JPH09320795A - ｘ線を発生するためのアノード組立体及びｘ線発生装置 - Google Patents
ｘ線を発生するためのアノード組立体及びｘ線発生装置Info
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- JPH09320795A JPH09320795A JP9019024A JP1902497A JPH09320795A JP H09320795 A JPH09320795 A JP H09320795A JP 9019024 A JP9019024 A JP 9019024A JP 1902497 A JP1902497 A JP 1902497A JP H09320795 A JPH09320795 A JP H09320795A
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- G01N23/22—Investigating 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
- G01N23/227—Measuring photoelectric effect, e.g. photoelectron emission microscopy [PEEM]
- G01N23/2273—Measuring photoelectron spectrum, e.g. electron spectroscopy for chemical analysis [ESCA] or X-ray photoelectron spectroscopy [XPS]
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- H01J2235/00—X-ray tubes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ｘ線計器のための新しいアノード組立体を提
供する。 【構成】 ｘ線を発生するためのアノード組立体が、そ
の中を通るチャンネルを持つマウントブロックを有し、
ダイアモンドウェファはチャンネル内を流れる流体冷却
剤と接触状態にある内側表面を持つようブロック内の開
口を横切って密閉的に取り付けられている。あるいは、
より薄いダイアモンド部が、金属ブロックを通して熱伝
導するよう、ブロック内に取り付けられる。ダイアモン
ドの外側表面に接着された金属アノードフィルムは、ｘ
線を発生させるために焦点合わせされた電子ビームを受
ける。
供する。 【構成】 ｘ線を発生するためのアノード組立体が、そ
の中を通るチャンネルを持つマウントブロックを有し、
ダイアモンドウェファはチャンネル内を流れる流体冷却
剤と接触状態にある内側表面を持つようブロック内の開
口を横切って密閉的に取り付けられている。あるいは、
より薄いダイアモンド部が、金属ブロックを通して熱伝
導するよう、ブロック内に取り付けられる。ダイアモン
ドの外側表面に接着された金属アノードフィルムは、ｘ
線を発生させるために焦点合わせされた電子ビームを受
ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｘ線の発生に、そ
して特にｘ線を発生するためのアノード組立体に、そし
てそのようなアノード組立体を組み込んだ計器の形のｘ
線発生装置に関する。
して特にｘ線を発生するためのアノード組立体に、そし
てそのようなアノード組立体を組み込んだ計器の形のｘ
線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ｘ線を用いる表面分析計器のいく
つかの型式が開発されてきた。化学的表面分析のための
１つの手法は、サンプル表面をｘ線で照射し、そして放
射される光電子を検出することを含む、ｘ線光電子分光
計（ＸＰＳ）としても知られている、化学分析のための
電子分光学（ＥＳＣＡ）である。光電子エネルギーは、
表面における化学素子を特徴づけ、そして特定の狭いエ
ネルギー帯域の電子のみを検出器に通過させるような、
静電または磁気分析器によってフィルタされる。検出さ
れたビームの強度は、標本表面上または付近の所定の化
学的構成の濃度を標準的に表している。（ワトソンによ
る）米国特許第３，７６６，３８１号は、選択されたエ
ネルギーの電子を検出器に送信する半球形静電分析器を
利用するそのような装置を説明している。送信されるエ
ネルギーの範囲を選択することによって、電子エネルギ
ーの分析が実行される。
つかの型式が開発されてきた。化学的表面分析のための
１つの手法は、サンプル表面をｘ線で照射し、そして放
射される光電子を検出することを含む、ｘ線光電子分光
計（ＸＰＳ）としても知られている、化学分析のための
電子分光学（ＥＳＣＡ）である。光電子エネルギーは、
表面における化学素子を特徴づけ、そして特定の狭いエ
ネルギー帯域の電子のみを検出器に通過させるような、
静電または磁気分析器によってフィルタされる。検出さ
れたビームの強度は、標本表面上または付近の所定の化
学的構成の濃度を標準的に表している。（ワトソンによ
る）米国特許第３，７６６，３８１号は、選択されたエ
ネルギーの電子を検出器に送信する半球形静電分析器を
利用するそのような装置を説明している。送信されるエ
ネルギーの範囲を選択することによって、電子エネルギ
ーの分析が実行される。
【０００３】最近の開発品は、（ラーソン他による）米
国特許第５，３１５，１１３号で説明されているような
走査型ｘ線光電子分光器である。この計器においては、
電子ビームはアノード上に焦点合わせされ、その結果照
射されたスポットからｘ線の放射が生じる。このｘ線は
中低のブラッグ結晶モノクロメータのようなコンポーネ
ントによって、化学的に分析されるべきサンプル標本の
表面上に焦点合わせされる。モノクロメータは、標本の
表面上の小さなピクセルエリア上のアノードスポットの
ｘ線イメージを形成する。電子ビームが横方向に進むと
き、標本上のｘ線スポットもこれに応じて１つのピクセ
ルから次へと進む。放射された光電子は、各ピクセルに
おいてエネルギー分析され、その結果、表面化学のマッ
プが構成される。特定のピクセルエリアが分析のために
選択されることもあり、または電子ビームがラスターさ
れ、その結果ｘ線スポットもまたマッピングのためにラ
スターされることもある。
国特許第５，３１５，１１３号で説明されているような
走査型ｘ線光電子分光器である。この計器においては、
電子ビームはアノード上に焦点合わせされ、その結果照
射されたスポットからｘ線の放射が生じる。このｘ線は
中低のブラッグ結晶モノクロメータのようなコンポーネ
ントによって、化学的に分析されるべきサンプル標本の
表面上に焦点合わせされる。モノクロメータは、標本の
表面上の小さなピクセルエリア上のアノードスポットの
ｘ線イメージを形成する。電子ビームが横方向に進むと
き、標本上のｘ線スポットもこれに応じて１つのピクセ
ルから次へと進む。放射された光電子は、各ピクセルに
おいてエネルギー分析され、その結果、表面化学のマッ
プが構成される。特定のピクセルエリアが分析のために
選択されることもあり、または電子ビームがラスターさ
れ、その結果ｘ線スポットもまたマッピングのためにラ
スターされることもある。
【０００４】ＥＳＣＡ計器のためのアノードは標準的
に、マグネシウムであり、または特にモノクロメータを
持つ計器においては、そのＫα ｘ線ラインのためには
アルミニウムである。タングステンのような他の金属は
他の用途におけるｘ線放射のために用いられる。最大の
ｘ線照射の強度を発生させるため、そしてそれによって
最大の感度を得るためには、電子ビームにおいてハイパ
ワーが望ましい。しかし、殆ど全てのパワーがアノード
においては熱に変換され、そしてアノードの利用寿命を
短くさせる溶解、拡散または他の劣化を生じさせること
になる。このため、普通の動作パワーは、ビーム強度と
アノード寿命との間の妥協である。この理由によって、
アノードは効果的に熱を伝導放射させるべきである。ア
ノード材料を理想的に冷却するためには、数ミクロンの
薄いフィルムの形状とすることである。ＥＳＣＡ計器の
場合には、標準的にアルミニウムまたはマグネシウムフ
ィルムのための基板が水冷された銀または銅であり、し
かしビームパワーは依然として制限されている。銀およ
び銅のサポートを用いるさらに別の問題は、冷却水によ
る、それら柔らかい材料の浸食である。
に、マグネシウムであり、または特にモノクロメータを
持つ計器においては、そのＫα ｘ線ラインのためには
アルミニウムである。タングステンのような他の金属は
他の用途におけるｘ線放射のために用いられる。最大の
ｘ線照射の強度を発生させるため、そしてそれによって
最大の感度を得るためには、電子ビームにおいてハイパ
ワーが望ましい。しかし、殆ど全てのパワーがアノード
においては熱に変換され、そしてアノードの利用寿命を
短くさせる溶解、拡散または他の劣化を生じさせること
になる。このため、普通の動作パワーは、ビーム強度と
アノード寿命との間の妥協である。この理由によって、
アノードは効果的に熱を伝導放射させるべきである。ア
ノード材料を理想的に冷却するためには、数ミクロンの
薄いフィルムの形状とすることである。ＥＳＣＡ計器の
場合には、標準的にアルミニウムまたはマグネシウムフ
ィルムのための基板が水冷された銀または銅であり、し
かしビームパワーは依然として制限されている。銀およ
び銅のサポートを用いるさらに別の問題は、冷却水によ
る、それら柔らかい材料の浸食である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ｘ線
計器のための新しいアノード組立体を提供することであ
る。特別の目的は、アノードスポットからｘ線を効果的
に発生させるよう焦点合わせされた電子ビームを受け取
る、そのようなアノード組立体を提供することである。
別の目的は、改善された寿命を持つ、そして／またはア
ノードスポットからの増し加えられたｘ線強度を持つこ
とができる、そのようなアノード組立体を提供すること
である。さらに別の目的は、ｘ線を発生するためのその
ようなアノード組立体を取り入れた、改善された装置を
提供することである。さらに別の目的は、標本表面の小
さなエリアの化学分析のためのｘ線光電子分光計の型式
の、そのような装置を提供することである。
計器のための新しいアノード組立体を提供することであ
る。特別の目的は、アノードスポットからｘ線を効果的
に発生させるよう焦点合わせされた電子ビームを受け取
る、そのようなアノード組立体を提供することである。
別の目的は、改善された寿命を持つ、そして／またはア
ノードスポットからの増し加えられたｘ線強度を持つこ
とができる、そのようなアノード組立体を提供すること
である。さらに別の目的は、ｘ線を発生するためのその
ようなアノード組立体を取り入れた、改善された装置を
提供することである。さらに別の目的は、標本表面の小
さなエリアの化学分析のためのｘ線光電子分光計の型式
の、そのような装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の、そして他の目的
は、流体冷却剤をその中に受け入れるチャンネルを持つ
サポートブロックと、外側を向いている外側表面ダイア
モンド部を持つようにそのブロック内に取り付けられた
ダイアモンド部と、そして外側表面に貼り付けられた金
属アノードフィルムとを含む、ｘ線を発生するためのア
ノード組立体によって、少なくとも部分的には達成され
る。ダイアモンド部は、流体冷却剤と熱的に伝達する。
アノードフィルムは、金属のｘ線特性を発生するため
に、衝突した電子ビームを受け取る。ダイアモンド部
は、それによって電子ビームによって加熱されているア
ノード部に関する補償冷却（機能）を提供する。
は、流体冷却剤をその中に受け入れるチャンネルを持つ
サポートブロックと、外側を向いている外側表面ダイア
モンド部を持つようにそのブロック内に取り付けられた
ダイアモンド部と、そして外側表面に貼り付けられた金
属アノードフィルムとを含む、ｘ線を発生するためのア
ノード組立体によって、少なくとも部分的には達成され
る。ダイアモンド部は、流体冷却剤と熱的に伝達する。
アノードフィルムは、金属のｘ線特性を発生するため
に、衝突した電子ビームを受け取る。ダイアモンド部
は、それによって電子ビームによって加熱されているア
ノード部に関する補償冷却（機能）を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】望ましい実施例においては、サポ
ートブロックは、チャンネルからの開口を持つハウジン
グの形状であり、そしてダイアモンド部は開口を通して
ハウジングに密着するように取り付けられており、その
結果、内側表面が流体冷却剤と接触するようになる。さ
らに望ましいことは、低温度膨張係数を持つモリブデン
のような材料でハウジングを形成し、そしてダイアモン
ド部が開口を横切って水密封された形状となることであ
る。別の実施例においては、サポートブロックが銀また
は銅で形成され、ダイアモンド部は、ブロック内の開口
内に貼り付けられた立方体のようなより薄い部分とな
り、そして流体冷却剤を持つダイアモンド部の熱伝達が
サポートブロックの一部を通して行われる。アノード組
立体は都合よく、アノードフィルムがｘ線を発生させる
よう電子ビームを受け取る装置の内部に組み込まれるこ
とができ、そして装置はｘ線を利用するためにｘ線を受
け取ることができる。一方、特別の装置は、標本表面に
ｘ線を焦点合わせするためのモノクロメータのような焦
点合わせ装置と、そして表面の化学的分析のための光電
子エネルギーアナライザを持つ一般的なｘ線ミクロ分析
計器である。そのような場合、電子銃はアノードフィル
ム上のアノードスポットから、ｘ線を発生させるよう
に、焦点合わせされた電子ビームを発生させる。電子ビ
ームは、フィルムを覆うアノードスポットを選択的に位
置決めできるよう位置決めされる。
ートブロックは、チャンネルからの開口を持つハウジン
グの形状であり、そしてダイアモンド部は開口を通して
ハウジングに密着するように取り付けられており、その
結果、内側表面が流体冷却剤と接触するようになる。さ
らに望ましいことは、低温度膨張係数を持つモリブデン
のような材料でハウジングを形成し、そしてダイアモン
ド部が開口を横切って水密封された形状となることであ
る。別の実施例においては、サポートブロックが銀また
は銅で形成され、ダイアモンド部は、ブロック内の開口
内に貼り付けられた立方体のようなより薄い部分とな
り、そして流体冷却剤を持つダイアモンド部の熱伝達が
サポートブロックの一部を通して行われる。アノード組
立体は都合よく、アノードフィルムがｘ線を発生させる
よう電子ビームを受け取る装置の内部に組み込まれるこ
とができ、そして装置はｘ線を利用するためにｘ線を受
け取ることができる。一方、特別の装置は、標本表面に
ｘ線を焦点合わせするためのモノクロメータのような焦
点合わせ装置と、そして表面の化学的分析のための光電
子エネルギーアナライザを持つ一般的なｘ線ミクロ分析
計器である。そのような場合、電子銃はアノードフィル
ム上のアノードスポットから、ｘ線を発生させるよう
に、焦点合わせされた電子ビームを発生させる。電子ビ
ームは、フィルムを覆うアノードスポットを選択的に位
置決めできるよう位置決めされる。
【０００８】
【実施例】図１に詳細に描かれている本発明の望ましい
用途は、参照として取り込まれている前述の米国特許第
５，３１５，１１３号に説明されている型式の、サンプ
ル標本１２の分析を行うための走査形ｘ線モノクロメー
タ計器１０にある。そのような計器は、ＱＵＡＮＴＵＭ
２０００の商標のもとでフィジカルエレクトロニクス社
によって販売されている。電子銃１６は、アノード組立
体２５のアノードに電子ビーム２０を焦点合わせするた
めの適切な電子レンズ装置１８を有している。この組立
体は、アノードを横断方向に位置決めするために可動ス
テージ９６上に取り付けられている。この銃は、たとえ
ば前述特許において説明されているように、一般的なも
のである。電子ビームはアノード表面上に、標準的に約
５から２００μｍの直径を持つスポット２６（図２）に
焦点合わせされる。このことは、アノードから、そして
特にアノードスポットから、ｘ線２７を発生させる結果
となる。
用途は、参照として取り込まれている前述の米国特許第
５，３１５，１１３号に説明されている型式の、サンプ
ル標本１２の分析を行うための走査形ｘ線モノクロメー
タ計器１０にある。そのような計器は、ＱＵＡＮＴＵＭ
２０００の商標のもとでフィジカルエレクトロニクス社
によって販売されている。電子銃１６は、アノード組立
体２５のアノードに電子ビーム２０を焦点合わせするた
めの適切な電子レンズ装置１８を有している。この組立
体は、アノードを横断方向に位置決めするために可動ス
テージ９６上に取り付けられている。この銃は、たとえ
ば前述特許において説明されているように、一般的なも
のである。電子ビームはアノード表面上に、標準的に約
５から２００μｍの直径を持つスポット２６（図２）に
焦点合わせされる。このことは、アノードから、そして
特にアノードスポットから、ｘ線２７を発生させる結果
となる。
【０００９】モノクロメータを持つ計器においては、ア
ノード２４は都合よく、モノクロメータとコンパチブル
である、望ましいｘ線放射エネルギー帯域であるアルミ
ニウムＫ−アルファを提供するために、アルミニウムで
作られている。より一般的には、この金属は他のＥＳＣ
Ａ計器におけるマグネシウムまたはタングステン、また
はｘ線を発生させるためのアノードとして望ましい他の
金属のようないかなる金属であってもよい。電圧源２７
を通して、アノードは銃カソードに対して、一般的には
１５００ボルトから３０ｋＶ、そしてより標準的には、
ｘ線を発生するための電子エネルギーを提供するよう１
０ＫＶから２０ＫＶだけポジティブとされる。この実施
例においては、アノードはグランド電位またはそれに近
いものであるが、しかし例えば電子銃グランドのよう
な、他の電位となることもできる。
ノード２４は都合よく、モノクロメータとコンパチブル
である、望ましいｘ線放射エネルギー帯域であるアルミ
ニウムＫ−アルファを提供するために、アルミニウムで
作られている。より一般的には、この金属は他のＥＳＣ
Ａ計器におけるマグネシウムまたはタングステン、また
はｘ線を発生させるためのアノードとして望ましい他の
金属のようないかなる金属であってもよい。電圧源２７
を通して、アノードは銃カソードに対して、一般的には
１５００ボルトから３０ｋＶ、そしてより標準的には、
ｘ線を発生するための電子エネルギーを提供するよう１
０ＫＶから２０ＫＶだけポジティブとされる。この実施
例においては、アノードはグランド電位またはそれに近
いものであるが、しかし例えば電子銃グランドのよう
な、他の電位となることもできる。
【００１０】（図１に１対が示されている）偏向プレー
ト２８は、電子銃１６からの電子ビーム２０を、（図２
の）アノード表面上のアレーロケーション３２の中のア
ノードスポット２６に向ける。線８０を通してプロセッ
サ７６によって制御されている偏向制御器３０からの電
圧は、ビームを偏向させるためｘおよびｙ軸の両方に配
置された偏向プレートに加えられる。制御器３０は、焦
点合わせされた電子ビーム２０をアノード表面を横切る
よう位置決めまたはラスターし、そしてｘ線がアノード
スポットにおいてアノードから放射される。
ト２８は、電子銃１６からの電子ビーム２０を、（図２
の）アノード表面上のアレーロケーション３２の中のア
ノードスポット２６に向ける。線８０を通してプロセッ
サ７６によって制御されている偏向制御器３０からの電
圧は、ビームを偏向させるためｘおよびｙ軸の両方に配
置された偏向プレートに加えられる。制御器３０は、焦
点合わせされた電子ビーム２０をアノード表面を横切る
よう位置決めまたはラスターし、そしてｘ線がアノード
スポットにおいてアノードから放射される。
【００１１】このｘ線は、いかなる望ましい方法におい
ても利用できる。望ましい計器においては、少なくとも
ｘ線の一部はサンプル標本に焦点合わせされ、このこと
は前述米国特許第５，３１５，１１３号に説明されてい
るようなブラッグ結晶モノクロメータ３４によって行わ
れることが望ましい。そのような結晶は、一般的なロー
ランドサークル４６の形状に曲げられ、そしてその形状
上に納められ、ここにおいてアノード２４の中心、結晶
３４およびサンプル表面１２の中心は実質的にそのサー
クル上にある。ｘ線３６の焦点合わせはｘ線スポット３
８を標本表面上のピクセルエリア４８と符合させ、ｘ線
スポットはアノードスポット２６のｘ線イメージとな
る。偏向プレートの電圧の調節によって、または電子ビ
ームのラスターによって走査することにより、ｘ線スポ
ットは選択されたピクセルエリアにおいて固定される。
ても利用できる。望ましい計器においては、少なくとも
ｘ線の一部はサンプル標本に焦点合わせされ、このこと
は前述米国特許第５，３１５，１１３号に説明されてい
るようなブラッグ結晶モノクロメータ３４によって行わ
れることが望ましい。そのような結晶は、一般的なロー
ランドサークル４６の形状に曲げられ、そしてその形状
上に納められ、ここにおいてアノード２４の中心、結晶
３４およびサンプル表面１２の中心は実質的にそのサー
クル上にある。ｘ線３６の焦点合わせはｘ線スポット３
８を標本表面上のピクセルエリア４８と符合させ、ｘ線
スポットはアノードスポット２６のｘ線イメージとな
る。偏向プレートの電圧の調節によって、または電子ビ
ームのラスターによって走査することにより、ｘ線スポ
ットは選択されたピクセルエリアにおいて固定される。
【００１２】このｘ線は、標本における化学的種に関連
した電子エネルギーで、標本の走査ピクセルエリア４８
から光電子５２を放射させる。走査速度は、（選択され
たスポットに関する）ゼロと１００ｍ／秒との間、たと
えば１０ｍ／秒、であることができる。このエネルギー
は、電子をアナライザ入り口５８内に焦点合わせする一
般的な電子レンズ５６を通して、少なくとも電子５２の
一部を受け取る半球形アナライザ５４のような適切な装
置によって分析される。アナライザの半球形６４、６６
を横切る線６９を通して加えられる、電圧源６２からの
選択された電圧によって、選択されたエネルギーの電子
が軌線６８の範囲を移動し、アナライザを出て検出器７
０に至る。後者は一般的なマルチチャンネル検出器であ
ってもよい。たとえば、（ゲルラッハ他による）米国特
許第４，０４８，４９８号において開示されているよう
な、電子エネルギーの同軸円筒形アナライザのような、
他の分析装置および／または検出器を用いることができ
る。磁気アナライザもまた用いることができる。
した電子エネルギーで、標本の走査ピクセルエリア４８
から光電子５２を放射させる。走査速度は、（選択され
たスポットに関する）ゼロと１００ｍ／秒との間、たと
えば１０ｍ／秒、であることができる。このエネルギー
は、電子をアナライザ入り口５８内に焦点合わせする一
般的な電子レンズ５６を通して、少なくとも電子５２の
一部を受け取る半球形アナライザ５４のような適切な装
置によって分析される。アナライザの半球形６４、６６
を横切る線６９を通して加えられる、電圧源６２からの
選択された電圧によって、選択されたエネルギーの電子
が軌線６８の範囲を移動し、アナライザを出て検出器７
０に至る。後者は一般的なマルチチャンネル検出器であ
ってもよい。たとえば、（ゲルラッハ他による）米国特
許第４，０４８，４９８号において開示されているよう
な、電子エネルギーの同軸円筒形アナライザのような、
他の分析装置および／または検出器を用いることができ
る。磁気アナライザもまた用いることができる。
【００１３】検出された電子の数およびエネルギーに相
当する、検出器７０からの信号は、（示されていない適
切な増幅器を通して）線７２上で、制御電子機器および
コンピュータ処理を組み合わせた、処理用ユニット７６
に運ばれる。これはスペクトルデータを、（図２の）標
本ピクセルエリア４８に存在する化学的種の情報に変換
する。この情報は蓄積され、そしてモニタ７８上に表示
され、そして／またはプリントされる。（プロセッサを
含む）表示装置を、アナライザ電圧および電子ラスター
装置２８、３０と共に動作させることにより、標本表面
にわたる化学的種のマッピングが実行され、そして表示
されることができる。
当する、検出器７０からの信号は、（示されていない適
切な増幅器を通して）線７２上で、制御電子機器および
コンピュータ処理を組み合わせた、処理用ユニット７６
に運ばれる。これはスペクトルデータを、（図２の）標
本ピクセルエリア４８に存在する化学的種の情報に変換
する。この情報は蓄積され、そしてモニタ７８上に表示
され、そして／またはプリントされる。（プロセッサを
含む）表示装置を、アナライザ電圧および電子ラスター
装置２８、３０と共に動作させることにより、標本表面
にわたる化学的種のマッピングが実行され、そして表示
されることができる。
【００１４】本発明によるアノード組立体２５（図３、
４）においては、ハウジング８２の形状をなすマウント
ブロックは、低熱膨張係数を持つ材料で形成されたマウ
ント壁８４を持っている。特にモリブデン金属がハウジ
ングには適当である。加工可能なアルミナを基にしたセ
ラミックのようなセラミックも利用できるが、しかし、
電荷ビルドアップを防ぐためにメタライズされなくては
ならない。以下に説明される理由により、ハウジングは
耐火性金属、すなわちタングステン、モリブデン、タン
タルまたはコロンビウム、で形成することが好都合であ
る。マウント壁のための材料がハウジングの残りと同じ
である必要はないが、実質的に全体のハウジングが同じ
材料、つまりモリブデン、から形成されることが望まし
い。ハウジングは、液体入り口９０および液体出口９２
を持つ、その中に流体冷却剤８８を収容するチャンネル
８６を有している。
４）においては、ハウジング８２の形状をなすマウント
ブロックは、低熱膨張係数を持つ材料で形成されたマウ
ント壁８４を持っている。特にモリブデン金属がハウジ
ングには適当である。加工可能なアルミナを基にしたセ
ラミックのようなセラミックも利用できるが、しかし、
電荷ビルドアップを防ぐためにメタライズされなくては
ならない。以下に説明される理由により、ハウジングは
耐火性金属、すなわちタングステン、モリブデン、タン
タルまたはコロンビウム、で形成することが好都合であ
る。マウント壁のための材料がハウジングの残りと同じ
である必要はないが、実質的に全体のハウジングが同じ
材料、つまりモリブデン、から形成されることが望まし
い。ハウジングは、液体入り口９０および液体出口９２
を持つ、その中に流体冷却剤８８を収容するチャンネル
８６を有している。
【００１５】チャンネルの横の、ハウジングを通る穴９
４は可動ステージ９６（図１）に取り付けるために設け
られている。マウント壁は、その中にチャンネルが接続
されている長方形開口９８を有し、開口の周囲には棚１
０２がある。この棚は流れている液体にウェファをより
接近して置けるよう（示されているように）壁の薄いリ
ングによって形成されることもでき、または単純に同じ
厚さの壁のエッジとして形成されることもできる。開口
および棚には、部分的に壁においてミリングスロット１
０６が形成されることができる。チャンネルは都合よく
（マウント壁を含む）ハウジングのブロック部内に形成
され、チャンネル包囲を完成するためにその場所にろう
付けされた底面カバー１０８を有している。真空中にお
けるアノード動作のために、ハウジングと組み合わせら
れる全てのろう付けは真空密封されなくてはならない。
ガスケットおよび、ネジのようなファスナはろう付けの
代わりに用いることができる。
４は可動ステージ９６（図１）に取り付けるために設け
られている。マウント壁は、その中にチャンネルが接続
されている長方形開口９８を有し、開口の周囲には棚１
０２がある。この棚は流れている液体にウェファをより
接近して置けるよう（示されているように）壁の薄いリ
ングによって形成されることもでき、または単純に同じ
厚さの壁のエッジとして形成されることもできる。開口
および棚には、部分的に壁においてミリングスロット１
０６が形成されることができる。チャンネルは都合よく
（マウント壁を含む）ハウジングのブロック部内に形成
され、チャンネル包囲を完成するためにその場所にろう
付けされた底面カバー１０８を有している。真空中にお
けるアノード動作のために、ハウジングと組み合わせら
れる全てのろう付けは真空密封されなくてはならない。
ガスケットおよび、ネジのようなファスナはろう付けの
代わりに用いることができる。
【００１６】開口９８を覆うように、ダイアモンドウェ
ファ１１０が棚１０２に密着して貼り付けられている。
このウェファは化学蒸着（ＣＶＤ）またはアークプラズ
マ形成ダイアモンドとして市場で入手可能である。この
ウェファはサポートを提供するのに十分な厚さであり、
しかし他方では実際的に、一般的に約０．１ｍｍと１ｍ
ｍの間、たとえば６ｍｍ・１０ｍｍ角で０．５ｍｍ厚
さ、のように薄いものである。ダイアモンド品質は高い
熱伝導度を提供するものであるべきである。単独の結晶
が理想的であるが、入手できる十分なサイズの材料は、
広い表面に垂直に方向づけられた多角柱構造を持つ多結
晶である。純粋ダイアモンドと同様、特に実質的に全て
が炭素１２（Ｃ１２）であることが望ましいが、しかし
高価である。適切なダイアモンドウェファは、いくつか
の販売元から入手可能であり、それらはオハイオ州ウォ
ーシントンのＧＥスーパーアブラッシブ社、ニュージャ
ージー州マウントアーリントンのダッべルディハリスダ
イアモンド社、およびマサチューセッツ州ノースボロの
ノートンダイアモンドフィルム社である。ダイアモンド
はモリブデンに、８２−１８金−ニッケル合金ＡＭＳ−
４７８７、これはたとえばウェスゴー社から商標ＮＩＯ
ＲＯＴＭのもとで入手できる、を用いてろう付けされる
ことにより貼り付けられることができる。このろうは約
２５から５０μｍ厚さが適切である。ダイアモンドをハ
ウジングにろう付けした後の冷却による、せん断ストレ
スの潜在問題を克服するため、ダイアモンドは低膨張係
数を有しているので、ハウジングの少なくともマウント
壁８４に関しては、材料が低熱膨張係数を持つことが望
ましい。この係数は約１２ｐｐｍ／℃よりも少なくすべ
きであり、たとえばモリブデンに関しては、６ｐｐｍ／
℃である。耐火性金属は一般的にこのカテゴリに含まれ
る。
ファ１１０が棚１０２に密着して貼り付けられている。
このウェファは化学蒸着（ＣＶＤ）またはアークプラズ
マ形成ダイアモンドとして市場で入手可能である。この
ウェファはサポートを提供するのに十分な厚さであり、
しかし他方では実際的に、一般的に約０．１ｍｍと１ｍ
ｍの間、たとえば６ｍｍ・１０ｍｍ角で０．５ｍｍ厚
さ、のように薄いものである。ダイアモンド品質は高い
熱伝導度を提供するものであるべきである。単独の結晶
が理想的であるが、入手できる十分なサイズの材料は、
広い表面に垂直に方向づけられた多角柱構造を持つ多結
晶である。純粋ダイアモンドと同様、特に実質的に全て
が炭素１２（Ｃ１２）であることが望ましいが、しかし
高価である。適切なダイアモンドウェファは、いくつか
の販売元から入手可能であり、それらはオハイオ州ウォ
ーシントンのＧＥスーパーアブラッシブ社、ニュージャ
ージー州マウントアーリントンのダッべルディハリスダ
イアモンド社、およびマサチューセッツ州ノースボロの
ノートンダイアモンドフィルム社である。ダイアモンド
はモリブデンに、８２−１８金−ニッケル合金ＡＭＳ−
４７８７、これはたとえばウェスゴー社から商標ＮＩＯ
ＲＯＴＭのもとで入手できる、を用いてろう付けされる
ことにより貼り付けられることができる。このろうは約
２５から５０μｍ厚さが適切である。ダイアモンドをハ
ウジングにろう付けした後の冷却による、せん断ストレ
スの潜在問題を克服するため、ダイアモンドは低膨張係
数を有しているので、ハウジングの少なくともマウント
壁８４に関しては、材料が低熱膨張係数を持つことが望
ましい。この係数は約１２ｐｐｍ／℃よりも少なくすべ
きであり、たとえばモリブデンに関しては、６ｐｐｍ／
℃である。耐火性金属は一般的にこのカテゴリに含まれ
る。
【００１７】ダイアモンドウェファの内側表面１１２
は、流体冷却剤と接触状態にある。ハウジング内のチャ
ンネル８６は、ダイアモンドを冷却するため、この内側
表面を横切る速い速度、標準的には約５ｍ／秒で内側表
面を横切る、において液体を効果的に伝えるように構成
されるべきである。流体冷却剤の流れる割合は、（理想
的な熱吸収において）沸騰を許しながらも、バブルを流
し去ることが好都合である。もしよりよい冷却が望まし
いか、または必要であれば、一般的な流体冷却剤または
液体窒素が用いられるが、しかし過冷却はアノード表面
上に汚染物質を濃縮させることがある。
は、流体冷却剤と接触状態にある。ハウジング内のチャ
ンネル８６は、ダイアモンドを冷却するため、この内側
表面を横切る速い速度、標準的には約５ｍ／秒で内側表
面を横切る、において液体を効果的に伝えるように構成
されるべきである。流体冷却剤の流れる割合は、（理想
的な熱吸収において）沸騰を許しながらも、バブルを流
し去ることが好都合である。もしよりよい冷却が望まし
いか、または必要であれば、一般的な流体冷却剤または
液体窒素が用いられるが、しかし過冷却はアノード表面
上に汚染物質を濃縮させることがある。
【００１８】金属フィルム１１４は、ｘ線を発生させる
ために衝突する電子ビームを受け取るアノードを提供す
るよう、ダイアモンドウェファ１１０の外側表面１１６
に接着されている。フィルムの下のダイアモンド表面１
１６に関しては磨かれていることが望ましい。このフィ
ルムは、スッパタリングまたはＣＶＤメタライズのよう
な、一般的なまたは他の望ましい方法によって製造され
る。フィルムのためのアノード金属は、計器に従って選
択され、たとえばそれはマグネシウムであるか、または
上に説明されたようにアルミニウムであることが望まし
い。フィルムは熱伝導のためには可能な限り薄くされる
べきであるが、しかしビームエネルギーの大半がダイア
モンドの中ではなくフィルムの中に消散されるよう十分
に厚くされるべきである。アルミニウムに関するビーム
透過は、１０ｋｅＶ電子に関して約０．６μｍであり、
そして２０ｋｅＶに関して２．４μｍである。浪費され
るエネルギーを最小とするため、フィルム厚さは透過深
さの約２倍にすべきである。こうして後者ビームに関す
る適切なフィルム厚さは、約４μｍである。１０−２０
ｋｅＶビームからフィルム内へは約１μｍ直径のブルー
ミングが存在し、これは分解能の、そしてそのためこの
ビームエネルギー範囲におけるフィルムに関する１μｍ
の最小実際ビーム直径の限界を提供する。他の次元にお
いては、ダイアモンドウェファおよびアノードフィルム
は用いられるアノードエリアの何倍あかのエリアを有す
ることができ、そのため用いられるエリアはオリジナル
のエリアが劣化するときに、ステージ９６によってシフ
トされることができる。
ために衝突する電子ビームを受け取るアノードを提供す
るよう、ダイアモンドウェファ１１０の外側表面１１６
に接着されている。フィルムの下のダイアモンド表面１
１６に関しては磨かれていることが望ましい。このフィ
ルムは、スッパタリングまたはＣＶＤメタライズのよう
な、一般的なまたは他の望ましい方法によって製造され
る。フィルムのためのアノード金属は、計器に従って選
択され、たとえばそれはマグネシウムであるか、または
上に説明されたようにアルミニウムであることが望まし
い。フィルムは熱伝導のためには可能な限り薄くされる
べきであるが、しかしビームエネルギーの大半がダイア
モンドの中ではなくフィルムの中に消散されるよう十分
に厚くされるべきである。アルミニウムに関するビーム
透過は、１０ｋｅＶ電子に関して約０．６μｍであり、
そして２０ｋｅＶに関して２．４μｍである。浪費され
るエネルギーを最小とするため、フィルム厚さは透過深
さの約２倍にすべきである。こうして後者ビームに関す
る適切なフィルム厚さは、約４μｍである。１０−２０
ｋｅＶビームからフィルム内へは約１μｍ直径のブルー
ミングが存在し、これは分解能の、そしてそのためこの
ビームエネルギー範囲におけるフィルムに関する１μｍ
の最小実際ビーム直径の限界を提供する。他の次元にお
いては、ダイアモンドウェファおよびアノードフィルム
は用いられるアノードエリアの何倍あかのエリアを有す
ることができ、そのため用いられるエリアはオリジナル
のエリアが劣化するときに、ステージ９６によってシフ
トされることができる。
【００１９】著しい局部的な加熱は入射する電子ビーム
の結果であり、アノードフィルムの破損または急速な劣
化を避けるためにビームパワーを制限する必要が生じ
る。この場合におけるダイアモンドは高い熱伝導度を有
し、熱をフィルムから流体冷却剤に引き落とし、特にア
ノードスポットにおいて電子ビームによってフィルムが
加熱されることを補償する。ビーム直径のマイクロメー
トルあたり０．４ワットの電子ビームパワーが達成され
うるということが決められ、これはアルミニウムフィル
ムのための銀または銅基板を持つ従来構造に反する２倍
である。
の結果であり、アノードフィルムの破損または急速な劣
化を避けるためにビームパワーを制限する必要が生じ
る。この場合におけるダイアモンドは高い熱伝導度を有
し、熱をフィルムから流体冷却剤に引き落とし、特にア
ノードスポットにおいて電子ビームによってフィルムが
加熱されることを補償する。ビーム直径のマイクロメー
トルあたり０．４ワットの電子ビームパワーが達成され
うるということが決められ、これはアルミニウムフィル
ムのための銀または銅基板を持つ従来構造に反する２倍
である。
【００２０】従来装置においては、ビーム電流はアノー
ドおよびそのサポート装置を電気的に流れることによっ
て測定されているが、しかしこれは特に冷却水を用いる
場合には難しく、そして不正確である。本発明の構造に
よれば、電流はより容易に測定される。
ドおよびそのサポート装置を電気的に流れることによっ
て測定されているが、しかしこれは特に冷却水を用いる
場合には難しく、そして不正確である。本発明の構造に
よれば、電流はより容易に測定される。
【００２１】電流を測定するために、たとえば絶縁ブッ
シング１２０内に保持された機械ネジ１１８によってカ
バーされたモリブデンハウジングの上に取り付けられ、
そして電気的に絶縁されたスプリングコンタクト１１６
（図３、４）によって電気的にアノードフィルムと接触
するための装置が形成される。コンタクトの一方の端
は、アノードフィルムに押しつけられている。電気的リ
ード１２２は、ネジ止めされているスプリングコンタク
トから、アノード電流を測定するための電流計１２４を
通して、標準的に５０−１００ボルト（たとえば９０ボ
ルト）である、低電圧源１２５の正端子にまで接続す
る。低電圧源は、不可欠なものではないが、しかし何よ
りもアノードから逃げることのある低エネルギー２次電
子を収集することにより、より正確な電流測定を可能と
する。アノードは比較的小さく、そしてダイアモンド境
界により電気的に良好に絶縁されているため、電流測定
は簡単であり、そして誤差を生じさせうる漏れ電流の影
響を受けない。もし、アノード電流を直接的に測定する
ことが必要でもなく、また望ましいことでなければ、ア
ノードはダイアモンドのエッジにまでアノードフィルム
を拡張することにより、これが接地されたハウジングに
接触するようにして、接地されることができる。電子銃
カソードは、高電圧電源２７の負側に接続され、そして
電子はカードとアノードとの間の電位差に直接的に比例
するエネルギーでアノードに衝突する。ビームパワー
は、この電位差とビーム電流との積である。
シング１２０内に保持された機械ネジ１１８によってカ
バーされたモリブデンハウジングの上に取り付けられ、
そして電気的に絶縁されたスプリングコンタクト１１６
（図３、４）によって電気的にアノードフィルムと接触
するための装置が形成される。コンタクトの一方の端
は、アノードフィルムに押しつけられている。電気的リ
ード１２２は、ネジ止めされているスプリングコンタク
トから、アノード電流を測定するための電流計１２４を
通して、標準的に５０−１００ボルト（たとえば９０ボ
ルト）である、低電圧源１２５の正端子にまで接続す
る。低電圧源は、不可欠なものではないが、しかし何よ
りもアノードから逃げることのある低エネルギー２次電
子を収集することにより、より正確な電流測定を可能と
する。アノードは比較的小さく、そしてダイアモンド境
界により電気的に良好に絶縁されているため、電流測定
は簡単であり、そして誤差を生じさせうる漏れ電流の影
響を受けない。もし、アノード電流を直接的に測定する
ことが必要でもなく、また望ましいことでなければ、ア
ノードはダイアモンドのエッジにまでアノードフィルム
を拡張することにより、これが接地されたハウジングに
接触するようにして、接地されることができる。電子銃
カソードは、高電圧電源２７の負側に接続され、そして
電子はカードとアノードとの間の電位差に直接的に比例
するエネルギーでアノードに衝突する。ビームパワー
は、この電位差とビーム電流との積である。
【００２２】アノード表面に接近したマウント壁におけ
る１つまたは１対であることが望ましい直交スロット１
２６（または単独エッジ）が電子ビーム幅の決定のため
に都合よく用いられる。このビームはスロットのエッジ
（または単独のエッジ）を横切って移動し、そして２次
電流がアノード上に取り付けられた電極１２７によって
収集される。この電流は、たとえば横断の間に１つのレ
ベルから他のレベルへと変化することが観察できるオシ
ロスコープ上のパターンとしてモニタされることがで
き、変化におけるパターンの幅がビーム幅を表してい
る。都合よいことに、示されているように、この電極信
号はリード１２９上をコンピュータ７６に向かい、ここ
ではこれがディジタル化される。プレート制御信号のさ
らに別の入力を用いて、ビーム幅が計算され、そして表
示される。
る１つまたは１対であることが望ましい直交スロット１
２６（または単独エッジ）が電子ビーム幅の決定のため
に都合よく用いられる。このビームはスロットのエッジ
（または単独のエッジ）を横切って移動し、そして２次
電流がアノード上に取り付けられた電極１２７によって
収集される。この電流は、たとえば横断の間に１つのレ
ベルから他のレベルへと変化することが観察できるオシ
ロスコープ上のパターンとしてモニタされることがで
き、変化におけるパターンの幅がビーム幅を表してい
る。都合よいことに、示されているように、この電極信
号はリード１２９上をコンピュータ７６に向かい、ここ
ではこれがディジタル化される。プレート制御信号のさ
らに別の入力を用いて、ビーム幅が計算され、そして表
示される。
【００２３】銀および銅の従来ハウジングによれば、ビ
ームによりスロット１２６のエッジにおける溶解が存在
した。モリブデンのような耐火性金属の使用は、この劣
化の型式に抵抗する。もしそのような金属が用いられる
と、マウント壁８４に関してはモリブデンであることの
みが必要となり、ハウジングの残りの部分はステンレス
鋼のような他の望ましい材料であってもよい。しかし、
耐火性金属の完全なハウジングが実際的であることが知
られている。
ームによりスロット１２６のエッジにおける溶解が存在
した。モリブデンのような耐火性金属の使用は、この劣
化の型式に抵抗する。もしそのような金属が用いられる
と、マウント壁８４に関してはモリブデンであることの
みが必要となり、ハウジングの残りの部分はステンレス
鋼のような他の望ましい材料であってもよい。しかし、
耐火性金属の完全なハウジングが実際的であることが知
られている。
【００２４】これまでは、モノクロメータを用いて焦点
あわせされるｘ線を発生するための集約された電子ビー
ムを持つ計器を目的としていたが、他の用途も存在す
る。たとえば前述の米国特許第３，７６６，３８１号で
説明されているような、ＥＳＣＡ計器は、走査が存在し
ない状態で、ｘ線励起の結果として固体表面から放射さ
れる光電子のエネルギー分析を提供するために用いられ
る。そのような計器においては、アノードのためにマグ
ネシウムがアルミニウムに変わるものとして用いられ
る。焦点合わせされた電子ビームまたはアノードスポッ
トが存在しないため、走査形ｘ線計器におけるような集
中された加熱は存在しない。しかしながら、アノード組
立体が組み込まれている場合には、アノードへの電子の
高パワービューは、極端な加熱を結果的にもたらし、そ
してそのようなアノード組立体は電子ビームパワーをよ
り増加させることを可能とする。タングステンのような
他の金属もアノードとして望ましいものである。
あわせされるｘ線を発生するための集約された電子ビー
ムを持つ計器を目的としていたが、他の用途も存在す
る。たとえば前述の米国特許第３，７６６，３８１号で
説明されているような、ＥＳＣＡ計器は、走査が存在し
ない状態で、ｘ線励起の結果として固体表面から放射さ
れる光電子のエネルギー分析を提供するために用いられ
る。そのような計器においては、アノードのためにマグ
ネシウムがアルミニウムに変わるものとして用いられ
る。焦点合わせされた電子ビームまたはアノードスポッ
トが存在しないため、走査形ｘ線計器におけるような集
中された加熱は存在しない。しかしながら、アノード組
立体が組み込まれている場合には、アノードへの電子の
高パワービューは、極端な加熱を結果的にもたらし、そ
してそのようなアノード組立体は電子ビームパワーをよ
り増加させることを可能とする。タングステンのような
他の金属もアノードとして望ましいものである。
【００２５】（図５の）ＥＳＣＡのためのアノード組立
体１２８の実施例においては、この組立体は変更された
構造を有している。この場合、ハウジング１３０は円筒
形の終端を横断して密封されたマウント壁１３２を持つ
円筒形である。アノードフィルム１３６を持つダイアモ
ンドウェファ１３４は、末端壁１３２における開口を中
央で覆うように貼り付けられている。ハウジング内の軸
チューブ１３８は、流体冷却剤１４０をダイアモンドに
向けて流し、そして流体冷却剤はチューブとハウジング
円筒形１４２の間を流れ出る。電子ビーム１４４は一方
の側に設けられた加熱されたフィラメント１４６によっ
て供給され、その結果放射される光電子１４７のパスの
外側にある。このフィルムはフィラメントに関して、ア
ノード的である。
体１２８の実施例においては、この組立体は変更された
構造を有している。この場合、ハウジング１３０は円筒
形の終端を横断して密封されたマウント壁１３２を持つ
円筒形である。アノードフィルム１３６を持つダイアモ
ンドウェファ１３４は、末端壁１３２における開口を中
央で覆うように貼り付けられている。ハウジング内の軸
チューブ１３８は、流体冷却剤１４０をダイアモンドに
向けて流し、そして流体冷却剤はチューブとハウジング
円筒形１４２の間を流れ出る。電子ビーム１４４は一方
の側に設けられた加熱されたフィラメント１４６によっ
て供給され、その結果放射される光電子１４７のパスの
外側にある。このフィルムはフィラメントに関して、ア
ノード的である。
【００２６】（図６の）ｘ線を発生させるためのさらに
別の実施例においては、ダイアモンドは、たとえば立方
体または宝石形状のより薄い部分１４８の形状となって
いる。このダイアモンドは液体流体冷却剤がそこを通る
チャンネル１５２を持つマウントブロック１５０内のダ
イアモンドの形状に相当する開口内に貼り付けられてい
る。この立方体ダイアモンドは、ブロックと熱的接触を
持つようろう付けされた、その５つの内部表面を有して
いる。（示されていない別の配置においては、ダイアモ
ンド表面の少なくともいくつかは流体冷却剤と接触して
いる。）ダイアモンドの外側表面１５８は、対向的（外
向き）である。アノードフィルム１６０は外側表面に接
着されている。このアノードフィルムは金属の特性を示
すｘ線１６４を発生させるために衝突する電子ビーム１
６２を再び受け取り、そしてダイアモンド部は電子ビー
ムによって加熱されているアノードフィルムに関して補
償の冷却（機能）を提供する。この構造においては、ダ
イアモンド部のいくつかの側は熱をさらに消費させるよ
う助ける。ダイアモンドの直接的冷却のないこの実施例
においては、銀または銅のような高導電性金属がハウジ
ングとして望ましい。
別の実施例においては、ダイアモンドは、たとえば立方
体または宝石形状のより薄い部分１４８の形状となって
いる。このダイアモンドは液体流体冷却剤がそこを通る
チャンネル１５２を持つマウントブロック１５０内のダ
イアモンドの形状に相当する開口内に貼り付けられてい
る。この立方体ダイアモンドは、ブロックと熱的接触を
持つようろう付けされた、その５つの内部表面を有して
いる。（示されていない別の配置においては、ダイアモ
ンド表面の少なくともいくつかは流体冷却剤と接触して
いる。）ダイアモンドの外側表面１５８は、対向的（外
向き）である。アノードフィルム１６０は外側表面に接
着されている。このアノードフィルムは金属の特性を示
すｘ線１６４を発生させるために衝突する電子ビーム１
６２を再び受け取り、そしてダイアモンド部は電子ビー
ムによって加熱されているアノードフィルムに関して補
償の冷却（機能）を提供する。この構造においては、ダ
イアモンド部のいくつかの側は熱をさらに消費させるよ
う助ける。ダイアモンドの直接的冷却のないこの実施例
においては、銀または銅のような高導電性金属がハウジ
ングとして望ましい。
【００２７】本発明によるアノード組立体は、いくつか
の利点を有している。アノードの改善された冷却はより
高い感度のためのより高い電子ビームパワーを可能と
し、または従来電流レベルであればより長いアノード寿
命を可能とし、または中間的なパワーレベルにおいて
は、改善された感度およびより長い寿命の両方を可能と
する。硬いダイアモンドは、銀または銅で作られたハウ
ジングの寿命を以前には制限していた、または望まれて
いたより低いパワーレベルに以前には制限していた浸食
に抵抗する。アノードのための電気的に絶縁されたダイ
アモンド基板は電子ビーム電流の便利な、正確な監視を
可能とする。ダイアモンド基板は、実質的に熱によるダ
メージ、さらにまた特に界面拡散による銀およびう銅の
劣化を免除する。ビームサイズは測定のために用いられ
るスロットエッジを破損させることなく、耐火性金属ハ
ウジング上でより効果的に測定可能である。
の利点を有している。アノードの改善された冷却はより
高い感度のためのより高い電子ビームパワーを可能と
し、または従来電流レベルであればより長いアノード寿
命を可能とし、または中間的なパワーレベルにおいて
は、改善された感度およびより長い寿命の両方を可能と
する。硬いダイアモンドは、銀または銅で作られたハウ
ジングの寿命を以前には制限していた、または望まれて
いたより低いパワーレベルに以前には制限していた浸食
に抵抗する。アノードのための電気的に絶縁されたダイ
アモンド基板は電子ビーム電流の便利な、正確な監視を
可能とする。ダイアモンド基板は、実質的に熱によるダ
メージ、さらにまた特に界面拡散による銀およびう銅の
劣化を免除する。ビームサイズは測定のために用いられ
るスロットエッジを破損させることなく、耐火性金属ハ
ウジング上でより効果的に測定可能である。
【００２８】本発明が特定の実施例を参照しながら上で
詳細に説明されたとはいえ、本発明の精神および添付さ
れている特許請求の範囲に含まれる種々の変形および変
更は当業技術者にとっては明らかとなるであろう。この
ため、本発明は添付されている特許請求の範囲またはそ
の同等物によって制限されるのみであることを意図して
いる。
詳細に説明されたとはいえ、本発明の精神および添付さ
れている特許請求の範囲に含まれる種々の変形および変
更は当業技術者にとっては明らかとなるであろう。この
ため、本発明は添付されている特許請求の範囲またはそ
の同等物によって制限されるのみであることを意図して
いる。
【００２９】
【発明の効果】ｘ線計器のための新しいアノード組立体
を提供することができる。
を提供することができる。
【図１】本発明を組み込んだ計器の詳細図。
【図２】図１の計器におけるアノード、標本およびモノ
クロメータの詳細見取り図。
クロメータの詳細見取り図。
【図３】図１の計器内に組み込まれるアノード組立体の
上面図。
上面図。
【図４】図３の４−４において切り取られた長さ方向断
面図。
面図。
【図５】本発明のアノード組立体の別の実施例の長さ方
向断面図。
向断面図。
【図６】本発明のアノード組立体のさらに別の実施例の
半透視見取り図。
半透視見取り図。
１０ ｘ線モノクロメータ計器 １２ サンプル標本 １６ 電子銃 １８ 電子レンズ装置 ２０ 電子ビーム ２４ アノード ２５ アノード組立体 ２６ ポット ２７ ｘ線 ２８ 偏向プレート ３０ 偏向制御器 ３２ アレーロケーション ３４ 結晶モノクロメータ ３６ ｘ線 ３８ ｘ線スポット ４８ ピクセルエリア ５２ 電子 ５４ 半球形アナライザ ５６ 電子レンズ ５８ アナライザ入り口 ６２ 電圧源 ６４，６６ 半球形 ６９ 線 ７０ 検出器 ７２ 線 ７６ 処理用ユニット ７８ モニタ ８０ 線 ８２ ハウジング ８４ マウント壁 ８６ チャンネル ８８ 流体冷却剤 ９２ 液体出口 ９４ 穴 ９６ 可動ステージ ９８ 長方形開口 １０２ 棚 １０６ ミリングスロット １０８ 底面カバー １１０ ダイアモンドウェファ １１２ 内側表面 １１４ 金属フィルム １１６ ダイアモンド表面 １１８ ネジ １２０ 絶縁ブッシング １２２ 電気的リード １２４ 電流計 １２５ 低電圧源 １２６ 直交スロット １２７ 電極 １２８ アノード組立体 １２９ リード １３０ ハウジング １３２ マウント壁 １３６ アノードフィルム １３８ 軸チューブ １４０ 流体冷却剤 １４２ ハウジング円筒形 １４４ 電子ビーム １４６ フィラメント １４７ 光電子 １４８ より薄い部分 １５８ 外側表面 １６０ アノードフィルム １６２ 電子ビーム １６４ ｘ線
Claims (27)
- 【請求項１】 ｘ線を発生するためのアノード組立体に
おいて、その中に流体冷却剤受けるチャンネルを持つサ
ポートブロックと、外側表面ダイアモンド部が外側を向
くようにブロック内に取り付けられたダイアモンド部
と、そして外側表面に接着された金属アノードフィルム
とを含み、ダイアモンド部は熱的に流体冷却剤と伝達
し、そしてアノードフィルムは金属の特性を示すｘ線を
発生するために衝突する電子ビームを受け、これによっ
て、ダイアモンド部は、電子ビームによって加熱されて
いるアノード部に関して補償する冷却（機能）を提供す
ることを特徴とする、ｘ線を発生するためのアノード組
立体。 - 【請求項２】 サポートブロックがチャンネルからの開
口を持つハウジングの形状であり、そしてダイアモンド
部が開口を横切ってハウジングに密着して取り付けら
れ、その結果内側表面が流体冷却剤と接触するような、
請求項第１項記載の組立体。 - 【請求項３】 ハウジングが、低熱膨張係数を持つ材料
で形成されているマウント壁を含み、マウント壁はチャ
ンネルからの開口をその中に有し、そしてダイアモンド
部は開口を横切ってマウント壁に密着して設けられたダ
イアモンドウェファの形状をなしているような、請求項
第２項に記載の組立体。 - 【請求項４】 マウント壁が耐火性金属で形成されてい
るような、請求項第３項に記載の組立体。 - 【請求項５】 耐火性金属がモリブデンであるような、
請求項第４項に記載の組立体。 - 【請求項６】 ハウジングがモリブデンで形成されてい
るような、請求項第５項に記載の組立体。 - 【請求項７】 マウント壁が、電子ビームの幅を決定す
るために電子ビームがその中を横断する１つのスロット
または１対の直交スロットを持つような、請求項第４項
に記載の組立体。 - 【請求項８】 アノードフィルムがアルミニウムまたは
マグネシウムであるような、請求項第１項に記載の組立
体。 - 【請求項９】 アノードフィルムがアルミニウムである
ような、請求項第８項に記載の組立体。 - 【請求項１０】 電気的にアノードフィルムと接触する
ための接触装置をさらに含むような、請求項第１項に記
載の組立体。 - 【請求項１１】 サポートブロックが銀または銅で形成
され、そしてダイアモンド部の流体冷却剤との熱伝達が
サポートブロックの一部を通して行われるような、請求
項第１項に記載の組立体。 - 【請求項１２】 ｘ線を発生させるための装置におい
て、電子ビームを発生させるための電子装置と、アノー
ドフィルムからｘ線を発生させるよう電子ビームを受け
取るために設けられた金属アノードフィルムを持つアノ
ード組立体と、そしてｘ線を利用するためにｘ線を受け
取る利用装置とを含み、ここにおいてアノード組立体は
その中に流体冷却剤受けるチャンネルを持つサポートブ
ロックと、外側に面した外側表面ダイアモンド部を持つ
ように、ブロック内に取り付けられたダイアモンド部
と、そして外側表面に接着された金属アノードフィルム
とを含み、アノード部は流体冷却剤と熱的に伝達し、そ
してアノードフィルムは金属の特性を表すｘ線を発生す
るよう衝突した電子ビームを受け取り、それにより電子
ビームによって加熱されたアノード部に関する補償のた
めの冷却（機能）を提供することを特徴とするｘ線発生
装置。 - 【請求項１３】 サポートブロックがチャンネルからの
開口を持つハウジングの形状をなし、そしてダイアモン
ド部が開口を横切ってハウジングに密着して取り付けら
れ、その結果、内側表面が流体冷却剤と接触するよう
な、請求項第１２項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項１４】 マウント壁が低熱膨張係数を持つ材料
で形成され、マウント壁がチャンネルからの開口をその
中に有し、そしてダイアモンド部が開口を横切ってマウ
ント壁に密着して取り付けられたダイアモンドウェファ
の形状をなすような、請求項第１３項に記載のｘ線発生
装置。 - 【請求項１５】 マウント壁が耐火性金属で形成される
ような、請求項第１２項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項１６】 耐火性金属がモリブデンであるよう
な、請求項第１５項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項１７】 ハウジングがモリブデンで形成されて
いるような、請求項第１６項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項１８】 マウント壁が、電子ビームの幅を決定
するために電子ビームを横断するための１つのスロット
または１対の直交スロットをその中に持つような、請求
項第１５項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項１９】 アノードフィルムがアルミニウムまた
はマグネシウムであるような、請求項第１２項に記載の
ｘ線発生装置。 - 【請求項２０】 アノードフィルムがアルミニウムであ
るような、請求項第１９項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項２１】 電気的にアノードフィルムと接触する
ための接触装置をさらに含み、そして電流測定装置が、
アノードフィルムへの電子ビーム電流を測定するために
接触装置と電子装置との間に接続されているような、請
求項第１２項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項２２】 サポートブロックが銀または銅で形成
され、そしてダイアモンド部の、流体冷却剤との熱的伝
達がサポートブロックの１部を通して行われるような、
請求項第１２項に記載のｘ線発生装置。 - 【請求項２３】 電子装置が、アノードフィルム上のア
ノードスポットからｘ線を発生させるよう焦点合わせさ
れた電子ビームを発生するための電子銃を含み、そして
利用装置が、分析エリアにおける化学的種の特性を示す
電子エネルギーをもって分析エリアから光電子が放射さ
れるように、標本表面上の分析エリア上に前記ｘ線の一
部を焦点合わせするため少なくともｘ線の一部を受け取
る焦点合わせ装置と、電子エネルギーを分析するために
光電子の少なくとも一部を受け取るアナライザ装置と、
そして電子エネルギーを、そしてそれによって標本表面
の化学的種を表す標本情報を発生するためアナライザ装
置と共に動作する処理用装置とを含むような、標本表面
の分析のための計器の形態をなすような、請求項第１２
項に記載の装置。 - 【請求項２４】 サポートブロックがチャンネルからの
開口を持つモリブデンハウジングの形状をなし、ダイア
モンド部が流体冷却剤と接触状態にある内側表面を持つ
よう、開口を横切ってハウジングに密閉的に取り付けら
れたダイアモンドウェファの形状であり、そしてアノー
ドフィルムがアルミニウムであるような、請求項第２５
項に記載の装置。 - 【請求項２５】 サポートブロックが銀または銅で形成
され、そして流体冷却剤とのダイアモンド部の熱的伝達
がサポートブロックの一部を通して行われるような、請
求項第２４項に記載の装置。 - 【請求項２６】 焦点合わせ装置が中低ブラッグ結晶モ
ノクロメータを含むような、請求項第２３項に記載の装
置。 - 【請求項２７】 電子装置が、アノードフィルム上のア
ノードスポットを選択的に位置決めできるよう、アノー
ドフィルム上の電子ビームを位置決めするための位置決
め装置、これによって分析エリアは標本表面上に相応し
て位置決めできる、をさらに含むような、請求項第２３
項に記載の装置。
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