SU1022236A1 - Soft x-radiation source - Google Patents

Soft x-radiation source Download PDF

Info

Publication number
SU1022236A1
SU1022236A1 SU802892345A SU2892345A SU1022236A1 SU 1022236 A1 SU1022236 A1 SU 1022236A1 SU 802892345 A SU802892345 A SU 802892345A SU 2892345 A SU2892345 A SU 2892345A SU 1022236 A1 SU1022236 A1 SU 1022236A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
anode
anode foil
cathode
foil
source
Prior art date
Application number
SU802892345A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Александрович Литвинов
Геннадий Андреевич Месяц
Виктор Васильевич Рыжов
Валерий Григорьевич Шпак
Original Assignee
Институт сильноточной электроники СО АН СССР
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 Институт сильноточной электроники СО АН СССР filed Critical Институт сильноточной электроники СО АН СССР
Priority to SU802892345A priority Critical patent/SU1022236A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1022236A1 publication Critical patent/SU1022236A1/en

Links

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

ИСТОЧНИК МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий вакуумную оболочку и расположенные в ней холодный катод и анод,выполненный из материсша с большим атомным номером, отли ч а ющ и и с   тем, что, с целью увеличени  выхода м гкого рентгеновского излучени , толщина анода меньше длины свободного пробега электронов в материале анода, а рассто ние от анода до стенки вакуумной оболочки достаточно дл  образовани  :виртуального катода.SOURCE OF SOFT X-RAY RADIATION, containing a vacuum shell and a cold cathode located in it and an anode made of a material with a large atomic number, is different from the fact that, in order to increase the output of soft X-rays, the anode thickness is less than the free length the electron path in the anode material and the distance from the anode to the wall of the vacuum shell is enough to form: a virtual cathode.

Description

Изобретение относитс  к рентгеновской технике и предназначено, при имущественно, дл  фотолитографии при изготовлении миниатюрных полушроводниковых устройств. Известны рентгеновские трубки, в которых дл  получени  м гкого рентге новского излучени  пучбк низкоэнерге тнчных электронов торлюзитс  в массивном аноде, имеющем толщину, боль Шую длины пробега электронов til- В данных трубках напр жение между катодом и анодом не превышает 20 кВ, что ограничивает достижимые плотности тока, а следовательно, и радиационную мощность трубки. Увеличение площади электродов мало увеличивает интенсивность излучени , если размер объекта меньше фокуса трубки. При увеличении напр жени  увеличиваетс  глубина проникновени  электронов в материал анода, при этом резко возрастает поглощение м гкого рентгеновского излучени ,как в прострельных, так и в отражательны анодах. Известен также источник м гкого рентгеновского излучени , содержащий вакуумную оболочку и расположенные в ней холодный катод и анод, выполнен ный из материала с большим атомным номером f 2 . В известном устройстве реализуют с  большие шютульсные мощности, не требуетс  накал катода, однако м гка  компонента рентгеновского излучени  фильтруетс  материалом анода, что не обеспечивает ее достаточно высокого выхода. Цель изобретени  - увеличение вы хода м гкого рентгеновского излучени  источника. Указанна  цель достигаетс  за счет того, что в источнике м гкого рентгеновского излучени , содержащем вакуумную оболочку и расположенные в 1 ней холодный катод и анод, выполненный из материала с большим атомным номером, толщина анода длины свободного пробега электронов в материале анода, а рассто ние от анод до стенки вакуумной оболочки доста:точно дл  образовани  виртуального катода. На фиг. 1 приведен предлагаемый источник, разрез, общий вид на фиг. 2 - разрез в плоскости оси электродной, системы. Источник имеет вакуумную оболоч 1, в которую впа н конический стекл нный изол тор 2 с высоковольтным вводом 3, на вакуумной стороне кото установлено кольцо 4 с анодной фольгой 5. 2{олодный- катод б в виде трубки из фольги закреплен на катод держателе 7. С другой стороны анодной фольги расположен фокусирующий электрод 8 и вакуумплотное окно 9 дл  вывода излучени . Вакуумна  оболочка 1 закрываетс  крышкой 10 с вакуумным уплотнением 11. Устройство работает следующим образом . На высоковольтный ввод 3 подаетс  импульс напр жени  наносекундной длительности положительной пол рности амплитудой 100 - 300 кБ; При этом на острых кромках катодной фольги катода б возникает взрывна  эмисси  электронов, KOTOpiK ускор ютс  в промежутке анодна  фольга 5 - катод 6. Вследствие малой толщины анодной фольги 5 электронный пучек тер ет лишь часть энергии при прохождении через фольгу и проходит в промежуток анодна  фольга 5 - фокусирующий электрод 8, где в тормоз щем поле образуетс  виртуальный катод. Больша  часть электронов отражаетс  от,виртуального катода, мен ет направление движени , снова проходит через анодную фольгу 5 в промежуток анодна  фольга 5 - катод б, оп ть мен ет направление и т.д., пока вс  энерги  электронного пучка не рассеетс  в анодной фольге 5. Фокусирующий электрод 8 уменьшает рассе ние электронов на кольцо 4. Потери энергии пучка за один проход анодной фольги 5 определ етс  ее толщиной и напр жением на источнике. Испарение и ионизаци  материала анодной фольги 5 не кюн ет характер процессов в источнике до перемыкани  промежутков анодна  фольга 5 - катод 6 и анодна  фольга 5 - фокусирующий электрод 8, образующейс  плазмой, что ограничивает длительность импульса рентгеновского излучени , как и в источникепрототипе . Мала  толщина анодной фольги 5 значительно уменьшает поглощение м гкого рентгеновского излучени . Дл  вывода излучени  служит окно 9, однако дл  предотвращени  фильтрации материалом окна 9 и воздухсж, объекты , как правило, помещаютс  в вакуум вблизи отверсти  в фокусирукхцем электроде 8, тем более, что использование взрывной эмиссии не требует хороших вакуумных условий дл  нормальной работы иcтoчниka. После каждого импульса анодна  фольга 5 сгора 1ет и требует замены, дл  чего предусмотрена крьвика 10, через KOTOpjno можно устанавливать объекты облучени . Учитыва  факт, что необходима  доза облучени  в этих услови х достигаетс  за одни импульс, это не  вл етс  серьезным недостатком, так как смена объекта св зана с развакуумиррваннем системы. Использование предлагаемых источ-. НИКОВ позвол ет зиачительио увеличить дозу м гкого реитгеновского излучени The invention relates to X-ray technology and is intended, in property, for photolithography in the manufacture of miniature semiconductor devices. X-ray tubes are known in which, in order to obtain soft X-ray radiation, a beam of low-energy electrons breaks down in a massive anode having a thickness that is longer than the mean free path of electrons til- In these tubes, the voltage between the cathode and the anode does not exceed 20 kV, which limits the achievable densities current, and hence the radiation power of the tube. An increase in the area of the electrodes slightly increases the intensity of the radiation if the size of the object is smaller than the focus of the tube. As the voltage increases, the depth of the penetration of electrons into the anode material increases, and the absorption of soft X-ray radiation in the shooting and reflector anodes increases sharply. A source of soft x-ray radiation is also known, which contains a vacuum shell and a cold cathode and anode located in it, made of a material with a large atomic number f 2. In the known device, large power amplitudes are realized, the cathode is not heated, however, the soft component of the X-ray radiation is filtered by the anode material, which does not ensure its sufficiently high output. The purpose of the invention is to increase the output of the soft x-ray radiation source. This goal is achieved due to the fact that the source of soft x-ray radiation containing a vacuum shell and a cold cathode located in it and an anode made of a material with a large atomic number, the thickness of the anode of the mean free path of electrons in the material of the anode the anode to the wall of the vacuum shell is sufficient: precisely to form a virtual cathode. FIG. 1 shows the proposed source, section, general view in FIG. 2 shows a section in the plane of the axis of the electrode system. The source has a vacuum shell 1, into which a conical glass insulator 2 is housed with a high-voltage lead 3, on the vacuum side of which a ring 4 with an anode foil 5 is installed. 2 {cold-cathode b in the form of a foil tube fixed to the cathode holder 7. On the other side of the anode foil, there is a focusing electrode 8 and a vacuum tight window 9 for outputting radiation. The vacuum shell 1 is closed by a cover 10 with a vacuum seal 11. The device operates as follows. A high voltage input 3 is supplied with a voltage pulse of a nanosecond duration of positive polarity with an amplitude of 100-300 kB; At the same time, on the sharp edges of the cathode foil of the cathode b, an explosive emission of electrons occurs, KOTOpiK is accelerated in the gap of the anode foil 5 - cathode 6. Due to the small thickness of the anode foil 5, the electron beam loses only part of the energy as it passes through the foil and passes into the anode foil gap 5 - focusing electrode 8, where a virtual cathode is formed in the decelerating field. Most electrons are reflected from the virtual cathode, changes the direction of movement, again passes through the anode foil 5 into the gap of the anode foil 5 — cathode b, again changes direction, etc., until all the electron beam energy is dissipated in the anode foil. 5. The focusing electrode 8 reduces the scattering of electrons to the ring 4. The energy loss of the beam in one pass of the anode foil 5 is determined by its thickness and voltage at the source. The evaporation and ionization of the anode foil 5 material does not bother the nature of the processes at the source before the gap between the anodic foil 5 - cathode 6 and the anode foil 5 - focusing electrode 8 formed by plasma, which limits the duration of the X-ray pulse, as in the prototype source. The small thickness of the anode foil 5 significantly reduces the absorption of soft X-rays. Window 9 serves to output the radiation, however, to prevent the window material 9 and air from filtering, objects are usually placed in a vacuum near the hole in the focusing electrode 8, especially since the use of explosive emission does not require good vacuum conditions for normal operation of the source. After each pulse, the anode foil 5 of combustion 1т and needs to be replaced, for which krvika 10 is provided, objects of irradiation can be set through KOTOpjno. Taking into account the fact that the required dose of radiation in these conditions is achieved in a single pulse, this is not a serious disadvantage, since the change of the object is associated with the development of the system. Use of suggested sources. NIKOV allows ziachitelio to increase the dose of soft Reitgen radiation

за импульс, особенно при использоваиии анодиой фольги толщиной 1 мкм и меньше. Минимгшьна  толщща. фольги ограничеиа ее. механической прочностью и тре6уе 4ым спектром излучени . Вper pulse, especially when using an anode foil with a thickness of 1 micron or less. Minimally thicker. foil is limited. mechanical strength and third radiation spectrum. AT

качестве материала дл  анодной фольги может быть использован свинец, золото и другие металлы с высоким атомным номером позвол ющие напыл ть пленки толщиной менее 1 мкм.Lead, gold and other metals with a high atomic number can be used as the material for the anode foil, allowing films to be deposited with a thickness of less than 1 micron.

Claims (1)

ИСТОЧНИК МЯГКОГО РЕНТГЕНОВ* СКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий вакуумную оболочку и расположенные в ней холодный катод и анод,выполненный из материала с большим атомным* номером, от лич ающийс я тем, что, с целью увеличения выхода мягкого рентгеновского излучения, толщина анода меньше длины свободного пробега электронов в материале анода, а расстояние от анода до стенки вакуумной оболочки достаточно для образования виртуального катода.SOURCE OF SOFT X-RAY X-RAYS, containing a vacuum shell and a cold cathode and anode located therein, made of a material with a large atomic * number, characterized in that, in order to increase the yield of soft x-ray radiation, the anode thickness is less than the mean free path electrons in the anode material, and the distance from the anode to the wall of the vacuum shell is sufficient to form a virtual cathode. для вывода излучения. Вакуумная оболочка 1 закрывается крышкой 10 с вакуумным уплотнением 11.to output radiation. The vacuum shell 1 is closed by a cover 10 with a vacuum seal 11. Устройство работает следующим образом.The device operates as follows. На высоковольтный ввод 3 подается импульс напряжения наносекундной длительности положительной полярности амплитудой 100 - 300 кВ. При этом на острых кромках катодной фольги катода 6 возникает взрывная эмиссия электронов, которые ускоряются в промежутке анодная фольга 5 - катод 6. Вследствие малой толщины анодной фольги 5 электронный пучек теряет лишь часть энергии при прохождении через фольгу и проходит в промежуток анодная фольга 5 - фокусирующий электрод 8, где в тормозящем поле образуется виртуальный катод. Большая часть электронов отражается от.виртуального катода, меняет направление движения, снова проходит через анодную фольгу 5 в промежуток анодная фольга 5 — катод 6, опять меняет направление и т.д., пока вся энергия электронного пучка не рассеется в анодной фольге 5. Фокусирующий электрод 8 уменьшает рассеяние электронов на кольцо 4. Потери энергии пучка за один проход анодной фольги 5 определяется ее толщиной и напряжением на источнике. Испарение и ионизация материала анодной фольги 5 не меняет характер процессов в источнике до перемыкания промежутков анод35 ная фольга 5 - катод 6 и анодная фольга 5 - фокусирующий электрод 8. образующейся плазмой, что ограничивает длительность импульса рентгеновского излучения, как и в источникепрототипе .A voltage pulse of nanosecond duration of positive polarity with an amplitude of 100-300 kV is supplied to high-voltage input 3. At the same time, explosive emission of electrons arises at the sharp edges of the cathode foil of cathode 6, which accelerates in the gap between the anode foil 5 and cathode 6. Due to the small thickness of the anode foil 5, the electron beam loses only part of the energy when passing through the foil and the anode foil 5 passes into the gap, focusing electrode 8, where a virtual cathode is formed in the braking field. Most of the electrons are reflected from the virtual cathode, change the direction of motion, pass through the anode foil 5 again into the gap anode foil 5 - cathode 6, change direction again, etc., until all the electron beam energy is scattered in the anode foil 5. Focusing electrode 8 reduces the scattering of electrons by ring 4. The energy loss of the beam in one pass of the anode foil 5 is determined by its thickness and voltage at the source. Evaporation and ionization of the material of the anode foil 5 does not change the nature of the processes in the source until the gaps are bridged: the anode foil 5 is the cathode 6 and the anode foil 5 is the focusing electrode 8. of the generated plasma, which limits the duration of the x-ray pulse, as in the prototype source. Малая толщина анодной фольги 5 значительно уменьшает поглощение мягкого рентгеновского излучения. Для вывода излучения служит окно 9, однако для предотвращения фильтрации материалом окна 9 и воздухом, объекты, как правило, помещаются в вакуум вблизи отверстия в фокусирующем электроде 8, тем более, что использование взрывной эмиссии не требует хороших вакуумных условий для нормальной работы источника. После каждого импульса анодная фольга 5 сгораιβτ и требует замены, для чего предусмотрена крынка 10, через которую можно устанавливать объекты облучения. Учитывая факт, что необходимая< доза облучения в этих условиях достигается за один импульс, это не является серьезным недостатком, так как смена объекта связана с развакуумированием системы.The small thickness of the anode foil 5 significantly reduces the absorption of soft x-ray radiation. Window 9 serves to output radiation, however, to prevent filtering of the material of window 9 and air, objects are usually placed in vacuum near the hole in the focusing electrode 8, especially since the use of explosive emission does not require good vacuum conditions for normal operation of the source. After each pulse, the anode foil 5 is burned out and needs to be replaced, for which a wing 10 is provided, through which radiation objects can be installed. Given the fact that the necessary <dose of radiation under these conditions is achieved in one pulse, this is not a serious drawback, since the change of object is associated with the evacuation of the system. t5t5
SU802892345A 1980-03-12 1980-03-12 Soft x-radiation source SU1022236A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802892345A SU1022236A1 (en) 1980-03-12 1980-03-12 Soft x-radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802892345A SU1022236A1 (en) 1980-03-12 1980-03-12 Soft x-radiation source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1022236A1 true SU1022236A1 (en) 1983-06-07

Family

ID=20881955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802892345A SU1022236A1 (en) 1980-03-12 1980-03-12 Soft x-radiation source

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1022236A1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004097886A2 (en) * 2003-04-25 2004-11-11 Cxr Limited X-ray tubes
US7349525B2 (en) 2003-04-25 2008-03-25 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
US8824637B2 (en) 2008-09-13 2014-09-02 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tubes
US9001973B2 (en) 2003-04-25 2015-04-07 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
US9208988B2 (en) 2005-10-25 2015-12-08 Rapiscan Systems, Inc. Graphite backscattered electron shield for use in an X-ray tube
US9263225B2 (en) 2008-07-15 2016-02-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube anode comprising a coolant tube
US9420677B2 (en) 2009-01-28 2016-08-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube electron sources
US9726619B2 (en) 2005-10-25 2017-08-08 Rapiscan Systems, Inc. Optimization of the source firing pattern for X-ray scanning systems
US10483077B2 (en) 2003-04-25 2019-11-19 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources having reduced electron scattering
US10585206B2 (en) 2017-09-06 2020-03-10 Rapiscan Systems, Inc. Method and system for a multi-view scanner
US10901112B2 (en) 2003-04-25 2021-01-26 Rapiscan Systems, Inc. X-ray scanning system with stationary x-ray sources
US10976271B2 (en) 2005-12-16 2021-04-13 Rapiscan Systems, Inc. Stationary tomographic X-ray imaging systems for automatically sorting objects based on generated tomographic images
US11212902B2 (en) 2020-02-25 2021-12-28 Rapiscan Systems, Inc. Multiplexed drive systems and methods for a multi-emitter X-ray source

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10901112B2 (en) 2003-04-25 2021-01-26 Rapiscan Systems, Inc. X-ray scanning system with stationary x-ray sources
WO2004097886A3 (en) * 2003-04-25 2005-07-28 Cxr Ltd X-ray tubes
GB2417822A (en) * 2003-04-25 2006-03-08 Cxr Ltd X-ray tubes
US7349525B2 (en) 2003-04-25 2008-03-25 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
US7505563B2 (en) 2003-04-25 2009-03-17 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
US11796711B2 (en) 2003-04-25 2023-10-24 Rapiscan Systems, Inc. Modular CT scanning system
US9001973B2 (en) 2003-04-25 2015-04-07 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
WO2004097886A2 (en) * 2003-04-25 2004-11-11 Cxr Limited X-ray tubes
US10483077B2 (en) 2003-04-25 2019-11-19 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources having reduced electron scattering
US9208988B2 (en) 2005-10-25 2015-12-08 Rapiscan Systems, Inc. Graphite backscattered electron shield for use in an X-ray tube
US9726619B2 (en) 2005-10-25 2017-08-08 Rapiscan Systems, Inc. Optimization of the source firing pattern for X-ray scanning systems
US10976271B2 (en) 2005-12-16 2021-04-13 Rapiscan Systems, Inc. Stationary tomographic X-ray imaging systems for automatically sorting objects based on generated tomographic images
US9263225B2 (en) 2008-07-15 2016-02-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube anode comprising a coolant tube
US8824637B2 (en) 2008-09-13 2014-09-02 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tubes
US9420677B2 (en) 2009-01-28 2016-08-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube electron sources
US10585206B2 (en) 2017-09-06 2020-03-10 Rapiscan Systems, Inc. Method and system for a multi-view scanner
US11212902B2 (en) 2020-02-25 2021-12-28 Rapiscan Systems, Inc. Multiplexed drive systems and methods for a multi-emitter X-ray source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1022236A1 (en) Soft x-radiation source
US3783288A (en) Pulsed vacuum arc operation of field emission x-ray tube without anode melting
US4903287A (en) Radiation source for generating essentially monochromatic x-rays
US2559526A (en) Anode target for high-voltage highvacuum uniform-field acceleration tube
US5745536A (en) Secondary electron ion source neutron generator
US3149257A (en) X-ray devices for use on the human body
US2797333A (en) X-ray source
GB1585020A (en) X-ray apparatus
JP2750348B2 (en) X-ray of gas laser, especially for plasma X-ray tube for pre-ionization and application as electron gun
US3173006A (en) Short pulse-high energy electron radiation tube
US4217517A (en) Small divergence x-ray tube
US3886366A (en) Compton back-scattered radiation source
RU98633U1 (en) PULSE X-RAY GENERATOR
US3835341A (en) Selectable multi-window x-ray tube
RU2160480C1 (en) Pulse-operated x-ray tube
RU26685U1 (en) PULSE X-RAY TUBE
SU819850A1 (en) X-ray pulse sorce
US2297416A (en) Examination of substances or bodies by means of neutrons and x-rays
RU2090988C1 (en) Cascaded soft-bremsstrahlung generator
RU184642U1 (en) Pyroelectric X-ray Source
JPS56116622A (en) X-ray transcriber
GB521563A (en) Apparatus for starting an electric spark
JPS61153934A (en) Variable focus x-ray tube
SU473237A1 (en) X-ray tube
RU793194C (en) Electron accelerator