CN114730682A - 电子束的表征 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于在液态金属射流X射线源中表征电子束的方法。该方法包括：提供所述电子束并将所述电子束引导至相互作用区域；提供连接到接地电位的电子束积存器，用于在所述电子束穿过所述相互作用区域后接收所述电子束；在所述相互作用区域的至少一部分上扫描所述电子束；测量在所述扫描期间由所述电子束与所述电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射，以获得X射线分布曲线；以及基于所述X射线分布曲线计算电子束特性。还披露了一种对应的液态金属射流X射线源。

Description

电子束的表征

技术领域

本文披露的本发明总体上涉及在液态金属射流X射线源中表征电子束。

背景技术

X射线辐射可以通过让电子束撞击到靶标材料上来生成。X射线辐射可以作为来自靶标材料的轫致辐射或特性线发射而产生。X射线源的性能尤其取决于由电子束与靶标之间的相互作用产生的X射线辐射的焦斑的特性。通常，正在努力获取更高的亮度和更小的X射线辐射焦斑，这需要改进对电子束以及其与靶标的相互作用的控制。特别地，已经进行了若干次尝试以更准确地确定和控制撞击靶标的电子束的光斑大小和形状。

WO 2012/087238披露了一种用于确定和控制电子束在其与靶标的相互作用点处的宽度的技术。该现有技术涉及使用具有电荷敏感区的传感器。对电子束的宽度的测量是在电子靶标存在并部分地遮挡传感器区的同时通过使电子束在传感器区上偏转来执行的。因为电子靶标遮挡或部分地遮挡了传感器区的一部分，所以所记录的传感器信号将呈现出束的最小衰减(未被遮挡的传感器区)与最大衰减(在靶标后方)之间的转变。可以从该信息、特别是从转变的宽度中推导出束宽度。然而，出于测量目的，传感器区不能电接地。因此，该技术带来了挑战，比如如何避免传感器边缘的短路和电弧。

发明内容

本发明提供了对电子束撞击液态金属射流X射线源的改进，并且本发明基于通过测量由电子束产生的X射线辐射来表征该电子束的思想。更特别地，可以在扫描电子束的同时测量所产生的X射线辐射，从而获得X射线分布曲线(X-ray profile)。然后可以基于所获得的X射线分布曲线计算电子束的一个或多个特性。

因此，在本发明的实施例中，电子束的特性通过在该电子束的扫描期间检测从其产生的X射线辐射来确定。由于不需要测量通过X射线源的部分(“电子积存器”)(即，电子束在穿过相互作用区域后所撞击的部分)的电流，所以该部分可以接地(即，电接地)。通过依靠X射线测量结果而不是电流测量结果，该电子束积存器不需要与其周围环境进行电隔离，从而消除了由于例如来自液体射流的材料液滴沉积在该电子积存器的边缘而引起的短路风险。此外，由于该电子积存器表面上的液滴沉积而引起的图像失真可以显著减少，因为这种沉积的材料通常对X射线是透明的或充当另一个X射线源，这取决于配置。

所关注的电子束的一个特性是其截面延伸(宽度)。电子束的宽度或截面延伸可以适当地定义为半峰全宽(FWHM)。这有时被称为束的“光斑大小”。电子束在相互作用区域中的宽度(在该相互作用区域中该电子束撞击到液态金属射流靶标上)是影响X射线产生过程的重要因素。本发明的实施例可以用于通过以下操作来确定相互作用区域中电子束的宽度：使用液态金属射流作为在其上扫描电子束的遮挡物，或者在相互作用区域上扫描电子束并且让电子束通过孔口之后才对其进行检测。在后一种情况下，电子束的宽度是在孔口处确定的，而在相互作用区域中的宽度通过直接的几何变换在数学上确定。电子束的其他特性可以例如包括强度分布曲线和对准。

在本发明的一些实施例中，液态金属射流用作将电子束与电子束积存器遮挡开来的物体。在电子束撞击在未被液态金属射流遮挡的电子束积存器上的第一位置和液态金属射流最大程度地遮挡电子束积存器的第二位置与一组合适的中间位置之间扫描电子束。在扫描期间测量由电子束与电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射，以获得将扫描位置映射到所产生的X射线辐射的X射线分布曲线，即，X射线分布曲线可以被视为扫描期间的偏转设置的函数。因此，可以识别未遮挡位置与遮挡位置之间的转变，并且这种转变的宽度对应于在液态金属射流处测量的电子束的宽度。如将理解的，如果在液态金属射流处电子束的位移对于每个扫描位置是已知的，则在扫描位置方面确定的宽度可以容易地转换成长度单位。

在其中在液态金属射流上扫描电子束的实施例中，将束从射流的一侧移动到另一侧所需的距离可以被视为对液态金属射流本身的宽度的量度。此外，可以从电子束被液态金属射流遮挡的位置获得液态金属射流的位置。液态金属射流宽度和/或位置的变化可以被认为是产生液态金属射流的过程的稳定性的指标。

在一些实施例中，扫描可以在第一位置(至少一半的电子束在撞击到电子束积存器上之前在该位置通过液态金属射流的第一侧)与第二位置(至少一半的电子束在撞击到电子束积存器上之前在该位置通过液态金属射流的第二侧)之间执行。当从第一侧到另一侧扫描电子束时，则可以从所产生的X射线辐射的变化中提取电子束的宽度。以这种方式，可以测量到超过液态金属射流宽度的电子束宽度。

在一些实施例中，使用不同于液态金属射流的遮挡物。可以使用各种遮挡物，只要它们吸收和/或反射电子以使这些电子不会到达电子束积存器即可。

在其他实施例中，X射线分布曲线不仅根据由电子束与电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射来确定，而且还根据由电子束与液态金属射流本身之间的相互作用产生的X射线辐射来确定。在这样的实施例中，电子束积存器主要用作用于处理电荷的特征。使用X射线检测器来测量在扫描电子束期间由电子束与液态金属射流之间的相互作用产生的X射线辐射。如可以理解的，当电子束撞击液态金属射流时，X射线检测器将能够检测到X射线辐射，但是当电子束未撞击液态金属射流时，将不会检测到任何X射线辐射。在电子束的某个扫描位置处，X射线辐射的产生将是最大的，并且类似于上文已经描述的，电子束的宽度可以根据扫描位置与检测到的X射线辐射之间的关系(即，根据X射线分布曲线)来确定。

在一些实施例中，所产生的X射线辐射在通过销孔之后由X射线检测器检测。销孔的这种使用提供了可以用于确定如电子束的截面延伸等特性的成像能力。

相应地，提供了如在独立权利要求中阐述的方法和设备。从属权利要求限定了本发明的有利实施例。

附图说明

所披露的本发明的实施例将在下面的具体实施方式中进行描述，其中，参考了附图，在附图中：

图1是展示了根据本发明的方法的流程图；

图2是根据本发明的一些实施例的液态金属射流X射线源的示意性立体图；

图3示意性地示出了根据本发明的液态金属射流X射线源的第一实施例；

图4示意性地示出了根据本发明的液态金属射流X射线源的第二实施例；

图5示意性地示出了根据本发明的液态金属射流X射线源的第三实施例；以及

图6示意性地示出了根据本发明的液态金属射流X射线源的第四实施例。

在附图中，对应的特征始终由相同的附图标记来表示。

具体实施方式

本发明的实施例提供了在液态金属射流X射线源中对用于产生X射线辐射的电子束的表征。为了表征电子束，在遮挡物上扫描电子束并检测在这种扫描期间产生的X射线辐射。遮挡物可以是孔口、液态金属射流或某种参考物体。

从一般的角度来看，优选地，可以在电子束的焦平面上进行测量，因为焦平面通常是在操作期间电子束将与液态金属射流靶标相互作用从而产生X射线的地方。然而，还可以想到在沿电子束的某个其他平面上进行测量，然后对结果进行数学变换使得其反映焦平面上的状况。在一些实施例中，可以想到，可以将这种变换建立为工厂校准过程的一部分。

在本发明的优选实施例中，使用沿电子束的路径的遮挡物来表征电子束。当在相互作用区域的至少一部分上扫描电子束时，在一些扫描方向上，电子束的路径将与遮挡物至少部分地相交，而在其他扫描方向上电子束不被遮挡。因此，可以基于电子束在不同扫描方向上被遮挡的程度(这进而可以通过测量在扫描电子束期间产生的X射线辐射来推导)来获得电子束的特性，如其截面大小或形状等。

遮挡物可以位于各种位置。例如，孔口可以提供在电子束积存器前方，使得在所述束积存器处仅检测到通过孔口的电子。这种方法在通过电子束与电子束积存器之间的相互作用来产生所测量的X射线辐射的实施例中是有用的。替代地或另外地，遮挡物可以放置在相互作用区域中，使得遮挡物在X射线源操作期间在电子束与液态金属射流相互作用的位置处或附近与电子束相交。

在一些优选实施例中，液态金属射流本身被用作在其上扫描电子束的遮挡物(即，边缘)，并且所测量的X射线辐射于是可以是由电子束与液态金属射流之间的相互作用产生的辐射。

在其他实施例中，在进行测量时将参考物体插入电子束的束路径中，并且然后在X射线源的正常操作之前将其移除。这种参考物体可以在多于一个方向上提供边缘，从而便于测量例如电子束像散。使用参考物体执行的测量通常是工厂校准或维护过程的一部分。

出于诊断目的，类似的测量还可以“在现场”进行。然后可以确定一些量并将其与预先设定的极限值进行比较，而无需计算电子束的实际特性。如果诊断测量指示电子束不符合规范，则系统可以调整电子光学系统的设置，直到所测量的量在限制范围内，或者替代地提醒操作员需要维护以达到系统规范。

首先参考图2进行总体介绍，其是根据本发明的一些实施例的液态金属射流X射线源200的示意性立体图。所展示的X射线源200利用液态金属射流210作为电子束的靶标。应当注意，X射线源200的一些展示的特征仅作为可能的示例被包括在内，并且可能不一定存在于所有实施例的操作中或不一定是所有实施例的操作所必需的。

X射线源200包括电子源214、246以及被配置为形成用作电子靶标的液体射流210的液体射流发生器208。X射线源200的部件位于气密性壳体242中。然而，如电源244和控制器247等一些部件可以位于气密性壳体242的外部。还可以想到，如果壳体242没有在很大程度上屏蔽电磁场(例如，奥氏体不锈钢)，则通过电磁相互作用而工作的各种电子-光学部件可以位于该壳体的外部。

该电子源总体上包括由电源244供电的阴极214，并且包括电子发射器246，例如热离子、热场或冷场带电粒子源。通常，电子能量可以在约5keV至约500keV的范围内。来自电子源的电子束朝向加速孔口248加速，电子束在该点处进入电子-光学系统，该电子-光学系统包括对准板250的装置、透镜252以及偏转板254的装置。对准板250、透镜252和偏转板254的可变特性可以通过由控制器247提供的信号来控制。在所展示的示例中，偏转板254和对准板250可操作以在至少两个横向方向上加速电子束。在初始校准之后，对准板250通常在X射线源200的整个工作周期中保持恒定的设置，而偏转板254用于在X射线源200的使用期间动态地扫描或调整电子光斑的位置。透镜252的可控特性包括它们各自的聚焦能力(即，焦距)。尽管图2以可以表明对准装置、聚焦装置和偏转装置是静电类型的方式象征性地描绘了这些装置，但是通过使用电磁设备或静电和电磁电子-光学部件的混合也同样可以很好地体现本发明。X射线源200还可以包括象散校正器线圈253，象散校正器线圈可以提供对电子光斑的截面形状的调整。

在电子光学系统的下游，在相互作用区域212中，射出的电子束I₂与液态金属射流210相交。该相互作用区域就是可能产生X射线之处。X射线辐射可以在不与电子束的传播方向重合的方向上从壳体242引出。电子束I₂的连续穿过相互作用区域212的任何部分都可以到达电连接到地的电子束积存器228。如图中所示出的，电子束积存器228可以位于距相互作用区域212一定距离D处，从而使得其不会干扰X射线源200的正常操作。还可以提供孔口(图2中未示出)，该孔口被布置成使得通过该孔口的电子撞击到电子束积存器228上，而不通过该孔口的电子则不撞击。

图1展示了根据本发明的方法。

根据本发明的用于在液态金属射流X射线源中表征电子束的方法包括以下步骤：提供S110电子束并将电子束引导至相互作用区域；提供S120连接到接地电位的电子束积存器，用于在电子束穿过相互作用区域后接收电子束；在相互作用区域的至少一部分上扫描S130电子束；测量S140在扫描期间产生的X射线辐射，以获得X射线分布曲线；以及基于X射线分布曲线计算S150电子束特性。

在优选实施例中，测量在扫描期间产生的X射线辐射的步骤S140包括测量由电子束与电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射。例如，可以通过在相互作用区域上、并且由此在电子束积存器上扫描电子束、并同时测量所产生的X射线辐射来确定电子束的截面延伸(宽度)。可以提供孔口，使得X射线辐射仅由通过该孔口的电子束的任何部分在电子束积存器处产生。例如，可以提供如图3所示的孔口，其中，只有到达电子束积存器表面124的那些电子才对检测到的X射线辐射有贡献。通过将电子束的方向(例如，在施加到对应的偏转板的电压方面)与所检测到的X射线辐射相关联，获得X射线分布曲线，该X射线分布曲线可以用于计算电子束在扫描方向上的截面延伸。通过在多于一个方向上扫描穿过孔口的电子束，可以计算出电子束的整个截面延伸。

替代地，不是依赖于限制到达电子束积存器的电子的量的孔口，而是可以提供与电子束的路径部分地相交的物体。可以使用吸收和/或反射电子的任何物体。在此背景下，可能优选的是使用液态金属射流靶标来实现此目的。然后，横跨障碍物扫描电子束，该障碍物充当倒(inverted)孔口，因为它阻止了电子到达电子束积存器。当电子束撞击到未被物体遮挡的电子束积存器上时，将产生最大量的X射线辐射。当在物体上扫描电子束时，电子束将变成被部分地遮挡，并且在电子束积存器处所产生的X射线辐射的量将会减少，直到电子束被物体最大程度地遮挡为止。再次，获得可以用于计算电子束的截面延伸的X射线分布曲线。

在其他实施例中，该方法涉及测量在扫描电子束期间由电子束与液态金属射流靶标之间的相互作用产生的X射线辐射。

在如图4至图6示意性示出的液态金属射流X射线源中，其中，一个或多个X射线检测器被定位用于检测由电子束与液态金属射流之间的相互作用产生的X射线辐射，因此，测量在扫描期间产生的X射线辐射以获得X射线分布曲线的步骤S140包括测量由电子束与液态金属射流之间的相互作用产生的X射线辐射。

液态金属射流靶标中的X射线辐射的自吸收影响可以通过使用位于相互作用区域两侧的两个X射线检测器128a和128b来减少，如图5示意性所示。然后，测量在扫描期间产生的X射线辐射以获得X射线分布曲线的步骤S140可以包括考虑在这两个检测器处检测到的总X射线辐射，例如通过对来自这两个检测器的输出求和。如果这两个检测器对称地定位在相互作用区域的任一侧，则输出之和将补偿由这些检测器之一记录的X射线分布曲线中任何自吸收引起的不对称性，因为在另一个检测器处将检测到对应更高或更低水平的X射线辐射。如果检测器不是对称定位的，则可以将合适的权重应用于相应的输出之后再求和。

通过从电子束撞击液态金属射流的同一侧测量产生的X射线辐射，可以进一步减少液态金属射流中的X射线辐射的自吸收影响，如图6示意性所示。在这种设置中，不会有任何自吸收对在相互作用区域与X射线检测器之间的所产生的X射线辐射有影响。因为检测器将“看到”电子束撞击液态金属射流的位置，所以这对于对准目的可能尤其有用。X射线检测器可以例如通过包括CCD阵列而被提供有成像能力，并且可以在CCD阵列与相互作用区域(电子束在此处撞击液态金属射流)之间提供销孔以便增强成像。

包括例如与上述CCD阵列和销孔类似的CCD阵列和销孔的X射线检测器在如图4所示的设置中也可能是有用的。然后，X射线检测器将“看到”所产生的X射线辐射。

替代地，在表征期间，可以将能够在电子撞击时产生X射线辐射的某种其他物体定位在相互作用区域处，并且在这样的实施例中，在表征期间液态金属射流因此可以不存在。

图3示意性地示出了根据本发明的第一实施例的液态金属射流X射线源300。源300包括朝阳极114发射电子的电子源/阴极110。可以在阴极110与阳极114之间施加加速电位112以加速发射的电子。在阳极114的下游，布置了一个或多个对准线圈116，用于对准电子束。一个或多个聚焦透镜118和偏转板120也沿电子束路径布置，以将电子束聚焦并引导朝向电子束可以与液态金属射流靶标122相互作用的相互作用区域。在正常操作期间，有用的X射线辐射由电子束与液态金属射流122之间在相互作用区域中的相互作用产生。X射线源300还包括已经通过相互作用区域的电子所撞击到的电子束积存器124。电子束积存器124电连接到地，使得撞击到其上的电子被安置，即被积存。

在图3的实施例中，电子束积存器124被布置成使得当电子撞击到其上时产生X射线辐射。提供X射线检测器128以检测从电子束积存器124产生的X射线辐射。检测器128可以布置成使得它仅检测从电子束积存器产生的X射线辐射(而不检测例如从电子束与液态金属射流122之间的相互作用产生的辐射)。使用这样的配置，对准和聚焦过程可以以与测量通过束积存器的电流的常规电子束积存器类似的方式执行，例如如上述WO 2012/087238中所讨论的。然而，由于在该过程中使用从束积存器124产生的X射线辐射而不是通过束积存器的电流，因此不需要将束积存器124保持在某个特定电位。相反，在本发明的实施例中，电子束积存器124电连接到地，如图3中的126所示。因此，假如例如金属液滴附着在束积存器124的边缘，不会发生有害的短路，并且所沉积的金属液滴也会在电子撞击时产生X射线，因此不会使功能失效。

在一些实施例中，可以在电子束积存器124的材料对于电子束的所有相关取向提供相似的X射线产生截面的意义上来优化设计。实施例可以例如包括相对于电子束的撞击方向以合适的角度布置的平坦表面。在其他实施例中，电子束积存器124可以包括圆柱形表面，其中，圆柱的半径与在横跨电子束积存器的孔口扫描电子束期间电子束在该表面上移动的距离相比更大。

优选地，电子束积存器被提供有合适的冷却装置，以便处理与电子束的撞击相关联的热负荷。

在本发明的实施例中，电子束积存器124电连接到地。从而有效地防止了在束积存器124处的电荷积累，并且避免了同束积存器与装置的其他部分之间的短路有关的现有技术问题。然而，应当注意，电子束积存器124可能不需要始终接地。可以想到，间歇地(例如当达到束积存器处的阈值电位时)激活接地，以便可选地通过合适的限流装置(例如电阻器)将累积的电荷积存到地。然而，优选实施例使电子束积存器124始终电接地，使得电子束积存器保持在接地电位。可以想到在本发明的范围内为封壳和电子束积存器创建虚拟接地电位，即，这些部件可以主动地保持在不一定等于零的特定电位。这种类型的实施例在某些情况下可以具有设计优势，但不影响本发明的一般构思。

任何合适类型的检测器都可以用于X射线检测器128，例如钨(W)壳体中的碲化镉(CdTe)二极管。

在图3所示的实施例中，扫描电子束期间的X射线分布曲线是通过测量由电子束与电子束积存器124之间的相互作用产生的X射线辐射而获得的。可选地，可以存在如液态金属射流靶标122等物体以在扫描期间部分地遮挡电子束。X射线检测器128被定位成使得其仅检测来自电子束积存器的X射线辐射，而不检测由电子束与液态金属射流或系统的任何其他部分(例如，壳体或放置在相互作用区域与电子束积存器之间的孔口)之间的相互作用产生的任何辐射。

其他实施例还可以依赖于检测由电子束与源100的液态金属射流之间或电子束与放置在电子束路径中的参考物体之间的相互作用产生的X射线辐射。图4示意性地示出了X射线源400的实施例，其中，X射线检测器128被定位成检测在相互作用区域中产生的X射线。用于检测在相互作用区域中产生的X射线的X射线传感器优选地是专用于该目的的第二传感器。X射线检测器128然后可以方便地放置在X射线源的真空室之外并且检测通过X射线透明窗口的X射线辐射。根据本发明的典型X射线源可以包括一个或多个X射线透明窗口或端口，通过这些透明窗口或端口提取产生的X射线辐射。检测器128可以方便地定位在一个这样的端口处。因而，检测器128将能够在电子束撞击到液态金属靶标(或适当放置的参考物体)上时检测到X射线辐射，但当电子束未撞击到靶标上时将不会检测到任何X射线辐射。因此，通过在靶标上扫描电子束的同时对X射线检测器128进行采样，可以获得X射线强度分布曲线，其而可以用于推导如电子束的截面尺寸等特性。可以想到，靶标中的自吸收可能会导致测量的分布曲线有些偏差，但这可以通过减去变化的背景或通过仅使用靶标中的自吸收所减少的这种能量的X射线辐射(例如，仅检测能量远高于靶标材料的X射线吸收边缘的X射线辐射)来补偿。

图5示意性地示出了根据本发明的液态金属射流X射线源500的另一个实施例，其中，通过使用两个X射线检测器128a、128b来补偿自吸收，每个检测器相对于液态金属射流122以不同的角度放置。因此，通过考虑在这两个检测器处检测到的总X射线辐射，可以获得经补偿的测量结果。

图6示意性地示出了又一个实施例，其中，X射线检测器128定位在相互作用区域的视线中但低于(或高于)电子束。只要X射线检测器具有足够窄的视场，就可以防止由撞击到电子束积存器124上的电子产生的任何辐射被X射线检测器128检测到。通过这样定位X射线检测器，可以减少由靶标中的自吸收引起的伪影。

如将要理解的，还可以组合图3至图6中所示的检测器放置。例如，如图3所示的X射线源和/或涉及测量由电子束与电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射的对应方法可以与如图4至图6中任一个所示的测量由电子束与液态金属射流或其他遮挡物之间的相互作用产生的X射线辐射相组合(即，由其补充)。还可以想到在确定X射线分布曲线时不考虑由电子束与电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射的实施方式，因此仅依赖于参考图4至图6描述的检测方案中的一种或多种。

在本发明的各个实施例中，通过横跨液态金属射流、参考物体、孔口等扫描电子束来获取X射线分布曲线，并且由此获得的X射线分布曲线可以在校准或调整电子束焦点时使用。为了沿系统的光轴对准电子束，可以使用第二传感器，例如检测反向散射电子的传感器。然而，这种反向散射传感器的使用对于非平坦靶标可能不太有利，因为反向散射系数将随着横跨靶标扫描电子束而变化。

假如金属液滴沉积在靶标与X射线检测器之间的某处，可能会减少到达检测器的X射线辐射的量，但这不会使功能失效；尽管强度略有降低，但仍然可以获得可以用于确定电子束宽度的X射线强度分布曲线。

假如使用具有足够成像能力的X射线检测器(例如通过为其提供销孔和/或包括CCD阵列)，可以通过在沿基本上平行于液态金属射流的方向扫描电子束的同时检测到达检测器的辐射的量来获得焦斑在该方向上的延伸。于是，为了使X射线信号从全信号变为零、或一些其他适当定义的限制，电子束光斑必须移动的距离将对应于束光斑的大小。

在上述实施例中，对X射线辐射的检测是直接的(例如，通过使用基于二极管的检测器)。然而，对X射线辐射的检测也可以是间接的，即首先将X射线辐射转换为具有较低频率的辐射，然后检测低频辐射(例如，使用闪烁体和可见光检测器)。在所有实施例中，优选地屏蔽X射线检测器或将其放置成使得仅检测到来自预期源的辐射。如上所述，这种屏蔽可以通过放置在W外壳内的CdTe二极管来实施。在优选实施例中，X射线检测器具有放置在W圆柱体内部适当深度的CdTe二极管，以屏蔽不期望的X射线辐射。在本发明的范围内可以想到用于限制X射线检测器的视场的其他类型的准直器。

总之，本发明的实施例提供了确定如电子束的截面延伸等特性的方法。电子束被引导到相互作用区域。在通过相互作用区域之后，电子束撞击到电子束积存器上并且电荷被安置到电接地。在相互作用区域的至少一部分上扫描电子束，并且测量在扫描期间产生的X射线辐射，以便获得将所测量的X射线辐射与电子束方向相关联的X射线分布曲线。然后基于所生成的X射线分布曲线计算电子束特性，如其截面延伸。

在一些实施例中，X射线辐射由电子束与束积存器之间的相互作用产生，并且电子束通过孔口之后到达电子束积存器。只有那些通过孔口的电子束部分才可以到达电子束积存器，并因此对X射线辐射的产生有贡献。因此，X射线分布曲线可以用于计算电子束的截面延伸。甚至可以想到，孔口体现为电子束积存器本身的延伸。在其他实施例中，孔口体现为液态金属射流X射线源的壁中的开口，如附图中示意性所示。如将理解的，在利用这种孔口的实施例中，需要在足够大的角度上扫描电子束，从而到达孔口的边缘。

在其他实施例中，提供了在扫描期间与电子束的路径部分地相交的物体。这种物体可以采取许多不同的形式，只要它具有吸收和/或反射电子的性质，使得当物体与电子束的路径部分地相交时有更少的电子到达电子束积存器即可。与路径相交的物体可以是存在于相互作用区域中的液态金属射流。

尽管本文已经描述了一些示例实施例，但是本领域技术人员在实践本发明的实施例时将不限于这些示例。相反地，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。特别地，在本发明构思的范围内，可以想到包括多于一个靶标或多于一个电子束的X射线源。此外，本文所描述类型的X射线源可以有利地与根据特定应用而定制的X射线光学器件和/或检测器组合，这些特定应用例如但不限于以下各项：医学诊断、无损测试、光刻、晶体分析、显微镜学、材料科学、表面物理学、X射线衍射法测定蛋白质结构、X射线光谱分析(XPS)、临界尺寸小角X射线散射(CD-SAXS)和X射线荧光光谱分析。在结合附图阅读并理解了本披露内容之后，本领域技术人员将能够实施各种实施例。

Claims (15)

1.一种用于在液态金属射流X射线源中表征电子束的方法，该方法包括：

提供所述电子束并将所述电子束引导至相互作用区域；

提供连接到接地电位的电子束积存器，用于在所述电子束穿过所述相互作用区域后接收所述电子束；

在所述相互作用区域的至少一部分上扫描所述电子束；

测量在所述扫描期间由所述电子束与所述电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射，以获得X射线分布曲线；以及

基于所述X射线分布曲线计算电子束特性。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括

设置在所述扫描期间与该电子束的路径部分地相交的物体，其中，所述物体吸收和/或反射电子。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述物体是存在于所述相互作用区域中的液态金属射流。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括基于所述X射线分布曲线计算所述液态金属射流的特性。

5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，测量X射线辐射以获得X射线分布曲线的步骤进一步包括测量由所述电子束与所述物体之间的相互作用产生的X射线辐射。

6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括

在所述相互作用区域与所述电子束积存器之间提供孔口，所述孔口被布置成使得只有通过所述孔口的电子才对在所述扫描期间测量的该X射线辐射有贡献。

7.如权利要求6所述的方法，其中，在所述相互作用区域上扫描所述电子束包括在所述孔口上扫描所述电子束。

8.如权利要求5所述的方法，进一步包括提供销孔，并且其中，测量在所述扫描期间产生的X射线辐射的分布曲线包括检测已经通过所述销孔的X射线辐射。

9.一种液态金属射流X射线源，包括：

被布置用于提供电子束并将所述电子束引导至相互作用区域的电子源；

连接到接地电位的电子束积存器，所述电子束积存器被布置用于在该电子束穿过所述相互作用区域之后接收该电子束；

能够在所述相互作用区域的至少一部分上扫描所述电子束的扫描装置；

被定位和布置为检测由所述电子束与所述电子束积存器之间的相互作用产生的X射线辐射的X射线传感器；以及

操作性地连接到所述扫描装置和所述X射线传感器的电路系统，所述电路系统被配置为确定在所述电子束的扫描期间的X射线分布曲线。

10.如权利要求9所述的液态金属射流X射线源，其中，所述电路系统进一步被配置为基于所述X射线分布曲线计算所述电子束的特性。

11.如权利要求9或10所述的液态金属射流X射线源，进一步包括可移除地设置为在所述扫描期间与该电子束的路径部分地相交的参考物体，其中，所述物体吸收和/或反射电子。

12.如权利要求9至11中任一项所述的液态金属射流X射线源，进一步包括用于限制所述X射线传感器的视场的准直器。

13.如权利要求9至12中任一项所述的液态金属射流X射线源，进一步包括在所述相互作用区域与所述电子束积存器之间的孔口，所述孔口被布置成使得只有通过所述孔口的电子才对在所述扫描期间测量的该X射线辐射有贡献。

14.如权利要求9至13中任一项所述的液态金属射流X射线源，进一步包括被定位和布置为检测在该相互作用区域中产生的X射线辐射的第二X射线传感器。

15.如权利要求14所述的液态金属射流X射线源，进一步包括销孔，所述销孔被定位和布置成使得由所述第二X射线传感器检测到的X射线辐射穿过所述销孔。

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