一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法技术

本发明专利技术提供了一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，包括以下步骤：S1：根据电子光学原理在开放式X射线管内设计两级磁聚焦透镜；S2：控制所述两级磁透镜的工作电流来控制其产生的磁场大小，影响其对电子束的聚焦作用，从而实现多种不同的工作模式，解决了传统的开放式微焦点X射线管工作模式单一，应用场景有限的问题，在具有同一物理结构的开放式微焦点X射线管中利用电子光学实现三种不同的工作模式，丰富了开放式微焦点X射线管的应用场景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法


[0001]本专利技术涉及X射线管
，尤其涉及一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法。

技术介绍

[0002]微焦点X射线管按物理结构可以分为封闭式微焦点X射线管(闭管)和开放式微焦点X射线管(开管)，闭管出厂时内部已抽至高真空，进行了密封式的封装，由于内部空间有限，使用静电透镜对电子束进行聚焦，在靶面形成微焦斑，内部部件损坏时只能整体更换；而开管虽然使用时需要抽真空，但部件损坏时容易更换，且由于内部空间更大，可以利用多级电磁聚焦系统实现更小的焦点，具有更高的图像分辨率和更大的放大倍数；但是传统的开管工作模式比较单一，应用场景比较有限。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开的一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，解决了传统的开放式微焦点X射线管工作模式单一，应用场景有限的问题，在具有同一物理结构的开放式微焦点X射线管中利用电子光学实现三种不同的工作模式，丰富了开放式微焦点X射线管的应用场景。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：
[0005]本专利技术公开一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，包括以下步骤：
[0006]S1：根据电子光学原理在开放式X射线管内设计两级磁聚焦透镜；
[0007]S2：控制所述两级磁透镜的工作电流来控制其产生的磁场大小，影响其对电子束的聚焦作用，从而实现多种不同的工作模式。
[0008]进一步地，开放式X射线管内设计的两极磁聚焦透镜的光学系统的光路需满足：
[0009]L1+L2＝L
[0010][0011][0012][0013]其中，L1为交叉斑到第一级磁透镜的距离，L2为第一级磁透镜与第二级磁透镜间距，L为光学系统的总长度，V1为第一级磁透镜的像距，f0为第二级磁透镜的焦距，f1为第一级磁透镜的焦距，m为光学系统的总放大倍数，L0为第二级磁透镜与靶之间的距离。
[0014]进一步地，所述S2具体包括以下步骤：
[0015]S21：利用有限元分析方法对开放式X射线管内部的电磁场分布进行计算；
[0016]S22：根据电子在电磁场中的运动方程来求解其轨迹；
[0017]S23：根据不同工作模式聚焦的需要，改变所述两级磁透镜的励磁电流，从而改变开放式X射线管内部的电磁场分布，进而改变电子束的运动轨迹，以实现不同的聚焦目标；
[0018]S24：通过电子光学仿真计算并结合实际测试，得到任意工作电压下多种工作模式下所对应的励磁电流。
[0019]进一步地，所述方法可使开放式X射线管工作在亚微米焦点模式、微焦点模式和高功率模式中的任一种工作模式下。
[0020]进一步地，当开放式X射线管工作在亚微米焦点模式时，所述两级磁透镜均正常工作，交叉斑首先经过第一级磁透镜的聚焦，形成二次交叉斑；所述二次交叉斑在第二级磁透镜的强聚焦下在透射靶面形成极小的焦点。
[0021]进一步地，当开放式X射线管工作在微焦点模式时，第一级磁透镜不工作，而第二级磁透镜正常工作，交叉斑受到第二级磁透镜的强聚焦后在透射靶面形成微米级别的焦点。
[0022]进一步地，当开放式X射线管工作在高功率模式时，两级磁透镜均正常工作，交叉斑首先经过第一级磁透镜的弱聚焦后形成平行束，所述平行束在第二级磁透镜的聚焦下在靶面形成微焦斑。
[0023]有益技术效果：
[0024]1、本专利技术公开一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，包括以下步骤：S1：根据电子光学原理在开放式X射线管内设计两级磁聚焦透镜；S2：控制所述两级磁透镜的工作电流来控制其产生的磁场大小，影响其对电子束的聚焦作用，从而实现多种不同的工作模式，解决了传统的开放式微焦点X射线管工作模式单一，应用场景有限的问题，在具有同一物理结构的开放式微焦点X射线管中利用电子光学实现三种不同的工作模式，丰富了开放式微焦点X射线管的应用场景；
[0025]2、本专利技术中，开放式X射线管可工作在亚微米焦点模式，这种工作模式比较适用于需要极高分辨率的检测设备中，成像精度很高，极限分辨率在1微米以下，对维纳半导体行业的相关检测有重要应用；
[0026]3、本专利技术中，开放式X射线管可工作在微焦点模式，这种模式是目前开管应用最广泛的，主要应用在在锂电新能源、电子行业等，在保证一定靶功率的前提下，分辨率也有保证，可以实现优于2微米的分辨率；
[0027]4、本专利技术中，开放式X射线管可工作在高功率模式，这种模式比较适用于一些高密度或厚度较大的样品检测，通过增大焦点，靶功率可以提高到几十瓦，图像清晰度和对比度较高；
[0028]5、本专利技术中，在具有同一物理结构的开放式微焦点X射线管中利用电子光学实现三种不同的工作模式：亚微米焦点模式、微焦点模式和高功率模式，丰富开放式微焦点X射线管的应用场景且提高了开放式微焦点X射线管的普适性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0030]图1为本专利技术所述的一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法的步骤流程
图；
[0031]图2为二级磁透镜系统设计示意图；
[0032]图3为图1中S2的具体步骤流程图；
[0033]图4为三种模式下电子光学光路示意图。
具体实施方式
[0034]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。
[0036]首先需要说明的是，在实施例中的聚光镜即为第一级磁透镜，物镜即为第二级磁透镜，为简便，在实施例中采用聚光镜及物镜方式叙述。
[0037]本专利技术公开一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，参见图1，该方法具体包括以下步骤:
[0038]S1：根据电子光学原理在开放式X射线管内设计两级磁聚焦透镜；
[0039]具体地，放式X射线管内设计的两极磁聚焦透镜的光学系统的光路需满足：
[0040]L1+L2＝L
[0041][0042][0043][0044]其中，L1为交叉斑到聚光镜(第一级磁透镜)的距离，L2为聚光镜与物镜(第二级磁透镜)间距，L为光学系统的总长度，V1为聚光镜的像距，f0为物镜的焦距，f1为聚光镜的焦距，m为光学系统的总放大倍数，L0为物镜与靶之间的距离。
[0045]具体地，在电子光学优化设计中，磁透镜的位置安排是非常重要的课题，需要在满足一定条件下，确定两个磁透镜的最佳相对位置。对于两级磁聚焦X射线管而言，电子光学系统的总放大倍数m和物镜与靶距离L0以及系统的总长度L是由人为设计所决定的，参见图2，在电子光学的计算中可以认为是已知量，对于二透镜系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据电子光学原理在开放式X射线管内设计两级磁聚焦透镜；S2：控制所述两级磁透镜的工作电流来控制其产生的磁场大小，影响其对电子束的聚焦作用，从而实现多种不同的工作模式。2.根据权利要求1所述的一种使开放式X射线管具有多种工作模式的方法，其特征在于，开放式X射线管内设计的两极磁聚焦透镜的光学系统的光路需满足：L1+L2＝L＝L＝L其中，L1为交叉斑到第一级磁透镜的距离，L2为第一级磁透镜与第二级磁透镜间距，L为光学系统的总长度，V1为第一级磁透镜的像距，f0为第二级磁透镜的焦距，f1为第一级磁透镜的焦距，m为光学系统的总放大倍数，L0为第二级磁透镜与靶之间的距离。3.根据权利要求1所述的一种开放式X射线管具有多种工作模式的方法，其特征在于，所述S2具体包括以下步骤：S21：利用有限元分析方法对开放式X射线管内部的电磁场分布进行计算；S22：根据电子在电磁场中的运动方程来求解其轨迹；S23：根据不同工作模式聚焦的需要，改变所述两级磁透镜的励磁电流，从而改变开放式X射线管内部的电磁场分布，进而改变电子束的运动轨迹，以实现不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刘成，孔文文，张伟，仇小军，
申请(专利权)人：无锡日联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：