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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zum Bestrahlen
eines Gegenstandes mit Hilfe von Röntgenstrahlen, mit einer Röntgenstrahlenquelle
zum Erzeugen von Röntgenstrahlen zur
Bestrahlung des Gegenstandes, wobei diese Röntgenstrahlenquelle mit einem
Bündel
von Kapillarröhren
versehen ist, die Röntgenstrahlen
leiten, wobei das Ende des Bündels,
das als Ausgang für die
Röntgenstrahlen
gemeint ist, mit einem für
Röntgenstrahlen
durchlässigen
Röntgenfester
versehen ist.
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Ein
Apparat der eingangs beschriebenen Art ist bekannt aus dem Europäischen Patent
Nr. 0 244 504 B1.
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Röntgenapparatur
kann in einem großen
Anwendungsbereich eingesetzt werden. Ein erstes Beispiel einer derartigen
Anwendung ist Röntgenanalyse,
wobei die Zusammensetzung und/oder die Struktur von Materialien
analysiert wird. Der zu bestrahlende Gegenstand wird dann gebildet
durch eine Probe des zu analysierenden Materials mit Hilfe des Apparats.
Im Allgemeinen lässt
sich sagen, dass zwei Analysentechniken denkbar sind: Röntgenfluoreszenz
und Röntgenbeugung.
Im Falle von Röntgenfluoreszenz
wird eine Probe mit Hilfe eines vielfarbigen Röntgenstrahles bestrahlt. Die
Bestrahlung regt die jeweiligen Elemente an, die in der Probe vorhanden sind,
die dann Röntgenstrahlen
aussenden (fluoreszierende Strahlung), die kennzeichnend ist für die Bestandteile.
Die elementare Zusammensetzung der Probe kann durch Detektion und
Analyse dieser fluoreszierenden Strahlung ermittelt werden. Im Falle von
Röntgenstrahlbeugung
wird die Probe im Allgemeinen mit Hilfe eines einfarbigen Röntgenstrahlenbündels bestrahlt,
der nur in bestimmten Winkeln abgelenkt wird, und zwar wegen der
Regelmäßigkeit der
Kristallstruktur der Bestandteile in der Probe. Die Anlenkwinkel
bieten dann Information über
die Kristallstruktur der Bestandteile der Probe.
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Ein
anderes Beispiel eines Anwendungsbereichs von Röntgenstrahlapparatur ist Röntgenlithographie,
wobei sehr kleine Strukturen für
Mikroelektronik auf einem Substrat gebildet werden oder Masken zum
Belichten derartiger Strukturen hergestellt werden. Der zu bestrahlende
Gegenstand ist dann durch das genannte Substrat oder die herzustellende Maske
gebildet. Ein anderes Beispiel eines Anwendungsbereichs für Röntgenstrahlapparatur
ist Röntgentherapie
oder Röntgendiagnostik,
wobei es oft wichtig ist, einem sehr genau definierten Gebiet des menschlichen
Körpers
Röntgenstrahlen
zuzuführen. Der
zu bestrahlende Gegenstand wird dann durch das zu bestrahlende Gewebe
gebildet.
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In
allen der genannten Anwendungsbereiche können die Röntgenstrahlen, die erforderlich
sind zum Bestrahlen des zu untersuchenden oder zu behandelnden Gegenstandes
mit Hilfe einer Röntgenröhre erzeugt
werden. In einer derartigen Röntgenröhre werden
die Röntgenstrahlen
durch Elektronenbeschuss einer Anode erzeugt, so dass Röntgenstrahlen
in der Anode erzeugt werden. Weil dieser Prozess im Vakuum erfolgen
soll, ist die Röntgenröhre notwendigerweise
derart konstruiert, dass sie ein vakuumdichtes Gehäuse bildet.
Um die Röntgenstrahlen
aus der Röntgenröhre heraus
zu leiten ist das Gehäuse
mit einer Fensteröffnung
versehen, die in der Nähe
der Anode vorgesehen ist und dazu dient, die erzeugten Röntgenstrahlen
aus der Röhre heraus
zu leiten. In allgemein bekannten herkömmlichen Röntgenröhren ist diese Fensteröffnung durch ein
für Röntgenstrahlen
transparentes Röntgenfenster
abgedeckt, das meistens aus Beryllium hergestellt ist.
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Obschon
die Wahl von Beryllium als Fenstermaterial auf interessanten Eigenschaften
von Beryllium in Bezug auf die Absorption von Röntgenstrahlen beruht, kann
eine derartige Absorption nicht unbeachtet gelassen werden. Dies
gilt insbesondere im Falle von Röntgenstrahlen
mit einer relativ großen Wellenlänge, beispielsweise
in der Größenordnung von
1 nm bis 10 nm. Es könnte
versucht werden, die Absorption dadurch zu reduzieren, dass das
Fenster dünner
gemacht wird, aber die Stärke
des Materials stellt in dieser Hinsicht eine Grenze. Die Dicke,
die zur Zeit für
Röntgenfenster
aus Beryllium erreicht werden kann liegt in der Größenordnung
von 50 μm. Um
den Druck der Umgebungsatmosphäre
auf das Röntgenfenster
bestehen zu können,
werden derartige dünne
Fenster durch ein Unterstützungsgitter
getragen. Wegen mangelnder Festigkeit und der hohen Sprödigkeit
von Beryllium ist es nicht sehr wahrscheinlich, dass diese Fenster
noch viel dünner
gemacht werden können.
Andere Materialien für
Röntgenfenster,
beispielsweise Folien aus einem synthetischen Material, können nicht
verwendet werden, und zwar wegen der relativ hohen Temperatur, der das
Fenster im Betrieb der Röntgenröhre ausgesetzt wird.
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In
der in dem genannten Europäischen
Patent Nr. 0 244 504 beschriebenen Apparatur werden Kapillarröhren zur
Totalreflexion von Röntgenstrahlen
auf der Innenseite kombiniert, damit ein Bündel mit einer Länge von
etwa 0,5 mm bis 1,0 mm gebildet wird. Die Kapillarröhren in
diesem Bündel
haben einen Durchmesser von etwa 10 μm bis 20 μm, wobei das Bündel über Hunderttausend
Kapillarröhren
aufweist, so dass es ein plattenför miges Äußeres hat. Dieses plattenförmige Bündel wird
auf einer Seite mit einer dünnen
Schicht aus beispielsweise Aluminium oder Magnesium mit einer Dicke
in der Größenordnung
von 5 μm
versehen. Diese dünne
Schicht wird mit einem dünnen
Elektronenstrahl beschossen, so dass es als ein Röntgenziel
wirksam ist, wobei die Energie des Elektronenstrahls in der Größenordnung von
20 keV liegt. Der Durchmesser des Elektronenstrahls ist etwa 5 μm, so dass
er kleiner ist als der Durchmesser jeder der Kapillarröhren in
dem Bündel. Die
andere Seite des plattenförmigen
Bündels
wird mit einer dünnen
Schicht aus beispielsweise Beryllium, Karbon oder einem höheren Polymer
mit einer Aluminiumdeckschicht mit einer Dicke in der Größenordnung
von 2 μm
versehen, damit die in der vorhergehenden Schicht erzeugten Röntgenstrahlen
gesendet werden und damit etwaige Elektronen abgefangen werden.
Die letztere Schicht liegt auf dem Gitter, das durch die Enden der
Kapillarröhren
in dem Bündel
gebildet wird.
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Selbstverständlich eignet
sich diese bekannte Struktur zum Erzeugen von Röntgenstrahlen mit einer relativ
großen
Wellenlänge.
Das Erzeugen aber von Röntgenstrahlen
mit einer relativ großen
Wellenlänge
ist ein Prozess mit einer geringen Effizienz, d. h. es ist eine
relativ große
Leistung des erzeugenden Elektronenstrahles erforderlich zum Erzeugen
einer niedrigen Röntgenintensität. Weil
die dünne
Schicht, die als Röntgenziel
wirksam ist, nicht mit Kühlungsmitteln
zum Abführen
der in dieser Schicht aufgenommen Wärme versehen ist, kann von
dem Elektronenstrahl dieser Schicht nur eine geringe elektrische Leistung
zugeführt
werden. Die Röntgenleistung
dieser Struktur ist dadurch stark begrenzt.
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Röntgenapparat
zu schaffen, wobei die Röntgenquelle
geeignet ist zum Erzeugen von Röntgenstrahlen
mit einer relativ großen
Wellenlänge und
mit einer Intensität,
die ausreicht zum Betreiben des Röntgenapparats unter praktischen
Umständen. Dazu
weist der Apparat nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen
auf, dass die Röntgenquelle eine
Röntgenröhre aufweist
mit einem vakuumdichten Gehäuse,
das mit einer Fensteröffnung
versehen ist zum aus dem Gehäuse
hinausführen
der von der Röhre
erzeugten Röntgenstrahlen,
dass ein Ende des Bündels
auf vakuumdichte Art und Weise mit einer Fensteröffnung versehen ist und dass
die Kapillarröhren
an diesem Ende des Bündels
auf die Stelle gerichtet sind, wo die Röntgenstrahlen erzeugt werden,
dass das Innere der Kapillarröhren
mit dem Vakuumraum der Röntgenröhre in Vakuumkontakt
ist, wobei die Röhre
innerhalb des Gehäuses
liegt, und dass das für
Röntgenstrahlen
transparente Röntgenfenster
das Innere der Kapillarröhren
gegenüber
der Umgebung auf vakuumdichte Weise abdichtet.
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Ein
Bündel
von Röntgenstrahlen
leitender kapillarer Röhren
ist an sich bekannt, beispielsweise aus einem Beitrag zu "Proceedings of SPIE" Heft 3115 (1997)
mit dem Titel: "Polycapillary
Focussing Optic For Low-Energy-X-Ray Fluorescence" von Ira Klotzky
und Qi-Fan Xiao. Die leitenden Eigenschaften derartiger Kapillarröhren basiert
auf dem durchaus bekannten Phänomen
in Bezug auf Totalreflexion von Röntgenstrahlen an der Innenseite
der Kapillarröhren.
Wegen der Totalreflexion tritt nur ein unbedeutender Verlust der
Intensität
auf, so dass diese Kapillarröhren
zum verlustfreien Leiten der Röntgenstrahlen
verwendet werden können.
Die Kapillarröhren
werden auf bekannte Art und Weise zusammengesetzt zum Bilden eines
Bündels,
und zwar derart, dass an einem Ende (dem Ende, das mit der Röntgenröhre verbunden
werden soll) dieses Bündels
die Kapillarröhren
durch ein verbindendes Material eingeschlossen werden, beispielsweise
durch einen Kunststoff. Auf diese Weise werden die Lücken zwischen
den Kapillarröhren
auf luftdichte Weise gefüllt und
gleichzeitig wird eine Hülle
auf der Außenseite des
Bündels
gebildet; diese Hülle
kann auch benutzt werden zum Verbinden des Bündels mit der Röntgenröhre. Eine
derartige Verbindung kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden,
dass die Fensteröffnung
der Röhre
mit einem rohrförmigen
herausragenden Rand versehen wird, in dem die genannte Hülle vakuumdicht
angebracht werden kann.
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Langwellen-Röntgenstrahlen
werden von Gasen, insbesondere Luft, stark absorbiert. Deswegen
ist das Innere der Kapillarröhren
in Vakuumkontakt mit dem Innern der Röntgenröhre, das innerhalb des Gehäuses liegt,
so dass etwaiges Gas, das sich in den genannten Kapillarröhren befindet,
die Langwellenröntgenstrahlen
nicht absorbieren kann.
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Das
Ende des Bündels,
das der Anode der Röntgenröhre zugewandt
ist, kann dann derart geformt werden, dass maximale Röntgenleistung
von dem Bündel
aufgenommen wird. Im Falle beispielsweise eines mehr oder weniger
punktförmigen
Röntgen-Brennpunktes (unter
praktischen Umständen
ein Brennfleck einer relativ geringen Größe) können alle Kapillarröhren des
Bündels
in Richtung dieses Brennpunktes gerichtet werden. Das andere Ende des
Bündels
kann ein Äußeres haben,
das an die beabsichtigten Anwendung der Röntgenanalysenapparatur angepasst
ist; so können
beispielsweise die Kapillarröhren
an diesem Ende alle wieder in Richtung des einen Punktes gerichtet
wein, so dass die von dem Bündel
insgesamt geleitete Leistung auf den genannten Punkt konzentriert
ist, oder es kann eine Röntgenbrennlinie
einer gewünschten
Form geschaffen werden.
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Wegen
des geringen Querschnitts der Kapillarröhren bilden die Enden derselben
an der Ausgangsseite des Bündels
eine Fläche,
die als ein feinmaschiges Traggitter für das Röntgenfenster wirksam sein kann,
so dass die Dicke des Röntgenfensters
viel kleiner sein kann als die des Röntgenfensters bei üblichen
Röntgenröhren.
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Die
Dicke des Röntgenfensters
beträgt
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weniger als 1 μm. Wenn ein Bündel, das
als ein feinmaschiges Traggitter wirksam ist, aus Kapillarröhren besteht
mit einem Durchmesser, der für
solche Röntgenoptikfasern üblich ist
(d. h. in der Größenordnung van
10 μm bis
100 μm),
kann diese Dicke des Röntgenfensters
ohne Spezialaufwand verwirklicht werden.
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Das
Röntgenfenster
in einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist aus einer Kunststofffolie hergestellt.
Für diese
synthetische Folie könnte
Polypropylen oder Polyethylennaphtalat (PEN) verwendet werden. Diese
Materialien sind Kunststoffe mit praktisch ausschließlich Elementen einer
niedrigen Atomzahl (Kohlenstoff und Wasserstoff), so dass das Material
dieser Fenster nur relativ geringe Mengen Langwellen-Röntgenstrahlen
absorbieren. Wenn das genannte Material nicht als Folie der gewünschten
Dicke kommerziell erhältlich
ist, soll es einer Behandlung ausgesetzt werden mit der Absicht
eine derartige geringe Dicke vor der Herstellung des Fensters zu
verwirklichen. Dies kann durch Straffung der verfügbaren Folie
erzielt werden. Die genannte PEN-Folie
kann aber in der gewünschten Stärke erhalten
werden. Ein polymeres Röntgenfenster
einer geringen Dicke ist auch erhältlich bei MOXTEK und hat die
Produktidentifikation AP1.3; diese Fenster haben eine Polymerdicke
von 300 nm, so dass sie auch für
die oben genannten Zwecke verwendet werden können.
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Das
Röntgenfenster
noch einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht aus Diamant. Wie die oben genannten
Kunststoffe hat Diamant, ausschließlich bestehend aus Kohlenstoff,
hat ein relativ niedriges Absorptionsvermögen für Langwellen-Röntgenstrahlen.
Weiterhin ist Diamant chemisch sehr beständig; dies kann vorteilhaft sein
für eine
Vielzahl von Anwendungsbereichen. Die Herstellung von Diamantschichten
einer geringen Dicke ist an sich bekannt, beispielsweise aus der
Offenlegungsschrift Nr. 39 27 132 A1.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
graphische Darstellung der Intensität von Röntgenstrahlen, wie diese von
einer bekannten Röntgenröhre erzeugt
werden, wobei das durch die Röntgenabsorption
verursachte Problem dargestellt ist,
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2 eine
graphische Darstellung der Absorption der Röntgenstrahlen in einem Berylliumfenster
einer bekannten Röntgenröhre, wobei
das durch die Röntgenabsorption
verursachte Problem dargestellt wird,
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3 eine
schematische Darstellung eines Röntgenanalysengeräts, wobei
die Röntgenquelle nach
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
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4 eine
schematische Darstellung einer Röntgenquelle
nach der vorliegenden Erfindung.
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1 ist
eine graphische Darstellung der Intensität der von einer bekannten Röntgenröhre erzeugten
Röntgenstrahlen,
wobei das von der Röntgenabsorption
durch ein Beryllium-Röntgenfenster verursachtes
Problem dargestellt wird. Diese Graphik wurde erhalten durch theoretische
Berechnung der Intensität
von Röntgenstrahlen
als eine Funktion der Wellenlänge
derselben (ausgedrückt
in der umgekehrten Größe keV)
wie diese ausgestrahlt werden von einer Nickelanode, die durch einen
Elektronenstrahl mit einer Energie von 50 keV und einem Strahlstrom
von 60 mA bestrahlt wird. Die Intensität dieser Strahlung wird in
einem beliebigen Maß dargestellt; in
diesem Fall wird sie als eine Impulszahl je Sekunde (cps) eines
beliebigen Detektors ausgedrückt. Diese
Graphik zeigt, dass bei einer betreffenden Wellenlänge der
Lα-Leitung
aus Nickel von 146 nm (entsprechend ener Energie von 0,852 keV),
eine Intensität
von etwa 2 × 1012 cps erreicht wird.
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2 ist
eine graphische Darstellung der Absorption der Röntgenstrahlen in einem Berylliumfenster
einer bekannten Röntgenröhre, wobei
das durch die Röntgenabsorption
verursache Problem dargestellt wird. Für diese Figur wird vorausgesetzt, dass
die Röntgenstrahlen
durch ein Berylliumfenster mit einer Dicke von 100 μm hindurch
gehen sollen. Die Strahlung trifft auf dieses Fenster, wie in 1 dargestellt.
Diese Graphik zeigt, dass eine Intensität von etwa 2 × 106 cps für
die oben genannte Wellenlänge
der Lα-Nickelleitung
von 1,46 nm (entsprechend einer Energie von 0,852 keV) erreicht
wird, wodurch auf diese Weise eine Dämpfung um einen Faktor 106 bedeutet. Diese Dämpfung wird auf diese Weise
verursacht durch das Vorhandensein des 100 μm dicken Berylliumfensters in
der Strecke der Röntgenstrahlen.
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3 zeigt
einen Teil eines bekannten Röntgenanalysengeräts, der
für die
vorliegende Erfindung von Bedeutung ist und wobei die Röntgenquelle
nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wobei das
Gerät in
diesem Fall ein Röntgenspektrometer
ist. Der Röntgenspektrometer
umfasst eine Röntgenröhre 2 zum
Erzeugen eines Röntgenstrahles 10.
Der Strahl 10 bestrahlt eine Probe 4 eines mit Hilfe
des Röntgenspektrometers
zu untersuchenden Materials; die Probe befindet sich an einer Probenstelle
zum Unterbringen der Probe.
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Die
Probe 4 befindet sich in einer Probenhalterung 6 in
einem separaten Probenraum 8. Fluoreszierende Röntgenstrahlung,
die sich in allen Richtungen fortpflanzt, wird in der Probe erzeugt,
wie dies durch gezogene Linien in der Figur angegeben ist. Die fluoreszierende
Strahlung bestrahlt einen Eingangsschlitz 14, so dass dieser
Eingangsschlitz die Funktion des abzubildenden Gegenstandes 16 durchführt zum
Darstellen von Rowland Geometrie, zu beschreiben anhand der 3.
In der Figur ist die Breite des Schlitzes 14 der Deutlichkeit
halber nicht maßstabsgerecht
dargestellt; unter praktischen Umständen ist die Breite dieses
Schlitzes von der Größenordnung
von einigen zehn μm
bis einige mm, je nach dem betreffenden Anwendungsbereich. Nach dem
Verlassen des Eingangsschlitzes 14 trifft das Bündel mit
fluoreszierender Strahlung 18 auf ein Analysenkristall 28,
das eine gekrümmte
reflektierende Oberfläche 29 hat.
Die Form der Oberfläche
wird nachstehend anhand der 3 näher beschrieben. In
diesem Kontext sei es bemerkt, dass die Oberfläche 29 des Analysenkristalls 28 eine
zylindrische Form hat, d. h. die Schnittlinie der Kristalloberfläche mit
der Zeichenebene ist eine gekrümmte
Linie (d. h. die Linie 29 in der Figur), aber die Schnittlinie
der Kristalloberfläche
mit einer Ebene senkrecht zu der Zeichenebene (beispielsweise der
Ebene senkrecht zu der Zeichenebene und auch senkrecht zu der Linie 29)
ist eine gerade Linie. In diesem Gerät hat das Analysenkristall
eine doppelte Funktion: es selektiert die gewünschte Wellenlänge, bestimmt
durch den Eintreffwinkel, von dem Bündel mit fluoreszierender Strahlung
auf Basis der genannten Bragg-Beziehung (2d.sin' = nλ)
und fokussiert das Bündel,
das von dem scheinbaren Gegenstandspunkt 16 in dem Bildpunkt 24 herrührt. Dieser
Bildpunkt wird an einem Ausgangsschlitz 26 abgebildet,
der den Eingangskollimator für
einen Röntgendetektor 20 bildet. Über ein Eingangsfenster 22 treffen
die auf diese Weise abgelenkten Röntgenstrahlen auf den Detektor 20,
in dem sie detektiert werden, wonach mit Hilfe (nicht dargestellter)
elektronischer Mittel eine weitere Signalverarbeitung durchgeführt wird.
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Der
Analysenkristall 28 ist auf einer Halterung angeordnet,
die in der Figur nicht dargestellt ist, und ist in zwei Richtungen
in der Zeichenebene verlagerbar (wie durch die Pfeile 30 angegeben)
und auch um eine Achse 32 senkrecht zu der Zeichenebene
drehbar. Durch diese Möglichkeiten
einer Verlagerung kann der Analysenkristall in einer genau definierten
Orientierung und Lage eingestellt werden.
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Die
Strahlenstrecke von der Röntgenröhre 2 zu
dem Detektor 20 erstreckt sich durch einen hermetisch abdichtbaren
Messraum 24, der im Falle von Langwellen-Röntgenstrahlen gewünschtenfalls
evakuiert werden kann, oder mit einem Gas gefüllt werden kann, das für derartige
Messungen geeignet ist.
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Das
bekannte Röntgenanalysengerät benutzt
eine bekannte Röntgenröhre, die
mit einem Ausgangsfenster 10 versehen ist. Wenn die vorliegende
Erfindung angewandt wird, kann auf das Röntgenfenster verzichtet werden,
weil die Funktion dieses Elementes durch das Bündel von Röntgenstrahlen leitende Kapillarröhren mit
dem darauf vorgesehenen Röntgenfenster übernommen
wird, das einen Teil der Röntgenquelle
nach der vorliegenden Erfindung bildet.
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Röntgenquelle nach der vorliegenden
Erfindung. Die Röntgenquelle
besteht aus einer Röntgenröhre 7,
in der eine Anode 40 vorgesehen ist. Die Anode wird durch
einen Elektronenstrahl 42 bestrahlt, der einen Brennpunkt 56 auf
der Anode bildet, so dass Röntgenstrahlen 44 auf
bekannte Art und Weise in der Anode erzeugt werden; die Röntgenstrahlen
können
die Röntgenröhre 7 über eine
Fensteröffnung 54 verlassen.
Die Röntgenquelle
nach der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls mit einem Bündel von
Kapillarröhren 46 versehen,
die Röntgenstrahlen
leiten und wobei ein Ende auf vakuumdichte Art und Weise mit der
Fensteröffnung 54 verbunden
ist. Die Kapillarröhren
an diesem Ende des Bündels
sind auf die Stelle 56 auf der Anode gerichtet, wo die
Röntgenstrahlen erzeugt
werden. Obschon 4 das Bündel von Kapillarröhren als
ein Bündel
mit Lücken
zwischen den Kapillarröhren
zeigt, ist eine Varietät
von Konstruktionen dieses Bündels
denkbar. Es ist insbesondere möglich,
eine Ausführungsform
zu konstruieren, in der die Kapillarröhren gegeneinander angeordnet und
fest miteinander verbunden sind. Die gewünschte Vakuumdichte des Bündels, erforderlich
um eine vakuumdichte Verbindung des Bündels mit der Fensteröffnung 54 der
Röntgenröhre zu ermöglichen, kann
dann dadurch erreicht werden, dass das Äußere des Bündels mit einer Schicht aus
einem Kunststoff versehen wird, die ebenfalls mit der Innenseite der
Fensteröffnung 54 verbunden
wird. In 4 ist die Vakuumabdichtung schematisch
durch einen plattenförmigen
Träger 58 dargestellt,
wobei die Kapillarröhren
auf vakuumdichte Art und Weise vorgesehen sind. Dieser plattenförmige Träger an sich
ist auf vakuumdichte Art und Weise in der Fensteröffnung 54 vorgesehen.
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Ein
evakuierter Raum ist in dem Gehäuse 52 der
Röntgenröhre 7 vorgesehen.
Dieser Raum ist in Vakuumkontakt mit dem Innern der Kapillarröhren, wobei
das andere Ende 48 auf vakuumartige Weise mit Hilfe eines
für Röntgenstrahlen
transparenten aus Kunststoff oder aus Diamant mit einer sehr geringen
Dicke hergestellten Fensters 50 abgedichtet ist. Diese
geringe Dicke ist möglich,
weil die Enden der Kapillarröhren
des Bündels 46 als
ein feinmaschiges Traggitter mit einer periodischen Struktur von
beispielsweise 10 μm
wirksam ist, so dass eine Dicke von 1 μm denkbar ist, ohne dass spezielle
Schritte erforderlich sind. Am Ende 48 des Bündels 46 können die
Kapillarröhren
derart orientiert werden, dass die dort austretenden Röntgenstrahlen
wieder auf eine einzige Stelle konzentriert sind. Die in dem Gerät zu untersuchende
Probe 10 kann an dieser Stelle vorgesehen werden.
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Die
von dem Bündel 46 aufgenommene Röntgenstrahlungsleistung
ist abhängig
von dem Raumwinkel, in dem die Eintrittsseite des Bündels von
dem Röntgenbrennpunkt 56 erkannt
wird, von der Transmission der Röntgenstrahlen
durch die Kapillarröhren
und von dem Ausmaß,
in dem das Fenster 50 die Röntgenstrahlen durchlässt. Diese
Parameter können
alle innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Um dennoch eine grobe
Schätzung
der verbesserten Röntgenausbeute
nach der vorliegenden Erfindung zu machen, wird vorausgesetzt, dass
der genannte Raumwinkel gleich 0,2 sr ist (entsprechend einer empfangenen
Oberfläche
von 1 cm2 in einem Abstand von 2 cm von
der Anode), dass die genannte Transmission von der Größenordnung
von 10% ist (siehe den genannten Artikel in "Proceedings of SPIE", "Polycapillary
Focussing.....",
Tabelle 2 Abschnitt 3,2) und dass die Röntgenstrahlenabsorption in
dem Röntgenfenster
vernachlässigbar
gering ist, und zwar wegen der geringen Dicke und der geeigneten
Wahl des Materials. Dies bedeutet, dass ein Bruchteil von etwa 3%
(d. h. 0,2/2π)
der gesamten Menge an Röntgenstrahlen,
die von der Anode in einem Raumwinkel von 2π sr ausgestrahlt werden, in die
Kapillarröhren
eintritt, wobei diese Röhren
diesen Bruchteil mit einer Transmissionseffizienz von 10% durchlas sen,
so dass letztendlich 0,3% der in der Anode erzeugten Strahlung zu
Nutzen der Bestrahlung der Probe gelangt. Sogar wenn alle in der
Anode der bekannten Röntgenröhren erzeugten
Röntgenstrahlen
innerhalb des benutzten Raumwinkels vorhanden wären, (was sicherlich nicht
der Fall ist), würde
durch Durchführung
der vorliegenden Erfindung die Intensität im Bereich der Probe dennoch
um einen Faktor von etwa 3000 (0,3% von 106)
verbessert sein.
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Text in der
Zeichnung
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