KR20090024143A - 전자 충돌 x선 소스에서의 잔해 감소 - Google Patents

전자 충돌 x선 소스에서의 잔해 감소 Download PDF

Info

Publication number
KR20090024143A
KR20090024143A KR1020087030022A KR20087030022A KR20090024143A KR 20090024143 A KR20090024143 A KR 20090024143A KR 1020087030022 A KR1020087030022 A KR 1020087030022A KR 20087030022 A KR20087030022 A KR 20087030022A KR 20090024143 A KR20090024143 A KR 20090024143A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
electron beam
ray radiation
ray
generated
Prior art date
Application number
KR1020087030022A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101380847B1 (ko
Inventor
한스 엠 헤르츠
미카엘 오텐달
토미 투오이마아
Original Assignee
예테크 악티엔 볼라게트
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 예테크 악티엔 볼라게트 filed Critical 예테크 악티엔 볼라게트
Publication of KR20090024143A publication Critical patent/KR20090024143A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101380847B1 publication Critical patent/KR101380847B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112Non-rotating anodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas
    • H05G2/005X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas containing a metal as principal radiation generating component
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2207/00Particular details of imaging devices or methods using ionizing electromagnetic radiation such as X-rays or gamma rays
    • G21K2207/005Methods and devices obtaining contrast from non-absorbing interaction of the radiation with matter, e.g. phase contrast
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/08Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/081Target material
    • H01J2235/082Fluids, e.g. liquids, gases

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

본 발명은 액체 물질을 가압하여 출구 개구를 통해 추진시킴으로써 상호작용 영역을 통해 전파해 가는 타겟 분사를 형성하는 단계와, 상기 상호작용 영역에서 상기 타겟 분사와 상호작용하여 x선 복사를 발생하도록 상기 타겟 분사에 적어도 하나의 전자빔을 지향하는 단계를 포함하고, 상기 타겟 분사의 횡방향으로의 상기 전자빔의 반치폭이 상기 타겟 분사 횡치수의 약 50% 미만인 x선 복사 발생방법에 관한 것이다. 상기 방법을 수행하기 위한 시스템도 또한 개시되어 있다.
전자 충돌, x선 복사, 잔해, 전자빔

Description

전자 충돌 X선 소스에서의 잔해 감소{Debris reduction in electron-impact x-ray sources}
본 명세서에 개시된 발명의 향상은 일반적으로 전자 충돌 x선 소스에 관한 것이다. 보다 상세하기로는, 본 발명은 액체분사 양극(liquid-jet anode)을 갖는 전자충돌 x선 소스에서 잔해의 감소와 x선 휘도(brightness)의 향상에 관한 것이다.
X선은 19세기 초 뢴트겐이 발견한 이후로 지금까지 이미지화하는데 사용되어 왔다. 이용가능한 x선 광학장치들은 상당히 제한되기 때문에, x선 영상(imaging)은 아직도 대부분 흡수 역광선사진(absorption shadowgraphs)을 바탕으로 한다. 이는 기본적으로 현대 컴퓨터 단층촬영(computer tomography, CT) 영상에 대해서도 변함이 없으며 그 결과 x선 소스의 휘도는 많은 애플리케이션에서 노출시간과 획득가능한 해상도 모두를 제한하는 우수한 특징이다. 오늘날 X선 영상은 과학, 의학 및 산업에 있어 광범위한 표준 방법이다. 잘 확립되어 있으나, 증가된 휘도로 인해 이점이 큰 많은 애플리케이션들이 있다. 이들 중에는 유방촬영법(mammography) 및 혈관조영법(angiography)과 같이 높은 공간해상도를 필요로 하는 의료 애플리케이션들과 현재 적절한 노출시간으로 달성될 수 없는 단색광복사(monochromatic radiation)를 필요로 하는 출현 기술들이 있다. 또한, 싱크로트론 복사 시설에서만 가능한 소정의 단백질 결정학(protein crystallography)이 컴팩트한 소스를 이용해 실행될 수 있다. 더욱이, 컴팩트한 x선 소스의 휘도의 상당한 증가는 적절한 노출시간으로 위상 영상(phase imaging)될 수 있다. 이는 위상대비(phase contrast)가 흡수대비(absorption contrast)보다 종종 훨씬 더 크기 때문에 중요하다. 게다가, 위상대비 영상은 영상동안 흡수된 선량을 줄일 수 있다.
컴팩트한 전자 충돌 소스에서 x선 발생에 따른 기초 물리학은 뢴트겐 시대 이후로 동일하다. 전자가 타겟에 충돌할 때 전자는 원자핵 가까이 있는 전기장에 감속되어 연속 제동복사(bremsstrahlung radiation)를 방출하거나, 내각전자(inner-shell electron)를 쳐서 떨어져 나오게 하여 빈자리가 채워질 때 특정 x선 광자를 방출하게 하는 2가지 방식 중 어느 한 방식으로 에너지를 잃는다. 전자 충돌에 의한 x선 발생 효율은 매우 열악하여 일반적으로 1% 미만이며, 전자빔에 의해 실어 보내지는 에너지의 대부분은 열로 변환된다.
현재 기술수준의 컴팩트 전자 충돌 x선 소스의 휘도는 양극에서의 열적 영향에 의해 제한된다. x선 스펙트럼 휘도[즉, 광자/(㎟·sr·s·BW), 여기서, BW는 대역폭을 나타냄]는 양극에서의 유효 전자빔 전력밀도에 비례하며, 양극을 녹이거나 그렇지 않으면 손상시키지 않도록 제한되어야 한다. 최초의 음극선관 이후로 단지 2가지 기본 기술, 즉, 선초점(line focus) 및 회전 양극(rotating anode)만이 양극의 전력부하용량을 향상하도록 도입되었다.
1920년대에 소개된 선초점 원리는 x선 방출이 타겟 영역을 확대하지만 양극 을 비스듬하게 주시함으로써 명백한 소스 면적을 거의 일정하게 유지함으로써 유효 전력부하용량을 늘리는 비람베르시안(non-Lambertian)인 사실을 이용한다. 힐효과(Heel-effect)와 시야를 무시하면, 이 방법은 획득가능한 전력부하용량을 ~10배까지 늘린다. 회전 양극은 1930년대에 소개된 것으로 차가운 타겟 표면을 연속적으로 제공하기 위해 콘형태의 양극을 회전시킴으로써 유효 전자빔 가열 영역을 더 확대시킨다.
이들 향상 후에, 휘도에 대한 진보는 컴팩트한 전자 충돌 소스에 대해서는 오히려 더디어 졌고 타겟 재료, 열전도, 열저장, 회전속도 등의 면에서 공학적 숙달로 인해서만 있었다. 현재 기술수준의 소스는 100-150kW/㎟ 유효 전자빔 전력밀도를 허용한다. 일반적인 하이엔드(high-end) 구현은 예컨대 10kW, 0.3×0.3㎟의 유효 x선 스팟 크기 혈관조영법 시스템과 1.5kW, 0.1×0.1㎟의 유효 x선 스팟 크기 유방촬영법이다. 저전력 마이크로포커스 소스(4W, 5㎛ 유효 x선 스팟 직경)는 유사한 유효전력밀도(200kW/㎟)를 가지며 또한 열적 영향에 의해 제한된다.
현대식 회전 양극의 전력부하한계는 다음과 같이 계산된다:
Figure 112008084652355-PCT00001
여기서, A유효는 명백한 x선 소스 면적, R은 양극 반경, l은 스팟 높이, 2δ 는 스팟 폭, T최대는 파열전의 최대 허용가능한 온도, ΔT여유는 안전 여유, T기부는 양극 시작온도, λ는 열 전도도, ρ는 밀도, cp는 비열, f는 회전 주파수, t는 부하주기, k는 복사 열전도, 복사로 인한 열손실 및 양극 두께를 고려한 보정계수이다. 수학식(1)로부터 알 수 있는 바와 같이, 전력부하한계를 늘리기 위한 유일한 방법은 스팟 속도, 즉, f와 R을 늘리는 것이다. 불행히도, 매우 실현가능성이 없는 파라미터 세트(1m 직경의 양극과 1kHz 회전)로 단지 출력량을 ~6배 늘릴 수 있다. 따라서 종래 x선 소스 기술로는 상당한 공학적 노력으로도 훨씬 더 발전될 수 있을 것 같지 않다.
컴팩트한 전자 충돌 기반의 경(hard) x선 소스에서의 휘도 증가 방법은 기본적으로 더 큰 전자빔 전력밀도를 허용하는 다른 양극 구성일 수 있다. 이를 위해, 새로운 액체물질분사 양극(liquid-metal-jet anode) 개념이 앞서 보고되었다. 이러한 양극 구성은 후술된 바와 같이 기본적으로 다른 열적 한계로 인해 현재 상태의 기술보다 상당히 더 큰 (100배 이상) 면적당 열부하를 허용할 수 있다. 액체분사 시스템은 무시할 수 있는 잔해 레이저 플라즈마 연(soft) x선 및 EUV 소스에 타겟으로 널리 사용되어 왔다. 액체 갈륨(liquid gallium) 분사도 또한 펨토초(femtosecond) 레이저 플라즈마 실험에서 경 x선 발생에 타겟으로 사용되어 왔다. 더욱이, 전자빔은 형광을 통해 저전력 연 x선 발생을 위해 워터제트(water jet)와 결합된다. 표면 위에 고정되어 있거나 흐르는 액체 양극이 있는 x선 관이 앞서 보고되었으나, 고휘도 동작의 이점은 이와 같은 시스템의 내재적으로 낮은 유 속과 냉각용량으로 인해 제한된다. 최근 장치는 또한 얇은 윈도우 뒤에 흐르는 액체 양극을 포함한다.
종래 양극에 비해 액체물질분사 시스템의 훨씬 더 큰 (100~1,000배 크기 이상의) 전력밀도용량은 간략히 3가지 주요 이유, 즉, (ⅰ)고체 양극에 비해 액체분사 양극의 다른 열적 특성, (ⅱ)회전 양극에 가능한 분사속도보다 더 큰 분사속도 가능성, 및 (ⅲ)양극을 온전히 유지하는 요건이 더욱 완화된 액체분사의 축열성(regenerative nature)에 기인한다.
그러나, 이러한 시스템에 대한 전력을 높이려고 시도하는 경우, 잔해 방출이 잠재적인 실질적 난제이다. 따라서, 액체분사 양극 x선 소스에 대한 잔해 문제를 줄이는 것이 향상에 요구된다.
요약하면, 본 명세서에는 타겟 분사의 횡방향으로의 전자빔의 반치폭(full-width-at half-maximum, FWHM)이 상기 타겟 분사 횡치수의 약 50% 이하인 것을 특징으로 하는 x선 복사 발생방법이 제안되어 있다. 타겟 분사에서 매우 고온의 전자빔 충돌 면적의 차단 효과가 상당하여 발생된 잔해량을 이점적으로 줄이는 것을 발견하였다. 또한, 측면에서 x선 스팟을 볼 때 유효전력밀도가 늘어난 또 다른 기술적 효과를 얻었다. 상기 기술적 효과는 도입부에 기술된 선초점 원리와 유사하다.
따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명의 원리는 타겟에 충돌시 타겟 분사의 횡치수의 약 절반 이하인 반치폭(FWHM)을 갖는 전자빔을 이용함으로써 타겟 분사 전파속도를 크게 높이지 않고도 잔해 감소를 얻을 수 있다는 매력적인 이점이 있다. 타겟 분사의 횡치수보다 상당히 더 작은 전자빔을 이용함으로써, 상기 타겟 분사는 발생된 잔해량을 이점적으로 제한하는 차단 효과를 일으키게 된다.
본 발명의 원리는 또한 상기 방법을 수행하기 위한 수단을 구비하는 x선 발생 시스템에까지 확장된다.
타겟 분사에 충돌시 전자빔의 크기(FWHM)는 상기 타겟 분사 횡치수의 약 50% 미만일 수 있고 여전히 본 발명의 차단 효과를 이루는 것을 알아야 한다.
적절하게, 발생된 x선 복사는 몇가지 예로 들면 영상, 의료 기기, 결정학, x선 현미경, 근접 또는 투영 리소그래피, 광전자 분광기 또는 x선 형광과 같은 적용에 사용될 수 있다.
도 1은 상술한 본 발명의 액체물질 분사 x선 소스에 대한 설정을 개략적으로 도시한 것이다. 사진 삽입물은 저전력 동작(좌측 사진)과 고전력 동작(우측 사진) 동안 금속 분사를 도시한 것이다.
도 2는 인가된 전자빔 전력과 전자빔 집속 스팟의 함수로서 잔해 방출율을 도시한 그래프이다. 오차 마디는 표준편차를 나타낸다.
도 3은 전자빔에 대한 타원 또는 선초점의 이용을 나타낸 개략도이다.
도 1은 액체물질 분사 x선 소스의 실험장치, 즉, 본 발명에 따른 x선 복사 발생 시스템(10)을 도시한 것이다. 99.8% 주석으로 이루어진 액체물질이 30㎛ 또는 50㎛ 직경의 유리모세관 노즐을 통해 진공챔버(18)로 주입된다. 용융된 주석에 200 바의 질소압력을 가함으로써 분사속도가 60m/s까지 달성될 수 있다. 따라서 타겟 분사의 속도는 가장 빠른 회전 양극에 상당할 수 있다. 전자빔 시스템(20)은 연속 동작으로 600W(50kV, 12mA) 전자빔 건(e-beam gun)을 기초로 한다. 전자빔은 자기렌즈에 의해 LaB6 음극의 크기(50㎛ 또는 200㎛ 직경)에 따라 ~15㎛ 또는 ~25㎛ 반치폭(FWHM)의 직경 스팟에 집속된다. 전자빔 건은 250ℓ/s 터보 드래그 펌프(turbo-drag pump)로 펌핑되고 자기렌즈 단부에서의 개구들은 주요 진공챔버(~10-4밀리바)와 전자건(~10-7밀리바) 간에 충분한 차동압력을 유지할 정도로 충분히 작다. 그러나, 알게 되는 바와 같이, 펌프는 몇몇 실시예에서 생략될 수 있다. 양극은 분사와 자기렌즈 사이에 위치한 120㎛ 두께의 알루미늄박에 있는 1㎜ 직경 구멍에 의해 주석 증기로부터 차단된다. 음극 주위의 진공은 심지어 전자건의 고출력 동작 동안에도 LaB6 음극의 수명(1000시간 이상)에 적합한 낮은 10-7밀리바 범위내에 유지된다. 잔해 목격판(12)이 주 탱크내의 x선 소스로부터 약 150㎜ 떨어진 4곳의 다른 위치에 배치되어 있다. x선 영상을 위해 9㎛ 픽셀을 가진 4008×2672 픽셀의 형광 코팅된 CCD 검출기(14)와 ~34㎛ FWHM의 측정된 점확산함수(measured point-spread function, PSF)를 사용한다. 소스로부터 50㎜에 그리고 CCD 앞에 190㎜에 금(선과 간격의 폭이 25㎛인 두께가 20㎛인 금)으로 된 유방촬영 해상도의 대상물(16)이 위치되어 있다. 12배 줌 현미경(17)이 분사의 광학적 검사를 위해 사용된다.
실험은 본 발명의 x선 발생 원리를 평가하기 위해 실행되었다. 다수의 다른 시스템 파라미터들, 즉, 38W 내지 86W 사이의 전자빔 출력, 22m/s 또는 40m/s의 분사 속도, 30㎛ 또는 50㎛ 분사 직경, 및 15㎛ 또는 26㎛의 전자빔 집속에 대한 잔해 증착율을 조사하였다. 목격판(12)을 6~24분간 주석 증기에 노출시켰고 표면분석기(surface profilometer)(KLA Tencor P-15)를 이용해 분석했다. 도 2는 결과를 나타낸 것이다. 곡선(1)(22m/s, 30㎛ 직경 분사, 24±2㎛ 직경 스팟)은 잔해 증착율이 분사시 인가된 전력에 지수함수적으로 따르는 것을 나타내며, 이는 온도의 함수로서 주석의 증기압 상승과 일치한다. 곡선(2)은 24±2㎛ 스팟을 갖는 22m/s, 50㎛ 직경 분사로 인한 잔해 방출을 나타낸 것이다. 곡선(1 및 2)을 비교하면, 분사 직경을 늘림으로써 잔해 방출율이 줄어든 것에 주목해야 한다. 이는 2가지 원인, 즉, (ⅰ)더 큰 분사의 질량유량(mass flow) 증가로 분사의 평균 온도가 줄어들어 이에 따라 증기 비율이 줄어든 것과, (ⅱ)분사 직경을 늘렸으나 전자빔의 크기를 일정하게 유지함으로써 잔해 목격판에서 볼 때 분사시 매우 고온의 전자빔 충돌 면적을 보다 효과적으로 차단했기 때문이라 생각된다. 일반적으로 분사 크기 대 전자빔 크기 비를 늘림으로써 같은 효과가 얻어질 수 있음에 주목해야 한다. 특히 분사 크기에 비해 50% 이하인 전자빔 크기를 갖는 것이 이점적인 것을 알았다. 곡선(3)은 차단 개념에 대한 또 다른 증거를 제공한다. 곡선(3)은 곡선(2)과 분사 파라미터들이 같으나 차단이 명백히 향상되어 x선 스팟이 더 작다(15.5±1.5㎛ FWHM). 72W의 전력 인가시, 더 작은 초점으로 24±2㎛ 동작에 비해 ~16배 인수 만큼 잔해 방출율 감소가 나타났다. 마지막으로, 곡선(4)은 높아진 타겟 속도(40m/s, 30㎛ 직경 분 사, 24±2㎛ 직경 스팟)의 잔해율에 대한 충돌을 도시한 것이다. 인가된 전력의 ~50% 증가와 결합하여 분사 속도의 ~80% 증가로 잔해 방출율이 동일해 졌다.
잔해율은 전자빔 전력 및 전력밀도를 높임에 따라 더 큰 휘도 동작이 시도되는 경우 당연히 높아진다. 본 출원인은 서브-kW 전자빔 건에 대해 보고된 음극 방사율(emissivity)로 인한 기술적 전자빔 전력밀도한계가 수 십 MW/㎟, 즉, 금속분사 양극의 가장 큰 전력밀도보다 100배 더 큰 것을 주목하였다. 분사 양극의 전력밀도용량의 상당한 향상은 훨씬 더 빠른 분사를 함으로써 달성될 수 있고, 실제로 적어도 ~500m/s까지의 속도로 안정적인 주석 분사를 만들 수 있음이 보여졌다. 다른 한편으로, 이는 잔해 발생을 줄이기 위해 분사를 변경하는 반드시 유일한 방법이 아닐 수 있다. 도 2에 결과로 나타낸 바와 같이, 그리고 본 명세서에 개시된 본 발명의 원리에 따라, 전자빔에 비해 직경이 더 큰 중간속도의 분사가 상당히 더 빠르지만 더 얇은 분사(곡선(3 및 4) 참조)보다 양호한 잔해 감소 특성을 갖는 것으로 증명될 수 있다.
타겟 분사에 대한 전자빔의 스팟은 필요에 따라 원형, 타원 또는 선초점일 수 있음에 유의해야 한다. 예컨대 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 주축이 타겟 분사의 길이방향 전개에 횡이고 본 명세서에 제안되고 청구된 바와 같이 주축을 따른 FWHM이 타켓 분사 직경의 약 50% 미만인 타원형 전자빔 스팟(선초점)을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 잘 알려진 선초점 원리에 따르면, 이는 타겟 면적을 측면에서 볼 때 x선 소스의 휘도를 버리지 않으면서 타겟에 대해 증가된 유효전력부하 용량을 제공하게 된다.
그러나, 상기에 따른 세장(細長) 전자빔 스팟이 사용되는 경우, 전개는 타겟 분사에 횡일 필요가 없다. 타원형 또는 선형 선초점 전자빔 스팟의 임의의 일반적인 지향이 생각될 수 있으며 적절한 각도에서 발생된 x선을 봄으로써 x선 휘도의 유효한 증가를 얻을 수 있다. 예컨대, 선초점이 전반적으로 타겟 분사를 따라 전개되는 전자빔 스팟이 이용되는 경우, 상기 타겟 분사를 따른 경사각으로 스팟을 봄으로써 x선 휘도 증가를 얻을 수 있다.
더욱이, 원형 전자빔 스팟이 이용되는 경우에도 선초점 원리가 또한 사용됨이 지적되어야 한다. 이유는 다음과 같다. 전자빔이 타겟 분사에 충돌하는 경우, 전자들이 타겟 분사를 침투하기 때문에 타겟 물질의 첫 수 마이크론 내에 x선 복사가 일반적으로 발생된다. 비제한적인 예로서, 전자들은 일반적으로 타겟물질에 약 4 마이크론을 침투한다. 이것은 도 1의 확대 측면도에 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 측면에서 볼 때, x선 복사는 단지 수 마이크론 폭의 세장 프로파일을 갖는 영역에서 발생되어 진다. 실제 예로서, 약 100 마이크론 직경의 타겟 분사에 충돌하는 크기(FWHM)가 50 마이크론인 원형 전자빔 스팟을 고려하자. 이는 (타겟 분사 표면의 곡률로 인해) 직경이 50 마이크론이고 "높이"가 약 4 마이크론 이상인 실린더와 대략 닮은 타겟 분사에 x선 영역(또는 "공간")을 만들게 된다. 전자빔을 따라 x선 영역을 본다면, 명백한 x선 스팟은 직경이 50 마이크론인 원이 된다. 길이가 약 50 마이크론이고 폭이 약 4 마이크론 이상인 일반적인 세장 영역의 형태, 즉, 명백한 영역의 급격한 감소로 보기 방향에서 x선 소스에 대한 휘도가 향상되어 진다. 따라서, 전자빔에 대해 비스듬한 방향으로부터 발 생된 x선 방출을 수집하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 타겟 분사 전파방향과 전자빔 전파방향이 서로에 대해 직각인 경우, 전자빔에 직각인 방향으로부터 발생된 복사를 수집함으로써 x선 소스의 휘도는 최대가 될 수 있다.
잔해를 줄이기 위해 축소된 크기의 전자빔을 이용하는 원리는 증가된 분사전파속도, 잔해 완화시스템 등과 같이 잔해를 줄이기 위한 종래기술과 결합하여 이점적일 수 있다.
타겟 분사는 전기 도전성이거나 전기 비도전성일 수 있다. 예컨대, 타겟 분사는 금속(예컨대, 주석 또는 갈륨), 금속합금 또는 저융점의 압금, 저온 가스 또는 전자충돌 x선 소스용 타겟으로서 적합한 임의의 다른 액체물질을 포함할 수 있다.
타겟 분사는 임의의 횡단면 형태, 예컨대, 원형, 직사각형 또는 타원형일 수 있음을 또한 알아야 한다.
타겟 분사의 일반적인 직경은 약 10㎛ 에서 100㎛, 예컨대, 30㎛ 또는 50㎛이다. 그러나, 몇몇 애플리케이션에서는 심지어 더 큰 타겟 분사 횡단면이 고려될 수 있다. 상호작영 영역에서 타겟 분사의 전파 속도는 약 500m/s까지일 수 있고, 일반적인 값은 약 20m/s에서 약 60m/s이다. 알게 되는 바와 같이, 타겟 분사에 대한 전파 속도에서의 증가는 분사 양극의 전력밀도용량을 향상시키게 한다.
상기 주어진 예들은 단지 예시적이며 목적을 위한 수단들이지 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님을 알아야 한다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 정의된다.
본 발명의 상세한 설명에 포함됨.

Claims (16)

  1. 액체 물질을 가압하여 출구 개구를 통해 추진시킴으로써 상호작용 영역을 통해 전파해 가는 타겟 분사(target jet)를 형성하는 단계와,
    상기 상호작용 영역에서 상기 타겟 분사와 상호작용하여 x선 복사를 발생하도록 상기 타겟 분사에 적어도 하나의 전자빔을 지향하는 단계를 포함하고,
    상기 타겟 분사의 횡방향으로의 상기 전자빔의 반치폭(FWHM)이 상기 타겟 분사 횡치수의 약 50% 이하인 x선 복사 발생방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔은 상기 타겟 분사에 선초점으로 지향되는 x선 복사 발생방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상호작용 영역에서 상기 타겟 분사 전파속도는 약 20-60m/s인 x선 복사 발생방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자빔에 대해 비스듬한 방향에서 발생된 x선 복사를 수집하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발생된 x선 복사는 상기 전자빔에 대해 직각 방향으로부터 수집되는 x선 복사 발생방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 분사를 형성하는 액체물질은 전기 도전물질인 x선 복사 발생방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 타겟 분사를 형성하는 액체물질은 금속, 합금 또는 저융점 합금인 x선 복사 발생방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 분사를 형성하는 액체물질은 실온 및 대기압에서 저온 가스 또는액체로 되어 있는 물질인 x선 복사 발생방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 분사는 상기 전자빔에 대해 양극을 구성하는 x선 복사 발생방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    영상용으로 상기 발생된 x선 복사를 이용하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    x선 현미경용으로 상기 발생된 x선 복사를 이용하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    근접 리소그패리(proximity lithography) 또는 투영 리소그래피(projection lithography)용으로 상기 발생된 x선 복사를 이용하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광전자 분광기(photoelectron spectroscopy)용으로 상기 발생된 x선 복사를 이용하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  14. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    x선 형광(x-ray fluorescence)용으로 상기 발생된 x선 복사를 이용하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  15. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정학용으로 상기 발생된 x선 복사를 이용하는 단계를 더 포함하는 x선 복사 발생방법.
  16. 액체 물질을 가압하여 출구 개구를 통해 추진시킴으로써 상호작용 영역을 통해 전파해 가는 타겟 분사를 형성하는 수단과,
    상기 상호작용 영역에서 상기 타겟 분사와 상호작용하여 x선 복사를 발생하도록 상기 타겟 분사에 적어도 하나의 전자빔을 지향하는 수단을 구비하고,
    상기 타겟 분사를 형성하는 수단과 상기 타겟 분사에 적어도 하나의 전자빔을 지향하는 수단은 상기 타겟 분사의 횡방향으로의 상기 전자빔의 반치폭이 상기 타겟 분사 횡치수의 약 50% 이하이도록 배열되는 x선 복사 발생 시스템.
KR1020087030022A 2006-05-11 2007-05-08 전자 충돌 x선 소스에서 x선 복사를 발생시키는 방법 및 시스템 KR101380847B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0601048A SE530094C2 (sv) 2006-05-11 2006-05-11 Metod för alstring av röntgenstrålning genom elektronbestrålning av en flytande substans
SE0601048-2 2006-05-11
PCT/SE2007/000448 WO2007133144A1 (en) 2006-05-11 2007-05-08 Debris reduction in electron-impact x-ray sources

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090024143A true KR20090024143A (ko) 2009-03-06
KR101380847B1 KR101380847B1 (ko) 2014-04-04

Family

ID=38694151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087030022A KR101380847B1 (ko) 2006-05-11 2007-05-08 전자 충돌 x선 소스에서 x선 복사를 발생시키는 방법 및 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8170179B2 (ko)
EP (1) EP2016608B1 (ko)
JP (1) JP5220728B2 (ko)
KR (1) KR101380847B1 (ko)
CN (1) CN101490790B (ko)
SE (1) SE530094C2 (ko)
WO (1) WO2007133144A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130135265A (ko) * 2010-12-22 2013-12-10 엑실룸 에이비 X선 소스에서 전자빔을 정렬하고 집속하는 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102293061B (zh) 2009-01-26 2014-05-07 伊克斯拉姆公司 X-射线窗口
CN104022004B (zh) * 2009-01-26 2016-09-21 伊克斯拉姆公司 X-射线窗口
US20140161233A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Bruker Axs Gmbh X-ray apparatus with deflectable electron beam
US9767982B2 (en) * 2013-02-13 2017-09-19 Koninklijke Philips N.V. Multiple X-ray beam tube
JP2015025759A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 Hoya株式会社 基板検査方法、基板製造方法および基板検査装置
JP5889968B2 (ja) * 2014-07-11 2016-03-22 エクシルム・エービーExcillum AB X線窓
EP3170194B1 (en) 2014-07-17 2019-05-22 Siemens Healthcare GmbH Fluid injector for x-ray tubes and method to provide a liquid anode by liquid metal injection
CN106455285A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 上海联影医疗科技有限公司 一种靶组件以及具有该靶组件的加速器
RU2706713C1 (ru) * 2019-04-26 2019-11-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" Источник коротковолнового излучения высокой яркости
EP3525556A1 (en) * 2018-02-09 2019-08-14 Excillum AB A method for protecting an x-ray source, and an x-ray source
US10910188B2 (en) 2018-07-25 2021-02-02 Varian Medical Systems, Inc. Radiation anode target systems and methods

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL171866B (nl) * 1951-08-18 Unilever Nv Werkwijze ter bereiding van een gedeeltelijk gesulfideerde metallische, op een drager aangebrachte katalysator.
US4953191A (en) * 1989-07-24 1990-08-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High intensity x-ray source using liquid gallium target
US5052034A (en) * 1989-10-30 1991-09-24 Siemens Aktiengesellschaft X-ray generator
JP3602356B2 (ja) * 1998-12-02 2004-12-15 三菱電機株式会社 電磁波発生装置
DE19905802A1 (de) * 1999-02-12 2000-08-17 Philips Corp Intellectual Pty Röntgenröhre
EP1155419B1 (en) * 1999-12-20 2007-02-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. "x-ray microscope having an x-ray source for soft x-rays
US6711233B2 (en) * 2000-07-28 2004-03-23 Jettec Ab Method and apparatus for generating X-ray or EUV radiation
EP1305984B1 (en) * 2000-07-28 2010-11-24 Jettec AB Method and apparatus for generating x-ray radiation
US6760406B2 (en) * 2000-10-13 2004-07-06 Jettec Ab Method and apparatus for generating X-ray or EUV radiation
DE10050811A1 (de) * 2000-10-13 2002-04-18 Philips Corp Intellectual Pty Elektronenstrahltransparentes Fenster
DE10062928A1 (de) * 2000-12-16 2002-06-20 Philips Corp Intellectual Pty Röntgenstrahler mit Flüssigmetall-Target
JP2005520289A (ja) * 2002-03-08 2005-07-07 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 液体金属アノードを有するx線発生装置
WO2003096764A1 (en) 2002-05-13 2003-11-20 Jettec Ab Method and arrangement for producing radiation
SE523503C2 (sv) * 2002-07-23 2004-04-27 Jettec Ab Kapillärrör
JP2004213993A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Toyota Macs Inc 軟x線光源装置
DE10306668B4 (de) * 2003-02-13 2009-12-10 Xtreme Technologies Gmbh Anordnung zur Erzeugung von intensiver kurzwelliger Strahlung auf Basis eines Plasmas
DE10326279A1 (de) * 2003-06-11 2005-01-05 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Plasma-basierte Erzeugung von Röntgenstrahlung mit einem schichtförmigen Targetmaterial
DE102004005241B4 (de) * 2004-01-30 2006-03-02 Xtreme Technologies Gmbh Verfahren und Einrichtung zur plasmabasierten Erzeugung weicher Röntgenstrahlung
DE102004015590B4 (de) * 2004-03-30 2008-10-09 GE Homeland Protection, Inc., Newark Anodenmodul für eine Flüssigmetallanoden-Röntgenquelle sowie Röntgenstrahler mit einem Anodenmodul

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130135265A (ko) * 2010-12-22 2013-12-10 엑실룸 에이비 X선 소스에서 전자빔을 정렬하고 집속하는 방법
KR20180102689A (ko) * 2010-12-22 2018-09-17 엑실룸 에이비 X선 소스에서 전자빔을 정렬하고 집속하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN101490790A (zh) 2009-07-22
EP2016608A1 (en) 2009-01-21
WO2007133144A1 (en) 2007-11-22
EP2016608A4 (en) 2014-06-18
JP2009537062A (ja) 2009-10-22
SE0601048L (sv) 2007-11-12
US8170179B2 (en) 2012-05-01
CN101490790B (zh) 2012-05-09
EP2016608B1 (en) 2016-08-17
KR101380847B1 (ko) 2014-04-04
SE530094C2 (sv) 2008-02-26
US20090141864A1 (en) 2009-06-04
JP5220728B2 (ja) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101380847B1 (ko) 전자 충돌 x선 소스에서 x선 복사를 발생시키는 방법 및 시스템
TWI382789B (zh) 製造遠紫外線輻射或軟性x射線之方法及裝置
JP3150703B2 (ja) 微小焦点x線発生装置
US6711233B2 (en) Method and apparatus for generating X-ray or EUV radiation
EP1305984B1 (en) Method and apparatus for generating x-ray radiation
US9852875B2 (en) X-ray tube
JPH10221499A (ja) レーザプラズマx線源およびそれを用いた半導体露光装置並びに半導体露光方法
JP2011505668A (ja) レーザ加熱放電プラズマeuv光源
JP2008004932A (ja) 再生できる電極における放電によって極紫外線を発生するための装置
JP2006128137A (ja) X線発生装置
Shields et al. Xenon target performance characteristics for laser-produced plasma EUV sources
US8629606B2 (en) Liquid anode radiation source
Vinokhodov et al. Droplet-based, high-brightness extreme ultraviolet laser plasma source for metrology
US9905390B2 (en) Cooling mechanism for high-brightness X-ray tube using phase change heat exchange
US3602686A (en) Electron-beam apparatus and method of welding with this apparatus
JP3910468B2 (ja) 回転陽極型x線管
JP4618013B2 (ja) 極端紫外光光源装置
JP2004111336A (ja) X線管
JP3866558B2 (ja) X線発生装置
JPH11345698A (ja) レーザプラズマx線源およびそれを用いた半導体露光装置並びに半導体露光方法
US20030219097A1 (en) X-ray microscope having an X-ray source for soft X-ray
RU2161843C2 (ru) Точечный высокоинтенсивный источник рентгеновского излучения
Otendal et al. Stability and debris in high-brightness liquid-metal-jet-anode microfocus x-ray sources
JPS6333261B2 (ko)
JP2000243332A (ja) X線管

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170321

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180323

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190221

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200227

Year of fee payment: 7