DE19544203A1 - Röntgenröhre, insbesondere Mikrofokusröntgenröhre - Google Patents
Röntgenröhre, insbesondere MikrofokusröntgenröhreInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre, insbesondere eine Mikrofokusröntgenröhre
mit einer Elektronenquelle zur Emission von Elektronen und mit einem
Anodenkörper, welcher einen konischen Durchtrittskanal für die Elektronen
aufweist, dessen der Elektronenquelle zugewandte Eintrittsöffnung größer ist als
seine Austrittsöffnung.
Eine derartige Röntgenröhre ist aus der DE-OS 20 04 359 bekannt. Die Elektronen
werden von einer Kathode zur Anode beschleunigt und treffen größtenteils auf die
Wände innerhalb des Durchtrittskanals. Überall in dem Durchtrittskanal wird
dadurch Röntgenstrahlung erzeugt, wobei die Nutzstrahlung durch ein
Strahlenaustrittsfenster ausgeleitet wird, das sich am Ausgang des gegenüber dem
Eingang verengten Durchtrittskanals befindet. Damit kann ein kleiner Fokus erreicht
werden, der in einer Ausführung beispielsweise 1 mm² beträgt.
Mit Mikrofokusröntgenröhren soll demgegenüber ein möglichst kleiner Fokus mit
einem Durchmesser, z. B. im Bereich von 10 µm erreicht werden. Ein erstes Problem
besteht dabei darin, die Elektronen auf einen sehr kleinen Fokus zu bündeln. Selbst
aufwendige Elektronenoptiken sind hierfür nicht mehr ausreichend. Ein weiteres
Problem besteht darin, daß die Elektronenquelle sehr klein sein muß, aber dennoch
ein Elektronenstrahlenbündel ausreichend großer Dichte liefern muß.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre zu schaffen,
mit der ein möglichst kleiner Fokus erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Röntgenröhre der eingangs genannten Art
erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß der Durchtrittskanal derart angeordnet und
ausgebildet ist, daß die Elektronen unter einem Winkel von maximal 1 auf eine
Oberfläche des Durchtrittskanals treffen, und daß in Flugrichtung der Elektronen
hinter der Austrittsöffnung des Durchtrittskanals ein Targetelement angeordnet ist, in
dem beim Aufprall der Elektronen Röntgenstrahlung entsteht.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß bei kleiner werdendem
Winkel zwischen dem Elektronenstrahl und der Oberfläche des Durchtrittskanals
immer mehr in den Durchtrittskanal hineintreffende Elektronen an dessen Oberfläche
elastisch gestreut werden. Gegenüber der bekannten Röntgenröhre, bei der die
Röntgennutzstrahlung nur durch Elektronen erzeugt wird, welche direkt auf die
Wände des Durchtrittskanals treffen, werden bei der erfindungsgemaßen
Röntgenröhre sowohl die Elektronen, die auf direktem Weg durch den
Durchtrittskanal von der Elektronenquelle auf das Targetelement treffen, als auch
die an der Oberfläche zum Targetelement hin gestreuten Elektronen dazu benutzt,
beim Auftreffen auf das Targetelement Röntgennutzstrahlung zu erzeugen.
Ein weiterer Vorteil einer derartigen Röntgenröhre besteht darin, daß der Fokus
allein durch die mechanischen Abmessungen des Durchtrittskanals bestimmt ist,
d. h., der Querschnitt der verengten Ausgangsöffnung des Durchtrittskanals, hinter
dem das Targetelement angeordnet ist, bestimmt die Größe des Fokus. Der
Durchtrittskanal selbst dient hier nicht als Targetelement, d. h., von einem geringen
Anteil der Elektronen im Durchtrittskanal erzeugte Röntgenstrahlung soll nicht als
Nutzstrahlung verwendet werden. Aufgrund der konischen Ausgestaltung des
Durchtrittskanals, dessen Austrittsöffnung wesentlich kleiner ist als dessen
Eintrittsöffnung, wird bei der erfindungsgemaßen Röntgenröhre ein deutlich
kleinerer Fokus erreicht als bei der bekannten Röntgenröhre, da die Elektronen im
Durchtrittskanal selbst keine Röntgennutzstrahlung erzeugen. Konisch bedeutet dabei
nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch, auch ein Durchtrittskanal mit
beispielsweise rechteckigem oder vieleckigem Querschnitt ist bei der
Verwirklichung der Erfindung denkbar.
Als Targetelement ist im Zusammenhang mit der Erfindung ein Element zu sehen,
das aus einem Material mit hoher Kernladungszahl Z, etwa größer als 26, besteht,
beispielsweise aus Gold oder Molybdän, und in dem beim Auftreffen von Elektronen
Röntgenstrahlung erzeugt wird, die als Nutzstrahlung aus der Röntgenröhre
ausgeleitet wird.
Bei der bekannten Anordnung liegt der Gesamtöffnungswinkel im Bereich zwischen
3° und 7° Die dort in den Durchtrittskanal eintretenden Elektronen werden beim
Auftreffen auf die Oberfläche aufgrund dieses großen Öffnungswinkels nicht
elastisch gestreut, sondern erzeugen Röntgenstrahlung. Die Anode selbst mit dem
Durchtrittskanal dient hier als Targetelement, und die im Durchtrittskanal erzeugte
Röntgenstrahlung wird als Nutzstrahlung aus der Röhre ausgeleitet.
Für die Verwirklichung der Erfindung ist nicht notwendigerweise erforderlich, daß
die Elektronen als Strahlenbündel parallel zur Mittelachse (oder bei einem
rotationssymmetrischen Durchtrittskanal parallel zur Symmetrieachse) in den
Durchtrittskanal hineintreffen. Durch eine Elektronenoptik kann erreicht werden,
daß die Elektronen annähernd parallel zur Oberfläche des Durchtrittskanals in diesen
hineintreffen und unter einem sehr kleinen Winkel auftreffen, so daß elastische
Streuung möglich ist.
Unter Verwendung derartiger Maßnahmen zur Beeinflussung der Elektronenflugbahn
vor Eintritt in den Durchtrittskanal ist es nicht erforderlich, daß der
Gesamtöffnungswinkel des Durchtrittskanal einen bestimmten oberen Grenzwert
nicht überschreitet. Lediglich bei Verwendung eines parallelen
Elektronenstrahlenbündels, dessen Strahlen parallel zur Mittelachse des
Durchtrittskanals ausgerichtet sind, ist erforderlich, daß Gesamtöffnungswinkel des
Durchtrittskanals eine bestimmte Größe nicht überschreiten sollte. Bei
Laborversuchen hat sich dabei gezeigt, daß besonders viele Elektronen im
Durchtrittskanal elastisch gestreut werden bei einer erfindungsgemäßen
Weiterbildung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Durchtrittskanal einen
Gesamtöffnungswinkel von 2° aufweist. Diese Weiterbildung hat auch den Vorteil,
daß die Verwendung aufwendiger Elektronenoptiken nicht erforderlich ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Anodenkörper auf der
Innenfläche des Durchtrittskanals eine Anodenschicht aufweist, die aus einem
Material mit einer Kernladungszahl Z < 26 besteht. Eine bevorzugte Weiterbildung
sieht vor, daß die Anodenschicht aus Kupfer, Silber oder Gold besteht. Bei
Verwendung von Materialien mit zu geringer Kernladungszahl für die Anodenschicht
wird die Wahrscheinlichkeit einer elastischen Streuung beim Auftreffen der
Elektronen immer geringer. Wenn die Kernladungszahl Z zu klein ist, verlieren die
Elektronen beim Auftreffen auf die Anodenschicht immer mehr Energie je kleiner Z
ist, d. h., immer mehr Elektronen werden inelastisch gestreut, wodurch der
Wirkungsgrad der Röntgenröhre immer geringer wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
Targetelement in einer konischen, der Austrittsöffnung des Durchtrittskanals direkt
gegenüberliegenden Vertiefung auf einem Targetträger angeordnet ist. Die
Elektronen treffen direkt in diese Vertiefung ein und erzeugen dort
Röntgenstrahlung. Die Fläche des Targetelements, auf die Elektronen auftreffen, ist
dadurch vergrößert gegenüber einem Targetelement ohne Vertiefung, ohne daß der
Fokus größer ist. Dadurch kann eine weitere Erhöhung der
Röntgenstrahlungsausbeute erzielt werden.
Bevorzugt sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Targetträger ein
dünnes, aus Diamant bestehendes Plättchen ist. Die Dicke des Plättchens liegt dabei
im Bereich von wenigen hundert Mikrometern, beispielsweise bei etwa 500 µm.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß der Anodenkörper ringförmig
um einen auf der Oberfläche des Targetelements befindlichen
Elektronenfokussierungspunkt ausgestaltet ist und mindestens zwei auf den
Elektronenfokussierungspunkt gerichtete, sich dahin verengende Durchtrittskanäle
aufweist und daß die Elektronenquelle ein kreisbogenförmig um den Anodenkörper
angeordnetes Kathodenelement ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die Kathode
möglichst viele Elektronen liefert. Während bei einem Anodenkörper mit einem
einzigen Durchtrittskanal die Abmessung des Kathodenelements, beispielsweise eines
Kathodenheizdrahts sehr gering und genau bestimmt sein muß, kann hier das
Kathodenelement wesentlich größer sein und damit auch wesentlich mehr Elektronen
liefern. Insgesamt wird mit dieser Ausführung eine deutliche Erhöhung der Anzahl
der auf das Targetelement treffenden Elektronen erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist erfindungsgemaß vorgesehen, daß ein
Nutzstrahlenbündel der Röntgenstrahlung unter einem Winkel ungleich 0° zur im
Zentrum des Durchtrittskanals verlaufenden Mittelachse aus der
Mikrofokusröntgenröhre austritt. Das Targetelement kann dabei beispielsweise in
einem Winkel ungleich 90° zur Mittelachse angeordnet sein. Eine weitere
Verkleinerung des Fokus kann erreicht werden, wenn das Nutzstrahlenbündel unter
einem Winkel ungleich 90° zur Oberfläche des Targetelements austritt.
Wichtig für die Funktion der erfindungsgemäßen Röntgenröhre ist, daß der
Anodenkörper bzw. die Anodenschicht eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Weiterhin ist wichtig, daß die Oberfläche innerhalb des Durchtrittskanals möglichst
glatt ist, d. h., eine möglichst geringe arithmetische Mittenrauheit aufweist. Wenn
die Oberfläche nicht glatt genug ist, können die von der Oberfläche gestreuten
Elektronen wieder absorbiert werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Röntgeneinrichtung mit einer
erfindungsgemaßen Röntgenröhre. Aufgrund der vorgenannten Eigenschaften und
Vorteile eignet sich die erfindungsgemaße Röntgenröhre oder die Röntgeneinrichtung
besonders zur Überprüfung elektrischer Kontaktstellen, insbesondere bei integrierten
Schaltungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemaße Mikrofokusröntgenröhre,
Fig. 2 ein Ausschnitt eines Anodenkörpers und eines Targetelements für eine
erfindungsgemaße Mikrofokusröntgenröhre,
Fig. 3 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemaßen
Mikrofokusröntgenröhre und
Fig. 4 ein Targetelement für eine Mikrofokusröntgenröhre gem. Fig. 3.
Mit 1 ist in Fig. 1 eine Elektronenquelle bezeichnet, die aus einem Kathodenkörper
2 sowie einem Kathodenheizfaden 3, meist einem Wolframdraht besteht. Die
Elektronen 4 werden aufgrund der Spannung von etwa 60 bis 200 kV zwischen dem
Anodenkörper 5 und dem Kathodenheizfaden 3 zum Anodenkörper 5 hin
beschleunigt. Der Anodenkörper 5 weist einen konischen Durchtrittskanal 9 auf, in
dessen Eintrittsöffnung 17 die Elektronen hineintreffen und durch den die Elektronen
4 von der Elektronenquelle 1 zum Targetelement 6, das sich an der verengten
Austrittsöffnung 13 des Durchtrittskanals 9 befindet, durchfliegen können. Beim
Aufprall der Elektronen 4 auf dem Targetelement 6 entsteht Röntgenstrahlung 11,
die nach unten unter einem Winkel ungleich 00 zur senkrecht verlaufenden
Mittelachse 12 durch den Targetträger 7 aus der Röntgenröhre austreten kann. Um
nur einen Teil der im Targetelement 6 erzeugten Röntgenstrahlung 11 als
Nutzstrahlung auszuleiten, kann der den Anodenkörper 5 umgebende Anodenblock 8
die Röntgenröhre auch unterhalb des Targetträgers 7 umschließen und nur dort, wo
Röntgenstrahlung als Nutzstrahlung ausgeleitet werden soll, ein
Strahlenaustrittsfester aufweisen.
Im Inneren des Durchtrittskanals 9 ist auf die Oberfläche des Anodenkörpers 5 eine
Anodenschicht 10 aufgebracht, die aus einem Material mit hoher
Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer, Gold oder Silber besteht. Der
Anodenkörper 5 besteht hier beispielsweise aus Kupfer. Die Elektronen 4, die in den
Durchtrittskanal 9 hineinkommen aber nicht direkt auf das Targetelement 6 treffen,
dringen entweder in die Anodenschicht 10 ein oder werden an dieser Anodenschicht
10 reflektiert, d. h. elastisch (= ohne Energieverlust) gestreut. Die
Wahrscheinlichkeit, daß ein Elektron an der Oberfläche reflektiert wird, wird um so
größer, je kleiner der Winkel zwischen der Flugbahn des Elektrons und der
Oberfläche der Anodenschicht 10 ist. Damit möglichst viele Elektronen reflektiert
werden, muß bei dieser Anordnung bei einem Elektronenstrahlenbündel 4 mit zur
Mittelachse 12 parallelen Elektronenstrahlen der Gesamtöffnungswinkel des
Durchtrittskanals möglichst klein sein. In der gezeigten Ausführung, die nicht
maßstabsgetreu dargestellt ist, beträgt der Durchmesser des Durchtrittskanals 9 an
der breitesten Stelle an der Eintrittsöffnung etwa 1,5 mm, während der Durchmesser
an der Austrittsöffnung 13 etwa 10 bis 20 µm (oder weniger) beträgt. Bei einer
Länge des Durchtrittskanals 9 von etwa 50 mm ergibt sich demnach der
Gesamtöffnungswinkel zu etwa 1,7°.
Weiterhin ist für eine hohe Reflexionsrate der Elektronen erforderlich, daß die
Oberfläche der Anodenschicht 10 möglichst glatt ist, also einen sehr geringen
arithmetischen Mittenrauheitswert aufweist. Bei einer zu rauhen Oberfläche würden
die Elektronen in der Anodenschicht 10 inelastisch unter Energieverlust gestreut statt
reflektiert werden.
Das Targetelement 6, das hier als eine einige µm dicke Schicht aus einem Material
mit hoher Kernladungszahl Z, vorzugsweise Gold ausgestaltet ist, ist fest auf einem
Targetträger 7 aufgebracht, beispielsweise aufgedampft. Der Targetträger 7 besteht
aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Diamant, um die
beim Betrieb der Röntgenröhre entstehende Wärme im Targetelement 6 abzuleiten.
Der Anodenkörper 5 ist von einem aus Stahl bestehenden Anodenblock 8
umschlossen und im wesentlichen rotationssymmetrisch um die Mittelachse 12
ausgestaltet, die in Fig. 1 senkrecht und durch den Kathodenheizdraht 3 verläuft.
Ebenso ist hier der Durchtrittskanal 9 rotationssymmetrisch um die Mittelachse 12
ausgestaltet.
Die Oberfläche der Anodenschicht 10 sollte einen arithmetischen Mittenrauheitswert
von weniger als 0,1 µm aufweisen. Ein wünschenswerter oberer Grenzwert ist durch
die mittlere frei Weglänge ("mean free path") eines Elektrons in Materie gegeben,
die auch von der Art des Materials abhängt. Bei einer Anodenschicht 10 aus Gold
ergibt sich bei einer Spannung von 100 kV die mittlere freie Weglänge eines
Elektrons zu 0,01 µm. Eine Oberfläche mit einem derart niedrigen
Mittenrauheitswert ist zwar wünschenswert, allerdings nur mit großem Aufwand
herstellbar.
Aufgrund der Verengung des Durchtrittskanals 9 zum Targetelement 6 hin wird ein
auf das Targetelement 6 fokussierter Elektronenstrahl und ein sehr kleiner und genau
definierter Fokus erreicht. Auf dem Targetelement 6 trifft ein Elektronenstrahl mit
sehr hoher Dichte auf, wodurch - bezogen auf die Fläche des Targetelements 6 -
Röntgenstrahl hoher Intensität erzeugt werden kann.
Alternativ kann die in Fig. 1 gezeigte Anordnung auch derart ausgestaltet sein, daß
die Elektronen 4 aus einer Richtung in den Durchtrittskanal 9 eintreffen, die nicht
exakt der Senkrechten 12 entspricht. Auch muß der Durchtrittskanal 9 nicht
unbedingt rotationssymmetrisch um diese Senkrechte 12 ausgestaltet sein. Wichtig
für die Erfindung ist nur, daß der Einfallswinkel, unter dem die Elektronen 4 auf
die Anodenschicht 10 treffen, möglichst klein ist.
In einer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, daß die Röntgenstrahlung 11
senkrecht nach unten (entlang der Achse 12) austritt oder daß ein Reflexionstarget
verwendet wird, so daß die Röntgenstrahlung 11 seitlich aus der Röhre austritt.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines Anodenkörpers 5 und eines direkt daran
anschließenden Targetträgers 15 für eine erfindungsgemaße Mikrofokusröntgenröhre
dargestellt. Der Anodenkörper 5 weist einen Durchtrittskanal 9 und eine
Anodenschicht 10 auf, auf der die Elektronen beim Auftreffen elastisch gestreut
werden. Hinsichtlich der Abmessungen und des Öffnungswinkels gilt dasselbe, was
über den in Fig. 1 dargestellten Anodenkörper gesagt ist. Der Targetträger 15
besteht hier aus einem Material mit geringer Kernladungszahl Z, beispielsweise aus
Beryllium Aluminium, Diamant oder Kohlenstoff und ist als dünnes Plättchen mit
einer Dicke von etwa 500 µm ausgestaltet. Symmetrisch zur senkrechten Achse 12
weist der Targetträger 15 eine konische Vertiefung 16 auf, in der auf der Oberfläche
eine Targetschicht 14 aufgebracht ist. Die Targetschicht 14, die aus einem Material
mit hoher Kernladungszahl Z, beispielsweise Gold oder Molybdän besteht, dient hier
als Transmissionstarget der Erzeugung von Röntgenstrahlung 11, die beim
Auftreffen der Elektronen entsteht und nach unten aus dem Targetträger 15 in
einem Winkelbereich von etwa 30° austritt. Dazu ist vorgesehen, daß an der
Unterseite des Targetträgers 15 eine Abschirmung 18, beispielsweise Bleiplatten
angeordnet sind, die nur Röntgenstrahlung 11 in diesem Winkelbereich durchläßt.
Eine Kühlung kann hier beispielsweise durch einen ringförmig um den
Durchtrittskanal 9 verlaufenden Kühlmittelkanal im Anodenkörper 5 erfolgen.
Alternativ könnten beispielsweise einer oder mehrere Kühlmittelkanäle an der
Unterseite des Targetträgers 15 angebracht sein. In einer weiteren Ausgestaltung
besteht der gesamte Targetträger 15 einschließlich der Targetschicht 14 aus Material
mit hoher Kernladungszahl Z.
Die Prinzipskizze in Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemaßen Mikrofokusröntgenröhre. Die Elektronenquelle besteht hier aus
einem Kathodenheizfaden 25, der kreisbogenförmig um einen
Elektronenfokussierungspunkt 36 auf der Oberfläche des Targetelements 31
angeordnet ist. Um denselben Elektronenfokussierungspunkt 36 ist der
Anodenkörper 26 zwischen dem Targetelement 31 und dem Kathodenheizfaden 25
ringförmig angeordnet. Das Targetelement 31 ist dabei in einem Targetträger 30 fest
angebracht. Der Anodenkörper 26 weist mehrere, im Querschnitt rechteckförmige
Durchtrittskanäle 27, 28, 29 auf, die sich zum Targetelement 31 hin verengen.
Elektronen können so entweder direkt durch diese Durchtrittskanäle 27, 28, 29 von
dem Kathodenheizfaden 25 zum Targetelement 31 gelangen (Elektronenbahn 34)
oder auf der Innenseite eines Durchtrittskanals 27, 28, 29 zum Target 31 hin
gestreut werden (Elektronenbahn 35). Ein Teil der Elektronen (Elektronenbahn 33)
wird auch auf die Außenfläche des Anodenkörpers 26 auftreffen und dort
Röntgenstrahlung erzeugen, die jedoch aufgrund der hohen Kernladungszahl des
Anodenmaterials im Anodenkörper 26 absorbiert wird. Zwischen dem Anodenkörper
26 und dem Targetelement 31 ist eine Blende 32 mit einer Bohrung direkt oberhalb
des Elektronenfokussierungspunktes 36 angeordnet, das die von Elektronen im
Anodenkörper 26 erzeugte Röntgenstrahlung nach unten hin vom Targetelement 31
abschirmt.
Ein typischer Wert für den Radius des Kathodenheizfadens 25 ist 50 mm. Der
Außenradius des Anodenkörpers 26 beträgt typischerweise 25 mm und der
Innenradius 10 mm. Im Querschnitt hat ein Durchtrittskanal 27, 28, 29 am
Außenrand des Anodenkörpers 26 eine Höhe von 100 µm und eine Breite von 100
µm. Am Innenrand des Anodenkörpers 26 hat der Querschnitt eine Höhe von 100
µm und eine Breite von 60 µm. Damit ergibt sich für einen Durchtrittskanal 27, 28,
29 ein Gesamtöffnungswinkel von etwa 0,15°. Insgesamt kann mit der in Fig. 3
gezeigten Anordnung ein Elektronenfokus in der Größenordnung von einigen 10 µm
im Elektronenfokussierungspunkt 36 erzeugt werden.
Der Kathodenheizfaden 25 und der Anodenkörper 26 können in einem beliebigen
Winkelbereich bis zu 180° um den Elektronenfokussierungspunkt 36 angeordnet
sein. In der praktischen Anwendung ist ein Winkelbereich von etwa 60°
ausreichend, da ansonsten die Anode zu große Abmessungen annähme. Ebenso ist
für die Erfindung belanglos, ob der Anodenkörper zwei oder mehr Durchtrittskanäle
aufweist.
Das Targetelement 31 ist in Fig. 4 nochmals vergrößert gezeigt. Auf einer
Trägerschicht 37 aus Diamant ist eine Goldschicht 38 aufgebracht, in der beim
Auftreffen der Elektronen die Röntgenstrahlung entsteht. Darüber befindet sich eine
weitere Diamantschicht 39 mit einer Öffnung direkt über der konischen Vertiefung
40 in der Goldschicht 38 und der Diamantschicht 37. Durch die Diamantschicht 39
wird verhindert, daß Elektronen auf der Außenseite der Goldschicht 38 auftreffen
und dort Röntgenstrahlung erzeugen.
In der in Fig. 3 gezeigten Anordnung könnte anstelle des Targetträgers 30 mit dem
Targetelement 31 auch der in Fig. 2 gezeigte Targetträger 15 verwendet werden.
Mit der erfindungsgemaßen Mikrofokusröntgenröhre wird am Targetelement ein
Elektronenstrahl mit hoher Elektronendichte und mit geringem Querschnitt erzeugt,
wobei der Querschnitt mechanisch bestimmt ist. Damit ist auf dem Targetelement
ein sehr kleiner Fokus erreichbar, wobei der Fokus hier von den mechanischen
Abmessungen und nicht wie bei herkömmlichen Röntgenröhren von der elektrischen
Spannung abhängt. Die Röntgenstrahlungsausbeute bezogen auf die Fokusgröße ist
hier deutlich erhöht, verglichen mit konventionellen Röntgenröhren. Auch der
Wirkungsgrad (Ausgangsleistung der Röntgenstrahlung bezogen auf Eingangsleistung
der Röntgenröhre) ist deutlich größer als bei konventionellen Röntgenröhren.
Claims (10)
1. Röntgenröhre, insbesondere Mikrofokusröntgenröhre, mit einer Elektronenquelle
(1) zur Emission von Elektronen (4) und mit einem Anodenkörper (5), welcher
einen konischen Durchtrittskanal (9) für die Elektronen (4) aufweist, dessen der
Elektronenquelle (1) zugewandte Eintrittsöffnung (17) größer ist als seine
Austrittsöffnung (13),
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittskanal (9) derart angeordnet und
ausgebildet ist, daß die Elektronen (4) unter einem Winkel von maximal 1° auf eine
Oberfläche des Durchtrittskanals (9) treffen, und daß in Flugrichtung der Elektronen
(4) hinter der Austrittsöffnung (13) des Durchtrittskanals (9) ein Targetelement (6)
angeordnet ist, in dem beim Aufprall der Elektronen Röntgenstrahlung (11) entsteht.
2. Röntgenröhre nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittskanal (9) einen Gesamtöffnungswinkel
von maximal 2° aufweist.
3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (5) auf der Innenfläche des
Durchtrittskanals (9) eine Anodenschicht (10) aufweist, die aus einem Material mit
einer Kernladungszahl Z < 26 besteht.
4. Röntgenröhre nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenschicht (10) aus Kupfer, Silber oder Gold
besteht.
5. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Targetelement (14) in einer konischen, der
Austrittsöffnung (13) des Durchtrittskanals (9) direkt gegenüberliegenden Vertiefung
(16) auf einem Targetträger (15) angeordnet ist.
6. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Targetträger (14) ein dünnes, aus Diamant
bestehendes Plättchen ist.
7. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (32) ringförmig um einen auf der
Oberfläche des Targetelements (31) befindlichen Elektronenfokussierungspunkt (36)
ausgestaltet ist und mindestens zwei auf den Elektronenfokussierungspunkt (36)
gerichtete, sich dahin verengende Durchtrittskanäle (27, 28, 29) aufweist und daß
die Elektronenquelle ein kreisbogenförmig um den Anodenkörper angeordnetes
Kathodenelement (25) ist.
8. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Nutzstrahlenbündel der Röntgenstrahlung unter
einem Winkel ungleich 0° zur im Zentrum des Durchtrittskanals (9) verlaufenden
Mittelachse (12) aus der Röntgenröhre austritt.
9. Röntgeneinrichtung mit einer Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verwendung der Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder der Röntgeneinrichtung
nach Anspruch 9 zur Überprüfung elektrischer Kontaktstellen, insbesondere bei
integrierten Schaltungen.
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