DE102006062452B4

DE102006062452B4 - Röntgenröhre und Verfahren zur Prüfung eines Targets einer Röntgenröhre

Info

Publication number: DE102006062452B4
Application number: DE102006062452A
Authority: DE
Inventors: Alfred Reinhold
Original assignee: Comet GmbH
Current assignee: Yxlon International GmbH
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2026-12-29
Also published as: WO2008080624A1; US20100141151A1; EP2102885A1; US8360640B2; DE102006062452A1

Abstract

Röntgenröhre, insbesondere Mikrofocus-Röntgenröhre (2), mit Mitteln (18) zum Richten eines Elektronenstrahles (10) auf ein Target,
die folgende Einrichtungen aufweist:
– eine Steuerungseinrichtung (20) zur Ansteuerung der Mittel (18) zum Richten des Elektronenstrahles (10) auf das Target (4) derart, daß der Elektronenstrahl (10) das Target (4) abtastet,
– eine Meßeinrichtung (22) zur Messung der Stromstärke des Targetstromes, der bei Abtastung des Targets (4) mit dem Elektronenstrahl (10) an unterschiedlichen Abtastorten fließt, oder einer hiervon abhängigen Meßgröße und
– eine Auswerteeinrichtung (24) zur Zuordnung des jeweiligen Meßwertes für den Targetstrom zu dem zugehörigen Abtastort.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre sowie ein Verfahren zur Prüfung des Targets einer Röntgenröhre.
Derartige Röntgenröhren sind beispielsweise in Form von Mikrofocus-Röntgenröhren allgemein bekannt und werden beispielsweise zum Prüfen von Leiterplatten in der Elektronikindustrie eingesetzt. Die bekannten Röntgenröhren weisen ein Target auf, auf das bei Betrieb der Röntgenröhre hochenergetisch beschleunigte Elektronen oder andere elektrisch geladene Teilchen auftreffen, so daß in allgemein bekannter Weise Röntgenstrahlung erzeugt wird. Die so erzeugte Röntgenstrahlung wird in bildgebenden Verfahren verwendet, um beispielsweise Bauteile bzw. Bauteilanordnungen auf Leiterplatten darzustellen und die Leiterplatten auf diese Weise optisch zu prüfen.
Röntgenröhren der betreffenden Art in Form von Mikrofocus-Röntgenröhren sind beispielsweise durch DE 102 51 635 A1 und DE 103 52 334 A1 bekannt. Sie weisen ein Target sowie Mittel zum Richten eines Elektronenstrahles auf das Target auf. Das Target besteht bei derartigen Röntgenröhren üblicherweise aus einem Grundkörper, der als mechanischer Träger sowie zum Ableiten von elektrischen Ladungen und Wärme dient. Auf dem Träger ist eine als Bremsschicht vorgesehene Schicht eines Targetmaterials angeordnet, in der die auftreffenden Elektronen abgebremst werden. Das Targetmaterial ist hierbei so gewählt, daß beim Auftreffen und Abbremsen der Elektronen Röntgenstrahlung in einem gewünschten Wellenlängenbereich entsteht.
Aus der US 2005/0053197 A1 ist eine Röntgenröhrenanordnung bekannt, die ein Kontrollsystem aus einem Prozessor und mehreren Sensoren, die mit dem Prozessor verbunden sind, aufweist, um den Ort des Fokus auf der Anode genau zu bestimmen und diesen auch stabil zu halten.
Beim Auftreffen der hochenergetisch beschleunigten Elektronen wird lediglich etwa 1% der Energie der Elektronen in Röntgenstrahlung umgewandelt, während die restlichen etwa 99% der Energie in Wärme umgewandelt werden. Auf diese Weise ist das Target thermisch stark belastet und einem relativ hohen Verschleiß unterworfen. Der auf diese Weise an dem Target auftretende Verschleiß kann dazu führen, daß die Qualität der mittels der Röntgenröhre erzeugten Röntgenbilder verringert ist oder Funktionsstörungen an der Röntgenröhre auftreten. Im Falle einer verschlechterten Bildqualität oder von Funktionsstörungen gestaltet sich die Fehlersuche an den bekannten Röhren zeit- und damit kostenaufwendig. Um festzustellen, ob eine aufgetretene Funktionsstörung beispielsweise darauf beruht, daß das Target abgenutzt ist, muß das Gehäuse der Röntgenröhre geöffnet und das Target optisch untersucht werden. Dies ist besonders zeit- und damit kostenaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre, bei der die Fehlersuche im Falle von Funktionsstörungen erleichtert ist, und ein Verfahren zur Prüfung eines Targets einer Röntgenröhre anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in den Anspruchen 1 und 6 angegebene Lehre gelöst.
Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, daß sich ein Verschleiß des Targets in einer Änderung des beim Richten eines Elektronenstrahles auf das Target fließenden Targetstromes bemerkbar macht. Ist das Target nicht verschlissen, so werden auftreffende Elektronen in der Targetschicht abgebremst, so daß in der gewünschten Weise Röntgenstrahlung entsteht, wobei gleichzeitig ein Targetstrom von dem Target abfließt, der einen von der Energie der Elektronen und dem verwendeten Target- und Trägermaterialien abhängigen Maximalwert nicht überschreitet. Ist die Targetschicht demgegenüber verschlissen, so daß die Elektronen nicht mehr in der Targetschicht abgebremst werden, sondern auf den aus dem Trägermaterial bestehenden Grundkörper des Targets auftreffen, so wird ein Targetstrom gemessen, der von dem bei unversehrter Targetschicht fließenden Targetstrom abweicht. Ob der bei beschädigter Targetschicht fließende Targetstrom höher oder niedriger ist als der bei unversehrter Targetschicht fließende Targetstrom, hängt davon ab, ob das Targetmaterial eine höhere oder geringere Elektronenreflexion als das Trägermaterial aufweist. Wird beispielsweise als Trägermaterial Beryllium und als Targetmaterial Wolfram verwendet, das eine höhere Elektronenreflexion als Beryllium aufweist, so fließt bei beschädigter Targetschicht ein höherer Targetstrom als bei unversehrter Targetschicht. Trifft beispielsweise ein Elektronenstrom von 100 μA auf die aus Wolfram bestehende unversehrte Targetschicht auf, so werden ca. 20 μA reflektiert, während nur etwa 80% der Elektronen in das Wolfram eindringen und dort als Strom gemessen werden. Ist die Targetschicht beschädigt, so trifft der Elektronenstrom auf die aus Beryllium bestehende Trägerschicht auf. Aufgrund der im Vergleich zu Wolfram geringeren Elektronenreflexion von Beryllium werden hierbei nur ca. 5% der auftreffenden Elektronen reflektiert, während ca. 95% der Elektronen in das Beryllium eindringen und als Strom gemessen werden. Bei Beschädigung der Targetschicht wird in diesem Fall also eine Erhöhung des Targetstromes gemessen. Wird demgegenüber ein Targetmaterial verwendet, dessen Elektronenreflexion geringer ist als die Elektronenreflexion des Trägermateriales, so fließt bei beschädigter Targetschicht ein niedrigerer Targetstrom als bei unversehrter Targetschicht. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn als Targetmaterial Beryllium und als Trägermaterial Diamant verwendet wird, da die Elektronenreflexion insbesondere dotierter Diamant-Materialien deutlich höher ist als die Elektronenreflexion von Beryllium.
Diesen Effekt macht sich die Erfindung dadurch zunutze, daß das Target mittels des Elektronenstrahles abgetastet und die Stromstärke des Targetstromes, der bei Abtastung des Targets mit dem Elektronenstrahl an unterschiedlichen Abtastorten fließt, oder eine hiervon abhängige Meßgröße gemessen wird, wobei der jeweilige Meßwert für den Targetstrom dem zugehörigen Abtastort zugeordnet wird. Erfindungsgemäß werden dementsprechend die Mittel zum Richten eines Elektronenstrahles auf das Target derart angesteuert, daß der Elektronenstrahl das Target abtastet, also zeitlich aufeinanderfolgend an unterschiedlichen Abtastorten auf das Target auftrifft. Durch eine erfindungsgemäß vorgesehene Meßeinrichtung wird hierbei die Stromstärke des jeweils fließenden Targetstromes oder eine hiervon abhängige Meßgröße gemessen. Anhand der Meßgröße kann dann beispielsweise bei einem Target, bei dem als Targetmaterial Wolfram und als Trägermaterial Beryllium verwendet werden, festgestellt werden, ob die Stromstärke des Targetstromes unterhalb eines Maximalwertes liegt, der bei einer unbeschädigten Targetschicht fließt. Hieraus kann geschlossen werden, daß die Targetschicht an dem zugehörigen Abtastort unbeschädigt ist.
Sollte in diesem Fall bei Abtastung der gesamten Fläche des Targets an keinem Abtastort eine Stromstärke des Targetstromes gemessen werden, die oberhalb des Maximalwertes liegt, so kann daraus geschlossen werden, daß die Targetschicht an keinem der Abtastorte beschädigt ist.
Wird demgegenüber in diesem Fall festgestellt, daß der Targetstrom an einzelnen Abtastorten oberhalb des Maximalwertes liegt, so kann daraus geschlossen werden, daß die Targetschicht an diesen Abtastorten durch Verschleiß oder auf sonstige Weise beschädigt worden ist. Um in diesem Fall Funktionsstörungen der Röntgenröhre zu vermeiden, kann das Target ausgetauscht werden. Es ist jedoch auch möglich, den Elektronenstrahl mittels einer in der Röntgenröhre vorhandenen Ablenkeinrichtung so abzulenken, daß er bei Betrieb der Röntgenröhre auf eine andere Stelle des Targets auftrifft, die unbeschädigt ist.
Auf diese Weise ist die Fehlersuche bei Röntgenröhren wesentlich vereinfacht. Insbesondere sind zeit- und damit kostenaufwendige Arbeitsschritte vermieden, die sich dann ergeben, wenn die Röntgenröhre zum Untersuchen des Targets geöffnet wird, obwohl eine aufgetretene Störung nicht auf einem Verschleiß des Targets beruht. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre ist ein Verschleiß des Targets erkennbar, ohne die Röntgenröhre öffnen zu müssen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, daß ein Teil der zu ihrer Umsetzung erforderlichen Bauteile und Baugruppen an einer Röntgenröhre ohnehin vorhanden sind. Dies gilt insbesondere für die Mittel zum Richten eines Elektronenstrahles auf das Target, die in der Regel eine Ablenkeinrichtung aufweisen, mittels derer der Elektronenstrahl so zweidimensional ablenkbar ist, daß er auf unterschiedliche räumliche Stellen des Targets richtbar ist. Darüber hinaus ist auch eine Meßeinrichtung zur Messung des Targetstromes an entsprechenden Röntgenröhren ggf. vorhanden, wie dies aus der DE 103 52 334 A1 bekannt ist. Der apparative Aufwand zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Lehre ist damit relativ gering.
Unter einer Mikrofocus-Röntgenröhre wird erfindungsgemäß eine Röntgenröhre verstanden, deren Fokusdurchmesser ≤ 200 μm, insbesondere ≤ 10 μm ist. Damit werden unter Mikrofocus-Röntgenröhren im Sinne der Erfindung auch sogenannte Nanofocus-Röntgenröhren verstanden.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung und die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung können entsprechend den jeweiligen Anforderungen durch Hard- oder Software gebildet sein.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich möglich, die durch die Meßeinrichtung gemessene Meßgröße online auszuwerten, indem beispielsweise im Falle eines Targets mit Wolfram als Targetmaterial und Beryllium als Trägermaterial die Meßgröße mit einem vorgegebenen Maximalwert der Stromstärke des Targetstromes verglichen und beim Überschreiten dieses Maximalwertes ein Signal ausgegeben wird, das anzeigt, daß die Targetschicht abgenutzt ist. Bei einer solchen Ausführungsform ist somit ein untersuchtes Target als "in Ordnung" oder "nicht in Ordnung" klassifizierbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Auswerteeinrichtung einen Speicher zur Speicherung einander zugeordneter Targetstrom/Abtastort-Werte aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere möglich, die abgespeicherten Werte abzurufen und daraus genauere Aussagen abzuleiten, ob und ggf. an welchen Stellen das Target abgenutzt ist. Auf diese Weise kann der Abnutzungszustand des Targets in räumlicher Hinsicht differenzierter ausgewertet werden, um beispielsweise bei Abnutzung des Targets an einer Stelle den Elektronenstrahl bei Betrieb der Röntgenröhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlung auf eine andere Stelle des Targets zu richten.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Auswerteeinrichtung den an einem Abtastort ermittelten Meßwert für den Targetstrom mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellenwert vergleicht. Bei dieser Ausführungsform ist in der beschriebenen Weise beispielsweise das Target als "in Ordnung" oder "nicht in Ordnung" klassifizierbar. Wird beispielsweise ein Target verwendet, dessen Targetmaterial eine höhere Elektronenreflexion besitzt als das Trägermaterial, so wird in der Auswerteeinrichtung festgestellt, ob der Targetstrom den Schwellenwert überschreitet, was in der oben beschriebenen Weise anzeigt, daß die Targetschicht beschädigt ist. In diesem Falle kann das Target dann als "nicht in Ordnung" klassifiziert werden. Wird demgegenüber ein Target verwendet, dessen Targetmaterial eine geringere Elektronenreflexion als das Trägermaterial aufweist, so wird in der Auswerteeinrichtung festgestellt, ob der Targetstrom unterhalb des Schwellenwertes liegt, was in der oben beschriebenen Weise anzeigt, daß die Targetschicht beschädigt ist. In diesem Falle kann das Target als "nicht in Ordnung" klassifiziert werden.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich möglich, eine beliebige, von der Stromstärke des Targetstromes abhängige Meßgröße zu messen. Beispielsweise kann erfindungsgemäß die Dosisrate der Röntgenröhre durch die Meßeinrichtung gemessen werden, da sich die Dosisrate in Abhängigkeit von der Abnutzung der Targetschicht ändert und damit die Änderung der Dosisrate mit einer Änderung der Stromstärke des Targetstromes korreliert ist. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht jedoch vor, daß die Meßeinrichtung die Stromstärke des Targetstromes direkt mißt. Bei dieser Ausführungsform ist der apparative Aufwand zur Ermittlung der Meßgröße besonders gering. Anstelle der Stromstärke des Targetstromes kann erfindungsgemäß auch eine mit der Stromstärke zusammenhängende Meßgröße, beispielsweise eine von der Stromstärke abhängige Spannung gemessen werden. Erfindungsgemäß ist es beispielsweise auch möglich, mittels einer Blende einen Strom von dem Target rückgestreuter Elektronen zu messen.
Insbesondere dann, wenn durch einen Bediener der Röntgenröhre beurteilt werden soll, ob das Target abgenutzt ist oder nicht, ist es zweckmäßig, die Ergebnisse der Messung des Targetstromes an den unterschiedlichen Abtastorten graphisch darzustellen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht hierzu eine mit der Auswerteeinrichtung verbundene Anzeigeeinrichtung zur graphischen Darstellung von einander zugeordneten Targetstrom/Abtastort-Werten vor. Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, die Targetstrom/Abtastort-Werte in einem dreiachsigen Koordinatensystem darzustellen, in dem beispielsweise auf der Z-Achse die Stromstärke des Targetstromes über der flächigen Ausdehnung des Targets in X- und Y-Richtung aufgetragen ist. Eine entsprechende Graphik kann beispielsweise und insbesondere nach Art einer Pseudo-3D-Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden, so daß leicht erkennbar ist, ob und an welchen Stellen das Target abgenutzt ist.
Bei der vorgenannten Ausführungsform kann die An zeigeeinrichtung beispielsweise einen Drucker aufweisen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht insoweit vor, daß die Anzeigeeinrichtung einen Bildschirm aufweist.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Steuerungseinrichtung zwischen einem Betriebsmodus, in dem der Elektronenstrahl zur Erzeugung von Röntgenstrahlung im Wesentlichen ortsstabil auf das Target gerichtet wird, und einem Prüfmodus, in dem der Elektronenstrahl das Target abtastet, umschaltbar ist. Die Umschaltung der Steuerungseinrichtung zwischen dem Betriebsmodus und dem Prüfmodus kann bei dieser Ausführungsform manuell erfolgen. Da die Abtastung des Targets mittels des Elektronenstrahles und die Messung der dem jeweiligen Abtastort zugeordneten Stromstärke des Targetstromes jedoch sehr zeitschnell vorgenommen werden kann, ist es erfindungsgemäß auch möglich, eine Umschaltung aus dem Betriebsmodus in den Prüfmodus und zurück automatisch vorzunehmen, beispielsweise in vorbestimmten Zeitabständen oder jeweils vor der Aufnahme einer Röntgenbildsequenz. Wird in dem Prüfmodus festgestellt, daß das Target abgenutzt ist, so kann ein entsprechendes optisches oder akustisches Warnsignal ausgegeben werden. Auf diese Weise ist die Funktionssicherheit der erfindungsgemäßen Röntgenröhre weiter erhöht, indem eine Abnutzung des Targets automatisch erkannt wird und damit ein Betrieb der Röntgenröhre mit abgenutztem Target vermieden werden kann.
Zweckmäßigerweise weisen die Mittel zum Richten eines Elektronenstrahles auf das Target wenigstens eine Ablenkeinrichtung auf, mittels derer der Elektronenstrahl entlang zweier zueinander und zur Strahlachse des Elektronenstrahles senkrechter Achsen ablenkbar ist, derart, daß das Target mittels des Elektronenstrahles zweidimensional abtastbar ist. Entsprechende Ablenkeinrichtungen können beispielsweise durch Spulen oder Spulenanordnungen sowie durch elektrostatische Ablenkplatten realisiert werden. Sie sind in vielen Röntgenröhren ohnehin vorhanden.
Zweckmäßigerweise weist das Target erfindungsgemäß einen aus einem Trägermaterial bestehenden Grundkörper auf, der wenigstens teilweise mit einem Targetmaterial beschichtet ist. Hierbei kann das Trägermaterial beispielsweise Beryllium oder Kupfer sein, während das Targetmaterial beispielsweise Wolfram sein kann. Anstelle von Wolfram können jedoch entsprechend der gewünschten Wellenlänge der zu emittierenden Röntgenstrahlung auch andere Targetmaterialien verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Prüfung des Targets einer Röntgenröhre ist im Anspruch 6 angegeben. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 7 bis 13 angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten, stark schematisierten Zeichnungen näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre dargestellt ist. Dabei bilden alle beanspruchten, beschriebenen oder in den Zeichnungen dargestellten Merkmale für sich genommen oder in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in den Zeichnungen.
Es zeigt:
1 stark schematisiert eine Ansicht von Bauteilen einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre,
2 eine Ansicht und einen Schnitt durch ein intaktes Target zusammen mit dem räumlichen Verlauf eines sich bei Abtastung dieses Targets mit einem Elektronenstrahl ergebenden Targetstroms und
3 in gleicher Darstellung wie 2 ein abgenutztes Target.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Zeichnung stellt nur diejenigen Baugruppen einer Röntgenröhre dar, die zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Lehre erforderlich sind. Da der grundsätzliche Aufbau einer Röntgenröhre dem Fachmann allgemein bekannt ist, sind die in der Praxis erforderlichen Baugruppen, beispielsweise ein evakuierbares Gehäuse, in dem die Bauteile der Röntgenröhre aufgenommen sind, in der Zeichnung nicht dargestellt. Sie werden hier auch nicht näher erläutert.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre in Form einer Mikrofocus-Röntgenröhre 2 dargestellt, die ein Target 4 aufweist. Das Target 4 weist einen aus einem Trägermaterial, bei diesem Ausführungsbeispiel Beryllium, bestehenden Grundkörper 6 auf, auf den eine aus einem Targetmaterial, bei diesem Ausführungsbeispiel Wolfram, bestehende Targetschicht 8 aufgebracht ist.
Die Röntgenröhre 2 weist ferner Mittel zum Richten eines in 1 bei dem Bezugszeichen 10 angedeuteten Elektronenstrahles auf das Target 4 auf. Der Elektronenstrahl 10 ist mittels einer Ablenkeinrichtung 12, die beispielsweise durch eine Spulenanordnung gebildet sein kann, entlang zweier zueinander und zu der in 1 durch eine strichpunktierte Linie symbolisierten Strahlachse 14 des Elektronenstrahles 10 ablenkbar. Der Elektronenstrahl 10 ist somit mittels der Ablenkeinrichtung 12 in 1 in der Horizontalen sowie in die Zeichenebene hinein und aus der Zeichenebene heraus ablenkbar.
Zur Fokussierung des Elektronenstrahles 10 auf das Target 10 ist eine durch eine Spulenanordnung gebildete Fokussiereinrichtung 16 vorgesehen.
Die Mittel zum Richten des Elektronenstrahles 10 auf das Target 4 sind in 1 bei dem Bezugszeichen 18 lediglich schematisch angedeutet. Sie können in der dem Fachmann bekannten Weise beispielsweise ein Filament zum Freisetzen von Elektronen und eine durch eine Anoden-Kathoden-Anordnung gebildete Beschleunigungseinrichtung aufweisen.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Steuerungseinrichtung 20 vorgesehen, durch die die Mittel 18 zum Richten des Elektronenstrahles 10 auf das Target 4 in einem Betriebsmodus der Röntgeöhre 2 so ansteuerbar sind, daß der Elektronenstrahl 10 im Wesentlichen ortsstabil auf das Target 4 auftrifft und hierbei in der gewünschten Weise Röntgenstrahlung erzeugt wird.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Steuerungseinrichtung 20 manuell von dem Betriebsmodus in einen Prüfmodus umschaltbar, in dem eine Prüfung des Targets 4 vorgenommen werden kann. In dem Prüfmodus steuert die Steuerungseinrichtung 20 die Ablenkeinrichtung der Mittel 18 zum Richten des Elektronenstrahles 10 auf das Target 4 so an, daß der Elektronenstrahl 10 die Oberfläche des Targets zweidimensional, nämlich in 1 entlang der Horizontalen sowie in die Zeichenebene hinein und aus der Zeichenebene hinaus, abtastet. Die Ansteuerung der Ablenkeinrichtung 12 erfolgt hierbei so, daß der Elektronenstrahl in den extremen Ablenkpositionen gerade noch auf den Rand des Targets 4 auftrifft.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Meßeinrichtung 22 vorgesehen, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Strommeßgerät zur Messung der Stromstärke des Targetstromes ausgebildet ist, der bei Abtastung des Targets 4 mit dem Elektronenstrahl 10 an unterschiedlichen Abtastorten fließt. Die Meßeinrichtung 22 ist in 1 lediglich symbolisch angedeutet. Ihr Aufbau ist dem Fachmann allgemein bekannt, so daß er hier nicht näher erläutert wird. Hinsichtlich der Messung des Targetstromes wird beispielsweise auf die DE 103 52 334 A1 verwiesen.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Auswerteeinrichtung 24 zur Zuordnung des jeweiligen Meßwertes für den Targetstrom, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nämlich der jeweiligen Stromstärke des Targetstromes, zu dem zugehörigen Abtastort, also dem Ort, an dem sich der Elektronenstrahl während der Messung dieser Stromstärke gerade auf dem Target befindet, vorgesehen. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Auswerteeinrichtung 24 einerseits mit der Meßeinrichtung 22 und andererseits mit der Steuerungseinrichtung 20 verbunden. Sie weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Speicher auf, in dem zeitlich aufeinanderfolgend die sich bei einer Abtastung des Targets 4 mittels des Elektronenstrahles 10 ergebenden Targetstrom/Abtastort-Werte gespeichert werden.
Zur graphischen Darstellung der einander zugeordneten, in dem Speicher der Auswerteeinrichtung 20 gespeicherten Targetstrom/Abtastort-Werte ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Anzeigeeinrichtung in Form eines Bildschirmes 26 vorgesehen.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Röntgenröhre 2 ist wie folgt:
Um das Target 4 der Röntgenröhre 2 zu prüfen, wird die Steuerungseinrichtung 20 zunächst in den Prüfmodus geschaltet. In diesem Prüfmodus steuert die Steuerungseinrichtung die Ablenkeinrichtung 16 der Mittel 18 zum Richten des Elektronenstrahles 10 auf das Target 4 derart an, daß der Elektronenstrahl 10 die Oberfläche des Targets 4 zweidimensional abtastet. Das Abtasten der Oberfläche des Targets 4 kann hierbei entweder schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Während des Abtastens der Oberfläche des Targets 4 mißt die Meßeinrichtung 22 fortlaufend die Stromstärke des Targetstromes, der bei Abtastung des Targets 4 mit dem Elektronenstrahl 10 an den unterschiedlichen Abtastorten fließt. Während der Abtastung übermittelt die Steuerungseinrichtung 20 der Auswerteeinrichtung 24 fortlaufend Signale, aus denen sich der momentane Abtastort ergibt, also diejenige Stelle auf dem Target 4, auf die der Elektronenstrahl 10 gerade gerichtet ist. Gleichzeitig übermittelt die Meßeinrichtung 22 der Auswerteeinrichtung 24 fortlaufend Signale, aus denen sich die Stromstärke des jeweils gemessenen Targetstromes ergibt. Die sich so ergebenden Targetstrom/Abtastort-Werte werden in dem Speicher der Auswerteeinrichtung 22 abgespeichert. Die Abtastung der Oberfläche des Targets 4 mit dem Elektronenstrahl 10 wird so lange fortgesetzt, bis entsprechend der gewählten Auflösung der Abtastung die gesamte Oberfläche des Targets 4 abgetastet ist und dementsprechend für jeden Abtastort ein zugeordneter Wert der Stromstärke des Targetstromes gespeichert ist. Die gespeicherten Targetstrom/Abtastort-Werte können dann beispielsweise auf der Anzeigeeinrichtung 26 dargestellt werden.
2 stellt oben die Oberfläche eines Targets 4 dar, das nicht abgenutzt ist. In der Mitte von 2 ist ein Schnitt durch das Target 4 dargestellt, wobei erkennbar ist, daß die auf dem Grundkörper 6 angeordnete Targetschicht 8 eine gleichmäßige Dicke in Strahlrichtung des Elektronenstrahles aufweist und damit nicht abgenutzt ist.
Wird die Oberfläche des Targets 4 beispielsweise entlang eines linienförmigen Weges zwischen den Orten x₁ und x₂ (siehe 1 oben) abgetastet, so fließt an sämtlichen Abtastorten ein nahezu identischer Targetstrom, wie dies aus der graphischen Darstellung in 2 unten erkennbar ist, in der die Stromstärke des Targetstromes I_T über dem Abtastort aufgetragen ist. Anhand dieses Verlaufes der Stromstärke des Targetstromes ist erkennbar, daß die Schichtdicke der Targetschicht 8 entlang des linienförmigen Abtastweges im Wesentlichen konstant ist.
3 stellt demgegenüber ein Target dar, bei dem die Targetschicht 8 an zwei Stellen so weit abgetragen ist, daß die Trägerschicht 6 freiliegt (vgl. in 3 oben). In der Mitte von 3 ist ein Schnitt durch ein solchermaßen abgenutztes Target 4 gezeigt.
Bei der Abtastung des Targets entlang eines wiederum linienförmigen Abtastweges zwischen den Punkten x₁ und x₂ trifft der Elektronenstrahl 10 an den Stellen, an denen die Targetschicht 8 abgenutzt ist und der Grundkörper 6 freiliegt, auf den Grundkörper 6 auf. Hierbei fließt ein Targetstrom I_T, dessen Stromstärke aufgrund der höheren Elektronenreflexion von Wolfram im Vergleich zu Beryllium deutlich höher ist als die Stromstärke eines bei unversehrter Targetschicht 8 fließenden Targetstromes. Dies ist aus 3 unten ersichtlich, wo der Verlauf der Stromstärke des Targetstromes I_T über dem Abtastweg aufgetragen ist. Der in 3 unten dargestellte starke Anstieg der Stromstärke des Targetstromes (vgl. die Bezugszeichen 28 und 30) zeigt an, daß an den zugehörigen Abtastorten die Targetschicht 8 abgenutzt ist, so daß der Grundkörper 6 freiliegt.
Ein solchermaßen abgenutztes Target 4 kann ausgetauscht werden. Da mitttels der erfindungsgemäßen Lehre der Abnutzungszustand des Targets 4 räumlich aufgelöst ermittelt werden kann, ist es jedoch auch möglich, in dem Betriebsmodus der Röntgenröhre 2 die Ablenkeinrichtung 16 so anzusteuern, daß der Elektronenstrahl 10 ortsstabil auf eine nicht abgenutzte Stelle des Targets 4 gerichtet wird.
Nach der Abtastung der Oberfläche des Targets 4 mittels des Elektronenstrahles 10 kann die Steuerungseinrichtung 20 aus dem Prüfmodus zurück in den Betriebsmodus geschaltet werden. Die während der Abtastung gewonnenen Targetstrom/Abtastort-Werte können, beispielsweise in Form einer Pseudo-3D-Darstellung, auf der Anzeigeeinrichtung 26 dargestellt werden.
Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht somit auf besonders einfache Weise eine Prüfung des Targets 4 der Röntgenröhre 2.

Claims

Röntgenröhre, insbesondere Mikrofocus-Röntgenröhre (2), mit Mitteln (18) zum Richten eines Elektronenstrahles (10) auf ein Target, die folgende Einrichtungen aufweist: – eine Steuerungseinrichtung (20) zur Ansteuerung der Mittel (18) zum Richten des Elektronenstrahles (10) auf das Target (4) derart, daß der Elektronenstrahl (10) das Target (4) abtastet, – eine Meßeinrichtung (22) zur Messung der Stromstärke des Targetstromes, der bei Abtastung des Targets (4) mit dem Elektronenstrahl (10) an unterschiedlichen Abtastorten fließt, oder einer hiervon abhängigen Meßgröße und – eine Auswerteeinrichtung (24) zur Zuordnung des jeweiligen Meßwertes für den Targetstrom zu dem zugehörigen Abtastort.
Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (24) einen Speicher zur Speicherung einander zugeordneter Targetstrom/Abtastort-Werte aufweist.
Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Auswerteeinrichtung (24) verbundene Anzeigeeinrichtung (26) zur graphischen Darstellung von einander zugeordneten Targetstrom/Abtastort-Werten.
Röntgenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (26) einen Bildschirm aufweist.
Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (4) einen aus einem Trägermaterial bestehenden Grundkörper (6) aufweist, der wenigstens teilweise mit einem Targetmaterial (8) beschichtet ist.
Verfahren zur Prüfung eines Targets (4) einer Röntgenröhre, insbesondere einer Mikrofocus-Röntgenröhre (2), bei dem ein Target (4) der Röntgenröhre mit einem Elektronenstrahl (10) abgetastet wird, bei dem die Stromstärke des Targetstromes, der bei Abtastung des Targets (4) mit dem Elektronenstrahl (10) an unterschiedlichen Abtastorten fließt, oder eine hiervon abhängige Meßgröße gemessen wird und bei dem der jeweilige Meßwert für den Targetstrom zu dem zugehörigen Abtastort zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Targetstrom/Abtastort-Werte in einem Speicher gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an einem Abtastort ermittelte Meßwert für den Targetstrom mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellenwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke des Targetstromes unmittelbar gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einander zugeordnete Targetstrom/Abtastort-Werte graphisch dargestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Betriebsmodus der Röntgenröhre der Elektronenstrahl (10) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung im Wesentlichen ortsstabil auf das Target (4) gerichtet wird und daß in einem Prüfmodus das Target (4) mittels des Elektronenstrahles abgetastet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (10) mittels einer Ablenkeinrichtung (12) entlang zweier zueinander und zur Strahlachse (14) des Elektronenstrahles (10) senkrechte Achsen abgelenkt wird, derart, daß das Target (4) mittels des Elektronenstrahles (10) zweidimensional abgetastet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Target (4) verwendet wird, das einen aus einem Trägermaterial bestehenden Grundkörper (6) aufweist, der wenigstens teilweise mit einem Targetmaterial beschichtet ist.