适应性强的X射线分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及适应性强的X射线分析装置。X射线分析装置使用户能够执行多个X射线分析应用，以分析样品。该装置包括用于用X射线照射样品的X射线源，X射线源包括固体阳极和用于发射电子束的阴极。该装置还包括控制器和用于将电子束聚焦到阳极上的聚焦装置。控制器被配置为接收X射线分析应用信息，并基于X射线分析应用信息来控制X射线分析装置选择性地在第一X射线分析模式或第二X射线分析模式下操作。在第一X射线分析模式下，X射线源以第一操作功率操作，并且具有小于100μm的有效焦斑大小。在第二X射线分析模式下，X射线源以高于第一操作功率的第二操作功率操作，并且有效焦斑的面积大于在第一X射线分析模式下的有效焦斑的面积。于在第一X射线分析模式下的有效焦斑的面积。于在第一X射线分析模式下的有效焦斑的面积。

【技术实现步骤摘要】
适应性强的X射线分析装置
专利

[0001]本专利技术涉及一种用于X射线分析的装置和方法。实施例特别涉及用于执行多个X射线分析应用的X射线分析装置。更具体地说，实施例涉及用于通过X射线衍射、X射线散射或X射线荧光执行对样品的分析的X射线分析装置。
[0002]背景
[0003]典型地，X射线产生设备(例如X射线管)包括阴极和阳极。阴极被布置成用电子束照射阳极的表面，并且从被照射的区域发射X射线。阳极的被照射的区域称为焦斑。
[0004]一些X射线管具有旋转阳极，其中阳极在操作期间旋转。其他一些X射线管具有固定阳极，该固定阳极在操作期间保持静止。
[0005]一般说来，X射线管包括壳体，该壳体包封阴极和阳极。在一些布置中，被电子束照射的阳极的表面相对于电子束以斜角倾斜。在这些布置中，从测量从X射线管发射的X射线束的测量设备观察到的焦斑的大小(称为“有效焦斑”)不同于阳极的被照射的区域的大小。有效焦斑的大小可以根据欧洲标准EN 12543:1999年(第1部分至第5部分)进行测量。
[0006]对于常规的固体阳极X射线管，在操作期间阳极的表面温度应远低于阳极的熔点(例如低100摄氏度)，以便避免阳极损坏。因此，可以在有效焦斑的面积和最佳操作功率设置之间进行权衡。例如，在一些应用中，希望使用具有小面积的焦斑。为了适应这一点，同时避免对阳极的损坏，与具有较大焦斑的X射线管相比，适用于小焦点X射线管的最大功率相对较低。
[0007]X射线管的最佳操作功率设置——其是阳极和阴极之间的压降(操作电压，kV)和发射电流(mA)(即电子从阴极到阳极的流动)的组合—通常被确定为制造过程的一部分。最佳操作功率设置考虑了可能影响电子束的特性的各种因素。一个这样的因素是包围阳极和阴极的X射线管的内部几何形状。因此，每个单独的X射线管通常具有在制造期间确定的相关操作功率(例如，X射线管可以是“50瓦X射线管”)。这允许用户以某种方式操作X射线管，该方式将确保X射线管正确地工作，同时也确保可靠性和寿命。
[0008]用户通常基于要执行的特定X射线分析应用来选择用于X射线分析装置的X射线管。以这种方式，用户可以选择适合于相关X射线分析应用的X射线管。一些X射线分析应用，诸如大样品上的粉末衍射，可以使用具有大焦斑的X射线束来执行，从而实现相对高强度的测量。然而，其他一些X射线分析应用需要使用小焦点X射线管(例如具有小于300μm的有效焦斑大小的X射线管)。小焦斑意味着管在相对低的操作功率下操作，从而导致相对低的强度测量。例如，X射线衍射应用，诸如二维小角X射线散射(2D SAXS)、掠入射小角X射线散射(GISAXS)和微衍射测量，通常都使用微焦点X射线管(具有小于100μm的有效焦斑大小的X射线管)来执行。替代地，这些应用可以使用具有较大有效焦斑的X射线管结合准直光学元件来执行，该准直光学元件在X射线束照射样品之前减小X射线束的大小，这显著降低强度。
[0009]小焦点X射线管通常直接联接(即固定)到特定X射线分析应用所需的光学元件。
[0010]将希望能够使用X射线分析装置来执行多种不同类型的X射线分析应用，同时最小化对X射线分析装置的重新配置的需要。
[0011]概述
[0012]根据本专利技术的一个方面，提供了一种X射线分析装置，用于通过测量X射线衍射和/或X射线荧光来执行多个X射线分析应用以分析样品，该装置包括：
[0013]X射线源，其用于利用X射线照射样品，该X射线源包括：
[0014]固体阳极；和
[0015]阴极，其用于发射电子束；
[0016]聚焦装置，其用于将电子束聚焦到阳极上；和
[0017]控制器，其被配置为接收X射线分析应用信息，并基于该X射线分析应用信息控制X射线分析装置选择性地在第一X射线分析模式或第二X射线分析模式下操作，其中：
[0018]在第一X射线分析模式下，X射线源被控制成以第一操作功率、第一操作电压操作，并具有小于100μm的有效焦斑大小；并且
[0019]在第二X射线分析模式下，X射线源被控制成以第二操作功率、第二操作电压操作，其中第二操作功率大于第一操作功率，并且有效焦斑的面积大于在第一X射线分析模式下的有效焦斑的面积。
[0020]控制器被配置成控制X射线分析装置在第一X射线分析模式或第二X射线分析模式下操作。控制器可以包括用于接收与X射线分析应用有关的信息的输入端。X射线分析应用可以是X射线衍射应用、X射线荧光应用、或者结合了X射线衍射分析和X射线荧光分析两者的应用。
[0021]操作电压是指施加在阳极和阴极上使电子从阴极移动到阳极的高电压。第一操作电压可以等于或不同于第二操作电压。在一些实施例中，第一操作电压为60kV，并且第二操作电压为60kV。在一些实施例中，第一X射线分析模式的有效焦斑大小小于第二X射线分析模式的有效焦斑大小。X射线分析应用信息是与要执行的X射线分析应用的类型有关的信息。它可以是与在X射线分析应用中使用的入射束X射线光学元件有关的信息。例如，控制器可以被配置为基于识别X射线光学元件的信息在第一X射线分析模式或第二X射线分析模式下操作X射线分析装置，或者控制器可以被配置为基于与X射线光学元件有关的其他信息(例如，X射线光学元件是否被布置成接收X射线束)在第一X射线分析模式或第二X射线分析模式下操作X射线分析装置。
[0022]在一些实施例中，X射线分析应用信息可以包括识别X射线分析应用的信息。在一些实施例中，X射线分析应用信息可以包括关于样品的信息，例如样品的大小。
[0023]有效焦斑大小由有效焦斑的长度(l)或宽度(w)决定，取决于哪个最大。有效焦斑的面积是测量长度和测量宽度的乘积。对于大体上是圆形的焦斑，测量直径以确定长度和宽度。
[0024]阳极可以是固定阳极。也就是说，阳极在操作期间保持静止，这与旋转阳极相反，旋转阳极在操作期间绕其轴线旋转。
[0025]有效焦斑是在X射线束处观察到的焦斑，其尺寸可能等于也可能不等于阳极的被照射的区域。
[0026]在一些实施例中，在第一X射线分析模式下，X射线源具有小于55μm的有效焦斑大小，并且在第二X射线分析模式下，有效焦斑大小大于60μm。
[0027]在一些实施例中，在第一X射线分析模式下，有效焦斑可以大体上是圆形的(或正
方形的)。在这些实施例中，有效焦斑的直径(或长度)小于55μm。在第二X射线分析模式下，有效焦斑可以是“线形的(line
‑
shaped)”——即其可以是矩形——也可以是椭圆形，并且有效焦斑的宽度和长度中的一者可以大于60μm，只要第二X射线分析模式下的有效焦斑的面积大于第一X射线分析模式下的有效焦斑的面积即可。替代地，在第二X射线分析模式下，有效焦斑的宽度和长度都可以大于60μm。
[0028]X射线分析装置还可以包括第一可互换X射线光学元件，该第一可互换X射线光学元件被布置成接收来自X射线源的X射线。
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X射线分析装置，所述装置用于通过测量X射线衍射和/或X射线荧光来执行多个X射线分析应用以分析样品，所述装置包括：X射线源，所述X射线源用于用X射线照射所述样品，所述X射线源包括：固体阳极；和阴极，所述阴极用于发射电子束；聚焦装置，所述聚焦装置用于将所述电子束聚焦到所述阳极上；和控制器，所述控制器被配置为接收X射线分析应用信息，并基于所述X射线分析应用信息控制所述X射线分析装置选择性地在第一X射线分析模式或第二X射线分析模式下操作，其中：在所述第一X射线分析模式下，所述X射线源被控制以第一操作功率、第一操作电压操作，并具有小于100μm的有效焦斑大小；并且在所述第二X射线分析模式下，所述X射线源被控制以第二操作功率、第二操作电压操作，其中所述第二操作功率大于所述第一操作功率，并且所述有效焦斑的面积大于所述第一X射线分析模式下的所述有效焦斑的面积。2.根据权利要求1所述的X射线分析装置，其中，在所述第一X射线分析模式下，所述X射线源具有小于55μm的有效焦斑大小，并且在所述第二X射线分析模式下，所述有效焦斑大小大于60μm。3.根据权利要求1或权利要求2所述的X射线分析装置，还包括第一可互换X射线光学元件，所述第一可互换X射线光学元件被布置成接收来自所述X射线源的X射线。4.根据权利要求3所述的X射线分析装置，其中，所述控制器被配置为接收识别所述第一可互换X射线光学元件的信息，并且其中，所述控制器被配置为基于识别所述第一可互换X射线光学元件的所述信息在所述第一X射线分析模式下或所述第二X射线分析模式下操作所述X射线分析装置。5.根据前述任一权利要求所述的X射线分析装置，其中，所述有效焦斑在所述第一X射线分析模式和所述第二X射线分析模式两者下都具有大于2.0的纵横比，并且所述控制器被配置成接收样品信息并基于所述样品信息在所述第一X射线分析模式或所述第二X射线分析模式下操作所述X射线分析装置。6.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的X射线分析装置，其中，在所述第一X射线分析模式下，所述有效焦斑大小小于40μm，所述有效焦斑的纵横比小于1.5，并且所述第一操作功率小于50W。7.根据权利要求1
‑
4或权利要求6中任一项所述的X射线分析装置，其中，在所述第二X射线分析模式下，所述有效焦斑大小大于所述第一X射线分析模式下的所述有效焦斑大小并且大于60μm，所述有效焦斑的纵横比小于1.5，并且所述第二操作功率大于50W。8.根据权利要求1
‑
4或6中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：马尔文帕纳科公司，
类型：发明
国别省市：