Импульсная рентгеновская трубка Советский патент 1993 года по МПК H01J35/22 

Изобретение относится к рентгеновским трубкам, работающим в импульсном режиме, и может быть использовано преимущественно для обработки или контроля тонких материалов и структур.

Цель изобретения -увеличение выхода рентгеновского излучения в импульсе.

На чертеже представлена рентгеновская трубка.

Импульсная рентгеновская трубка содержит вакуумированную оболочку 1, которая может быть покрыта слоем материала 2, например меди, имеющей большой коэффициент вторичной эмиссии в диапазоне энергий от 0 до 20 кэВ, при импульсных анодных напряжениях 55-60 кВ, выходное окно 3, анод 4, выполненный, например, из меди, для которой низкоэнергетическая часть спектра (до 20 кэВ) в основном (не менее 80 %) определяется характеристическим излучением мишени-анод трубки при указанных импульсных питающих напряжениях. Катод 5 в представленной на чертеже конструкции выполнен в виде шахматного поля, причем узел анод 4 и катод 5 выполнен в виде частей

концентрических поверхностей с центром на выходном окне рентгеновской трубки, расположенных внутри вакуумной оболочки 1 симметрично относительно выходного окна 3 таким образом, что вогнутые поверхности обращены в сторону выходного окна.

Трубка работает следующим образом.

При подаче импульса питающего напряжения на диод, состоящий из анода 4 и катода 5, электроны, вырванные с поверхности катода 5, ускоренные в промежутке анод-катод, попадают на катод, в материале которого тормозятся с выделением рентгеновского излучения. Поток рентгеновского излучения распределяется по всей внутренней поверхности вакуумированной оболочки 1. Благодаря симметричному размещению катодно-анодного узла по отношению к выходному окну 3 и фирмам анода . и катода, на плоскость окна работает наибольшая поверхность катода 5, что позволяет получить на выходе окна наиболее интенсивный первичный поток излучения. Рентгеновское излучение, падающее на стенки вакуумированной оболочки 1, попаСП

00

о ел ел

дает в слой материала с большим коэффициентом вторичной эмиссии, вызывая вторичное рентгеновское излучение, часть которого опять попадает на выходное окно 3.

Вторичное излучение, падающее на стенки вакуумированной оболочки, вновь попадает на материал 2, вызывая дополнительное излучение, часть которого опять попадает на выходное окно 3 и т. д.

Благодаря механизму вторичной эмиссии, значительно повышается КПД трубки и обеспечивается значительная концентрация рентгеновских лучей в плоскости выходного окна. .

Конструкция катодно-анодногоузла может меняться в зависимости от типа анода, работающего либо на отражение, либо на прострел. Если анод работает на отражение, то сферическая поверхность катода расположена внутри сферической поверхности анода и катод имеет структуру, прозрачную для рентгеновских лучей, например в виде сетки или шахматной доски с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками.

Если в конструкции использован анод прострельного типа, например, в виде сферической бериллиевой поверхности, выполненной из фольги с напыленным на нее тормозящим слоем вольфрама или меди, то его сферическую поверхность располагают внутри сферической поверхности, катода.

Конусообразная нижняя часть трубки заканчивается выходным окном 3, располо- женным симметрично относительно узла анод-катод 4, 5, на небольшую площадь ко- торого-падает наиболее интенсивный поток рентгеновских лучей, т. к. на эту площадь работает наибольшая поверхность анода 4, причем рентгеновские лучи проходят путь от анода 4 до окна 3 в вакууме без потерь. Кроме того, такая форма трубки с малым размером окна необходима для обработки малых объектов, например таких, как полу- проводниковые структуры на пластинах, выборочно или последовательно при условии отсутствия воздействия на соседние элементы.

Применение в предлагаемой трубке по- крытия внутренней поверхности по меньшей мере сужения трубки или выполнения его из материала, испускающего вторичное рентгеновское излучение, и выполнение узла анод-катод в виде частей концентриче- ских сферических поверхностей и

расположение их особым образом, позволяет выход рентгеновского излучения в импульсе.

Трубка может быть использована для контроля и обработки тонких материалов, в частности, для обработки полупроводниковых структур. В настоящее время ни у нас, ни за рубежом не существует рентгеновских трубок для этих целей, работающих на низких энергиях и обеспечивающих на выходе достаточную концентрацию рентгеновского излучения.

Применение такой трубки, работающей при низких питающих напряжениях, при производстве полупроводниковых микросхем, их контроле, при обработке различных тонких материалов, позволит значительно сократить производственные расходы, т. к. установки с применением этих трубок могут быть установлены непосредственно в производственных помещениях. Повышение выхода излучения в импульсе при низких питающих напряжениях не приводит к увеличению доли неиспользованного излучения, приводящего в ионизации воздуха и образованию вредных частиц.

Формула изобретения

1. Импульсная рентгеновская трубка, отличающаяся тем, что, с целью увеличения выхода рентгеновского излучения в импульсе, анод и катод выполнены в виде частей концентрических сферических поверхностей с центром симметрии на выходном окне рентгеновской трубки, корпус трубки выполнен с идущим от анодно-катод- ного узла сужением, в вершине которого размещено указанное выходное окно, и внутренняя поверхность по меньшей мере сужения корпуса снабжена покрытием или выполнена из материа-ла, испускающего вторичное рентгеновское излучение под действием рентгеновского излучения анода и/или электронов,

2. Трубка по п. 1,отличающаяся тем, что анод выполнен массивным, а катод размещен с обращенной к выходному окну стороны анода и выполнен в виде сетчатой или шахматной структуры.

3: Трубка по п. 1,отличающаяся тем, что анод выполнен прострельным, катод размещен с противоположной относительно выходного окна стороны анода и вся внутренняя поверхность корпуса трубки снабжена покрытием или выполнена из материала, испускающего вторичное рентгеновское излучение.

Использование: в области рентгенотехники. Сущность изобретения: анод и катод трубки выполнены в виде частей концентрических сферических поверхностей с центром симметрии на выходном окне рентгеновской трубки, корпус которой выполнен с сужением, идущим от анодно-ка- тодного узла, в вершине которого размещено выходное окно, внутренняя поверхность корпуса снабжена покрытием или выполнена из материала, испускающего вторичное рентгеновское излучение под действием излучения анода. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.