DE2029141A1 - Fluorescent analysis radiation source for the simultaneous generation of fluorescent, soft X-ray radiation and a secondary electron emission characteristic of the analysis sample - Google Patents

Fluorescent analysis radiation source for the simultaneous generation of fluorescent, soft X-ray radiation and a secondary electron emission characteristic of the analysis sample

Info

Publication number
DE2029141A1
DE2029141A1 DE19702029141 DE2029141A DE2029141A1 DE 2029141 A1 DE2029141 A1 DE 2029141A1 DE 19702029141 DE19702029141 DE 19702029141 DE 2029141 A DE2029141 A DE 2029141A DE 2029141 A1 DE2029141 A1 DE 2029141A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluorescent
sample
electron
cathode
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702029141
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Dilwyn; Herglotz. Heribert Karl; Wilmington Del. Davies (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of DE2029141A1 publication Critical patent/DE2029141A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/2209Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using wavelength dispersive spectroscopy [WDS]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/072Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission combination of measurements, 2 kinds of secondary emission
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/076X-ray fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/084Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission photo-electric effect
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/20Sources of radiation
    • G01N2223/204Sources of radiation source created from radiated target

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

B. I. BO POMT SB NEMOURS AMD COMPAaY 10th and Market Streets, Wilklngton, Delaware 19898, V.St.A.B. I. BO POMT SB NEMORS AMD COMPAaY 10th and Market Streets, Wilklngton, Delaware 19898, V.St.A.

Fluoreszierende Analyse-Strahlenquelle zur gleichzeitigen Erzeugung von fluoreszierender, weicher Röntgenstrahlung und einer für die Analyseprobe dharakteristisehe Sekundfir-Fluorescent analysis radiation source for simultaneous Generation of fluorescent, soft X-rays and one for the analysis sample that is characteristic

ElelctronenemissionElectron emission

Sie Spektralenalyee von cheaischen Verbindungen var bisher auf die Erzielung von (1) Gesamtinforaation Mittels einer Üblichen BSntgenstrahlenanalTse und in jüngerer Zeit auf (2) eine zur cheviechen Analyse dienende ELektronenepektroskopie (ESCA) zur cheaischen Analyse beschrankt, welche eine Information über die atomare und Molekulare Struktur bis zu einer Tiefe von üblicherweise 100 £ liefert und ferner eine Information bezüglich, des OberflÄchenmuatandea, d. h· des Aufbaue und der Bindung. Dazu war keine lungere Zeit erforderlieh als für eine einzige Analyse, aber, vasYou spectral analysis of cheap compounds so far to obtain (1) total information by means of a Usual X-ray analysis and more recently (2) Electron Spectroscopy (ESCA) for cheap analysis limits which provides information about the atomic and molecular structure up to a depth of usually £ 100 and also information regarding the surface muatandea, d. h · of construction and binding. There was no lazy time Time required than for a single analysis, but vas

001862/1942001862/1942

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

ED-249ED-249

noch nichtiger ist, es war dabei nicht möglich, die gleiche Fläche der Probe während beider inaljeen unter den gleichen Umgebungsbedlngungen zu untersuchen, vas nachteilig ist.is even less, it was not possible to do the same Area of the sample during both inaljeen under the same To investigate environmental conditions, which is disadvantageous.

Sie Erfindung stellt eine leistungsfähige Strahlungsquelle xur gleichseitigen Abgabe sowohl von fluoreszierenden, weichen Röntgenstrahlen wie auch von sekundären Elektronenemissionen zur Verfugung, wodurch gleichseitig beide Analysearten an einer gleichen Probefläche und unter gleichen Untersuchungsbedingungen durchgeführt werden können·The invention represents a powerful source of radiation x for the simultaneous emission of both fluorescent, soft X-rays as well as secondary electron emissions, whereby both types of analysis are available on the same sample area and under the same Examination conditions can be carried out

Sie Erfindung betrifft eine Aiialyse-Strahlungsquelle zur gleichseitigen Erzeugung fluoreszierender, weicher Röntgenstrahlen und sekundärer Elektronenemissionen, welche für die untersuchte Probe charakteristisch sind· Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination eines evakuierten Gehäuses, einer mit einer mittigen Öffnung versehenen, gekühlten metallischen Röntgenstrahlen-Anodenplatte, welche eine konkave rotationssymmetrische Elektronen-Aufprallfläche aufweist, einen gekühltes metallischen Kathodenblock, welcher mit einem ringförmigen Abschirmring in Form eines verkehrt engeordneten Xrogs ausgestattet ist, welcher koaxial gegenüber der Öffnung der Anodenplatte angeordnet ist, wobei der Abschirmring und der Kathodenblock gegenüber der Anoden-Aufprallfläche eng benachbart, aber ausser Berührung mit derselben liegen, mit einem gekühlten, metallischen Probenhalter, welcher mit dem Kathodenblock verbunden ist und eine flache Probenhaltefläche aufweist, die der Anodenplatte gegenüber liegt und koaxial zur Öffnung und zum Abschirmring in einer lege angeordnet ist, in welcher primäre Rontgenemiseion aus einem Ringbereich der Anoden-Aufprallfläche aufgenommen wird, mit einem für hohe Emission geeigneten Kathoden-Glühfaden, welcher zur Erzeugung von Elektronen mit einer Heizeinrichtung versehen ist,The invention relates to an Aiialysis radiation source for Simultaneous generation of fluorescent, soft X-rays and secondary electron emissions, which for the examined sample are characteristic · The invention is characterized by the combination of an evacuated Housing, a cooled metallic X-ray anode plate provided with a central opening, which has a concave rotationally symmetrical electron impact surface, a cooled metallic cathode block, which is equipped with an annular shielding ring in the form of an upside-down xrog, which is arranged coaxially opposite the opening of the anode plate, the shielding ring and the cathode block opposite the anode impact surface closely adjacent, but out of contact with the same, with a cooled, metallic sample holder, which is connected to the cathode block and has a flat sample holding surface, the facing the anode plate and coaxial with the opening and to the shielding ring is arranged in a position in which primary X-ray emission from a ring area of the Anode impact area is added, with a for high Emission of a suitable cathode filament, which is provided with a heating device to generate electrons,

009852/1942009852/1942

BAD OFJÜL ::' ^BAD OFJÜL :: ' ^

2029 H12029 H1

die gegenüber dem Probenhalter hinter dem AbBchirmring sageordnet ist, mit einer elektrischen Spannungequelle» die zur Erregung τοη Röntgenstrahlen ausreicht und welche en der Anodenplatte und dem Kathodenblock liegt, und mit einer Einrichtung, welche ein elektroetatiechea Fuhrunga- und Kondensorfeld sowie ein die Elektronen versBgeradea Feld »wischen der Öffnung und dem Probenhalter aufrechterhSlt, um die kinetische Energie dar sekundären Elektronen eu begrenzen, welche aua der Öffnung auetreten und auf diese Weise eile unter einem Yorgegebenen Geschwindigkeit»- " pegel liegende Emission su unterdrücken·which is arranged opposite the specimen holder behind the shielding ring, with an electrical voltage source » which is sufficient to excite τοη X-rays and which is located in the anode plate and the cathode block, and with a device that has an electroetatiechea Fuhrunga- and condenser field as well as a straight line for electrons The field between the opening and the sample holder is maintained in order to limit the kinetic energy of the secondary electrons which enter and exit the opening this way hurry under a given speed "-" Suppress level emission su

Eine besonders sweckmäasige Analysemnordnong verwendet die erfindungagemasae Strahlungsquelle mit einem verbesserten Spectrograph gemäße der TJSA-Patantaehrift 3 418 466 der gleichen Anmelderin, welche Anordnung eine Durchführung dar Röntgenstrahl enanalyee gestattet, während'gleichzeitig eine übliche Anordnung zur Untersuchung der Energie der sekundären Elektronen nach selektiver Unterdrückung derselben innerhalb der Elektronenquelle vorgesehen ist, um die Analyse scharfer zu gestalten.A particularly sweeping analysis standard uses the erfindungagemasae radiation source with an improved Spectrograph in accordance with TJSA-Patantaehrift 3 418 466 der same applicant, which arrangement allows an X-ray analysis to be carried out, while at the same time a conventional one Arrangement for studying the energy of the secondary electrons after their selective suppression within the electron source is provided in order to make the analysis sharper.

Fluoreszierende SSntgen-tscrahXungsquellen bekannter Bauart weis en nur eine geringe inhärente Helligkeit auf im Vergleich su unmittelbar mit Elektronen erregten Strahlungsqueilen. Me Strahlungsquellen verwenden einen IQSntgen- Strahlengenerator, welcher eine Probe beschießet, wodurch eine charakteristische Röntgenstrahlen-Fluoreszenz angeregt wird. Gleichzeitig wird eine Anzahl von Sekundär-Elektronenemissionen erzeugt, welche als Photoelektronen, Auger-Elektronen, Abspaltelektronen und in ahnlicher Veise bezeichnet werden·Fluorescent X-ray radiation sources of known design have only a low inherent brightness compared to radiation sources excited directly with electrons. Me radiation sources use an IQ Radiation generator, which bombardes a sample, thereby stimulating a characteristic X-ray fluorescence will. At the same time, a number of secondary electron emissions are generated, which are referred to as photoelectrons, Auger electrons, splitting electrons and in a similar way.

008852Π942008852Π942

2029H12029H1

In einem üblichen, bekannten Röntgen strahl analysegerät ist die Anzahl von S&kundär-Elektronen, welche gegen das Detektor-System diffundieren, vernachlässigbar klein. Wird jedoch ein hoher Elektronenfluss erzeugt und in Sichtung des Röntgenstrahlenbündels gerichtet, so kann die sekundäre Elektronenemission das Rontgenstrahlen-Signal unklar machen, so dass ünterdrückungselemente verwendet werden müssen, um eine brauchbare Rontgenstrahlen-Analyse zu erhalten. Es ist ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen Strahlungsquelle, dass als Folge der besonderen Anordnung und ELektronenfokussierung die sekundären Elektronen dazu verwendet werden, um zur Gesamtinformation über die Probe beizutragen, wobei das Ünterdrückungselement als wesentlicher Bauteil der Strahlungsquelle selbst eingesetzt wird.In a common, well-known X-ray analysis device is the number of S & secondary electrons that oppose the Diffuse detector system, negligibly small. However, if a high electron flow is generated and in sighting the X-ray beam directed, so can the secondary Electron emission obscures the X-ray signal so that suppression elements must be used to get a useful X-ray analysis. It is an important feature of the radiation source according to the invention that as a result of the special arrangement and Electron focusing the secondary electrons are used to contribute to the overall information about the sample, with the suppression element being the most important Component of the radiation source itself is used.

Die Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufriss im Schnitt einer bevorzugten Aus führ ungs form der erfindungsgemassen Strahlungsquelle einschliesslich der JLquipotentiallicien zwischen Anode und Kathode sowie des anliegenden Elektronen-VerzSgerungselements, zusammen mit den Bahngrenzen des auftreffenden Elektronenflusses, .Fig. 1 shows a schematic elevation in section of a preferred embodiment of the invention Radiation source including the equipotentiallicien between anode and cathode as well as the adjacent electron delay element, together with the path boundaries of the incident electron flow,.

Fig. 2 zeigt einen teilweise schematischen, geschnittenen Aufriss der Kathodenanordnung, des Probenhalters und der zugeordneten Kühlvorrichtung für eine Anordnung, die ähnlich wie jene der Fig. 1 aufgebaut ist, abgesehen davon, dass die Anode geerdet ist und die Kathode auf einem negativen Potential gehalten wird,Fig. 2 shows a partially schematic, sectional elevation of the cathode arrangement, the sample holder and the associated cooling device for an arrangement which is constructed similarly to that of FIG. 1, apart from that the anode is grounded and the cathode is kept at a negative potential,

Fig. 3 zeigt einen schematischen Aufriss der erfindungsgemässen Strahlungsquelle nach Fig. 1, wobei das evakuierte Gehäuse weggelassen ist, mit der zugeordneten Analyse-Vorrichtung für die fluoreszierende, weiche RöntgenstrahlungFIG. 3 shows a schematic elevation of the radiation source according to the invention according to FIG. 1, the evacuated Housing is omitted, with the associated analysis device for the fluorescent, soft X-ray radiation

- 4 -009852/1*42- 4 -009852 / 1 * 42

20291*120291 * 1

und die sekundären ELektronen-Hulasionsaußgänge der Torrichtung undand the secondary electron emission outputs of the gate direction and

Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung eines Stimmgabel-Antriebssignale, wobei die Koordinaten durch die Spannung und die Zeit dargestellt werden, und ein typisches ermitteltes Signal, welches wahrend des Betriebes der Analysevorrichtung fur die in Pig· 3 dargestellten, fluoreszierenden, weichen Röntgenstrahlen erhalten wurde.Fig. 4 shows a graphical representation of a tuning fork drive signal, the coordinates being given by the voltage and the time are displayed, and a typical detected signal which was obtained during the operation of the analysis device for the fluorescent, soft X-rays shown in Pig · 3.

QO985$/1942QO985 $ / 1942

Gemäsß SIg. 1 wird in einer bevorzugten Aueführungsform der erfindungsgemässen Strahlungsquelle eine metallische, sylindrische Anode 10 verwendet, welche mittels einer nichtdargestellten Einrichtung wassergekühlt ist, und welche eine innenliegende kegelförmige. Röntgenstrahlen-Anodenflache 10a aufweist, welche gegen den metallischen Kathodenblock 11 gerichtet 1st, welcher ebenfalls, wie anschliessend in Fig. 2 erläutert wird, wassergekühlt ist. Die Anode 10 weist eine mittige Bohrung auf, welche eine Öffnung 10b zur Erregung der Analysestrahlung. bildet und der Kathodenblock 11 1st mit einem nach oben vorstehenden flachen, metallischen Probenhalter 12 versehen, welcher koaxial gegenüber der uff- ä nung.lOb angeordnet ist und gegenüber dieser üblicherweise einen Abstand von i,9 cm aufweist« wobei der Probenhalter der Anode 10 gegenüberliegt. Der ober· Umfang des Kathodenblocks ist als Kegelflache ausgebildet« welche dem Anodenkegel entspricht und unterhalb desselben angeordnet ist. Damit 1st die Gesaratanordnung rotationssymmetrisch zur vertikalen Achse A-A.According to SIg. 1, in a preferred embodiment of the radiation source according to the invention, a metallic, cylindrical anode 10 is used, which is water-cooled by means of a device not shown, and which is an internal, conical anode. X-ray anode surface 10a, which is directed towards the metallic cathode block 11, which, as will be explained in FIG. 2 below, is water-cooled. The anode 10 has a central bore which has an opening 10b for exciting the analysis radiation. forms and the cathode block is provided with an upwardly projecting flat metallic sample holder 12 11 1st, which is arranged coaxially with respect to the UFF ä nung.lOb and opposite this usually at a distance of i, 9 has cm "wherein the sample holder of the anode 10 facing . The upper circumference of the cathode block is designed as a conical surface which corresponds to the anode cone and is arranged below it. The entire arrangement is thus rotationally symmetrical to the vertical axis AA.

Der Kathoden-Glühfaden 13 besteht aus einem steif en, Elektronen abgebenden Draht mit kreisförmigem Querschnitt, welcher schraubenförmig gewickelt ist« beispielsweise einemThe cathode filament 13 consists of a stiff, electron-donating wire with a circular cross-section, which is wound in a helical manner, for example one

2029H12029H1

Wolf raadraht, der koaxial gegenüber der Öffnung 10b und dem Frobenhalter 12 liegt, wobei der Glühfaden 13 sweekaassig durch den Kathodenbloek 11 gehalten wird, vie anßchlieesend in Verbindung mit Fig· 2 besehrieben wird; jedoch kann der Glühfaden gegebenenfalls auch unabhängig davon gehalten werden. Der Kathoden-Glühfaden 13 ist mit einer üblichen Einrichtung zur Elektronenerzeugmig versehen, beispielsweise einer Spaanungsquelle oder einer Heizvorrichtung, die in Fig· 1 nicht dargestellt sind·Wolf raadraht, which is coaxial with the opening 10b and the sample holder 12, the filament 13 being held in a sweeping manner by the cathode block 11, as will subsequently be described in connection with FIG. 2; however, the filament can be held independently if necessary. The cathode filament 13 is with a conventional device for generating electrons, for example a voltage source or a heating device, which are not shown in FIG.

Ein Abschirmring 20 in Form eines umgekehrt angeordneten Trogs ist zweekmILssig radial innerhalb des umfangsseitigen Abschnitts der Kathode angeordnet und befindet sieh über dem Kathoden-Glühfaden 13» um dadurch die Anode 10 gegenüber einer unmittelbaren Versehmetsimg durch eine Wolfram-Verdampfung aus dem Glühfaden abzuschirmen.A shielding ring 20 in the form of an inverted trough is two kilometers radially inside the circumferential Arranged portion of the cathode and is located above the cathode filament 13 »to thereby the anode 10 opposite shielding from an immediate Versehmetsimg by a tungsten evaporation from the filament.

Innerhalb der Öffnung 10b ist eine nach unten gerichtete, mit einer Öffnung versehene metallische Kappe 16 angeordnet, deren Öffnung 16a koaxial »ur Symmetrieachse A-A liegt. Eine metallische Ringelektrode 14, die al« Fßhrunge-Kondensor- und Verzögertiogsrine für äie Sletetronea arbeitet und gewöhnlich 6,25 mn Lunge b«i einen Offnwigsdurebnesser von 2,04 mm aufweist ist koaxial .innerhalb der Kappe 16 angeordnet und gegenüber dieser durch einen Ieolierriag 19 Isoliert» wobei die Elektrode 14 somit den Analyse-Strahlungsausgang der Strahlenquelle bildet. Die Ringelektrode 14 1st an ihrem einwärts gelegenen Ende mit einer naoft aussen gerichteten fokussieren» den AbschrMgung 14a versehen.Inside the opening 10b is a downwardly directed Metallic cap 16 provided with an opening is arranged, the opening 16a of which lies coaxial with the axis of symmetry A-A. A metallic ring electrode 14 which functions as a guide condenser and delay tube for the sletetronea and usually 6.25 mm in the lungs with an opening diameter of 2.04 mm is arranged coaxially .within the cap 16 and is isolated from it by an Ieolierriag 19 »wherein the Electrode 14 thus forms the analysis radiation output of the radiation source. The ring electrode 14 is at its inward focus on the located end with a naoft outward-facing » the chamfer 14a provided.

Aus Gründen der elektrischen Abschirmung und der Vereinfachung der elektrischen Anschlüsse wird vorzugsweise die Anode 10 auf einen positiven Potential von üblicherweiseFor reasons of electrical shielding and to simplify the electrical connections, the Anode 10 to a positive potential of usually

• - 6 -0098S2/1942• - 6 -0098S2 / 1942

2029U12029U1

10 kV gehalten, nährend die Kathode geerdet let. Jedoch kann gegebenenfalls die Anode gemäes Fig. 2 geerdet werden und die Kathode auf einem geeigneten, negativen Spannungepotential zwischen diesen Elementen gehalten werden, um die Tom Kathoden-Glühfaden 13 abgegebenen Elektroden entsprechend. su beschleunigen.10 kV, while the cathode is grounded. However can If necessary, the anode according to FIG. 2 can be grounded and the cathode must be kept at a suitable, negative voltage potential between these elements in order to make the tom Cathode filament 13 delivered electrodes accordingly. speed up su.

Gemäss Fig. 1 weist die elektrische Spannungequelle 18 zweiAccording to FIG. 1, the electrical voltage source 18 has two

unabhängig voneinender einstellbare Bereiche 18a und 18bindependently adjustable ranges 18a and 18b

auf, welche über Klemmen entgegengesetzter Polarität und *which via terminals of opposite polarity and * den Leiter 18c beide geerdet sind, wobei die positive Hemmeconductors 18c are both grounded, the positive inhibiting des Abschnitts 18a fiber die Leitung I8d mit der Anode 10of section 18a via line I8d with anode 10 und die negative Klemme des Abschnitte 18b Ober die Leitungand the negative terminal of section 18b over the line 18e mit der Hingelektrode 14· verbunden ist. Dies gestattet18e is connected to the hanging electrode 14 ·. This allows die Vahl des von der Ringelektrode 14- geführten Potentials»the number of the potential carried by the ring electrode 14- » um ein Feld aufrechtzuerhalten» welches jenen an ach lieg a endin order to maintain a field »which those who are close to beschriebenen »wischen der Anodenquelle und der Kathodedescribed »wipe the anode source and the cathode entgegengesetzt gerichtet ist· Bas Feld der Ringelektrodeis directed in the opposite direction · Bas field of the ring electrode ist durch Feldlinien f dargestellt, welche auf halbleitenis represented by field lines f, which on semiconductors dem Aufseichnungspcpier erhalten werden, wobei das Feldcan be obtained on the recording PC, with the field eine verhältnismässig starke elektrostatische Führunge- unda relatively strong electrostatic guide and

Kondeneorwirkung und eine ELektronen-VersSgerungewirkung -Condenser effect and an electron recovery effect -

auf die sekundäre Elektronenemission der Strahlungsguelle 'on the secondary electron emission of the radiation source ' ausübt·exercises

Der vom Kathoden—Glühfaden 13 zur Anodenfläche 10a gerichtete Elektronenfluss wird durch den gestrichelt angegebenen halbmondförmigen Querschnittsabschnitt a in Fig. 1 angegeben, wobei darauf hingewiesen wird, dass dieser Fluss im wesentlichen gleichförmig um den vollen 36O°-tJafang des Glühfadens vorhanden ist· In der *wa4 -ιΗ»«»υι?η rmpi ^m Darstellung nach Fig. 1 ist der Elektronenflues auf einem Bereich beschränkt, welcher im wesentlichen rechtwinklig zuThe electron flow directed from the cathode filament 13 to the anode surface 10a is indicated by the crescent-shaped cross-sectional section a indicated by dashed lines in FIG * wa4 - ιΗ »« »υι? η rmpi ^ In the representation according to FIG. 1, the electron flux is restricted to a region which is essentially at right angles to

009852/1942009852/1942

2029U1 I 2029U1 I.

den Äquipotenti all irden e liegt, die innerhalb des Zwischenraums zwischen Anode und Kathode vorhanden sind, wobei typische Fotentialwerte der wichtigsten Linien eingetragen sind, wie sie auf halbleitendem Aufzeichnungspapier von der Strahlungsquelle geliefert werden. the equipotenti all earthen e lying within the space are present between anode and cathode, with typical photential values of the most important lines being entered, as they are supplied by the radiation source on semiconducting recording paper.

Der beschleunigte Elektronenfluss trifft auf eine im wesentlichen ringförmige Fläche b der Anodenfläche 10a und erzeugt eine primäre Bontgenstrahlung im wesentlichen gleichförmig um den gesamten 360°-Umfang, die gegen die Probenhalteflache 12a des Probenhalters 12 innerhalb der Begrenzungsflächen eines Querschnitts gerichtet ist, der in fig· 1 mit d bezeichnet ist· Daher wird eine auf der Fläche 12a befestigte Probe einer primären Bontgenstrahlung ausgesetzt und emittiert eine fluoreszierende« weiche Röntgenstrahlung, welche charakteristisch für die Zusammensetzung der Probe ist und eine reichhaltige Quelle sekundärer Elektronen darstellt, wobei beide zusammen die erregende. Analyse-Strahlung der erflndungsgemässen Strahlungsquelle darstellen. Der Sekundärelektronenantell dieser Analyse-Strahlung wird durch die Aüoeden-Kathoden-Potentialdifferenz beschleunigt und es ist längs der Achse A-A des anschliessend beschriebenen Detektor-Systems eine verhältnismässig konzentrierte Strahlung vorhanden. Die öffnung 16a dient zur Kollimierung des abgegebenen sekundären Elektronenausgangs.The accelerated electron flow strikes a substantially ring-shaped surface b of the anode surface 10a and generates a primary X-ray radiation substantially uniformly around the entire 360 ° circumference, which is directed against the specimen holding surface 12a of the sample holder 12 is directed within the boundary surfaces of a cross section which is shown in FIG fig · 1 is denoted by d · Therefore, one is on the face 12a attached sample exposed to primary X-ray radiation and emits a fluorescent «soft X-ray radiation, which is characteristic of the composition of the Sample is and is a rich source of secondary electrons, both together the excitatory. Analysis radiation represent the radiation source according to the invention. Of the Secondary electron shell this analysis radiation is through the Aüoeden-cathode potential difference accelerates and it a relatively concentrated radiation is present along the axis A-A of the detector system described below. The opening 16a serves to collimate the discharged secondary electron output.

Das Feld f, welches entgegengesetzt zum Feld e gerichtet ist, gestattet eine einstellbare Verzögerung der sekundären Elektronenemission, so dass jener Anteil der Etaission , der unter einem vorgegebenen endseitigen Geschwindigkeitspegel liegt, unterdrückt werden kann, während der übrige Teil mit einer verhältnismässig niedrigen Bestgeschwindigkeit durch die Ringelektrode 14 tritt.The field f, which is directed opposite to the field e is, allows an adjustable delay of the secondary electron emission, so that that portion of the etaission that is below a predetermined end-side speed level, can be suppressed, while the remaining part passes through the ring electrode 14 at a relatively low top speed.

009852/18 42009852/18 42

BAD OftiGINAlBAD OftiGINAL

Die Wirkung der Ringelektrode 14 als Führung und Kondensor wird durch den Einfluss erreicht, den die Elektrode auf das elektrostatische Feld nimmt, das zwischen der Elektrode und dem unteren Abschnitt der Kappe 16 vorhanden ist, d. h., die Iquipotentiallinien f zwischen diesen beiden Elementen werden in erster linie durch das Verhältnis der Durchmesser der* Elemente und ihres Abstands bestimmt, sowie durch die zwischen ihnen vorhandene Potentialdifferenz. Dabei sind die Potentialgradienten derart angeordnet, dass die zn.- * nächst in das Feld eintretenden Elektronen in eine divergierende Bahn gelangen, bis sie bei Eintritt in die obere Hälfte des Verzögerungsfeldes einen Kondensoreffekt zusammen mit einer Verzögerungswirkung erfahren, bevor sie aus der Strahlungsquelle austreten.The effect of the ring electrode 14 as a guide and condenser is achieved by the influence that the electrode has on the electrostatic field that is present between the electrode and the lower portion of the cap 16, that is, the equipotential lines f between these two elements are primarily line determined by the ratio of the diameters of the * elements and their distance, as well as by the potential difference between them. The potential gradients are arranged in such a way that the electrons next entering the field move into a diverging path until they experience a condenser effect together with a delay effect when they enter the upper half of the delay field before they exit the radiation source.

In Fig» 3 ist eine bevorzugte Anordnung zur gleichzeitigen Analyse einer Probe unter Verwendung sowohl der fluoreszierenden Eöntgenstrahlung wie auch der sekundären Elektronenemission dargestellt, in welcher die erfindungsgemässe Strahlungsquelle 50 verwendet werden kann, die ihre Erregerstrahlung am Elektrodenring 14 an das Einlassende einer in üblicher Weise aufgebauten halbkugelförmigen elektrosta- ä tischen Ablenkeinrichtung 28 abgibt, welche die beiden dargestellten Kugelelemente mit den angegebenen Potentialen aufweist. Eine übliche Ausführung der Ablenkvorrichtung ist in dem Artikel "Electron Monochromator Design," Eeview of Scientific Instruments, Vol. 27 (Januar 1967) Seiten 103 bis 111 angegeben. Jedoch können auch andere Bauarten verwendet werden, beispielsweise eine Bauart, welche ein Wien-Filter verwendet und von Boersch, H., Geiger, J. und Hellwig, H., in Physics letters, Vol. 3, No. 2 (1962), Seiten 64- bis 66 beschrieben ist. Die Ablenkvorrichtung 28 isoliert die erregende, sekundäre Elektronenemission, indem3 shows a preferred arrangement for the simultaneous analysis of a sample using both the fluorescent X-ray radiation and the secondary electron emission, in which the radiation source 50 according to the invention can be used hemispherical electrostatic deflector ä tables 28 outputs comprising the two ball elements shown with the specified potentials. A common design of the deflection device is given in the article "Electron Monochromator Design," Eeview of Scientific Instruments, Vol. 27 (January 1967) pages 103-111. However, other types can also be used, for example a type using a Wien filter and described by Boersch, H., Geiger, J. and Hellwig, H., in Physics letters, Vol. 3, No. 2 (1962), pages 64 to 66 is described. The deflector 28 isolates the excitatory secondary electron emission by

008852/1942008852/1942

. 2029U1. 2029U1

ED-249 OED-249 O

diese länge einer Bahn g geführt wird, die zu einem üblichen Detektor 31 fuhrt. Im wesentlichen die gesamte sekundäre Elektronenemission, welche oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeit liegt, trifft auf die Wände der Ablenkvorrichtung 28 auf, so dass der Aßt eil der Ea&ssion mit vorgegebener Geschwindigkeit,der am Auslass 29 abgegeben wird, ein Mass für die Kenndaten der untersuchten Probe darstellt.this length of a path g is guided to a usual Detector 31 leads. Essentially all of the secondary electron emission that occurs above a given speed lies, strikes the walls of the deflector 28, so that the part of the Ea & ssion with a predetermined Speed delivered at outlet 29, represents a measure for the characteristic data of the examined sample.

Der Detektor 31 weist einen Kollektor 31a auf, auf welchem die vom Auslass 29 austretende, sekundäre Elektronenemission auftrifft, welche den Eingang zu ©inem Fimktionsverstärker 31b bildet, der mit einem HO-Hetsswerk siir negativen IKickkopplung versehen ist, wobei als Verstärker sweekmassig das Modell 301 der Analog Devices Corporation verwendet werden kann. Die Gesamtanordnung ist innerhalb eines elektrisch geerdeten, evakuierten Gehäuses angeordnet, wobei ein Aasgangssignal über eine Leitung 31c an ein -aiehtdargestellteB Oszilloskop geliefert wird·The detector 31 has a collector 31a on which the secondary electron emission emerging from the outlet 29 impinges, which forms the input to a fimction amplifier 31b, which is provided with a HO-Hetsswerk siir negative I-kick coupling, with the amplifier model 301 across the board from Analog Devices Corporation can be used. The overall arrangement is arranged within an electrically grounded, evacuated housing, with an output signal being supplied via a line 31c to an oscilloscope shown in the figure.

Gleichzeitig gelangt die fluoreszierende Bontgenatrahlung, die durch das elektrostatische Feld der Abl@nkvprrieh.tung 28 völlig unbeeinflusst bleibt« durch eine öffnung 30, die anschliessend an die Singelektrode 14 angeordnet ist und trifft auf ein Bontgenstrahlen-Streuelement 26 auf, wobei diese Bewegungsbahn durch die gestrichelte linie h dargestellt ist. At the same time, the fluorescent Bontgena radiation reaches caused by the electrostatic field of Abl@nkvprrieh.tung 28 remains completely unaffected «by an opening 30 that is then arranged on the singing electrode 14 and impinges on an X-ray diffusion element 26, wherein this trajectory is shown by the dashed line h.

Vie bereits vorausgehend erwähnt wurde, wird die fluoreszierende Röntgenstrahlung durch die Torriehtang gemäss der USA-Patentschrift 3 418 466 des gleichen Anmelders analysiert« Diese Vorrichtung weist einen Detektor 2? auf, welcher auf einem fokussierenden, niehidargestelltezi Bewland-Kreis angeordnet ist and welcher vorgewählte !Röntgenstrahlung aufnimmt, die vom Streueleaent 26 reflektiert wird,As already mentioned above, the fluorescent one becomes X-rays analyzed through the Torriehtang according to the US patent 3 418 466 of the same applicant " This device has a detector 2? on, which is on a focussing, never-shown Bewland circle is arranged on which preselected! X-ray radiation picks up, which is reflected by the scattering luminaire 26,

- 10 - 009852/1942 - 10 - 009852/1942

2029 U12029 U1

wobei die Vorrichtung vorzugsweise ale neues Merkmal einen Stiiiiigabel-Sehwingungserzeuger 32 aufweist, welcher in einer Nadeliochoffnung 34 quer su dem durch die Strahlungsquelle 30 gelieferten Höntgenetrahlbündel schwingt, wenn die Zinken 33 sich hin- und herbewegen· Die gesamte Torrichtung ist innerhalb eines nichtdargestellten, evakuierten Gehäuses angeordnet·the device preferably incorporating all new features Stiiiiigabel visual vibration generator 32, which in a Nadeliochoffnung 34 swings transversely to the Höntgenetstrahlbündel supplied by the radiation source 30, if the prongs 33 move back and forth The entire door direction is arranged within an evacuated housing (not shown)

Vie in der USA-Patentschrift 3 418 466 beschrieben wird, wird der am Streuelement 26 auf treffende BSntgenstrahl vor- I anlaset, den kritischen Winkel zu durchlaufen, wobei dies selbsttätig durch die Mn- und Herbewegung des Nadellochs erfolgt, welches typischerweise die Strahlung etwa um 1° ablenkt, wenn ein St reue lea ent mit einer lange von 12,7 bis 25,4 mm verwendet wird· Dadurch nimmt der Detektor 27 reflektierte Röntgenstrahlung von alternierender Stärke als Ergebnis der Stimmgabel-Schwingung auf, so dass der Detektor ein elektrisches Veehselstromsignal erzeugt, deesen Grö*sse proportional zur Konsentration des Elementes in der Probe ist, die mit einer charakteristischen Wellenlänge fluoresziert. Der Detektor 27 kann durch einen ein offenes Fenster aufweisenden Elektronenvervielfacher gebildet werden, des- ~ sen Ausgang an einen nichtdargestellten Verstärker und ein nichtdargestelltes Bandfilter angeschlossen ist und auf einem ebenfalls nichtdargestellten Ossilloskop sichtbar gemacht wird. Ein besonderer Torteil des beschriebenen Systeme liegt darin, dass die Phase des Detektorsignals durch !Triggern des OszilloBkops über die Leitung 32a mit dem über die Leitung 32b eingegebenen Stimmgabel-Antriebssignals kontinuierlich gesteuert werden kann·As is described in US Pat. No. 3,418,466, the X-ray beam hitting the scattering element 26 is prompted to pass through the critical angle, this being done automatically by the pinhole, which typically moves the radiation by about Deflects 1 ° if a streak lea ent with a length of 12.7 to 25.4 mm is used · Thereby the detector 27 picks up reflected X-rays of alternating strength as a result of the tuning fork oscillation, so that the detector generates an electrical electrical current signal whose size is proportional to the concentration of the element in the sample, which fluoresces with a characteristic wavelength. The detector 27 can be formed by an electron multiplier having an open window, the output of which is connected to an amplifier (not shown) and a band filter (not shown) and is made visible on an ossilloscope (also not shown). A special part of the system described is that the phase of the detector signal can be continuously controlled by triggering the oscilloscope via line 32a with the tuning fork drive signal input via line 32b.

Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäesen Strahlungsquelle ist bezüglich der Kathodenanordnung nur in Pig. 2 dar-A second embodiment of the radiation source according to the invention is only in Pig with regard to the cathode arrangement. 2 dar-

- 11 -- 11 -

009852/1942009852/1942

ED-249 .ED-249.

gestellt, wobei die Anordnung für die Kühlung, welche auch in der Ausbildung nach Fig. 1 verwendet wird, hier im einzelnen angegeben ist. "placed, with the arrangement for the cooling, which also is used in the embodiment of FIG. 1, is specified here in detail. "

In dieser Anordnung wird die Anode auf Erdpotential gehalten, während die Kathode 11* ein negatives Potential führt, beispielsweise -10 kV negative RSntgenstrahlungs-Erregerspannung. Ein Abschinaring 20* ist einstückig mit der Kathode unter einem Neigungswinkel von näherungsweise 30° zur Horizontalen ausgebildet und überragt den Kathoden-Glühfaden 13', welcher einen Probenhalter 12' umgibt und welcher durch eine Anzahl elektrisch leitender auskragender Halterungen getragen wird, von welchen zwei, nämlich 13a und 13b, dargestellt sind, deren radial aussenliegende Enden an der Kathode befestigt sind. Der Halter 13a ist von der Kathode elektrisch isoliert und liegt im Stromkreis mit der Speiseleitung 38, welche ebenfalls durch eine Hülse 38a von der Kathode isoliert ist, und welche die Energie für den Glühfaden 13* zur Erzeugung des Elektronenflusses liefert.. Eine nichtdargestellte Stromrückleitung ist ebenfalls mit der Kathode verbunden.In this arrangement, the anode is kept at ground potential, while the cathode 11 * has a negative potential, for example -10 kV negative X-ray excitation voltage. A cut-off ring 20 * is integral with the cathode at an angle of inclination of approximately 30 ° to the horizontal formed and protrudes beyond the cathode filament 13 ', which surrounds a sample holder 12' and which by a A number of electrically conductive cantilever brackets are supported, two of which, 13a and 13b, are shown are whose radially outer ends are attached to the cathode. The holder 13a is electrical from the cathode isolated and is in the circuit with the feed line 38, which is also isolated by a sleeve 38a from the cathode is, and which supplies the energy for the filament 13 * to generate the electron flow .. A not shown Current return is also connected to the cathode.

Die Unterseite des Halters 12* weist eine axiale Ausnehmung auf, und desgleichen der. mittlere Abschnitt 39 der Kathode, wodurch eine Kammer für Kühlwasser gebildet wird, welches über Metellrohre 40 und 41 durch die Anordnung zirkuliert wird. Diese Rohre werden zusammen mit der Leitung 38 durch Bohrungen einer Metallkappe 42 gefuhrt, die in einer abstehenden Isolierhülse 43 angeordnet ist, Die Isolierhülse ist von einem Isolierring 44 umgeben, welcher einen Oberflächen-Überschlag verhindert. Die Isolierhülse 43 wird an ihrem oberen Ende durch Befestigung an einem geerdeten Metallflansch 45 befestigt, der Bestandteil des evakuierten Gehäuses ist.The underside of the holder 12 * has an axial recess, and likewise the. middle section 39 of the cathode, whereby a chamber for cooling water is formed, which over Metellrohre 40 and 41 is circulated through the assembly. These pipes are together with the line 38 through holes a metal cap 42, which is arranged in a protruding insulating sleeve 43, which is the insulating sleeve surrounded by an insulating ring 44, which has a surface flashover prevented. The insulating sleeve 43 is at its upper end by attachment to a grounded metal flange 45 attached, the part of the evacuated housing is.

- 12 -- 12 -

008862/1842008862/1842

2029Ht2029Ht

ED-249ED-249

Sie Kühlwasserrohre 40 und 41 sind beide auf hohem Potential und werden vom Wasserrohrsystem durch Eohrabschnitte aus polymerem Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen,.isoliert, welche zweckmässig 22,6 m lang sind und nicht dargestellt wurden, wobei das Bohr 41 mit einer anklemmbaren elektrischen Speiseleitung 46 versehen ist.The cooling water pipes 40 and 41 are both at high potential and are taken from the water pipe system by pipe sections made of polymeric plastic, e.g. polyethylene, .isolated, which are expediently 22.6 m long and not shown, the drill 41 with a clampable electrical feed line 46 is provided.

Während des Betriebes weisen die Äquipotentiallinien e (Fig. 1) einen verhältnismässig konstanten Gradienten auf, wie dies durch den im wesentlichen parallelen Verlauf der linien gegenüber den Anodenflächen und Probenträgerflächen gemäss Fig. 1 ersichtlich ist. Ferner sind im Einklang mit den Gesetzen des elektrischen Feldes die Elektronenbahnen des primären Elektronenflusses a nahezu rechtwinklig zu den Äquipotentiallinien e angeordnet, so lange die Anfangsgeschwindigkeiten gegenüber den als Folge des Energiegewinnes aus dem elektrischen Feld erhaltenen Geschwindigkeiten klein sind, wie dies bei der angegebenen Anordnung zutrifft. Unter diesen Umständen wird eine typische Rontgenstrahl-Aufprallflache einer länge b, welche etwa 6,35 mm betragen kann, bestrichen, wodurch eine primäre Röntgenstrahlung über einen vollen 360°-Winkel geliefert wird, so dass eine sehr gleichmässige Strahiungsverteilung an der an der Fläche 12a befestigten Probe vorhanden iet.During operation, the equipotential lines e (Fig. 1) have a relatively constant gradient, as is the case with the essentially parallel course of the lines with respect to the anode surfaces and sample support surfaces according to Fig. 1 can be seen. Furthermore, the electron orbits are in accordance with the laws of the electric field of the primary electron flow a is arranged almost at right angles to the equipotential lines e, as long as the initial velocities compared to those resulting from the energy gain Velocities obtained from the electric field are small, as is the case with the specified arrangement. Under these circumstances, it becomes a typical X-ray impact surface a length b, which can be about 6.35 mm, coated, whereby a primary X-ray radiation is delivered over a full 360 ° angle, so that a very even distribution of radiation on the surface 12a attached sample is present.

Die Emission der fluoreszierenden, charakteristischen, weichen Röntgenstrahlen und der durch Erregung der Probe erzeugten sekundären Elektronen erfolgt willkürlich, wobei jene Röntgenstrahlen, die durch die Öffnung 16a nach oben gelangen, durch das Hadelloch 34, welches quer im Strahlenweg h hin- und herbewegt wird, zu einer scheinbaren Punktquelle verringert werden« Die achsenparallelen, sekundären Elektronen werden wahlweise verzögert und aus dem oberen EndeThe emission of the fluorescent, characteristic, soft X-rays and the secondary electrons generated by excitation of the sample occurs arbitrarily, whereby those X-rays passing up through opening 16a get through the needle hole 34, which is moved back and forth transversely in the beam path h, to an apparent point source «The axially parallel, secondary electrons are optionally decelerated and from the upper end

- 13 009852/1942 - 13 009852/1942

ED-24-9ED-24-9

2029H1 «Η 2029H1 «Η

der Hingelektrode 14 in die Ablenkvorrichtung 28 "geführt" und in der vorausgehend beschriebenen Weise analysiert.of the ring electrode 14 "guided" into the deflection device 28 and analyzed in the manner described above.

Da die Probe auf der Fläche 12a ständig gekühlt wird, wird die Probesubstanz durch die auftreffende Röntgenstrahlung nicht zerstört. Gleichseitig übersteigt als Folge der Geometrie der Strahlungsquelle und des besonderen Aufbaus und der relativen Lage ihrer einzelnen Komponenten die Stärke der auf der Oberfläche 12a wirksamen primären Röntgenstrahlung merklich jene Werte« die bisher mit fluoreszierenden Strahlungsquellen für die Erzeugung weicher Röntgenstrahlen erhalten wurden.Since the sample is continuously cooled on the surface 12a, the sample substance is caused by the incident X-rays not destroyed. As a result of the geometry of the radiation source and the special structure, equilateral exceeds and the relative position of their individual components determines the strength of the primary X-ray radiation effective on the surface 12a noticeably those values «those previously with fluorescent Radiation sources for the generation of soft X-rays were obtained.

Beispiel 1example 1

Der theoretische, kritische Winkel bei Kohle für fluoreszierende Röntgenstrahlung, die auf einem Paraffinspiegel auf trifft, der gemäss Fig» 3 als Streuelement 26 verwendet wird, beträgt näherungsweise 3°5O'· Nur in der Nachbarschaft dieses kritischen Winkels ergibt eine geringe Änderung des auf treffenden Winkels ein für Kohlenstoff charakteristisches Signal, da für Q < Oc die gesamte Strahlung reflektiert wird, während sie für 0>0. in das ParaffinThe theoretical, critical angle in charcoal for fluorescent X-rays that strikes a paraffin mirror, which is used as a scattering element 26 according to FIG. 3, is approximately 3 ° 50 ' Angle is a characteristic signal for carbon, since for Q <O c the entire radiation is reflected, while it is for 0> 0. into the paraffin

eintritt.entry.

Zur Prüfung, ob ein kritischer Winkel für eine Graphitprobe ermittelt werden könnte, wurde der Paraffinspiegel (26) ursprünglich auf 5° eingestellt. Es wurde ein kleines Signal der gleichen Frequenz, wie sie der Stimmgabel-Behwingungserzeuger 32 aufwies, erhalten, welches jedoch um 180° ausser Phase mit dem Antriebssignal war. Der Einfallswinkel wurde dann auf 4·° erhöht, indem der Spiegel (26) längs des Bowland-Kreisee geringfügig verschoben wurde und der Vorgang wurde wiederholt. In diesem Falle wurde ein star-To test whether a critical angle for a graphite sample could be determined, the paraffin level (26) was originally set to 5 °. It became a small signal the same frequency as the tuning fork vibration generator 32, which, however, was 180 ° out of phase with the drive signal. The angle of incidence was then increased to 4 · ° by moving the mirror (26) lengthways of the Bowland circle was shifted slightly and the The process was repeated. In this case a strong

- 14- 009852/1942 - 14- 009852/1942

ED-249ED-249

kes, periodisches Signal in Phase mit dem Antriebssignal erhalten, wie dies gestrichelt in Fig. 4- dargestellt ist. Bei einem weiteren Anstieg des Einfallswinkels auf 5°» kehrt das Signal in seinen früheren Zustand zurück, d. h», es wird klein und liegt 180° auseer Phase mit dem Antriebssignal· Dies bestätigt das Vorliegen eines kritischen Winkels, der ausreichend ausgeprägt ist, um die Analyse darauf aufzubauen.kes, periodic signal obtained in phase with the drive signal, as shown in phantom in Fig. 4-. at a further increase in the angle of incidence to 5 ° »returns the signal to its previous state; h », it becomes small and is 180 ° out of phase with the drive signal This confirms the existence of a critical angle, which is sufficiently pronounced for the analysis to be based on it.

Die Graphitprobe wurde durch eine Aluminiumprobe ersetzt fThe graphite sample was replaced with an aluminum sample f

und alle vorausgehenden Messungen wurden wiederholt. Dabei wurde bei keinem Einfallswinkel innerhalb des Vinkelbereichs »wischen 3° - 5° ein sich in Phase befindendes Signal ermittelt. and all previous measurements were repeated. There was no angle of incidence within the angular range »Wipe 3 ° - 5 ° a signal that is in phase is determined.

Bei erneuter Verwendung der Graphitprobe wurde sofort ein starkes sich in Phase befindliches Signal, das charakteristisch für Kohlenstoff ist, erhalten. When the graphite sample was used again, a strong signal in phase, which is characteristic of carbon, was immediately obtained.

Das kleinere, sich auseer Phase befindliche Signal kann durch eine Änderung im Stereowinkel des auf den SpiegelThe smaller, out of phase signal can by changing the stereo angle of the mirror

(26) auffallenden Bontgenstrahls als Punktion des Einfalle- \ (26) the incident beam as a puncture of the incidence \

winkele erklärt werden. · ■angles are explained. · ■

Als Folge des Hauschens und Fluktuationen im Emissionsstrom sind ferner mehrere Modulationssignale vorhanden. Diese Wirkungen können Jedoch durch eine Verringerung der Schwingungsamplitude um den kritischen Winkel verringert werden, sowie durch eine Stabilisierung des Glühfadenstroms und des Emissionsstroms.As a result of the little house and fluctuations in the emission flow there are also several modulation signals. However, these effects can be achieved by reducing the amplitude of the vibration can be reduced by the critical angle, as well as by stabilizing the filament current and of the emission current.

las* Vorliegen von Stickstoff in einer weiteren Probe wurde in ähnlicher Weise bestätigt, wobei ein I&thiumfluorid-Spiegel verwendet wurde, welcher einen kritischen Winkellas * presence of nitrogen in another sample was established similarly confirmed, taking an I & thium fluoride level was used, which has a critical angle

- 15 009852/1942 - 15 009852/1942

von n&herungsweiee 40JQ1 ergab« wie diee theorefcleeh vorausgesagt wurde.from approximate 4 0 JQ 1 resulted in «as the theory predicted.

Beispiel 2Example 2

Dieses Beispiel fiberprüft die Anpassungsfähigkeit der ezv findungsgemassen Strahlungsquelle als Analysegerat aar Verwendung in . SekundMrelektronenspektroskopie· « This example checks the adaptability of the inventive radiation source as an analysis device for use in. Secondary electron spectroscopy · «

Zunächst ist es bekannt, dass eine unbekannte Probe durch die Energieanaljse der K-, L- oder M«Elektronen bestimmt werden kann, die aus ihren Bahnen in den Atomen ausgestos-8en werden, durch welche der mit Röntgenstrahlung bestrahlte Teil der Probe gebildet wird. Eine Probe, auf welche energiereiche Röntgenstrahlen auftreffen, liefert ferner zwei unterschiedliche Arten von Elektronen, nämlich Photoelektronen und Auger-Elektronen. Beispielsweise wurde eine Sauerstoff aufweisende Probe durch A1Ea Röntgenstrahlen mit einer Energie von 14θ7 eV bestrahlt. Die Röntgenstrahlen können ein K-Elektron aus dem Sauerstoff ausstossen, wobei das K-Erregungsp:»tenti&l bei 532e? liegt. Die kinetische Energie des abgegebenen Elektrons 1st damit 955#V» welcher Wer den Unterschied swischen der Energie des auegestossenea Elektrons und der Energie der einfallenden Röntgenstrahl en darstellt« Ein Elektron der L-Schale kann in die leere Stelle der K-Schale fallen, wobei ein Photon alt 52$ev austritt (wobei der Energieunterschied din der Bindongeenergie der L-Schale von 7eY liegt). Es besteht nlherungsweise eine Wahrscheinlichkeit von 99 %% dass das Photon intern absorbiert wird, um ein zweites Elektron aus der L-Schale auszustossen und dieses Elektron ist üblicherweise als Auger-Elektron bekannt, das eine kinetische Energie von 518®Y aufweist.First of all, it is known that an unknown sample can be determined by the energy analysis of the K, L, or M «electrons ejected from their orbits in the atoms that form the part of the sample irradiated with X-rays. A sample hit by high-energy X-rays also provides two different types of electrons, namely photoelectrons and Auger electrons. For example, a sample containing oxygen was irradiated by A1Ea X-rays with an energy of 14θ7 eV. The X-rays can eject a K electron from the oxygen, whereby the K excitation p: »tenti & l at 532e? lies. The kinetic energy of the electron emitted is thus 955 # V "which represents the difference between the energy of the electron pushed out and the energy of the incident X-rays" Photon old 52 $ e v exits (where the energy difference din is the bindon energy of the L-shell of 7eY). There is an approximate probability of 99 %% that the photon will be internally absorbed to expel a second electron from the L-shell and this electron is commonly known as the Auger electron, which has a kinetic energy of 518®Y.

- 16 -0098S2/1942- 16 -0098S2 / 1942

ED-249 ^ ■ ■ED-249 ^ ■ ■

Bei einer im wesentlichen monochromatischen primären Röntgenstrahlung stellt die Energie sowohl des Photoelektrons wie des Auger-Elektrons eine Kenngrösse für das emittierende Element und den Bindungszustand desselben dar·With an essentially monochromatic primary X-ray radiation the energy of both the photoelectron and the Auger electron is a parameter for the emitting Element and its bond state

Zur Bestimmung des Energieunterschiedes der Elektronen, die von Elementen in der zweiten Reihe des Periodischen Systems emittiert wurden, dient das anschliessende Experiment) welches unter Verwendung von Verzögerungsfeldern durchgeführt ^ wurde. . 'To determine the energy difference of the electrons that were emitted by elements in the second row of the periodic table, the subsequent experiment) which serves performed using delay fields ^ became. . '

Eine Hingelektrode 14 zur Erzielung eines Verzögerungsfeldes wurde in der fluoreszierenden Strahlungsquelle nach £ig. 1 angeordnet und mit einer einstellbaren negativen Speisespannung 18 verbunden. Der Durchmesser der Auatrittsoffnung der Ringelektrode 14 betrug 2,03 mm und die Elektrode wurde durch einen Reibungssitz innerhalb einer Öffnung 10b in einer Scheibe aus AIgQ* gehalten, deren Durchmesser etwa 9,5 mm aufwies. Die Strahlungsquelle wurde mit einer Anoden-Kathodenspannung von 6 kV betrieben. A hanging electrode 14 to achieve a retardation field was in the fluorescent radiation source after £ ig. 1 arranged and connected to an adjustable negative supply voltage 18. The diameter of the access opening of the ring electrode 14 was 2.03 mm and the electrode was friction fit within an opening 10b in a disc made of AIgQ *, the diameter of which is about 9.5 mm. The radiation source was operated with an anode-cathode voltage of 6 kV.

In einem einleitenden Experiment wurde für jede der vier J folgenden Proben die Spannung an der Ringelektrode 14 ermittelt, die zur Verringerung des Elektronensignals auf einen Mindestwert (d. h. die Sperrspannung) erforderlich war, ermittelt. Die Proben bestanden aus:· (1) Polypropylen, (2) Bornitrid, (3) Quarz und (4) Steinsalz und enthielten Jeweils die Elemente (1) Kohlenstoff, (2) Stickstoff, (3) Sauerstoff und (4) Natrium. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle aufgeführt:In a preliminary experiment, each of the four J. The following samples determine the voltage at the ring electrode 14, which leads to the reduction of the electron signal a minimum value (i.e. the reverse voltage) was required, determined. The samples consisted of: (1) polypropylene, (2) boron nitride, (3) quartz, and (4) rock salt and contained Each of the elements (1) carbon, (2) nitrogen, (3) Oxygen and (4) sodium. The results are in the following Table listed:

- 17 -- 17 -

00985 2/ 194200985 2/1942

ED-249ED-249

Probesample Elementelement CC. aufon PolypropyPolypropy FF. lenlen 00 BornitridBoron nitride HaHa QuarsQuars SteinsalzRock salt

(willrorlieh© Einheiten)(willrorlieh © Units)

-2,7 C- 0,1)-2.7 C- 0.1)

-3,0 (£ O/l) ^520 -3,2 (i 0,1)-3.0 (£ O / l) ^ 520 -3.2 (i 0.1)

-3»8.(t 0,1)-3 »8. (t 0.1)

Die angegebenen Fehlerfeereieh·» beziehen sieh nur araf die Messinstrument-Ablesung, welche als Folge der Schwierigkeit der Bestimmung eines genauen %errspannongspunktea auftrat, da die Intensität mit sun&hsender negativer Spannung abfällt.The specified error fairies relate only to the Meter reading, which as a result of difficulty the determination of an exact voltage point a occurred, because the intensity with sun & hsender negative tension falls off.

Je niedriger die negative SperrspanniHig ist„ die zu einer ausreichenden Verzögerung &®τ Elektronen erforderlich ist, um sie innerhalb des Ctrahltmgsquelle zu halten, desto niedriger ist die Elektronenenergie«. Aus den genannten Daten ist ersichtlich, dass die iron Kohlenstoff bis Natrium schrittweise ansteigende Auger-Energie dem entsprechenden Ansteigen in> de j Sperrspanmmg entspricht« Fb wird daher geschlossen, dass in jedem Falle die Verkleinerung des Elektronensignals durch ein Einfangen der Auger-Elektronen verursacht wird, welches für Jedes der vier imtersitehten Elemente characteristisch ist.The lower the negative SperrspanniHig is required ", the ®τ to a sufficient delay electrons, to keep them within the Ctrahltmgsquelle, the lower the electron energy." From the above data it can be seen that the Auger energy, which gradually increases from iron carbon to sodium, corresponds to the corresponding increase in the blocking voltage. It is therefore concluded that the reduction in the electron signal is always caused by the trapping of the Auger electrons which is characteristic of each of the four important elements.

Die bei der Untersuchung verwendete Anodenanordnung weist eine kegelförmige SSntgenstrablen-Anod^nfläche 10a auf; jedoch können andere Anordnungen, beispielsweise eine kugelförmige, parabolische oder ähnliche Anordnung ia gleicher Weise verwendet werden, und sind in einigen Fällen sogar wirksamer· Darüber hinaus lässt sieh ©ine gross® Mssahl elektrischer Stromkreise und MMvorrichtungen für KathodeThe anode arrangement used in the investigation has a conical Sntgenstrablen anode surface 10a; however, other arrangements, for example a spherical, parabolic or similar arrangements can generally be used in the same way, and in some cases even are more effective · In addition, sieh © ine gross® Mssahl electrical circuits and MM devices for cathode

- 18 -- 18 -

009852/1942009852/1942

' 2029U1'2029U1

1*1*

und Anode verwenden, so dass diesbezüglich keinerlei Einschränkungen vorhanden sind*and anode, so that there are no restrictions in this regard *

Sine grosse Vielfalt von Kathoden-GlÜhfädenanordnongen sind geeignet^ einschliesslich von Drahtelementen, dia in enganeinanderliegenden Windcmgea. in flachen, horizontalen oder vertikalen Schrauben angeordnet sind, um eine hohe KLektronenemissionsfl&che su bilden.There is a wide variety of cathode filament arrangements suitable ^ including wire elements, dia in close-fitting wind cmgea. in flat, horizontal or vertical screws are arranged to form a high electron emission area.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemSsee Strahlungsquelle " vorteilhaft lediglich als Sekund&ielektronenstrahlungsquelle verwendet werden, und swar vSllig getrennt von der Verwendung als eine im vorausgehenden beschriebene zugeordnete BcSntgenstrahlungsguelle·In addition, the inventive radiation source " can advantageously only be used as a secondary electron radiation source, and was completely separate from the Use as an associated X-ray source described above

Es ist offensichtlich, daes weitere Änderungen der Erfindung möglich sind und diese werden im Bahmen der anschliee-εenden Ansprüche von der Erfindung mitumfasst·It is obvious that further changes of the invention are possible and these are included within the scope of the following claims by the invention.

- 19 -009852/1942- 19 -009852/1942

Claims (2)

2029H12029H1 ED-249 "^ ~ 12. JuniED-249 "^ ~ June 12th PatentansprücheClaims Fluoreszierende Analyse-Strahlungsguelle zur gleichzeitigen Erzeugung- von fluoreszierender, weicher Röntgenstrahlung und einer für die analysierte Probe charakteristischen Sekundärelektronenemission, gekennzeichnet durch die Kombination einer mit einer mittigen Öffnung versehenen, gekühlten, metallischen Rontgenstrahlungs-Anodenplatte (10), welche eine konkave rotationssymmetrische Aufprallfläche (1Oa) für die Elektronen aufweist, mit einem gekühlten, metallischen Kathodenblock (11), welcher mit einem Abschirmring (20) in Form eines umgekehrten (Crogs versehen ist, welcher koaxial gegenüber der Öffnung (10b) der Anodenplatte angeordnet liegt, wobei der Abschirmring und der Kathodenblock der Aufprallfläche dicht gegenüber, aber ausser Berührung mit derselben liegen, mit einem gekühlten, metallischen Probenhalter (12), .welcher am Kathodenblock befestigt ist und eine flache Proben-Befestigungsfläche (12a) aufweist, welche der Anodenplatte gegenüber liegt und koaxial zur genannten öffnung und zum Abschirmring derart angeordnet ist, dass sie eine aus dem Ringbereich der Anodenfläche austretende Röntgenstrahlung aufnimmt, mit einem Kathoden-Glühfaden (15) für hohe Emission, welche mit einer Elektronen erzeugenden Heizvorrichtung versehen ist, die konzentrisch gegenüber dem Probenhalter hinter dem Abschirmring (20) liegt, mit einer elektrischen Spannungsquelle (18) mit zur Rontgenstrahlungs-Erregung ausreichender Grosse, die zwischen Anodenplatte und Kathodenblock angeschlossen ist, und mit einer Einrichtung (14-) zur Aufrechterhaltung eines elektrostatischen Führungs- und Kondensorfelds sowie eines Elektronen-Verzogerungs-Fluorescent analysis radiation sources for simultaneous Generation of fluorescent, soft X-rays and a secondary electron emission characteristic of the analyzed sample by the combination of a cooled, metallic X-ray radiation anode plate provided with a central opening (10), which has a concave, rotationally symmetrical impact surface (10a) for the electrons, with a cooled, metallic one Cathode block (11), which is provided with a shielding ring (20) in the form of an inverted (Crogs, which is arranged coaxially opposite the opening (10b) of the anode plate, the shielding ring and the cathode block close to the impact surface, but out of contact with it, with a cooled, metallic sample holder (12), which is attached to the cathode block and a flat sample mounting surface (12a), which lies opposite the anode plate and is coaxial to said opening and is arranged in relation to the shielding ring in such a way that it emerges from the ring area of the anode surface Absorbs X-rays, with a cathode filament (15) for high emission, which with an electron generating heating device is provided, which is concentric opposite the sample holder behind the shielding ring (20) is located, with an electrical voltage source (18) with sufficient for X-ray excitation Large, which is connected between anode plate and cathode block, and with a device (14-) to maintain an electrostatic lead and condenser field as well as an electron delay - 20 -- 20 - 009852/1942009852/1942 feld s zwischen der genannten Öffnung und des ProbtntrSger, um die kinetische Energie der . Seicundärelektronen zu begrenzen, die aus der Öffnung austreten und dadurch jede Emission zu unterdrücken, die unterhalb des bestimmten Geschwindigkeitspegels liegt·field s between the mentioned opening and the sample carrier, the kinetic energy of the. Secondary electrons too limit that emerge from the opening and thereby suppress any emission that is below the specified speed level 2. Fluoreszierende Analyse-Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrisch ausgebildete Elektronen-Aufprallfläche kegelförmig aas- | gebildet ist·2. Fluorescent analysis radiation source according to claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical electron impact surface aas- | is formed 3· Fluoreszierende Analyse-Strahl imgsquelle nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathoden-Glühfadenfläche für hohe Emission aus einem schraubenförmig gewickelten Element besteht.3 · Fluorescent analysis beam source according to address 1 or 2, characterized in that the cathode filament surface for high emission from a helical wound element. - 21 -00Θ852/19Α2- 21 -00Θ852 / 19Α2 L e e r s e j t eL e r s e j t e
DE19702029141 1969-06-12 1970-06-12 Fluorescent analysis radiation source for the simultaneous generation of fluorescent, soft X-ray radiation and a secondary electron emission characteristic of the analysis sample Pending DE2029141A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US83256269A 1969-06-12 1969-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2029141A1 true DE2029141A1 (en) 1970-12-23

Family

ID=25262023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702029141 Pending DE2029141A1 (en) 1969-06-12 1970-06-12 Fluorescent analysis radiation source for the simultaneous generation of fluorescent, soft X-ray radiation and a secondary electron emission characteristic of the analysis sample

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3567928A (en)
CA (1) CA918217A (en)
DE (1) DE2029141A1 (en)
GB (1) GB1303343A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0292055A2 (en) * 1987-05-18 1988-11-23 Philips Patentverwaltung GmbH Radiation source for the generation of essentially monochromatic X-rays
DE102013209104A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Apparatus and method for spectroscopic analysis

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3752989A (en) * 1972-01-27 1973-08-14 Us Commerce Method of producing an intense, high-purity k x-ray beam
GB1443048A (en) * 1972-12-05 1976-07-21 Strahlen Umweltforsch Gmbh X-ray source
US3963922A (en) * 1975-06-09 1976-06-15 Nuclear Semiconductor X-ray fluorescence device
US4172225A (en) * 1978-01-09 1979-10-23 Kevex Corporation Alpha particle x-ray energy analysis system
US4493097A (en) * 1982-08-30 1985-01-08 The Perkin-Elmer Corporation Electron gun assembly
US4868842A (en) * 1987-03-19 1989-09-19 Siemens Medical Systems, Inc. Cathode cup improvement
JPH0225737A (en) * 1988-07-15 1990-01-29 Hitachi Ltd Method and apparatus for surface analysis
DE4017002A1 (en) * 1990-05-26 1991-11-28 Philips Patentverwaltung Monochromatic X=radiation source
GB9222135D0 (en) * 1992-10-21 1992-12-02 Fisons Ltd Electron spectrometer
JP3525643B2 (en) * 1996-09-30 2004-05-10 株式会社島津製作所 Qualitative analyzer
JPH11288678A (en) * 1998-02-10 1999-10-19 Siemens Ag Fluorescence x-ray source
CN112700740B (en) * 2020-12-28 2022-12-30 青岛路桥建设集团有限公司 Safe passage road guide sign

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0292055A2 (en) * 1987-05-18 1988-11-23 Philips Patentverwaltung GmbH Radiation source for the generation of essentially monochromatic X-rays
EP0292055A3 (en) * 1987-05-18 1989-04-19 Philips Patentverwaltung Gmbh Radiation source for the generation of essentially monochromatic x-rays
DE102013209104A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Apparatus and method for spectroscopic analysis
US9927361B2 (en) 2013-05-16 2018-03-27 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Devices and methods for spectroscopic analysis
US10436712B2 (en) 2013-05-16 2019-10-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Devices and methods for spectroscopic analysis

Also Published As

Publication number Publication date
CA918217A (en) 1973-01-02
GB1303343A (en) 1973-01-17
US3567928A (en) 1971-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2029141A1 (en) Fluorescent analysis radiation source for the simultaneous generation of fluorescent, soft X-ray radiation and a secondary electron emission characteristic of the analysis sample
DE3330806C2 (en)
DE2700979A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE CONTROL OF EVAPORATION PROCESSES
DE69930923T2 (en) X-RAY TUBE
DE3827511C2 (en)
DE2627085A1 (en) ION SCREENING SPECTROMETER ANALYZERS, PREFERABLY ARRANGED IN TANDEM
DE2607788C2 (en) Measuring arrangement for secondary electrons with a secondary electron collector chamber arranged in the primary electron beam path of a scanning electron microscope
DE2152467C3 (en) Device for element analysis
DE2151167B2 (en) Electron beam micro analyzer with Auger electron detection
EP0150326A2 (en) Method and device to compensate for charging up in secondary ion mass spectrometry
DE1952168A1 (en) Electron diffraction spectrometer
DE2534796A1 (en) ION-ELECTRON CONVERTER
DE2813964A1 (en) GAMMA RAY RADIATION HEAD
DE726142C (en) Method and device for phase modulation
DE2340372A1 (en) DOUBLE FOCUSING MASS SPECTROMETER HIGH ENTRANCE APERTURE
DE102011080341A1 (en) Method and particle beam apparatus for generating an image of an object
DE1773952A1 (en) Method and device for mass spectrometry
DE7121967U (en) DEVICE FOR MEASURING THE INTENSITY OF AN ION BEAM
DE1589416B2 (en) SPECTRAL RADIATION SOURCE
DE2105805A1 (en) Device for electron spectroscopy
EP0141041B1 (en) X-ray lithographic apparatus
DE2022132A1 (en) spectrometer
DE3426623C2 (en)
DE1698216A1 (en) Mass spectrometer and ion manometer
DE2202347C3 (en) Electron beam analyzer for the detection of Auger electrons