DE2136460A1

DE2136460A1 - Röntgenstrahlenquelle

Info

Publication number: DE2136460A1
Application number: DE19712136460
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Tokio. P Shimizu
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1971-07-21
Publication date: 1972-03-09
Also published as: FR2099373A5; US3732426A; JPS5435078B1; GB1354177A

Description

2136460 Patentanwalt Dipl.-Phys, Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 5237

Nihon Denshi Kabushiki Kaisha aeo 1418 Nakagami Akishima TOKYO 196 Japan

Röntgenstrahlenquelle Die Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlenquelle.

Bei Röntgenstrahlvorrichtungen für die Strukturanalyse von Stoffen ist es erforderlich, verschiedene Arten von Röntgenstrahlquellen zu benutzen und zwar in Abhängigkeit von der Art der durchzuführenden Analyse. In der Regel besteht die Röntgenstrahlenquelle aus einer Elektronenstrahl-

_H/G 209811/1100

kanone, einer Kondensorlinse und einem Ziel- und Brennfleck (target). Die von der Elektronenstrahlkanone ausgehenden Elektronen werden auf dem Brennfleck durch die Kondensorlinse fokussiert. Der resultierende Aufprall erzeugt einen vom Brennfleck und -ziel ausgehenden Röntgenstrahl. Wenn eine Röntgenstrahlenprojektionskamera benutzt wird, wird beispielsweise eine punktförmige Röntgenstrahlenquelle benutzt. Hierbei ist der eingelagerte Draht bzw. Faden haarnadelförmig ausgebildet, so daß ein sehr kleines kreisförmiges Bild des Elektronenstrahles auf dem Brennfleck entsteht. Bei einer Laue-Kamera wird jedoch eine linienförmige Röntgenstrahlenquelle benutzt. Hierbei kommt ein linienförmiger Draht bzw. Faden in Anwendung, so daß ein langes schmales Bild des Elektronenstrahles auf dem Brennfleck entsteht.

Aus den vorstehenden Darlegungen geht hervor, daß mehrere Röntgenstrahlenquellen erforderlich sind für verschiedene Analysen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine einzige Röntgenstrahlenquelle in Vorschlag zu bringen, bei der eine Vielfalt von Röntgenstrahlen erzeugt werden kann, die insbesondere verschiedene Querschnittsformen haben sollen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein elektrostatischer oder elektromagnetischer Astigmator zwischen der Elektronenstrahlkanone und der elektromagnetischen Kondensorlinse angeordnet wird und daß die Spannung oder der Strom, die an den Astigmator angelegt werden, geändert werden, um die Form und Gestalt des Elektronenbildes auf dem Brennfleck entsprechend der Art der durchzuführenden Analyse geändert werden.

Der Astigmator weist vorzugsweise vier Elektroden auf, an die eine Span nung angelegt wird, die die Querschnittsform des durch den Astigmator hindurchgeleiteten Elektronenstrahles bestimmt. Der durch den Astigmator hindurchgeleitete Elektronenstrahl wird durch die Kondensorlinse auf dem Brennfleck fokussiert. Der resultierende Aufprall erzeugt einen vom

5237 209811/1100

-M-

Brennfleck ausgehenden Röntgenstrahl.

We itere Einzelheiten und Merkmale sind aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugte-Ausführungsformen und anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein elektrostatischer Astigmator vorgesehen ist;

Fig. 2 ein Diagramm eines elektrostatischen Astigmators, wobei der Querschnitt eines Elektronenstrahles nach dem Durchgang durch den Astigmator dargestellt ist;

Fig. 3 ein Diagramm eines elektromagnetischen Astigmators;

Fig. 4 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Höntgenstrahles gemäß der Erfindung.

Bei der Äusführungsform gemäß Fig. 1 ist eine Elektronenkanone 1 vorgesehen, die einen haarnadelförmigen Draht bzw. Faden 2 und eine Anode 3 aufweist. Ein Heizstrom für den Faden und eine hohe Spannung zur Erregung der Anode werden der Kanone von einer nicht dargestellten Energiequelle über ein Hochspannungskabel 4 zugeführt. Die beschleunigten Elektronen gehen durch einen elektrostatischen Astigmator 5 hindurch, der vier Elektroden 5a, 5b, 5c und 5d aufweist. Mittels einer Kondensorlinse, die durch eine Energiequelle 8 mit Energie versorgt wird, werden die Elektronen auf einem Brennfleck 6 (z.B. Fe. oder Mo.) fokussiert. Bei dieser Anordnung wird eine Steuerspannung dem Astigmator 5 durch eine Energiequelle 10 (s. Fig. 2) zugeführt. Die Elektroden 5a und 5b weisen ein positives Potential auf, während das Potential der Elektroden 5c und

5237 2098 1 1/1 100.

■⁴'^- 2136A60

5d negativ ist. Die durch den Astigmator hindurchgehenden Elektronen werden somit von den Elektroden 5a und 5b angezogen und von den Elektroden 5c und 5d abgestoßen. Hierdurch ergibt sich eine Form und Gestalt des Elektronenstrahles, die länglich ist und der Querschnittsform A in Fig. 2 entspricht. Ein EleKronenstrahJähnlicherGestalt, der somit lang und eng ist, trifft deshalb auf einen Brennfleck 6 auf, wobei eine Nachbildung entsteht. Die resultierenden Röntgenstrahlen, die erzeugt werden, gehen durch ein Al- oder Be-Fenster 11.

Durch eine Umkehrung der Polarität der Astigmatorelektroden ergibt sich anstelle des Querschnittes A ein Querschnitt B. Wenn die an die vier Elektroden angelegte Spannung NiIl ist, bleibt der Elektronenstrahl querschnitt unverändert und die Röntgenstrahlenquelle wirkt als Punktquelle.

Bei dieser Ausführungsform weist die Kondensorlinse 7 zwei Spulen 12 und 13 und drei Polstücke 14, 15 und 16 auf. Um eine Drehung des Elektronenstrahles durch die Linse zu vermeiden und eine Punkteinstellung zu erleichtern, sind die Polaritäten der Polstücke 14 und 16 so gewählt, daß sie entgegengesetzt im Vergleich zu dem Polstück 15 sind.

Bei der vorgenannten Ausführungsform wird ein elektrostatischer Astigmator zur Einstellung der Querschnittsform des Elektronenstrahles benutzt. Es ist jedoch auch möglich einen elektromagnetischen Astigmator stattdessen zu benutzen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei sind vier Elektromagnete 20a, 20b, 20c und 2Od anstelle der vier Elektroden 5a, 5b, 5c und 5d gemäß Fig. 2 vorgesehen. Die Magnete werden durch eine Energiequelle 21 und über einen Schalter 22 erregt, damit ein Magnetfeld erzeugt werden kann, welches zur Steuerung der Form und Gestalt des Elektronenstrahles dient.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung wird ein Elektronenstrahl auf

⁵²³⁷ 2 0 9 811/110

eine Probe 31 aufgestrahlt, die in der Atmosphäre angeordnet 1st, so daß Röntgenstrahlen erzeugt werden. Der Elektronenstrahl wird durch eine Elektronenkanone 32 erzeugt, die in einer Kammer 33 angeordnet ist, welche mit einer nichtdargestellten Vakuumpumpe über ein Rohr 34 verbunden ist. Der Strahl geht durch einen elektrostatischen Astigmator 35, eine nichtdrehende elektromagnetische Kondensorlinse 36 und eine Düse mit einer kleinen Öffnung 38 hindurch. Die in die Düse „37 über die Öffnung eintretende Luft wird durch eine Vakuumpumpe 40 durch ein Rohr 39 abgesaugt. Die Querschnittsform des Strahles wird durch den Astigmator 35 eingestellt und in der Nähe der Öffnung 38 durch die Kondensorlinse 36 fokussiert. Bei dieser Verfahrensweise ist es möglich, den Durchmesser der Öffnung derart herabzusetzen, daß die in die Düse durch die Öffnung eintretende Luft reduziert wird. Der durch die Öffnung 38 hindurchtretende Elektronenstrahl wird auf die Probe 31 aufgestrahlt. Der resultierende Aufprall erzeugt einen'von der Probe ausgehenden Röntgenstrahl. Der erzeugte .Röntgenstrahl wird entsprechend seiner Wellenlänge dispergiert und durch einen Monochromator aufgenommen, der Spalte 41 und 42, einen Kristall 43 und einen Detektor 44 aufweist. Die zu untersuchende Probe kann somit quantitativ und qualitativ analysiert werden.

5237 . 209811/1100

Claims

Patentansprüche

1.) Röntgenstrahlenquelle mit einer Elektronenkanone zur Erzeugung eines Elektronenstrahles und mit einer Kondensorlinse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Astigmator (5, 20) zwischen der Elektronenkanone (1) und der Kondensorlinse (7) angeordnet ist, wobei Strom oder Spannung, die dem Astigmator zugeführt werden, derart änderbar sind, daß die Form und Gestalt eines Bildes des Elektronenstrahles auf einem Brennfleck (6) entsprechend der durchzuführenden Analyse geändert wird und wobei ferner von dem Brennfleck (6),auf dem der Elektronenstrahl durch die Kondensorlinse (7) fokussiert wird, ein Röntgenstrahl ausgesandt wird.

2. Röntgenstrahlenquelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensorlinse (7) mit zwei Spulen (12, 13) und drei Polstücken (14, 15, 16) versehen ist, wobei die Polaritäten des ersten und des dritten Polstückes (14, 16) entgegengesetzt zur Polarität des zweiten Polstückes (15) sind.

3. Röntgenstrahlenquelle gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Astigmator (5) mit vier Elektroden (5a, 5b, 5c, 5d) versehen ist, die mit einer Energiequelle verbunden sind.

4. Röntgenstrahlenquelle gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Astigmator (20) mit vier Elektromagneten (20a, 20b, 20c, 20d) versehen ist, die mit einer Energiequelle verbunden sind.

5. Vorrichtung zur Erzeugung eines Röntgenstrahl, gekennzeichnet durch eine Vakuumkammer, deren Inneres abgesaugt wird, durch eine

5237 2 0 9 811/110 0

Düse, die mit der Vakuumkammer verbunden ist und eine sehr kleine Öffnung aufweist, durch eine Vakuumpumpe zum Absaugen von durch die Öffnung der Düse eintretenderLuft, durch eine Elektronenkanone zur Erzeugung eines Elektronenstrahles, durch eine Kondensorlinse, durch die der Elektronenstrahl derart fokussiert wird, daß er durch die Öffnung der Düse hindurchgeht und durch einen zwischen der Elektronenkanone und der Kondensorlinse angeordneten Astigmator, durch den die Querschnittsform des Elektronenstrahles, der durch die Öffnung der Düse hindurchgeht, geändert wird, wobei der Elektronenstrahl auf eine Probe zur Erzeugung eines Röntgenstrahles auf trifft.

⁵²³⁷ 2 0 9 8 11/110 0