(57)【要約】本発明の概念は、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法に関し、方法は、ターゲットを提供するステップと、電子ビームを提供するステップと、ターゲットに対して第１の方向に沿って電子ビームを偏向させるステップと、電子ビームとターゲットとの間の相互作用を示す電子を検出するステップと、検出された電子と電子ビームの偏向とに基づいて、第１の方向に沿った、ターゲット上の電子ビームの第１の伸張を決定するステップと、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を検出するステップと、検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、ターゲット上の電子ビームの第２の伸張を決定するステップとを備える。【選択図】  図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、
前記ターゲットを提供するステップと、
前記電子ビームを提供するステップと、
前記ターゲットに対して第１の方向に沿って前記電子ビームを偏向させるステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するステップと、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第１の伸張を決定するステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線放射を検出するステップと、
前記検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第２の伸張を決定するステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記ターゲットは、センサエリアを部分的に遮蔽し、前記方法は、
前記ターゲットと前記センサエリアの遮蔽されていない部分との間で前記電子ビームの少なくとも一部を偏向させること
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出された電子は、二次電子、後方散乱電子、前記ターゲットを通過する電子、前記ターゲットに吸収される電子のうちの少なくとも１つである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出されたＸ線放射に基づいて前記相互作用領域のサイズを決定することを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記相互作用領域の前記サイズは、前記第２の方向に沿って決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電子ビームは、前記ターゲット上にスポットを形成し、前記スポットは、前記第２の方向よりも前記第１の方向に広い、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記スポットは、線状である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の方向は、前記第２の方向に対して略垂直である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って移動している、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電子ビームの前記決定された第１の伸張及び前記決定された第２の伸張のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電子ビームの強度を、前記ターゲットに供給される電力密度が所定の限界未満に維持されるように調整すること
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲット上の前記電子ビームの前記第１の伸張を維持しながら、前記ターゲット上の前記電子ビームの前記第２の伸張が減少するように、前記電子ビームを調整することを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
Ｘ線放射を放出するように構成されたＸ線源であって、
ターゲットと、
相互作用領域において前記ターゲットと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビームを発生させるように動作可能な電子源と、
前記電子ビームを制御するための電子光学手段と、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線放射を検出するように適合された第２のセンサと、
前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、及び前記電子光学手段に動作可能に接続されたコントローラと
を備え、
前記電子光学手段は、前記ターゲットに対して第１の方向に前記電子ビームを偏向させるように構成され、
前記コントローラは、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第１の伸張を決定し、
前記検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第２の伸張を決定する
ように適合されている、Ｘ線源。
【請求項１３】
前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って移動するように構成された移動ターゲットである、請求項１２に記載のＸ線源。
【請求項１４】
前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って伝搬する液体ターゲットである、請求項１２に記載のＸ線源。
【請求項１５】
前記第２のセンサは、前記電子ビーム及び前記ターゲットの移動方向に対して略垂直な方向に伝搬するＸ線放射を検出するように構成される、請求項１３又は１４に記載のＸ線源。
【請求項１６】
前記電子光学手段は、前記ターゲット上に前記電子ビームの細長い断面を提供するように構成され、前記断面の最大直径は、前記第１の方向に対して略平行である、請求項１２乃至１５のうちのいずれか一項に記載のＸ線源。
【請求項１７】
電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を、相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、
前記ターゲットを提供するステップと、
前記電子ビームを提供するステップと、
前記ターゲットに対して第１の方向に沿って前記電子ビームを偏向させるステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するステップと、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの電力密度を示す量を決定するステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線束を測定するステップと、
前記測定されたＸ線束が増加し、かつ、前記電力密度が所定の限界未満に維持されるように、前記ターゲット上の前記電子ビームを、コントローラを用いて、調整するステップと
を備える方法。
【請求項１８】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記測定されたＸ線束を増加させるために、前記第１の方向に対して垂直な方向に、前記ターゲット上の前記電子ビームの伸張を調整することを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電力密度を所定の限界未満に維持するために、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの伸張を維持することを備える、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電子ビームの焦点及び前記電子ビームの形状の両方を変更することを備える、請求項１７乃至１９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電子ビームの強度を変更することを備える、請求項１７乃至２０のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
Ｘ線放射を放出するように構成されたＸ線源であって、
ターゲットと、
相互作用領域において前記ターゲットと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビームを発生させるように動作可能な電子源と、
前記電子ビームを制御するための電子光学手段と、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサと、
前記Ｘ線源からのＸ線放射を受け取る検出器から信号を受け取るように構成された入力ポートと、ここで、前記信号は、前記検出器が受け取るＸ線束を示すものであり、
前記第１のセンサ、前記入力ポート、及び前記電子光学手段に動作可能に接続されたコントローラと
を備え、
前記電子光学手段は、前記ターゲットに対して第１の方向に前記電子ビームを偏向させるように構成され、
前記コントローラは、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの電力密度を示す量を決定することと、
前記電力密度が所定の限界未満に維持されるように、そして前記Ｘ線源から受け取る前記Ｘ線束を示す前記信号が増加するように、前記電子ビームを調整することと
を行うように適合されている、Ｘ線源。
【請求項２３】
前記電子光学手段は、集束レンズと少なくとも１つのスティグマトールコイルとを備える、請求項２２に記載のＸ線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される発明は、一般に、Ｘ線放射を発生させるための方法及びデバイスに関する。より正確には、本発明は、電子衝撃Ｘ線源における、電子ビームとターゲットとの間の相互作用の制御及び特徴付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線放射は、電子ビームを電子ターゲットに衝突させることによって発生し得る。Ｘ線源の性能は、とりわけ、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射の焦点サイズの特性に依存する。一般に、Ｘ線放射の輝度を高めること及び焦点サイズを小さくすることが追求され、これには、電子ビーム及びターゲットとのその相互作用の制御の改善が必要である。特に、ターゲットに衝突する電子ビームのスポットサイズをより精確に決定して制御しようとするいくつかの試みが行われてきた。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１６／０３３６１４０号明細書は、そのような試みの一例であり、そこでは、後方散乱電子を検出しながら構造化された移動ターゲット上で電子ビームを走査することによって電子ビームの断面の第１及び第２の幅が測定される。この走査は、ターゲットの移動の方向に対して横向きに実行され、高さ及び幅方向の両方における断面の測定値を得るために電子ビームが９０度回転する。
【０００４】
しかしながら、このアプローチはいくつかの欠点を伴う。第１に、回転は、スポットの形状を歪める危険性があるビームの電子光学変調を必要とする。これは、測定の信頼性及び精度を低下させ得る。第２に、回転ベースの技術は、移動ターゲットに集束している細長い又は線状のスポットを利用するシステムに実装することが困難であり得る。長さ方向が移動の方向に沿って配向されるように線状のスポットを回転させると、ターゲットの過熱が引き起こされ得る。従って、Ｘ線放射を発生させるための改善されたデバイス及び方法が依然として必要である。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、一般にＸ線源で、特に先述の技術で遭遇する上記制限に関してなされたものである。故に、本発明の目的は、Ｘ線源のターゲットに衝突する電子ビームの伸張（extension）を測定するための改良された技術を提供することである。
【０００６】
従って、独立請求項に記載の特徴を有する方法及びデバイスが提供される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を規定する。
【０００７】
故に、Ｘ線源における方法が提案され、ここにおいて、Ｘ線源は、ターゲットの相互作用領域における電子ビームとの相互作用によってＸ線放射を放出するように構成される。電子ビームの幅、又は電子ビームによってターゲット上に形成される焦点は、電子ビームとターゲットとの間の相互作用を示す電子の測定値を、相互作用領域から生じるＸ線放射の測定値と組み合わせることによって、例えば垂直方向及び水平方向のような少なくとも２つの方向で決定され得る。
【０００８】
電子ビームが電子ターゲットに衝突する相互作用領域における電子ビームの幅は、Ｘ線発生プロセスに影響を及ぼす重要な要素である。相互作用領域から離れて位置するセンサエリアを用いて相互作用領域の幅を決定することは簡単ではない。本発明は、ターゲット上で電子ビームを偏向させ、ターゲットにおける相互作用を示す電子の観点から応答を検出することによって、第１の方向における幅測定を実行する方法を提供する。検出される電子は、例えば、ターゲットから後方散乱され、ターゲットによって吸収され、及び／又はターゲットを通り過ぎ得る（すなわち、ターゲットと相互作用しない）。ターゲットは、例えば、構造上で電子ビームを走査又は偏向するときに、検出される電子信号においてコントラストを発生させる構造を備え得る。構造は、例えば、第１の材料と第２の材料との間の界面であるか、スリットもしくは溝部であるか、又は例えば電子吸収もしくは後方散乱においてコントラストを発生させることができる他の手段であり得る。故に、そのような構造上で電子ビームを移動させることによって、検出される電子のコントラストを使用して、走査方向における電子ビームの幅を決定又は推定することができる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、走査は、電子ターゲットによって遮蔽されていないセンサエリアにビームが衝突する第１の位置と、電子ターゲットがセンサエリアを最大限に遮蔽する第２の位置と、中間位置の適切なセットとの間で実行され得る。記録されたセンサデータが偏向設定の関数とみなされる場合、遮蔽されていない位置（大きいセンサ信号が予想される）と遮蔽された位置（小さいセンサ信号が予想される）との間の遷移が識別され得る。遷移の幅は、電子ターゲットで測定される電子ビームの幅に対応する。このようにして決定された幅は、偏向器設定の観点から、相互作用領域のレベルにおけるビームの変位と偏向器設定との間の関係が利用可能な場合、長さ単位に変換され得る。
【００１０】
いくつかの実施形態では、走査は、電子ターゲットによって遮蔽されていないセンサエリアに衝突する前に電子ビームの少なくとも半分がターゲットの第１の側を通過する第１の位置と、電子ターゲットによって遮蔽されていないセンサエリアに衝突する前に電子ビームの少なくとも半分がターゲットの第２の側を通過する第２の位置との間で実行され得る。電子ビームの幅は、ビームがターゲットの第１の側から他方の側に走査されるときに、検出される電子の変化から抽出され得る。このようにして、ターゲット幅を超えるビーム幅も測定され得る。
【００１１】
電子ターゲットのエッジ又は他のコントラスト発生手段に対して垂直な方向に走査を実行することが有利であるが、データ処理がエッジに対する走査角度を考慮することによって斜めの走査方向が補償され得る。
【００１２】
当技術分野ではそれ自体が既知であるアーベル変換技法によって電子センサデータを処理することによって、電子ビームについてのより詳細な情報、特にその形状又は強度プロファイルを抽出することが可能であり得る。
【００１３】
ビーム幅は、上の例で開示されたタイプのセンサによって提供される情報から導出され得る。
【００１４】
本発明は更に、Ｘ線スポットサイズを測定することによって第２の方向における電子ビームの幅測定を実行するための方法を提供する。Ｘ線スポットサイズは、Ｘ線放射を発するＸ線源のサイズ又は伸張として理解され得る。測定は、発生したＸ線放射に敏感なセンサエリアを用いて実行され得る。Ｘ線スポットサイズを決定するための技術の例は、例えば、イメージングのためにピンホール、スリット、又はロールバーを利用し得る。Ｘ線スポットの完全な二次元空間分布は、ピンホール法によって得ることができ、ここにおいて、スリット及びロールバーの画像は、それぞれ、線広がり関数及びエッジ広がり関数に対応する。これらの例示的な方法は、相互作用領域及びセンサエリアの位置と、検出された信号と、それらの間に配置された任意のＸ線光学系との間の関係を利用することによって、スポット高さのような第２の方向におけるＸ線スポットの幅を導出するために使用され得る。
【００１５】
Ｘ線源の分解能の評価として引用されることもあるＸ線スポット、すなわち線源スポットのサイズは、とりわけ、電子スポットのサイズ及びターゲット内の電子及び光子の散乱に依存する。衝突する電子ビームは、ある深さまでターゲット材料を貫通する傾向があり、それにより、ある体積のターゲット材料が活性化して、Ｘ線放射を放出する。しかしながら、Ｘ線放射は、ターゲット材料によって減衰する傾向がある。ターゲットから離れる前にＸ線放射が通過しなければならないターゲット材料が多いほど、減衰は大きくなる。故に、Ｘ線スポットの実際のサイズ又は有効なサイズは、検出可能なＸ線放射、すなわちターゲットを実際に離れる放射を発生させるターゲット材料のＸ線放射体積のサイズとして決定され得る。従って、Ｘ線スポットのサイズを使用して、ターゲット材料にＸ線放射を放出させる電子ビームの対応するスポットサイズの知識を得ることができる。有利に、Ｘ線スポットサイズと電子スポットサイズとの間の変換は、電子を散乱させるターゲット材料の傾向、Ｘ線放射を吸収するターゲット材料の能力、衝突する電子の侵入深さ、電子ビームの入射角、及びターゲットのジオメトリに基づき得る。
【００１６】
従って、本発明の概念は、電子スポットの幅が、電子スポットの回転を実行することなく、例えば横方向及び垂直方向のような少なくとも２つの方向で決定されることを可能にする。これは、第１の次元の幅が別の次元の幅よりも著しく大きいいわゆる線状のスポットにとって、そして特に移動ターゲット上で使用されるときに特に有利である。そのようなシステムでは、最大幅（線状スポットの長さ伸張）が、（回転ターゲットの場合は）回転の軸の方向にターゲットを横切って、すなわち、相互作用領域においてターゲットの進行方向に対して略垂直に配向されるように、かつ、最小幅（線状のスポットの厚さ又は高さ）が進行方向にあるように、電子スポットを配置することが望ましい。スポットを進行方向にわたって可能な限り広くすることで、ターゲットを過熱することなく電子ビームの比較的高い総電力を使用することができることを実験は示している。特に、スポットをより広くすることによって、最大電力密度、すなわち単位長さあたりの電力を増加させることなく、より多くの総電力を適用することができる。更に、これは、スポットが進行方向に可能な限り小さい又は狭い場合、高い輝度を有するＸ線源に帰着するため、有利である。
【００１７】
故に、ターゲットを損傷することなく、発生するＸ線放射の性能が最大化されるようにＸ線源をセットアップして較正することは、細心の注意を要するタスクであり得る。別の言い方をすれば、損傷閾値を実際に超えることなく、損傷閾値の可能な限り近くで、Ｘ線源、特に電子源を動作させることが望ましい。このことを考慮すると、較正され最適化されたスポットを回転させてそのサイズを決定することは意欲を削ぐ試み（discouraging endeavour）であり得、当業者は、潜在的な損傷からターゲットを保護するために、測定中の電子ビームの総電力を低減させたいと望むであろう。ターゲット材料の進行方向と整列するように線状の電子スポットを回転させると、ターゲット材料は、増加した時間期間の間、電子ビームに曝されるため、過熱される恐れがある。本発明の概念は、電子ビームの元の向き及び総電力を維持しながら、ターゲットの進行方向に沿ってかつ直交方向で電子スポットが測定されることを可能にするため、この課題に対するソリューションを提供する。
【００１８】
既に述べたように、第１の方向におけるスポット幅を決定するために使用される測定又は検出される電子は、ターゲットの代わりにセンサエリアに衝突する電子であり得る。換言すると、そのような電子は、電子源によって発生し、それらがセンサエリアに向かって通過することを可能にする軌道を有し得る。
【００１９】
代替的に又は追加的に、ターゲットから放出される電子も同様に検討され得る。そのような電子は、電子ビームがターゲットに放射されるときに後方散乱されるものであり、ターゲット材料の内部で弾性的に散乱され、そこから放出される反跳電子を含む。後方散乱電子の数は、ターゲットに衝突する電子数を示すため、電子ビームがターゲット上で走査されるにつれて変動し得ることは認識される。
【００２０】
別の例では、二次電子も同様に検討され得る。二次電子は、電子ビームの電子より低いエネルギーを有する電子とみなされ得、イオン化生成物として生じ得る。
【００２１】
更なる例では、電子ビームとの相互作用を示すためにターゲットによって吸収される電子が検出され得る。吸収される電子は、例えばターゲットに接続された電流計のような検出デバイスによって検出され得る。
【００２２】
電子ビームは、ターゲットに供給される電力密度（又は、電流、強度、もしくは熱負荷）が、ターゲットの過熱、熱誘起損傷、及び／又は過剰なデブリ生成を回避するために、所定の限界未満に維持されるように制御され得る。ターゲットに対する熱負荷を測定し定義する方法はいくつか存在する。１つの選択肢は、電子ビームの総電力とターゲット上の電子スポットの面積との比として電力密度を決定することである。代替的に、ターゲットの各点に供給される最大電力が代わりに考慮され得る。移動ターゲットの進行方向に対して横方向に配向された線状のスポットの場合、スポットの長さ方向に沿った電力密度分布を測定することが有益であり得る。
【００２３】
故に、第１及び第２の方向において電子スポットの幅を決定することができることで、ターゲットと相互作用する電子の電力密度又は電力密度分布を決定することが可能であり得る。次に、これにより、Ｘ線源を（ターゲット損傷及び過剰なデブリ生成が発生する可能性がある）損傷閾値のより近で、故により高い性能で動作させることができるように、電子源を相応に制御することができるであろう。
【００２４】
本開示の目的のために、電子ビームは、特定の電力をターゲットに送達するその能力によって特徴付けられ得ることに留意されたい。単位時間あたりのターゲットに送達されるエネルギーの総量として定義されることが知られている電力は、単位時間あたりの送達される電子のエネルギー及び総数（又はフラックス）によって決定され得る。ターゲットの単位面積（又は単位長さ）あたりの送達電力は、電力密度と呼ばれ得、ターゲットの電子スポット領域の単位面積（又は単位長さ）あたりの平均電力を表すと考えられ得る。本開示の文脈において、「電力密度プロファイル」及び「電力密度分布」という用語は、ターゲットの特定の領域内の電力密度の局所分布を表すために互換的に使用され得る。これらの用語は、ターゲット上の電子スポットの異なる部分が異なる熱負荷にさらされ得るように、電力密度が電子ビームの断面にわたって変動し得るという事実を捉えるために導入される。
【００２５】
一実施形態によれば、電子ビームの電力密度を示す量は、ターゲットに対して第１の方向に沿って電子ビームを偏向させ、電子ビームとターゲットとの間の相互作用を示す電子を検出することによって決定することができる。この量は、第１の方向に沿った電力密度プロファイルであり得る。しかしながら、例えば、上記第１の方向に沿った電子ビームの伸張、又は上記第１の方向に沿った電力密度の最大値を決定すれば十分であり得る。更に、電子ビームは、電力密度を所定の限界未満に維持しながら、ある所望の効果を達成するように調整され得る。これは、電力密度を示す上記量を特定の値未満に保つことに対応し得る。上記量と実際の電力密度との間の厳密な対応は、意図した目的を達成するために、すなわち、ターゲットに過負荷をかけることなく出射Ｘ線放射を最適化するように電子ビームを調整するために必要とはされないであろう。
【００２６】
一実施形態によれば、電子ビームは、ターゲット上の電子ビームの第１の伸張を維持しながら、ターゲット上の電子ビームの第２の伸張が減少するように調整され得る。ターゲット上の電子スポットが略線状である場合、本実施形態は、その長さを維持しながらスポットの線幅を低減する方法として理解され得る。
【００２７】
以下では、本発明の実施形態の構成が説明される。この特定の実施形態では、電子ターゲットは、Ｘ線源の電子光学軸、これに沿って電子ビームが相互作用領域に向かう途中移動する、に対して略垂直であり得る方向に進む、回転固体ターゲット又は液体金属ジェットターゲットのような移動ターゲットであり得る。一実施形態によれば、そのようなセットアップによって発生するＸ線放射は、進行方向及び電子光学軸の両方に対して略垂直な軸に沿って配向されたＸ線透過窓を通って出ることができる。電子源の視点から相互作用領域を見ると、この方向は、ターゲットに対して「横向き」又は横方向と呼ばれ得る。Ｘ線センサは、相互作用領域に対して異なる位置に配置され得る。しかしながら、空間上の理由で、Ｘ線窓及び相互作用領域を通過する軸に沿って、ターゲットの、Ｘ線窓とは反対側にＸ線センサを配置することが望ましであろう。この位置において、Ｘ線センサは、ターゲット、ひいてはＸ線スポット、を側面から見ることとなり、それにより、ターゲットの進行方向におけるＸ線スポットの伸張が決定され得る画像を正確に取得することができる。しかしながら、他方の横方向における電子スポットの伸張を決定するために、例えば電子ビームに対してターゲットの下流に配置され得る電子センサを用いることは明らかな利点である。
【００２８】
Ｘ線源が集光Ｘ線光学系を備えるシステムの一部である実施形態によれば、Ｘ線センサは、上記光学系の焦点面、すなわちＸ線光学系がＸ線スポットの画像を作成する平面に配置され得る。光学系の倍率の知識を用いて、Ｘ線スポットのサイズが、焦点面で実行される測定から算出され得る。最大Ｘ線束が望まれる集光Ｘ線光学系を備える実施形態では、Ｘ線束を測定し、ターゲットに対する熱負荷を一定に保つために幅を一定に保ちながらこの測定されたＸ線束を増加させるように電子スポットの高さを調整すれば十分であり得る。この実施形態では、Ｘ線センサとしてＸ線感知ダイオードを使用すれば良いであろう。この場合、電子スポットの絶対高さを得ることはできない。
【００２９】
いくつかの実施形態では、可能な限り小さい高さを有するＸ線スポットを提供することが望ましい。これは、好ましくは電力密度を所定の限界未満に維持しながら、電子スポット高さが減少するように電子ビームを調整することによって達成され得る。Ｘ線スポット高さが実際に減少することを確実にするために、好ましくはＸ線センサを用いて、Ｘ線スポット高さの相対的又は絶対的測定を提供することが必要であり得る。
【００３０】
いくつかのアプリケーションでは、（ピンホール、スリット、又はミラーのような）光学素子を用いて透過される全Ｘ線束（すなわち、単位時間あたりの光子）を最大化することが望ましい。この場合、電子ビームは、好ましくは電力密度を所定の限界未満に維持しながら、透過した全光束を示すセンサ読取り値が増加するように調整され得る。
【００３１】
いくつかのアプリケーションでは、特定のエリアにおけるＸ線束密度（すなわち、単位時間及び単位面積あたりの光子）を最大化することが望まれ得る。この場合、電子ビームは、好ましくは電力密度を所定の限界未満に維持しながら、そのエリアにおけるＸ線束密度を示すセンサ読取り値が増加するように調整され得る。
【００３２】
最大化しようとしているのがＸ線束であるかＸ線束密度であるかにかかわらず、関連するＸ線束（例えば、光学素子が透過させたＸ線束又は特定のエリアを透過したＸ線束）を示す測定値が必要とされ得る。Ｘ線束密度は、エリアが既知であることを条件として、光束が測定される実際のエリアに基づいて算出され得る。しかしながら、Ｘ線源の所与のセットアップについて、Ｘ線束又はＸ線束密度のいずれかを増加させることは、関連するＸ線束を示す測定値を増加させることに対応し得る。関連するＸ線束は、関連するＸ線束に寄与するＸ線放射が発生する相互作用領域の一部によって受け取られる電子束を増加させることによって増加し得る。これらの場合のいずれにおいても、Ｘ線スポットの伸張を決定する必要はない。
【００３３】
電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射の一部が、例えば、Ｘ線束を測定するために使用される構成要素の幾何学的制約及び／又は視野制限により、測定されたＸ線束に寄与しない場合、電子ビームの高さ、ひいてはＸ線スポットの高さは、発生したＸ線放射のより大きな部分がＸ線センサに到達することを可能にするために低減し得る。電力密度が既に所定の限界を下回っており、所定の限界に十分に近いことを条件として、電子ビーム幅は、高さが減少する間、略一定に保たれ得る。
【００３４】
一実施形態によれば、上で説明したＸ線源がＸ線センサなしで提供され得る。代わりに、Ｘ線源は、Ｘ線センサ又は検出器において受け取るＸ線束を示す信号を受け取るように構成された入力ポートを備え得る。Ｘ線センサは、Ｘ線源の外部にあり得、Ｘ線源によって発生するＸ線束を受け取るように構成され得る。従って、入力ポートは、信号を受け取るためにＸ線センサに通信可能に接続されており、Ｘ線源によって発生し、Ｘ線センサによって受け取られるＸ線束を増加させるように電子ビームを調整するときに信号がコントローラによって使用され得るようにコントローラに動作可能に接続され得る。好ましくは、コントローラは、電力密度を所定の限界未満に維持しながら、センサが受け取るＸ線束を増加させるように、電子ビームを調整し得る。この実施形態は、Ｘ線センサが他の目的にも必要とされ得るアプリケーションにとって有利であり得る。
【００３５】
一実施形態によれば、Ｘ線源は、少なくとも２つの異なる方向でＸ線スポットの伸張を示すデータを提供することができるＸ線センサを備え得る。故に、Ｘ線スポットの高さだけでなく、Ｘ線センサから見たその幅（投影幅とも呼ばれる）も決定され得る。これは、投影幅の変化がＸ線源の性能不良を示し得る点で有利であり得る。投影幅の変化の原因には、ターゲット又は電子ビームの形状の変化が含まれ得る。液体ジェットターゲットを備える実施形態では、投影幅の変化は、液体ジェットの断面形状の偏差によって引き起こされ得、これは、不安定性の兆候とみなされ得る。投影幅の変化の別の考えられる原因は、電子ビームの非対称性であり、これは、電子ビームの供給源として使用されるカソードの経年劣化によって引き起こされ得る。
【００３６】
電子ビームは、少なくともいくつかの場合、Ｘ線スポットの投影幅の変化を補償するように調整され得る。いくつかの実施形態では、第１の方向に沿って電子ビームを移動させることは、投影幅に影響を及ぼし得る。電子ビームの電力密度の非対称性は、ターゲットの局所的な過熱を回避するために電子ビームの総電力が減少することを必要とし得る。更に、いくつかのアプリケーションでは、特定のＸ線スポット形状が必要とされ得る。この例は、円形スポットの要件となり得る。そのような場合、電子ビームは、電力密度を所定の限界未満に維持しながら、Ｘ線スポットの高さと投影幅とが互いに近づくように調整され得る。
【００３７】
一実施形態によれば、電子スポットの幅及び高さの測定は、掲示的に一貫した性能を保証するために、Ｘ線源の耐用年数にわたって繰り返される。スポットサイズの変化が検出された場合、これらの変化を調整するために、電気光学システムに補償が適用され得る。
【００３８】
他の構成も同様に考えられること、及び、電子光学軸、進行方向、及び互いに直交するＸ線伝播方向のような上で説明した方向が、本発明の概念の解明を助けるのに使用される単なる例であることは認識される。しかしながら、他の構成、相対的な向き及び配置は、添付の特許請求の範囲内で可能であり、添付の図面に関連して更に詳細に説明される。
【００３９】
本出願の目的で、「センサ」又は「センサエリア」は、センサに衝突するＸ線放射又は電子ビームの存在（及び、適用可能な場合、電力又は強度）を検出するのに適した任意のセンサを指し得、それはまた、そのようなセンサの一部を指し得る。いくつかの例を挙げると、センサは、電荷感知領域（例えば、電流計を介して接地された導電板）、シンチレータ、光センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、等であり得る。
【００４０】
電子センサ又はセンサ配列は、電子光学手段によって定義される電子光学軸が中心である必要はない。相互作用領域の位置及び／又はシステムの光軸に対するセンサ位置が既知であれば十分である。
【００４１】
電子ビームの幅は、電子ビームの断面で見たときの電子ビーム強度分布の半値全幅として定義され得る。電子の幅は、ターゲットに衝突するときの電子ビームの「スポットサイズ」又は「焦点スポットサイズ」と呼ばれ得る。Ｘ線スポットの幅は、同様の方法で、すなわち空間強度分布の半値全幅として定義され得る。
【００４２】
「スポットサイズ」という用語は、電子スポットを考慮するとき、１つ又はいくつかの方向への伸張、又は電子ビームの断面積を指し得る。故に、「第１の伸張」及び「第２の伸張」という用語は、ターゲット上のスポットの第１の直径及び第２の直径、又は第１の断面長さ及び第２の断面長さを指し得る。これらの方向は必ずしも直交する必要はない。しかしながら、いくつかの実施形態では、それらは直交してもよく、更に、スポットの高さ及び幅、又は垂直方向の伸張及び横方向の伸張と呼ばれ得る。
【００４３】
相互作用領域は、Ｘ線放射が発生するターゲットの表面又は体積を指し得る。特に、相互作用領域は、Ｘ線源のＸ線窓を介して透過し得るＸ線放射が発生する表面又は体積を指し得る。一例では、相互作用領域の表面における電子ビームの幅は、電子ビーム強度分布の半値全幅として定義される。ターゲット上の相互作用領域の表面は、電子ビームの「スポットサイズ」と呼ばれ得る。一般に、相互作用領域は、ターゲット内の電子散乱のため、電子ビームスポットサイズよりも広い断面を有し得る。
【００４４】
本出願の文脈において、「粒子」、「汚染物質」、及び「蒸気」という用語は、Ｘ線源の動作中に発生するデブリ、液滴、及び原子を含む自由粒子を指し得る。これらの用語は、本出願を通して互換的に使用され得る。故に、粒子は、ターゲットの材料の蒸気への相転移によって発生し得る。蒸発及び沸騰は、そのような転移の２つの例である。更に、例えばデブリのような粒子は、例えば、固体ターゲットの過熱、及び液体ターゲットの飛散、激しい衝撃、又は乱流によって発生し得る。故に、本開示で言及される粒子が、必ずしも蒸発プロセスから生じる粒子に限定されないことは認識される。
【００４５】
ターゲットは、静止型又は回転型の固体ターゲット又は液体ターゲットであり得ることは認識されるであろう。「液体ターゲット」又は「液体アノード」という用語は、本出願の文脈では、ノズルを通して押し出され、Ｘ線源の真空チャンバの内部を伝播する液体ジェット、ストリーム、又は液体の流れを指し得る。ジェットは一般に、液体の本質的に連続した流れ又はストリームから形成され得るが、このジェットが、追加的に又は代替的に、複数の液滴を備え得るか、更には複数の液滴から形成され得ることは認識されるであろう。特に、液滴は、電子ビームとの相互作用によって生じ得る。液滴のグループ又はクラスタのこのような例は、「液体ジェット」又は「ターゲット」という用語によって包含され得る。液体ターゲットの代替的な実施形態は、複数のジェット、静止もしくは回転する液体のプール、固体表面上を流れる液体、又は固体表面によって閉じ込められた液体を含み得る。
【００４６】
ターゲットのための液体が、例えばインジウム、スズ、ガリウム、鉛もしくはビスマス、又はそれらの合金のような、好ましくは低融点を有する液体金属であり得ることは認識されるであろう。液体の更なる例には、例えば水及びメタノールが含まれる。
【００４７】
液体ターゲットが液体ジェットとして提供される実施形態によれば、Ｘ線源は、閉ループ循環システムを備えるシステムを更に備え得るか、又はそれの内に配置され得る。循環システムは、相互作用領域の下流で液体ターゲット材料を受け取るように構成された収集リザーバと、液体ジェットを発生させるように構成されたターゲットジェネレータとの間に位置し得、液体ジェットの収集された液体をターゲットジェネレータに循環させるように適合され得る。閉ループ循環システムは、液体が再使用され得るため、Ｘ線源の連続動作を可能にする。
【００４８】
開示された技術は、上で概説した方法をＸ線源に実行させるような方法でプログラマブルコンピュータを制御するためのコンピュータ読取可能な命令として具現化され得る。そのような命令は、命令を記憶する不揮発性コンピュータ読取可能な媒体を備えるコンピュータプログラム製品の形態で分配され得る。
【００４９】
上の第１の態様による方法について上で説明した実施形態における特徴のうちの任意のものが、本発明の第２の態様によるＸ線源と組み合わせられ得ること、及び逆もまた同様であることは認識されるであろう。
【００５０】
本発明の更なる目的、特徴、及び利点は、以下の詳細な開示、図面、及び添付の特許請求の範囲を検討すると明らかになるであろう。当業者は、以下で説明されるもの以外の実施形態を作り出すために本発明の異なる特徴が組み合わせられ得ることを認識するであろう。
【００５１】
本発明は、ここから、添付の図面を参照して例示の目的で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】本発明のいくつかの実施形態によるＸ線源の概略的な側断面図である。
【図１ｂ】液体金属ジェットターゲットを備える実施形態によるＸ線源の概略的な斜視図である。
【図２】液体金属ジェットターゲットを備える実施形態によるＸ線源の概略的な斜視図である。
【図３ａ】本発明の実施形態によるターゲット上の電子焦点の異なる例を例示する。
【図３ｂ】本発明の実施形態によるターゲット上の電子焦点の異なる例を例示する。
【図４】は、電子ビームと、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射との間の関係を例示する。
【図５】一実施形態によるシステムの概略図である。
【図６】一実施形態による方法を概略的に例示する。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
すべての図は概略的であり、必ずしも縮尺通りではなく、一般に、本発明を説明するために必要な部分だけを示しており、他の部分は省略されるか、又は単に示唆され得る。
【００５４】
まず図１ａを参照すると、本発明のいくつかの実施形態によるＸ線源１００ａの側断面図が例示されている。Ｘ線源１００ａは、ここでは円の断面図で例示されるターゲット１１０ａを備える。しかしながら、ターゲット１１０ａが他の形状又は形態をとり得ることは想定されるものであり、特に、ターゲット１１０ａが、液体ターゲット、回転ターゲット、固体ターゲット、又は電子ビームとの相互作用によってＸ線放射を発生させることができる任意の他のタイプのターゲッであり得ることは留意されるべきである。
【００５５】
Ｘ線源１００ａは、電子光学軸に沿って進み、ターゲット１１０ａと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビーム１１６ａを発生させるように動作可能な電子源１１４ａを更に備える。例示される例では、発生したＸ線放射１１８ａの第１の量は、電子光学軸に対して略垂直な軸に沿った出射方向にＸ線源１００ａから出射する。発生したＸ線放射１１９ａの第２の量は、Ｘ線センサ１２１ａ、すなわち第２のセンサに向かって、出射方向と反対の方向に進む。Ｘ線源１００ａは、電子ビームとターゲットとの間の相互作用を示す電子を検出するように構成された電子検出器１２８ａ、すなわち第１のセンサも備える。特に、電子検出器１２８ａは、ターゲット１１０ａを通過する電子ビーム１１６ａの少なくとも一部を受け取るように構成される。電子検出器１２８ａは、ここでは、電子光学軸に対してターゲット１１０ａの下流に配置される。本開示から容易に理解されるように、第１のセンサ、例えば電子検出器１２８ａは、他の位置に配置され得、例えば、後方散乱電子、二次電子、ターゲット１１０ａを通過する電子、ターゲット１１０ａに吸収される電子、等を検出するように構成され得る。
【００５６】
次に図１ｂを参照すると、液体金属ジェットターゲットを備える実施形態によるＸ線源の側断面図が例示されている。例示されるＸ線源１００ｂは、電子ビームのターゲットとして液体ジェット１１０ｂを利用する。しかしながら、当業者によって容易に認識されるように、移動ターゲット又は回転固体ターゲットのような他のタイプのターゲットも、本発明の概念の範囲内で同様に可能である。更に、Ｘ線源１００ｂの開示される特徴のうちのいくつかは、可能な例として含まれているにすぎず、Ｘ線源１００ｂの動作に必要でない場合がある。
【００５７】
図１ｂに示されるように、低圧チャンバ又は真空チャンバ１０２ｂは、エンクロージャ１０４ｂと、低圧チャンバ１０２ｂを周囲大気から分離するＸ線透過窓１０６ｂとによって画定され得る。Ｘ線源１００ｂは、流れ軸Ｆに沿って移動する液体ジェット１１０ｂを形成するように構成された液体ジェットジェネレータ１０８ｂを備える。液体ジェットジェネレータ１１０ｂは、交差領域１１２ｂに向かって及びそれを通って伝搬する液体ジェット１１０ｂを形成するために、例えば液体金属のような液体が噴射され得るノズルを備え得る。液体ジェット１１０ｂは、交差領域１１２ｂを通って、流れ方向に対して液体ジェットジェネレータ１０８ｂの下に配置された収集機構１１３ｂに向かって伝搬する。Ｘ線源１００は、電子光学軸に沿って交差領域１１２ｂに向けられた電子ビーム１１６ｂを提供するように構成された電子源１１４ｂを更に備える。電子源１１４ｂは、電子ビーム１１６ｂを発生させるためのカソードを備え得る。交差領域１１２ｂにおいて、電子ビーム１１６ｂは、液体ジェット１１０ｂと相互作用してＸ線放射１１８ｂを発生させ、これは、Ｘ線透過窓１０６ｂを介してＸ線源１００ｂから透過する。Ｘ線放射１１８ｂの第１の量は、ここでは、電子ビーム１１６ｂの方向、すなわち電子光学軸、及び流れ軸Ｆに対して略垂直な出射方向Ｄ１にＸ線源１００ｂから外に向けられる。
【００５８】
液体ジェットを形成する液体は、収集機構１１３ｂによって収集され、その後、ポンプ１２０ｂによって再循環経路１２２ｂを介して液体ジェットジェネレータ１０８ｂに再循環され、そこにおいて、液体は、液体ジェット１１０ｂを連続的に発生させるために再使用され得る。
【００５９】
更に図１ｂを参照すると、Ｘ線源１００ｂは、本明細書では、液体ジェット１１０ｂを通過する電子ビーム１１６ｂの少なくとも一部を受け取るように構成された電子検出器１２８ｂ、すなわち第１のセンサを備える。電子検出器１２８ｂは、本明細書では、電子源１１４ｂから見て交差領域１１２ｂの後方に配置されている。電子検出器１２８ｂの形状が本明細書では概略的に例示されているにすぎないこと及び電子検出器１２８ｂの他の形状が本発明の概念の範囲内で可能であり得ることは理解されるべきである。Ｘ線源１００ｂは、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を検出するように構成されたＸ線センサ１２１ｂ、すなわち第２のセンサも備える。Ｘ線センサ１２１ｂは、本明細書では、Ｘ線窓１０６ｂに対して、ターゲット１１０ｂの反対側に配置される。特に、Ｘ線センサ１２１ｂは、流れ軸Ｆ及び電子光学軸に対して略垂直な方向Ｄ２の、電子ビーム１１６ｂとターゲット１００ｂとの間の相互作用によって生じるＸ線放射１１９ｂの第２の量が、Ｘ線センサ１２１ｂに到達し得るように配置され得る。
【００６０】
次に図２を参照すると、液体金属ジェットターゲットを備える実施形態によるＸ線源２００の概略斜視図が例示されている。例示されるＸ線源２００は、電子ビームのためのターゲットとして液体ジェット２００を利用する。しかしながら、当業者によって容易に認識されるように、移動ターゲット又は回転固体ターゲットのような他のタイプのターゲットも、本発明の概念の範囲内で同様に可能である。更に、Ｘ線源２００の開示された特徴のうちのいくつかは、可能な例として含まれているにすぎず、Ｘ線源２００の動作に必要でない場合がある。
【００６１】
Ｘ線源２００は、一般に、電子源２１４、２４６と、電子ターゲットとして動作する液体ジェット２１０を形成するように構成された液体ジェットジェネレータ２０８とを備える。Ｘ線源２００の構成要素は、図面に示されるようにハウジング２４２の外側に位置して良い電源２４４及びコントローラ２４７といった例外を除いて、気密ハウジング２４２内に位置している。電磁相互作用によって機能する様々な電子光学構成要素も、ハウジング２４２が電磁場を有意な程度まで遮蔽しない場合、ハウジング２４２の外側に位置し得る。従って、このような電子光学構成要素は、ハウジング２４２が低透磁率の材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼で作られている場合、真空領域の外側に位置し得る。
【００６２】
電子源は、一般に、電源２４４によって電力供給されるカソード２１４を備え、電子エミッタ２４６、例えば、熱電子、熱電界、又は冷電界荷電粒子源を含む。
典型的には、電子エネルギーは、約５ｋｅＶ〜約５００ｋｅＶの範囲であり得る。電子源からの電子ビームは、加速アパーチャ２４８に向かって加速され、その点で、整列板２５０の配置、レンズ２５２、及び偏向板２５４の配置を備える電子光学システムに入る。整列板２５０、レンズ２５２、及び偏向板２５４の可変特性は、コントローラ２４７が提供する信号によって制御可能である。例示される例では、偏向板２５４及び整列板２５０は、電子ビームを少なくとも２つの横方向に加速するように動作可能である。最初の較正の後、整列板２５０は、典型的には、Ｘ線源２００の作業サイクルを通して一定の設定に維持され、一方、偏向板２５４は、Ｘ線源２００の使用中に電子スポット位置を動的に走査又は調整するために使用される。レンズ２５２の制御可能な特性は、それぞれの集束力（焦点距離）を含む。図面では、整列手段、集束手段、及び偏向手段は、それらが静電型であることを示唆するように象徴的に描写されているが、本発明は、電磁機器、又は静電及び電磁電子光学構成要素の混合を使用しても同様に良好に具現化されることができる。Ｘ線源は、非円形形状の電子スポットが達成されることを提供し得るスティグマトールコイル２５３を備え得る。
【００６３】
電子光学システムの下流で、出射電子ビームＩ２は、交差領域２１２において液体ジェット２１０と交差する。これは、Ｘ線生成が行われ得る場所である。Ｘ線放射は、電子ビームと一致しない方向にハウジング２４２から引き出され得る。交差領域２１２を超えて続いている電子ビームＩ２の任意の部分は、電子検出器２２８に到達し得る。例示される例では、電子検出器２２８は、電流計２５６を介してアースに接続された単なる伝導板であり、この電流計２５６は、交差領域２１２の下流で電子ビームＩ２によって運ばれる全電流の近似測定値を提供する。図が示すように、電子検出器２２８は、交差領域２１２から距離Ｄだけ離れて位置しており、従って、Ｘ線源２００の通常の動作に干渉しない。電子検出器２２８とハウジング２４２との間には、電子検出器２２８とハウジング２４２との間の電位差が許容され得るように、電気絶縁が存在する。電子検出器２２８は、ハウジング２４２の内壁から突出するように示されているが、電子検出器２２８が、ハウジングの壁と同じ高さにも取り付けられ得ることは理解されるべきである。電子検出器は、アパーチャの内側に衝突する電子が電子検出器によって登録され得るのに対して、アパーチャの外側に衝突する電子は検出されないように構成されたアパーチャを更に装備し得る。
【００６４】
ハウジング２４２の下部、ハウジング２４２からガス分子を排気するための真空ポンプ又は同様の手段、液体ジェットを収集し再循環させるためのレセプタクル及びポンプは、この図面には示されていない。コントローラ２４７が、電流計２５６からの実際の信号へのアクセスを有することも理解される。
【００６５】
Ｘ線源２００は、図１ｂの構成要素１０６ｂ及び１２１ｂに類似したＸ線透過窓（図示せず）及びＸ線検出器（図示せず）を更に備え得る。説明した電子光学システムは、電子検出器２２８及び／又はＸ線検出器（図示せず）からの測定値に基づいて電子ビームの伸張を調整するために使用され得る。集束レンズ２５２及びスティグマトールコイル２５３の両方を調整することによって、電子焦点の電子幅は、液体ジェット２１０の流れ方向に沿った方向及び垂直な方向に独立して調整され得る。
【００６６】
次に図３ａ及び図３ｂを参照すると、本発明の実施形態によるターゲット上の電子焦点の異なる例が例示されている。
【００６７】
図３ａでは、非円形の電子焦点３５８ａがターゲット３１０ａ上に示されている。電子焦点３５８ａは、本明細書では、その最長の伸張、ここでは幅３６２ａが、ターゲット３１０ａの進行方向Ｔに対して垂直な方向に沿って配置されるように配向されている。電子焦点３５８ａの最も狭い又は最短の伸張、ここでは長さ３６０ａは、進行方向Ｔに沿って配置されている。このような配置により、ターゲット３１０ａを過熱することなく、比較的高い総電力の電子ビームを使用することができる。幅３６０ａは、長さ３６２ａの少なくとも２倍の長さ、例えば少なくとも４倍の長さであり得る。一実施形態では、幅３６２ａは４０μｍ〜８０μｍであり得、相応に、長さ３６０ａは１０μｍ〜２０μｍであり得る。これらの間隔内の異なる組合せは、有利に使用され得る。
【００６８】
図３ｂでは、非円形の電子焦点３５８ｂがターゲット３１０ｂ上に示されている。電子焦点３５８ｂは、本明細書では、その最短の伸張、ここでは幅３６０ｂが、ターゲット３１０ｂの進行方向Ｔに対して垂直な方向に沿って配置されるように配向されている。電子焦点３５８ｂの最も広い又は最長の伸張、ここでは長さ３６２ｂは、進行方向Ｔに沿って配置されている。このような配置は、ターゲット３１０ｂに対して不必要な負荷を加える可能性があり、これは、図３ａに関連して開示された配置と比較して、電子ビームの所与の総電力でターゲット３１０ｂを過熱するリスクを増大させる。
【００６９】
次に図４を参照すると、電子焦点サイズ４５８と、電子ビームとターゲットとの間の相互作用、すなわち相互作用領域４６４、によって生じるＸ線放射との間の関係の例が例示されている。この図が必ずしも一定の縮尺で描かれていないこと、及び、例示されている特徴の形状は、限定ではなく、可能な形状の例にすぎないことは留意されるべきである。例示される例が、電子焦点サイズと、Ｘ線放射が発生する相互作用領域とを定義する１つの方法にすぎないこと、及び、本発明の概念の範囲から逸脱することなく他の定義がなされ得ることに更に留意されたい。
【００７０】
ターゲット４１０の一部が示されており、その上に電子焦点サイズ４５８及び相互作用領域４６８が例示されている。相互作用領域４６８と電子焦点サイズ４５８とが重なっていることに留意されたい。ターゲット４１０の下のグラフは、ターゲット４１０上に示された線Ａ−Ａに沿った電子ビームの強度分布の特性を例示する。
【００７１】
本開示で定義されるように、相互作用領域４６８は、強度分布のＩｍａｘの半値幅に対応する。また、斜線エリア４７０によって例示されるように、いくつかの電子は、Ｘ線放射の発生に寄与せず、いくつかの点で、不用とみなされ得る。グラフ４７２の下のエリア４７０は、Ｘ線放射の発生に寄与しない電子の電力を反映している。同様に、グラフ４７２の下のエリア４７４は、Ｘ線放射の発生に寄与する電子の電力を反映している。
【００７２】
次に図５を参照すると、一実施形態によるＸ線源５００の概略図が例示されている。Ｘ線源５００は、電子ビームとターゲットとの間の相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサ５７８と、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を検出するように適合された第２のセンサ５８０と、第１のセンサ、第２のセンサ、及び電子光学手段（図示せず）に動作可能に接続されたコントローラ５４７とを備える。
【００７３】
ここから、本発明の概念によるＸ線源における方法が図６を参照して説明される。明確さ及び簡略さのために、本方法は、「ステップ」に関して説明される。ステップが、必ずしも、時間的に区切られるか又は互いに分離したプロセスである必要はなく、１つより多くの「ステップ」が同時に並行して実行され得ることは強調される。
【００７４】
電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じたＸ線放射を相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、この方法は、ターゲットを提供するステップ６８２と、電子ビームを提供するステップ６８４と、ターゲットに対して第１の方向に沿って電子ビームを偏向させるステップ６８６と、電子ビームとターゲットとの間の相互作用を示す電子を検出するステップ６８８と、検出された電子と電子ビームの偏向とに基づいて、第１の方向に沿った、ターゲット上の電子ビームの第１の伸張を決定するステップ６９０と、電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を検出するステップ６９２と、検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、ターゲット上の電子ビームの第２の伸張を決定するステップ６９４とを備える。
【００７５】
当業者は、上で説明した例となる実施形態に決して限定されない。それどころか、添付の特許請求の範囲内で多くの修正及び変形が可能である。特に、１つより多くのターゲット又は１つより多くの電子ビームを備えるＸ線源及びシステムは、本発明の概念の範囲内であると考えられる。更に、本明細書で説明したタイプのＸ線源は、医療診断、非破壊試験、リソグラフィ、結晶解析、顕微鏡法、材質科学、顕微鏡法表面物理学、Ｘ線回折による蛋白質構造決定、Ｘ線光分光法（ＸＰＳ）、臨界寸法小角Ｘ線散乱（ＣＤ−ＳＡＸＳ）、及び蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）によって例示されるがこれらに限定されない特定の用途に合わせて調整されたＸ線光学系及び／又は検出器と有利に組み合わせられ得る。追加的に、開示された例に対する変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求項に係る発明を実施する際に当業者によって理解され、達成され得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。
【図１ａ】
2021530834.tif 000003
【図１ｂ】
2021530834.tif 000004
【図２】
2021530834.tif 000005
【図３ａ】
2021530834.tif 000006
【図３ｂ】
2021530834.tif 000007
【図４】
2021530834.tif 000008
【図５】
2021530834.tif 000009
【図６】
2021530834.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月19日(2021.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームと移動ターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を、相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、
前記移動ターゲットを提供するステップと、
前記電子ビームを提供するステップと、
前記ターゲットに対して第１の方向に沿って前記電子ビームを偏向させることによって、前記移動ターゲット上の電子ビームの電力密度を示す量を決定するステップと、ここで、前記第１の方向は、前記移動ターゲットの移動方向に対して横方向の向きであり、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するステップと、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの前記電力密度を示す量を決定するステップと、
前記Ｘ線源に関連したＸ線光学系の下流で、前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線束を測定するステップと、
測定された前記Ｘ線束が増加するように、前記ターゲット上の前記電子ビームを、コントローラを用いて調整するステップとを備え、ここで、前記調整するステップは、前記電力密度を所定の限界未満に維持するために、前記第１の方向に沿った、前記移動ターゲット上の電子ビームの伸張を維持することを備える、方法。
【請求項２】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記移動ターゲットの移動方向に沿った方向に前記ターゲット上の前記電子ビームの伸張を調整することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動ターゲットは液体ジェットターゲットである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電子ビームの焦点及び前記電子ビームの形状の両方を変更することを備える、請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電子ビームの強度を変更することを備える、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
Ｘ線放射を放出するように構成されたＸ線源であって、
移動ターゲットと、
相互作用領域において前記移動ターゲットと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビームを発生させるように動作可能な電子源と、
前記電子ビームを制御するための電子光学手段と、
前記電子ビームと前記移動ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサと、
前記Ｘ線源に関連したＸ線光学系の下流で、前記Ｘ線源からのＸ線放射を受け取る検出器から信号を受け取るように構成された入力ポートと、ここで、前記信号は、前記検出器が受け取るＸ線束を示すものであり、
前記第１のセンサ、前記入力ポート、及び前記電子光学手段に動作可能に接続されたコントローラと
を備え、
前記電子光学手段は、前記ターゲットに対して第１の方向に前記電子ビームを偏向させるように構成され、前記第１の方向は、前記移動ターゲットの移動方向に対して横方向の向きであり、
前記コントローラは、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの電力密度を示す量を決定することと、
前記電力密度を所定の限界未満に維持するために、前記移動ターゲット上の前記電子ビームの前記第１の方向に沿った伸張を維持しながら、前記Ｘ線源から受け取る前記Ｘ線束を示す前記信号が増加するように、前記移動ターゲット上の前記電子ビームを調整することと、
を行うように適合されている、Ｘ線源。
【請求項７】
前記電子光学手段は、集束レンズと少なくとも１つのスティグマトールコイルとを備える、請求項６に記載のＸ線源。
【請求項８】
前記コントローラは、前記移動ターゲットの移動方向に沿った方向に前記移動ターゲット上の前記電子ビームの伸張を調整するように適合されている、請求項６に記載のＸ線源。
【請求項９】
前記移動ターゲットは液体ジェットターゲットである、請求項６乃至８のうちのいずれか一項に記載のＸ線源。
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月22日(2021.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、
前記ターゲットを提供するステップと、
前記電子ビームを提供するステップと、
前記ターゲットに対して第１の方向に沿って前記電子ビームを偏向させるステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するステップと、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第１の伸張を決定するステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線放射を検出するステップと、
前記検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第２の伸張を決定するステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記ターゲットは、センサエリアを部分的に遮蔽し、前記方法は、
前記ターゲットと前記センサエリアの遮蔽されていない部分との間で前記電子ビームの少なくとも一部を偏向させること
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出された電子は、二次電子、後方散乱電子、前記ターゲットを通過する電子、前記ターゲットに吸収される電子のうちの少なくとも１つである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出されたＸ線放射に基づいて前記相互作用領域のサイズを決定することを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記相互作用領域の前記サイズは、前記第２の方向に沿って決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電子ビームは、前記ターゲット上にスポットを形成し、前記スポットは、前記第２の方向よりも前記第１の方向に広い、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の方向は、前記第２の方向に対して略垂直である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って移動している、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電子ビームの前記決定された第１の伸張及び前記決定された第２の伸張のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電子ビームの強度を、前記ターゲットに供給される電力密度が所定の限界未満に維持されるように調整すること
を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲット上の前記電子ビームの前記第１の伸張を維持しながら、前記ターゲット上の前記電子ビームの前記第２の伸張が減少するように、前記電子ビームを調整することを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
Ｘ線放射を放出するように構成されたＸ線源であって、
ターゲットと、
相互作用領域において前記ターゲットと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビームを発生させるように動作可能な電子源と、
前記電子ビームを制御するための電子光学手段と、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線放射を検出するように適合された第２のセンサと、
前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、及び前記電子光学手段に動作可能に接続されたコントローラと
を備え、
前記電子光学手段は、前記ターゲットに対して第１の方向に前記電子ビームを偏向させるように構成され、
前記コントローラは、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第１の伸張を決定し、
前記検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第２の伸張を決定する
ように適合されている、Ｘ線源。
【請求項１２】
前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って移動するように構成された移動ターゲットである、請求項１１に記載のＸ線源。
【請求項１３】
前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って伝搬する液体ターゲットである、請求項１１に記載のＸ線源。
【請求項１４】
前記第２のセンサは、前記電子ビーム及び前記ターゲットの移動方向に対して略垂直な方向に伝搬するＸ線放射を検出するように構成される、請求項１２又は１３に記載のＸ線源。
【請求項１５】
前記電子光学手段は、前記ターゲット上に前記電子ビームの細長い断面を提供するように構成され、前記断面の最大直径は、前記第１の方向に対して略平行である、請求項１１乃至１４のうちのいずれか一項に記載のＸ線源。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
当業者は、上で説明した例となる実施形態に決して限定されない。それどころか、添付の特許請求の範囲内で多くの修正及び変形が可能である。特に、１つより多くのターゲット又は１つより多くの電子ビームを備えるＸ線源及びシステムは、本発明の概念の範囲内であると考えられる。更に、本明細書で説明したタイプのＸ線源は、医療診断、非破壊試験、リソグラフィ、結晶解析、顕微鏡法、材質科学、顕微鏡法表面物理学、Ｘ線回折による蛋白質構造決定、Ｘ線光分光法（ＸＰＳ）、臨界寸法小角Ｘ線散乱（ＣＤ−ＳＡＸＳ）、及び蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）によって例示されるがこれらに限定されない特定の用途に合わせて調整されたＸ線光学系及び／又は検出器と有利に組み合わせられ得る。追加的に、開示された例に対する変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求項に係る発明を実施する際に当業者によって理解され、達成され得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］  電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、
前記ターゲットを提供するステップと、
前記電子ビームを提供するステップと、
前記ターゲットに対して第１の方向に沿って前記電子ビームを偏向させるステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するステップと、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第１の伸張を決定するステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線放射を検出するステップと、
前記検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第２の伸張を決定するステップと
を備える方法。
［２］  前記ターゲットは、センサエリアを部分的に遮蔽し、前記方法は、
前記ターゲットと前記センサエリアの遮蔽されていない部分との間で前記電子ビームの少なくとも一部を偏向させること
を更に備える、［１］に記載の方法。
［３］  前記検出された電子は、二次電子、後方散乱電子、前記ターゲットを通過する電子、前記ターゲットに吸収される電子のうちの少なくとも１つである、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］  前記検出されたＸ線放射に基づいて前記相互作用領域のサイズを決定することを更に備える、［１］に記載の方法。
［５］  前記相互作用領域の前記サイズは、前記第２の方向に沿って決定される、［４］に記載の方法。
［６］  前記電子ビームは、前記ターゲット上にスポットを形成し、前記スポットは、前記第２の方向よりも前記第１の方向に広い、［１］に記載の方法。
［７］  前記スポットは、線状である、［６］に記載の方法。
［８］  前記第１の方向は、前記第２の方向に対して略垂直である、［１］に記載の方法。
［９］  前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って移動している、［８］に記載の方法。
［１０］  前記電子ビームの前記決定された第１の伸張及び前記決定された第２の伸張のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電子ビームの強度を、前記ターゲットに供給される電力密度が所定の限界未満に維持されるように調整すること
を更に備える、［１］に記載の方法。
［１１］  前記ターゲット上の前記電子ビームの前記第１の伸張を維持しながら、前記ターゲット上の前記電子ビームの前記第２の伸張が減少するように、前記電子ビームを調整することを更に備える、［１］に記載の方法。
［１２］  Ｘ線放射を放出するように構成されたＸ線源であって、
ターゲットと、
相互作用領域において前記ターゲットと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビームを発生させるように動作可能な電子源と、
前記電子ビームを制御するための電子光学手段と、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線放射を検出するように適合された第２のセンサと、
前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、及び前記電子光学手段に動作可能に接続されたコントローラと
を備え、
前記電子光学手段は、前記ターゲットに対して第１の方向に前記電子ビームを偏向させるように構成され、
前記コントローラは、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第１の伸張を決定し、
前記検出されたＸ線放射に基づいて、第２の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの第２の伸張を決定する
ように適合されている、Ｘ線源。
［１３］  前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って移動するように構成された移動ターゲットである、［１２］に記載のＸ線源。
［１４］  前記ターゲットは、前記第２の方向に沿って伝搬する液体ターゲットである、［１２］に記載のＸ線源。
［１５］  前記第２のセンサは、前記電子ビーム及び前記ターゲットの移動方向に対して略垂直な方向に伝搬するＸ線放射を検出するように構成される、［１３］又は［１４］に記載のＸ線源。
［１６］  前記電子光学手段は、前記ターゲット上に前記電子ビームの細長い断面を提供するように構成され、前記断面の最大直径は、前記第１の方向に対して略平行である、［１２］乃至［１５］のうちのいずれか一項に記載のＸ線源。
［１７］  電子ビームとターゲットとの間の相互作用によって生じるＸ線放射を、相互作用領域から放出するように構成されたＸ線源における方法であって、
前記ターゲットを提供するステップと、
前記電子ビームを提供するステップと、
前記ターゲットに対して第１の方向に沿って前記電子ビームを偏向させるステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するステップと、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの電力密度を示す量を決定するステップと、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用によって生じるＸ線束を測定するステップと、
前記測定されたＸ線束が増加し、かつ、前記電力密度が所定の限界未満に維持されるように、前記ターゲット上の前記電子ビームを、コントローラを用いて、調整するステップと
を備える方法。
［１８］  前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記測定されたＸ線束を増加させるために、前記第１の方向に対して垂直な方向に、前記ターゲット上の前記電子ビームの伸張を調整することを備える、［１７］に記載の方法。
［１９］  前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電力密度を所定の限界未満に維持するために、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの伸張を維持することを備える、［１７］又は［１８］に記載の方法。
［２０］  前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電子ビームの焦点及び前記電子ビームの形状の両方を変更することを備える、［１７］乃至［１９］のうちのいずれか一項に記載の方法。
［２１］  前記電子ビームを調整する前記ステップは、前記電子ビームの強度を変更することを備える、［１７］乃至［２０］のうちのいずれか一項に記載の方法。
［２２］  Ｘ線放射を放出するように構成されたＸ線源であって、
ターゲットと、
相互作用領域において前記ターゲットと相互作用してＸ線放射を発生させる電子ビームを発生させるように動作可能な電子源と、
前記電子ビームを制御するための電子光学手段と、
前記電子ビームと前記ターゲットとの間の前記相互作用を示す電子を検出するように適合された第１のセンサと、
前記Ｘ線源からのＸ線放射を受け取る検出器から信号を受け取るように構成された入力ポートと、ここで、前記信号は、前記検出器が受け取るＸ線束を示すものであり、
前記第１のセンサ、前記入力ポート、及び前記電子光学手段に動作可能に接続されたコントローラと
を備え、
前記電子光学手段は、前記ターゲットに対して第１の方向に前記電子ビームを偏向させるように構成され、
前記コントローラは、
前記検出された電子と前記電子ビームの前記偏向とに基づいて、前記第１の方向に沿った、前記ターゲット上の前記電子ビームの電力密度を示す量を決定することと、
前記電力密度が所定の限界未満に維持されるように、そして前記Ｘ線源から受け取る前記Ｘ線束を示す前記信号が増加するように、前記電子ビームを調整することと
を行うように適合されている、Ｘ線源。
［２３］  前記電子光学手段は、集束レンズと少なくとも１つのスティグマトールコイルとを備える、［２２］に記載のＸ線源。
【国際調査報告】
2021530834.tif 000011
2021530834.tif 000012
2021530834.tif 000013
2021530834.tif 000014
2021530834.tif 000015