二基材元件至少部分地关闭该凹槽（例如，部分地关闭该凹槽的截面，该凹槽至少在一侧是开放的）。替代性地，该接纳结构可以包括孔洞，该孔洞可以尤其相对于端面基本上横向地延伸，和/或靶元件被插入到该孔洞中。

一种发展提供的是，靶包括具有不同厚度的多个靶元件。这些靶元件可以用相同的材料来生成、和/或具有基本上相同的长度，例如与靶的端面正交地观察到的。这些靶元件进而可以各自在靶的端面中包括暴露侧表面，并且每个靶元件可以被配置用于在用粒子照射时发射侵入性电磁辐射，所述侵入性电磁辐射可用于产生对象射线照片。为了改变焦斑大小，电子束可以在靶元件之间交替，或者换句话说，照射具有不同厚度的靶元件。这些暴露侧表面可以沿着共同的、优选地直线来布置。这使得电子束例如通过靶和电子束的线性相对移动、或使电子束跨靶线性地移动的相对旋转，以简单的方式被引导到不同的靶元件上。

在此背景下，还可以设置使得靶具有不同厚度或直径的多个线材形靶元件，这些线材形靶元件进而优选地在靶的端面内布置成同一排并且被暴露。在这种情况下，由于用粒子束进行的照射在线材形靶元件之间交替（即，相继照射不同的靶元件），焦斑大小可以改变。

一种发展提供的是，基材装置至少部分地包绕靶元件。这可以通过线材形靶元件以上文概述的方式被接纳在接纳结构中（例如，凹槽中）并且所述接纳结构被基材装置的另外的元件覆盖来实现。更一般地，靶元件可以以夹心的方式接纳在基材装置的各个基材元件之间。

在一个变体中，基材装置包括第一基材元件和第二基材元件，用于在其间接纳靶元件的至少一个部分。在这种情况下，这些基材元件可以优选地例如通过下文解释的机械固定元件或夹紧元件、或者被散热元件或散热装置而压靠在彼此上。这些基材元件可以各自以块状的方式实施、和/或以使得靶元件尽可能以整个面积支承在基材元件上（例如，通过至少一个基本上完整的底表面或顶表面而支承在基材元件上）的方式实施。在一个变体中，这些基材元件沿着靶元件在深度方向上的整个长度延伸。

一种发展提供的是，该基材装置被接纳在优选地被连接或可连接至冷却装置的散热元件或散热装置中。该冷却装置可以相对于靶设置在外部、并且可以例如是辐射源的一部分，下文解释的。散热元件或散热装置可以以块状或管状的方式实施和/或包括用于基材装置的接纳部分。此外或替代性地，散热元件或散热装置可以限定基材装置所插入到和/或推入到的空腔。在多个基材元件的情况下，散热元件或散热装置可以被配置用于例如通过施加按压力或压缩力来将这些基材元件固持在一起、和/或将它们压靠在彼此上。总体上，可以至少部分地在散热元件（或散热装置）与基材装置之间提供支承以能够实现到散热元件或散热装置的良好热传递。为了连接至冷却装置，散热元件或散热装置可以包括适合的连接区域。此外或替代性地，散热元件或散热装置可以包括冷却剂能够被引入其中的至少一个冷却管道。

基材装置也可以被连接至或可连接至冷却装置。举例而言，基材装置同样可以包括冷却管道、和/或能够接纳冷却装置的冷却管线的接纳区域。在一个变体中，冷却装置的冷却剂至少部分地围绕基材装置流动和/或冲洗。

根据一个实施例，靶具有包括金刚石或含金刚石材料的基材装置，和/或靶具有含有钨的靶元件，和/或散热元件或散热装置包括铜。

在端面的区域中，靶元件的背离该暴露侧表面、尤其基材装置的侧表面的区域可以用材料层来覆盖。这个层的材料可以被选择成使得基材装置中的电子的带电被显著地抑制或至少被限制。因此，可以避免生成相对于电子束相反的电场。特别地，这个层可以由金属材料、半导体材料或碳组成。

作为上述的用于照射靶中的侧表面的途径的替代方案，还提出了一种靶，其中，钨粒子被引入轻金属基体中。在冷却此类组合物的背景下，钨粒子可以沉积在靶的底侧处。应将粒子密度选择成使得粒子占据底侧面积的大致10%的比例。然后可以用电子束照射所述底侧以生成X射线辐射。然而，轻金属基体的熔点可以限制在这种情况下可用的电子束的束功率。

本发明还涉及一种用于生成侵入性电磁辐射的辐射源，该辐射源包括：如前述方面中任一方面的靶；被配置用于将粒子束引导到该靶上的粒子束源；以及定位装置，该定位装置被配置用于将该靶和该电子束相对于彼此以可变的方式定向，使得该靶的、该粒子束引导到其上的表面区域是可变的。粒子束同样可以包括电子。粒子束源可以包括用于发射电子的灼热丝。通过定位装置，粒子束和靶可以例如相对于彼此、例如围绕垂直于粒子束延伸的轴线旋转。在一个变体中，靶可以相对于粒子束旋转，其中，旋转轴线可以同样与粒子束正交地延伸。

通过定位装置，粒子束可以被引导到靶元件的暴露侧表面的不同表面区域上。在靶元件的恒定厚度的情况下，这可以用于补偿局部磨损（即，如果需要，粒子束可以被引导到尚未磨损的部分上）。在厚度变化的情况下（例如，在靶元件的梯形侧表面的情况下），还可以通过定位装置来改变焦斑大小。

此外，本发明涉及上述类型的辐射源的用途，该用途包括以下步骤：

- 将粒子束引导到该靶的端面的第一表面区域上；

- 以一种方式来改变该靶和该粒子束的相对取向，使得该粒子束被引导到该靶的端面的第二表面区域上；

其中，该端面的第一和第二表面区域具有该一个或多个靶元件的暴露侧表面的具有不同厚度的区域。在这种情况下，这些步骤的顺序可随时间变化。不言而喻，例如，还能够以相反的顺序和/或以在时间上重叠的方式来执行最后两个步骤。

在仅一个靶元件的情况下，靶元件的暴露侧表面的梯形形状可以限定具有不同厚度的区域。在多个靶元件的情况下，这些靶元件各自可以具有相互不同的厚度，并且因此各自自己在靶的端面内限定具有不同厚度的这些区域中的一个区域。这可以例如通过包括具有相互不同直径的多个线材形靶元件的靶来实现。

该用途可以总体上包括任何另外的步骤和任何另外的特征，以便提供上文和下文讨论的所有操作状态、效果、和/或相互作用。特别地，该方法可以包括以下步骤：冷却基材装置或可能的散热元件或散热装置。

此外，本发明涉及一种产生用于侵入性电磁辐射的靶、尤其本说明书中描述的构型之一的靶的方法。根据该方法，

- 提供至少一个靶元件，该至少一个靶元件在用粒子照射时生成侵入性电磁辐射，

- 该靶元件具有形成该靶元件的外表面的第一部分的外围表面，

- 使该外围表面与基材装置相接触以从该靶元件耗散热量，

- 该靶元件的外表面另外由该靶元件的侧表面形成，其中，该侧表面的范围限定该靶元件的厚度，并且其中，该侧表面的外围线形成该外围表面的边际线，

- 该靶元件的侧表面以暴露的方式布置以被所述粒子照射、并且形成该靶的端面的一部分。

从对靶的构型的描述中清楚该方法的构型的特征。

附图说明

下文参考示意性附图来解释本发明的实施例。在这种情况下，在所有实施例中，在性质和功能方面对应的特征可以带有相同的附图标记。在附图中：

图1 示意性展示了根据本发明的辐射源的平面视图，该辐射源包括根据本发明的靶；

图2 展示了根据第一实施例的、尤其用于图1的辐射源中的靶的单独透视展示；

图2a 展示了根据图2所示的实施例的靶元件的示意性透视展示；

图3 示出了根据第二实施例的、尤其用于图1的辐射源中的靶的前视图；

图4a、图4b 展示了用于阐明了在根据现有技术的靶的情况下（图4a）和在根据本发明的靶的情况下（图4b）的焦斑界线的示意图；

图5 展示了根据第三实施例的、用于图1的辐射源中的靶的前视图；以及

图6 展示了根据第四实施例的、用于图1的辐射源中的靶的前视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的辐射源1的平面视图，该辐射源包括根据本发明的靶10，并且用该辐射源能够执行根据本发明的方法。

辐射源1包括示意性指示的电子束源12。电子束源12形成用于发射电子的粒子束源。电子束源12被配置用于沿着粒子束轴线A发射呈电子形式的粒子、并且将其引导到靶10。沿着粒子束轴线A定位了用于将电子束定向和聚焦的多个不同线圈。更精确地说，如从电子束源12开始在靶10的方向上观察到的，首先设置了第一束偏转单元14和第二束偏转单元16，通过这些束偏转单元，束轴线A的取向是非常可变的。此外，设置了聚焦线圈18，该聚焦线圈包括孔径20，并且通过该聚焦线圈能够设定电子束的焦平面。以已知的方式，所述焦平面可以定位在靶10的区域中并且略微在其前方或后方。此外，该图示未示出的是，可以至少在束偏转单元14、16和聚焦线圈18的区域中设置围绕束轴线A的铜管。

图1的平面视图中同样示出了靶10。用虚线指示了尤其根据下文中的实施例之一布置的靶元件的范围区域21。同样标记了靶的深度T的范围。其总体上与下文解释的靶元件的纵向范围一致。

靶10具有面向电子束的略微凸形弯曲的端面22。如下文解释的，所述端面22还相对于电子束并且还相对于附图平面倾斜。如果电子束撞击端面22并且穿透到靶10的材料中，则电子束减速，在此发射X-射线辐射。X-射线使用的束锥沿着轴线SA穿过止挡件24进入周围环境中，并且在辐射穿过对象之后入射到检测器装置（未展示）上，以生成对象的射线照片。

此外，靶10联接至定位装置26（或者调节机构）。定位装置26使靶10可以围绕垂直于附图平面的轴线V旋转。因此，靶10的端面22也可以相对于电子束旋转。如可以从图1的视图推断，例如，在给定了电子束轴线A的均匀取向的情况下，电子束因此可以被引导到靶10的端面22的不同区域上并且尤其沿着端面22的线移动（例如，在图1中从左上到右下，反之亦然）。如下文甚至更详细解释的，这样的定位可能性有利于对靶10的局部磨损（例如，腐蚀）作出反应。同样，在特定实施例中，可以通过这种手段来改变焦斑大小。然而，此外或替代性地，根据本发明还可以通过改变电子束轴线A的取向（例如，在所谓的束对齐的背景下，通过对应的束偏转单元14、16和/或通过聚焦线圈18）来实现焦斑位置的略微改变。

还可以从图1的图示中得出，靶10的弯曲端面22确保：甚至在围绕轴线V旋转的事件中，也维持端面22与电子束源12之间在电子束轴线A的方向上的均匀距离。因此，端面22相对于电子束的焦平面的布置不会显著改变，并且焦斑大小也基本上保持恒定。

图2示出了尤其用于图1的辐射源1中的靶10的单独部分的示意性透视展示。在这种情况下，靶10根据第一实施例来实施。该靶包括含有钨的层状靶元件20、在电子束的情况下为阳极元件。靶元件20被配置用于在用电子照射时发射呈X-射线辐射形式的轫致辐射。

靶元件20被接纳在基材装置28中，该基材装置由例如通过CVD（化学气相沉积）方法产生的金刚石组成。基材装置28包括第一基材元件30和第二基材元件32。靶元件20的在图2图示的顶部和底部处的表面各自与基材装置28机械接触、具体地优选地各自在整个面积上相接触。因此，靶元件20布置在两个基材元件30、32之间。在一个特定构型中，通过将靶元件20的材料沉积在第一基材元件30上来施加靶元件，并且将第二基材元件32抵靠靶元件20的、在图示中在顶部处的这个表面进行按压。沉积靶元件20的材料的优点在于，由此可以创建与第一基材元件30的具有良好导热性的连接。此外，材料沉积很适合于产生层状靶元件。在沉积了材料之后，还可以改变所沉积材料的形状，例如以产生图3所展示的靶元件。

基材装置28本身被接纳在例如由铜构成的散热装置34中，该散热装置进而以两部分的方式实施。更精确地说，散热装置34包绕基材装置28、并且在基材装置28的最大外表面处在大面积上支承在所述基材装置上。此外，在散热装置34中设置了至少一个冷却管道36，用于传输走热量的冷却剂流经所述至少一个冷却管道。冷却管道36连接至辐射源1的冷却装置（未展示）。

在图2以及随后的附图中，为了简化展示，靶10没有弯曲端面22、而是设有平面端面22。这类似于地适用于靶元件20和基材装置28。弯曲端面22出于上述原因是有利的，但是本发明不限于此，并且因此端面22还可以以平面方式实施。

下文更详细地解释靶10的上述基本构造。首先，图2揭示了，在面向电子束的端面22中，基材装置28以及靶元件20各自被暴露并且因此经历暴露。该图示未示出的是，图2所示的基材元件30、32的对应前表面也可以各自被适合的材料层（例如，由碳构成）遮蔽，以防止在用电子束照射时产生相反的电场。

靶元件20以层状方式实施。在所示的示例性实施例中，在这种情况下，层厚度D是恒定的。此外，层厚度D被选择为相对薄，并且例如为至少10 µm、优选地至少20 µm、和/或例如最多200 µm、优选地最多100 µm。显然，基材元件30、32的相应厚度C超出靶元件20的层厚度D多倍，例如至少五倍、并且优选地至少十倍。上文解释的所有厚度尺寸C、D在此均垂直于深度方向延伸，靶元件沿深度方向以深度T延伸。如果靶10用于如图1所示的布置中，则电子束轴线A以相对于深度方向倾斜或成角度的方式撞击靶元件20的暴露端面。

此外，图2通过虚线指示了，靶元件20以长度L延伸到靶10中。所述长度L对应于靶10的上述深度T（参见图1）。长度L优选地为至少10 µm、至少20 µm或至少40 µm、特别优选地至少100 µm。在实践中，长度可以为例如200 µm。替代性地或此外，长度L可以比层厚度D大至少3倍或5倍、优选地至少10倍。

宽度B优选地为至少1 mm或至少2 mm、特别优选地至少4 mm、并且在实践中可以为例如5 mm。因此，宽度B可以比层厚度D大，尤其大至少20倍、50倍、或100倍。因此，可以限制焦斑在层厚度D方向上的大小，而在宽度B方向上，焦斑可获得大区域，即，用于生成X-射线辐射。焦斑在宽度B方向上的大小在任何时候都可以显著地小于宽度B。例如，焦斑在宽度B方向上的大小可以大于10 µm或20 µm、和/或小于200 µm或100 µm、并且为例如60 µm。宽度B可以比焦斑在宽度B方向上的大小大，例如大至少5倍、10倍、或50倍。

因此，靶元件20沿着其整个长度L被接纳在基材装置28中，其中，基材装置28同样沿着其整个长度被接纳在散热装置34中。“被接纳”尤其是指靶元件和基材装置的相互邻接层的表面在整个面积上彼此接触。所得的大面积支承区域使得能够实现在这些元件之间的全面热交换，并且尤其实现热量从靶元件20到基材装置28中以及从基材装置到散热装置34中的耗散。

此外，在示例性实施例中，靶元件20具有大致矩形的基本轮廓，或者换句话说，大致矩形的基本面积。该基本轮廓包括两个短边2和两个长边3，这些短边和长边相应地平行延伸，如图2a的仅靶元件20的放大展示所示。短边2之一、即在图2的前部和图2a左侧前部的这个边在此具有暴露侧表面38，该暴露侧表面布置在靶10的端面22内并且被暴露以被电子或其他粒子照射。侧表面38限定了层形靶元件20的厚度D和与之相比的更大宽度B。

由于靶元件20的层状构型，该靶元件可以以平行六面体的方式（如图2a所示）或棱柱形的方式实施。因此，暴露侧表面38还以及与之相反的另外的侧表面38a可以被理解为这个平行六面体或棱柱体的顶表面和底表面。这些侧表面38、38a邻接靶元件20的外表面39、39a，在图2a的图示中，这些外表面位于靶元件20的顶侧和底侧处，参见图2a。侧表面37和与之相反的侧表面37a垂直于外表面39、39a以及暴露侧表面38和与之相反的侧表面38a延伸。侧表面37、37a和外表面39、39a一起形成外围表面，该外围表面以独立的方式在外围延伸并且在具有矩形截面的空腔的意义上包绕靶元件20的材料体积。该外围表面的、在一侧以独立的方式在外围延伸的边际线R形成暴露侧表面38的外围线。因此，边际线R和外围线是相同的。如果靶元件20被实施为平行六面体，则顶侧处的外表面39和底侧处的外表面39a与靶10的端面22正交地延伸。外围表面的表面积优选地比侧暴露表面38的表面积大至少10倍、优选地50倍、或者特别优选地100倍。

因此，使靶元件20的比较小比例的材料暴露而被电子照射，并且相比之下，相应大比例的材料邻接该基材装置28的基材材料并保持在此，以将热量直接耗散到基材装置28中并且补偿靶元件20的可能腐蚀。

还通过更仔细地考虑基材装置28来阐明这种关系。如所提及的，基材装置28的基材元件30、32大致以块状的方式实施，并且被实施为厚度C与靶元件20相比更大。显然，图2中的第一下部基材元件30支承在靶元件20的底侧上，而第二上部基材元件32支承在靶元件20的顶侧上。在此，基材元件30、32各自以类似于靶元件20的长度延伸到靶10中。因此，靶元件20的底侧在整个面积上支承在基材元件30上，并且靶元件20的顶侧在整个面积上支承在基材元件32上。因此实现了在侧表面38处的焦斑位置和热量到第一基材元件30和第二基材元件32的直接耗散。

为了联接基材装置28与靶元件20，可以尤其通过使用已知的焊料材料（包括例如铜、银、金或锡和镍）来将靶元件20焊接至基材元件30、32之一上。接着，将另一个基材元件30、32按压到靶元件20的相应另一顶侧或底侧上。可以通过机械固定或夹紧器件（未展示）来实现对应的按压力。该器件还可以被设置用于将两部分散热装置34的两个部分抵靠彼此牢固地夹紧，其中对应的按压力也能够从散热装置34传递至基材元件30、32。

最后，应指出的是，在端面22中，散热装置34的基材元件30、32的暴露（或可选地被涂覆）表面还以及靶元件20的暴露侧表面38可以彼此对齐，但是这不是绝对必要的。因此，靶10的端面22可以具有基本上平滑的表面，其中，根据图1的平面视图，还可以对整个端面22或仅侧表面38提供曲率（图2中未单独展示）。

如所解释的，靶元件20被实施为具有恒定的厚度D，该厚度对应于图2和图2a的图示中的侧表面38的高度。特别地，所述厚度D沿着侧表面38的宽度B（参见图2a）恒定，所述宽度B相对于靶元件20的基本面积的长度L横向地延伸。下文参见图3解释了靶10的与此有偏差的第二实施例。在这种情况下，所述靶10的基本结构基本上与图2相对应，除了下文解释的偏差之外。

图3示出了根据第二实施例的靶10的端面22的前视图。在这种情况下，类似于图1的平面视图，端面22可以完全地、或仅在靶元件的暴露侧表面的区域被实施为凸形弯曲的。此外，所述端面可以被实施为具有平面表面并且还包括进而为两部分的散热装置34、这两个基材元件30、32（以夹心的方式接纳靶元件20）的对应端面、还以及靶元件20的暴露侧表面38。靶元件20在平面视图（对应于图1）中进而以层状的方式实施并且为矩形（图3中不可辨别）。暴露侧表面38进而形成这个矩形的短边。

然而，与前一个实施例相比，靶元件20的层厚度D沿着靶元件20的宽度B不是恒定的。相反，它是变化的，因此，靶元件20的截面形状、并且因此暴露侧表面38的形状为梯形，如在图3中可辨别。更精确地说，图3中明显的是，层厚度D从左到右、并且因此沿着暴露侧表面38的宽度B增大，并且在所示的实施例中甚至连续地或线性地增大。取决于暴露侧表面38的、电子束被引导到其上的部分，所述电子束因此撞击靶元件20的具有不同厚度的区域。这个相互作用区域或电子束在靶元件20上撞击的区域还被称为焦斑。通过将电子束引导到暴露侧表面38的不同部分上，因此可以改变焦斑大小，这在下文中甚至更详细地解释。改变电子束相对于靶10的取向可以同样通过图1的定位装置26来完成。

下文参见图4a和图4b更详细地解释了X-射线辐射的生成。在这种情况下，图4a和图4b包含类似的图示，但是图4a中使用了根据现有技术的靶10，而图4b中使用了根据本发明的、根据图3的第二实施例的靶。

首先参见图4a，图4a的左侧区域示出了靶10的一部分的平面视图，具有例如圆形截面的电子束E撞击该靶的端面22。以旋转到附图平面中的方式展示了电子束E的截面还以及所得X-射线束（还描述了其产生）的截面。图4a的右侧区域示出了从左侧沿着A-A看到的侧视图。

在根据现有技术的这个实施例的情况下，端面22在整个面积上由阳极材料（即，适合于生成侵入性辐射的靶材料）形成。这可以例如通过以下来实现：将对应的靶元件20实施为层，但是这个层完全覆盖靶10的下方基材端面、并且按面施加至其上。

电子束E在椭圆形的撞击或相互作用区域中撞击倾斜端面22，由此产生了在图4a的右侧上展示的椭圆形焦斑40。由于阳极材料与电子束E的相互作用，发射同样填充整个面积的具有椭圆形截面的X-射线束S1（参见图4a，下部区域）。

图4b的图示在其左侧区域中示出了根据本发明的根据图3的靶10的平面视图。图4b以类似于图4a的方式示出了具有圆形截面的电子束E撞击靶10的倾斜端面22。在这种情况下，由于端面22的倾斜，电子束E在靶10上的撞击区域也是椭圆形的。由于靶元件的材料以显著高于基材元件30、32的效率将撞击电子能量转化为X-射线辐射，因此仅在靶元件的区中在焦斑40的区域中发射X-射线辐射。因此，从椭圆形焦斑40裁剪出侧向边际区域，由此仅梯形部分区域作为焦斑保留以用于生成X-射线辐射。因此，椭圆形撞击区域中的辐射仅在该撞击区域的梯形部分区域中生成X-射线辐射，因为靶元件20的侧表面38仅在该梯形部分区域中被暴露。图4b的右侧区域展示了沿着图4b的左侧区域的箭头B-B，靶10的前视图。这个视图对应于根据图3的实施例的前视图。在这个实施例中，由于层厚度D在宽度范围内不是恒定，因此，焦斑40在一个维度上（即，在层厚度D的维度上）受到限制。这是有利的，因为通过将电子辐射引导到靶元件20的暴露侧表面38的具有不同厚度的区域上，可以设定所得焦斑40的大小。靶元件20发射X-射线束S2，其截面积小于根据现有技术的X-射线束S1的截面积，参见图4a。这是有利的，因为由此可以实现更高的分辨率（参见图4b的左侧区域）。

总之，从图4b清楚的是，通过根据本发明的靶可实现发射的X-射线束S2的相对小的截面积。这是通过照射根据图4b的实施例的靶元件20的暴露侧表面38、而不是照射根据现有技术的靶元件20实现的，在现有技术中，焦斑40在照射的撞击区域中完全不受限制（参见图4a）。然而，由于通过上文解释的使靶元件20层形延伸到靶10中可获得比较大的材料体积，因此可以将在足够的功率下产生的热量从靶元件20传输走。因此，电子束E不必显著地扩大或甚至部分地减小来避免对靶元件20造成损坏。因此，可以在维持高功率密度的同时使发射的X-射线辐射的截面积小。

图5和图6示出了用于图1的辐射源1中的靶10的另外实施例。这些图示各自示出了靶10的端面区域的前视图，但是外散热元件或外散热装置34各自均未展示、但是原则上被提供。代替此，再次示出了具有两个块状基材元件30、32的基材装置28。这两个元件各自在其间接纳至少一个靶元件20。

这些靶元件20以线材形的方式以及圆形截面来实施，并且类似于根据图2所示的实施例的层状构型，沿着相应的纵向轴线（未单独展示）延伸到靶10中。通过这种手段，还提供了足够的材料体积以补偿磨损，并且确保从焦斑直接到基材元件30、32中的高散热。如图5所示，靶元件20的暴露侧表面38因此同样以圆形的方式实施。因此，线材形靶元件20的直径也限定了靶元件20和暴露侧表面38（可用于用电子进行照射）的厚度D。

在图5的变体中，设置了仅一个靶元件20。所述靶元件被接纳在接纳结构42中，该接纳结构呈凹槽形式、具有矩形截面、在一侧是开放的。然而，还考虑了其他的接纳结构42、尤其截面形状。举例而言，还可以设置U形或V形凹槽。该凹槽在下部第一基材元件30中形成，而图5所示的上部第二基材元件32关闭凹槽的开放侧。为此目的，类似于上述实施例，基材元件30、32压靠在彼此上。

因此，当电子束撞击暴露侧表面38时，焦斑大小关键由线材形靶元件20的厚度D确定。厚度D进而可以被选择成使得可实现发射的X射线辐射S2的小的光斑大小或截面积。举例而言，如果撞击电子束E的直径超过厚度D，则该厚度（或线材形靶元件20的直径）对应地限制所得焦斑40，由此，还限制了所发射的X-射线辐射S2的光斑大小（参见图4b）。如果需要，可以通过延伸到附图平面中的线材形靶元件20的额外材料体积来供应靶材料。

虽然图5仅示出了单一靶元件20，但是也可以设置多个线材形靶元件20，这些靶元件优选地沿着共同的线并且优选地彼此平行地布置在端面22内。在这种情况下，靶元件20可以被实施为具有相同的厚度D，使得在一个靶元件20被磨损的事件中，通过将电子束与靶10重新对齐，可以改变到还未磨损的不同靶元件20（例如，通过图1的定位装置26）。

相比之下，图6示出了以下实施例：侧表面38具有不同厚度D1、D2和D3的多个线材形靶元件20在靶10的端面22内暴露。因此，取决于电子束被引导到的靶元件20，可以设定所生成X-射线束的不同焦斑大小、并且因此设定不同大小的截面。这些暴露侧表面38被布置成彼此相邻，其上部外边缘点沿着在图6中水平延伸的线布置并且由第二基材元件32的下边缘限定。通过接纳结构的适合尺寸和/或形状，可以替代性地实现的是，例如圆形暴露侧表面38的相应中心点位于虚拟直线（图6未展示）上。

在所示的示例性实施例中，由于焦斑大小关键由靶元件20的厚度决定，因此，还可以减少在对电子束聚焦方面的要求。举例而言，而是，可能不是很准确的电子束聚焦可能影响在电子束源12与所获得的X-射线辐射的功率之比的意义上辐射源1的效率。相比之下，甚至在聚焦不精确的情况下，焦斑大小也保持相对稳定，使得可实现基本恒定的分辨率。这可以通过以下事实来实现，即电子束E在靶元件20上的撞击区域（该区域由于不精确的聚焦而可能太大或太小）没有影响，因为所得焦斑40是预先限定的并且始终由靶元件20的厚度D限制。

Claims (12)

1.一种用于侵入性电磁辐射的辐射源（1）的靶（10），

包括至少一个靶元件（20），该至少一个靶元件被配置用于在用粒子照射后生成侵入性电磁辐射、并且联接至基材装置（28）以从该靶元件（20）耗散热量，

其中，该靶元件（20）具有形成该靶元件（20）的外表面的第一部分的外围表面，其中，该靶元件（20）的外表面另外由该靶元件（20）的侧表面（38）形成，其中，该侧表面（38）的范围限定该靶元件（20）的厚度（D；D1，D2，D3），其中，该侧表面（38）的外围线形成该外围表面的边际线，

其中，该靶（10）具有端面（22），作为该端面的一部分，该靶元件（20）的侧表面（38）以暴露的方式布置以被所述粒子照射，

并且其中，该基材装置（28）与该外围表面相接触，

其中，该靶元件（20）以层状的方式实施并且具有比该厚度（D）更大的宽度（B），其中，该外围线的总长度由该厚度（D）和该宽度（B）限定，其中，该基材装置在沿该厚度（D）的方向彼此相反的两侧与该外围表面相接触，

其特征在于，

该层状靶元件（20）在该侧表面（38）处的厚度（D）随着在该宽度（B）的方向上的范围增大而增大。

2.如权利要求1所述的靶（10），其中，该外围表面大于该侧表面（38）。

3.如权利要求1或2所述的靶（10），其中，该靶元件（20）具有不同边长的多边形基本轮廓，并且其中，该侧表面（38）限定所述基本轮廓的、没有最大边长的边。

4.如权利要求1至3中任一项所述的靶（10），其中，该靶元件（20）以圆柱形的方式实施，并且其中，该侧表面（38）形成该靶元件的椭圆形或圆形端表面。

5.如前述权利要求中任一项所述的靶（10），其中，该靶（10）包括具有不同厚度（D1，D2，D3）的多个靶元件（20），并且其中，所述暴露侧表面（38）沿着共同的线布置。

6.如前述权利要求中任一项所述的靶（10），其中，该基材装置（28）至少部分地包绕该靶元件（20）。

7.如前述权利要求中任一项所述的靶（10），其中，该基材装置（28）具有第一基材元件（30）和第二基材元件（32），用于在其间接纳该靶元件（20）的至少一个部分。

8.如前述权利要求中任一项所述的靶（10），其中，该基材装置（28）被接纳在被连接或可连接至冷却装置的散热元件或散热装置（34）中。

9.如前述权利要求中任一项所述的靶（10），其中，该基材装置（28）包括金刚石或含金刚石的材料，和/或其中，该靶元件（20）包括钨。

10.一种用于生成侵入性电磁辐射的辐射源（1），包括：

- 如前述权利要求中任一项所述的靶（10）；

- 被配置用于将粒子束辐射到该靶（10）上的粒子束源（12）；以及

- 定位装置（26），该定位装置被配置用于将该靶（10）和该粒子束相对于彼此以可变的方式定向，使得该靶（10）的、该粒子束被引导到其上的表面区域是可变的。

11.如前一项权利要求所述的辐射源（1）的用途，

其中，该辐射源（1）是用于生成侵入性电磁辐射的辐射源（1），并且包括：

- 靶（10），该靶包括至少一个靶元件（20），该至少一个靶元件被配置用于在用粒子照射后生成侵入性电磁辐射、并且联接至基材装置（28）以从该靶元件（20）耗散热量，

其中，该靶元件（20）具有形成该靶元件（20）的外表面的第一部分的外围表面，其中，该靶元件（20）的外表面另外由该靶元件（20）的侧表面（38）形成，其中，该侧表面（38）的范围限定该靶元件（20）的厚度（D；D1，D2，D3），其中，该侧表面（38）的外围线形成该外围表面的边际线，

其中，该靶（10）具有端面（22），作为该端面的一部分，该靶元件（20）的侧表面（38）以暴露的方式布置以被所述粒子照射，

并且其中，该基材装置（28）与该外围表面相接触，

- 被配置用于将粒子束辐射到该靶（10）上的粒子束源（12）；以及

- 定位装置（26），该定位装置被配置用于将该靶（10）和该粒子束相对于彼此以可变的方式定向，使得该靶（10）的、该粒子束被引导到其上的表面区域是可变的；

该用途包括以下步骤：

- 将粒子束引导到该靶（10）的端面（22）的第一表面区域上；

- 以一种方式来改变该靶（10）和该粒子束的相对取向，使得该粒子束被引导到该靶（10）的端面（22）的第二表面区域上；

其中，该端面（22）的第一和第二表面区域具有该靶（10）的一个或多个靶元件（22）的暴露侧表面（38）的具有不同厚度的区域。

12.一种产生用于侵入性电磁辐射的辐射源（1）的靶（10）的方法，其中：

- 提供至少一个靶元件（20），该至少一个靶元件在用粒子照射时生成侵入性电磁辐射，

- 该靶元件（20）具有形成该靶元件（20）的外表面的第一部分的外围表面，

- 使该外围表面与基材装置（28）相接触以从该靶元件（20）耗散热量，

- 该靶元件（20）的外表面另外由该靶元件（20）的侧表面（38）形成，其中，该侧表面（38）的范围限定该靶元件（20）的厚度（D），并且其中，该侧表面（38）的外围线形成该外围表面的边际线（R），

- 该靶元件（20）的侧表面（38）以暴露的方式布置以被所述粒子照射、并且形成该靶（10）的端面（22）的一部分，

其中，该靶元件（20）以层状的方式实施，使得该靶元件具有比该厚度（D）更大的宽度（B），

其中，该外围线的总长度由该厚度（D）和该宽度（B）限定，其中，该基材装置在沿该厚度（D）的方向彼此相反的两侧与该外围表面相接触，其特征在于，

该层状靶元件（20）在该侧表面（38）处的厚度（D）随着在该宽度（B）的方向上的范围增大而增大。

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