Источник коллимированного рентгеновского излучения Советский патент 1991 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к рентгенотехнике и может быть использовано в рентгеновской томографии и литографии.

Известен томографический излучатель, в котором узкоколлимированный пучок рен- тгеновского излучения при одновременно небольшом размере оптического фокуса получают с помощью системы фокусировки пучка электронов на анод трубки и выбора соответствующей формы катода 2.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является источник кол- лимированного рентгеновского излучения, содержащий источник электронов, мишень и коллиматор, канал которого образован пластинами, полированные поверхности которых плотно сжаты.

Недостаток прототипа состоит э том, что его интенсивность ограничена интенсивностью рентгеновской трубки, располо- женной вне коллимирующего устройства, и размерами канала, выполненного в коллиматоре.

Цель изобретения состоит в увеличении интенсивности коллимированного пучка фотонов.

На чертеже представлена принципиальная схема источника.

Источник коллимированного рентгено- некого излучения содержит источник 1 электронов и мишень, состоящую из двух пластин 2 и 3 с полированными поверхностями, между которыми при прижатии вплотную образуется щель (канал) 4 мик- ронных и субмикронных размеров,

Источник излучения работает следующим образом.

На пластину 2 сверху попадает электронный пучок, плотность мощности потока которого равна р эл./(см2 сек), а энергия электрона Е должна быть такой, чтобы после прохождения электроном пластины 2 его энергия была не меньше, чем потенциал возбуждения соответствующей линии ха- рактеристического рентгеновского излучения в мишени, или не меньше, чем требуемая энергия кванта тормозного излучения. Расстояние между пластинами d, Толщина пластины 2 не меньше, чем вели- чина ф 6k, где 1/R, R - показатель ослабления излучения с энергией Еа материалом мишени; Qu - критический угол полного внешнего отражения фотонов от стенок канала. Генерация излучения проис- ходит в приповерхностном слое стенок канала. Число квантов с энергией Еа, образующихся в этом слое, элемент объема которого равен LxLydz, где Lx,Ly - поперечный и продольный размеры пластины 2; dz толщина слоя, равно:

dN (p Na Ok (E1) LyLxdz(1)

где NA - концентрация атомов в мишени;

Е1 - энергия электрона на глубине Z от верхней поверхности пластины 2;

Ох(Е1} - сечение выхода рентгеновского излучения.

Если угол скольжения квантов меньше критического Ok п , где о)р - плаз- менная частота электронов в материале мишени; ti - постоянная Планка, то фотоны, пройдя пластину 2, захватываются щелью 4, движутся в ней в режиме полного внешнего отражения и выходят в виде пучка 5 с расходимостью не более 2 Ok, В режим такого вижения захватываются кванты, которые образуются в приповерхностном слое толщиной h ф вь . Характеристическое излучение, возбуждаемое электронами, распространяется в телесный угол 4л: рад, поэтому число квантов NI с энергией Еа . захватываемых каналом 4, равно:

N pNAObCE LyU c- - , (2)

где Q - 6y 2 6k - расходимость излучения в направлении у.

Число квантов NI увеличивается в 2 раза, если энергия электрона достаточна для генерации излучения в слое толщиной h пластины 3. Число квантов тормозного излучения, попадающих в канал, зависит от угла падения электрона на пластину 2.

При использовании в предлагаемом устройстве в качестве мишени вольфрамовых

пластин для получения К# излучения вольфрама параметр д принимает следующее значение: Еа 57,98 кэВ, Ир 80,2эВ, k 53,27см 1, $ 9-Ю 9, & 1,38 10 3рад, л 0,26 мкм, d lMKM, 1х 7,7см, (.

При использовании в качестве мишени кремниевых пластинок получается следующее значение параметра д : Еа - 1,74 кэВ , Шр 31зВ. k- 755CM-1, /9 4,28 1.78- , h 0,24 мкм, d 10 мкм, Lx 2 см, д 37.

Таким образом, в результате реализации предлагаемого устройства получается коллимированный пучок рентгеновских и гамма-квантов, при этом интенсивность пучка s 10-100 раз превышает интенсивность пучка, которая получается в устройстве, выбранном в качестве прототипа.

Формула изобретения

Источник коллимированного рентгеновского излучения, содержащий источник электронов, мишень и коллиматор, канал которого образован пластинами, полирован

ные поверхности которых плотно сжаты. ионизационнае потери энергии отличающийся тем, что, с цельюdX K увеличения интенсивности коллимирован-электрона в материале мишени; ного пучка фотонов, мишень и коллиматорЕу- энергия фотона, совмещены, а источник электронов установ-5 продольные размеры коллиматора не пре- лен с внешней стороны одной из пластин,вышают величины 1/а, где а-показатель толщина Хо которой определяется соотно-ослабления излучения в канале коллимато- шениемра при движении фотонов в режиме полного

внешнего отражения от стенок канала, а

I dE I 1 область генерации излучения в мишени I d)T I dX ;делена от краев мишени слоем поглотителя,

где Ео - энергия электрона на входе в ми- инейный Размер которого превышает , .нк«среднюю длину свободного пробега фотоШ6НЬ|.

нов в материале пластин.

Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использозано а рентгеновской томографии и литографии. Цель изобретения состоит в увеличении интенсивности коллимированного пучка фотонов. Источник коллимированного рентгеновского и гамма-излучения состоит из источника электронов 1 и мишени, включающей две пластины 2, 3, установленные одна за другой с зазором 4 размера d, который удовлетворяет условию многократного полного внешнего отражения ПВО возбуждаемого измерения от стенок пластин 2 и 3. Толщина же верхней пластины 2 должна быть не менее чем & /К, где & - критический угол ПВО, К - показатель ослабления излучения с энергией возбуждаемых фотонов Еа. 1 ил. « le о 00 ч 00 00