在x射线产生中液体金属靶的供应的制作方法

专利名称：在x射线产生中液体金属靶的供应的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及液体金属靶，具体涉及在电子撞击X射线源中的使用。
背景技术：
X射线传统上通过让电子束撞击固体阳极靶来产生。但是，在阳极的热效应限制了 X射线源的性能。一种减轻涉及固体阳极靶过热的问题的方式使用了旋转的固体阳极。最近，已提议使用液体喷射流作为X射线产生中的电子靶。例如，WO 02/11499公开了使用液体喷射流作为电子束靶来产生X射线或者EUV辐射的方法和装置。这样的X射线源可以包括适于作为阳极、也就是作为电子束靶的液体金属的接地喷射流。由于它的可再生性质，这样的液体金属喷射流能够经受强电子束撞击；作为比较，喷射流的传播速度能够相似于或者比传统的旋转阳极的切线速度高。虽然只有电子束携带的一部分能量被转换成为X射线能量-其导致相当大的过量热产生-这些液体喷射流X射线源还是具有优异的亮度的特征，其带来涉及曝光时间、空间分辨率和诸如相差成像的新的成像方法的益处。但是，设计能够在持久的时间内运行而没有由于维护产生的间断的液体金属喷射流X射线源是一个挑战。例如，在以前的这种X射线源中，操作者需要暂停X射线的产生， 以便改变或者再填充靶供应容器，或者改变或者再填充用于产生靶喷射流的加压的推进气体的容器。发明概述本发明的总体目标是提供向相互作用区域供应液体金属的闭环系统，其中在所述相互作用区域，电子束撞击液体金属以产生X射线。设想本发明将提供在由于保养或者维修必须中断X射线产生之前的延长的运行时间。通过介绍，涉及用于供应液体金属喷射流的系统的背景和一些挑战将被简要地讨论。提及的类型的X射线源包含电子枪和用于在真空腔内提供稳定的液体金属喷射流的系统。使用的金属优选是具有相对较低的熔点的一种，诸如铟、镓、锡、铅、铋或者其合金。电子枪可以根据冷场发射、热场发射、热电子发射和诸如此类的原理运行。用于提供电子撞击靶、也就是液体金属喷射流的系统可以包含加热器和/或冷却器、加压装置、喷射流喷嘴和用于在喷射流的末尾收集液体金属的容器。由于电子和液体金属靶的相互作用， X射线辐射在撞击区域产生。具有合适的透射特性的窗口允许这样产生的X射线离开低压腔。为了允许设备的连续运行，需要收回来自相互作用区域的的下游的液体金属，并且以闭环形式重复使用收回的液体金属。在技术层面上，发现了以闭环的方式供应液体金属喷射流需要承担潜在的弱点。 例如，由于由泵活塞的移动、容纳在液体内的固体污染物的间歇性的机械式梗阻、在系统的多个部分内的液体平面的波动、和甚至泵的抽取能力的损失等导致的压强变化，喷射流在速度、形状和厚度方面的一致性，可能不是令人满意的。在一些情况下，喷射流还可能在电子束撞击喷射流的点之前变的空间不连续并且分解成为片段或者液滴，其将导致对于X射线产生的复杂化。金属泄漏是用于提供液体金属喷射流的闭环系统的另一个潜在的挑战。泄漏的结果可以是金属永远地丢失到系统的外部，但还包括金属在系统的不能到达的部分固化的情况。例如，在喷嘴的出口处和在液体喷射流撞击在收集容器内包含的液体的位置可能产生雾状悬浮液滴。如果这样的相对移动的雾沉积在低压腔的内壁上，它将从循环过程差不多永久地丢失。进一步地，如果低压腔是适于持续地排泄气体或者其气体悬浮粒子的泵真空腔，以这种方式从系统中可以排出大量的液体。最后，密封件、管道和泵都是潜在的液体泄漏源，并且因此成为循环回路的弱点。从用户的观点来看，泄漏可以释放潜在的有毒气体， 使液体的昂贵的补充成为必须，缩短维护间隔(特别地在清洁X射线输出窗口之间的时间间隔)，通过损坏振动条件降低性能，并且通常使关联的X射线源更加难以运行连续的一段时间。通过本发明克服和应对了这些挑战。根据本发明的一个方面，因此这里提出了用于闭环供应液体金属到相互作用区域的方法，其中电子束撞击液体金属以便尤其通过轫致辐射或者特征线发射产生X射线。该方法包括下面的步骤使用高压泵，将包含在闭环循环系统的第一部分内的液体金属的压强升高到至少 10巴，优选地至少50巴或者更多。加压的液体金属被引导至喷嘴。虽然通过导管的任何引导将承担在该环境中可能可忽略不计的一些压强损失，但是加压的液体金属依然以10巴以上的压强到达喷嘴，优选在50巴以上。液体金属从喷嘴喷射进入真空腔以产生液体金属喷射流，其中相互作用区域位于该真空腔内。喷射的液体金属在通过相互作用区域以后在收集容器内被收集。在流动方向上(也就是，在系统的正常运行中，从收集容器向高压泵流动的液体金属)在位于收集容器和高压泵之间的闭环循环系统的第二部分内，收集的液体金属的压强被升高到高压泵的吸入侧压强(入口压强)。高压泵的入口压强至少是0. 1巴，优选至少是0. 2巴，以便提供高压泵的可靠并且稳定的运行。然后通常连续地重复上述步骤-就是说，将具有入口压强的液体金属再一次提供给高压泵，其再一次加压它到至少10巴等-以便以持续的、闭环的方式实现到相互作用区域的液体金属喷射流的供应。用于加压在循环回路的高压部分的液体金属的高压泵包括专用的高压元件，以便允许在它的吸入侧和释放侧产生相当大的压强差。泵具体地可以是无密封型，以便降低泄漏的风险。动态密封，诸如滑动密封或者旋转密封，已知确实对高压泄漏特别敏感。这能够导致压强波动(由于动态密封的紧密度可能随着它的实际位置而变化)和液体的稳定泄漏。在本发明的背景中，无密封泵，诸如膜式泵，相比具有动态密封的泵更加优选。升高收集的液体金属的压强到足够的入口压强的步骤确保了高压泵的良好的运行条件，使它能够向喷嘴供应稳定的高压并且保护它不损失它的吸入能力。优选地，液体金属喷射流通过真空腔的传播速度是至少lOm/s。产生液体金属喷射流以便该喷射流将在电子束撞击金属喷射流的位置在空间上连续。但是，应当注意，在电子束撞击靶喷射流的位置以外，喷射流的分解通常是可接受的，因为喷射流的这样的后期分解不在任何相关的程度上影响X射线的产生；这样的分解的可能性不影响喷嘴的大小。液体金属压强从真空压强直到入口压强的升高可以通过在容器内收集喷射的液体并使用重力场被动实现，该容器具有这样的布局在它的底端的液体金属柱至少在运行过程中供应合适幅度的静水压到高压泵的吸入侧。可替换地，容器可以是基本上平坦的，但是通过在重力场中向下延伸的液体填充(在运行过程中)的导管连接到高压泵。因此，相对于收集容器，在这个实例中高压泵在重力场中的位置应该较低，并且在提供足够的高压泵的入口压强的稳定状态的运行过程中，至少在这些(在流动方向)之间的部分连接应该包含液体金属。还可以主动地提供足够的入口压强，例如通过在收集容器和高压泵之间布置启动泵的方式，以提供加压的液体金属到后者的吸入侧。还应当理解高压泵的入口压强能够使用重力场和启动泵的结合得到。如在先解释的，X射线生成过程产生了相当大的量的过量热。高温可以加速系统的腐蚀和其他类型的劣化。为了去除来自液体金属的过量热，可以装备冷却器，诸如热连接到收集容器的制冷线圈，适于将由电子束传输的过量热释放到循环系统外侧。这样的冷却器可以以与电子束的实际强度成比例的速度运行，目的是保持包含在循环系统中的液体金属在适度的设定点温度，诸如稍微高于在讨论中的金属的熔点。但是，应当理解，液体金属的温度将随着闭环循环系统的不同部分而变化。一般来说，可以应用温度控制。除了去除由电子撞击产生的过量热以避免系统内敏感构件的腐蚀和过热之外，可能需要加热系统的其他部分的液体金属。如果使用具有较高熔点的金属并且由电子束供应的热力不足以在整个系统中保持该金属在它的液体状态， 则可能需要加热。关于特别的不便，如果温度降到临界值以下，撞击收集容器的部分内壁的液体金属的喷溅物可能固化并且从系统的液体循环回路中消失。如果在运行过程中发生大的向外的热流则也可能需要加热，例如如果证实难以热绝缘系统的一些部分。还应当理解， 如果使用的金属在典型的环境温度下不是液态，则在启动时是需要加热的。在真空腔内提供产生X射线的相互作用区域。对于在本发明的背景中的X射线的产生，优选地需要至多10_3毫巴的压强。较低的压强要求主要是由于电子束系统。对于一些精心制作的电子束系统，更高的真空压强可能被接受。在具有优势的实施方式中，该方法还包括衰减高压泵可能在液体金属中激发的压强脉冲。已知许多位移式泵-包含单头或多头活塞泵和隔膜泵-不以连续的方式排出加压的介质，并且这是提供均勻的液体金属喷射流的障碍。能够使用合适类型的脉冲衰减器实现压强脉冲的衰减。例如，衰减器可以是隔膜蓄能器、气囊式蓄能器、或者活塞式蓄能器。隔膜蓄能器可以包括能够通过液体金属内的压强脉冲压缩的大量气体。气体然后通常被封入隔膜后同时它的另一侧与系统内包含的液体金属接触。气体还可以提供在部分用液体金属填充的竖管的封闭的顶端并且与系统的其余部分自由相通。可替换地，衰减器可以是在流动方向上连接高压泵和喷嘴的导管的弯曲部分，其适于弹性弯曲和吸收压强脉冲。也可以设想其他类型的压强脉冲衰减器。在当前情况下的金属，其以蒸气、雾和喷溅物的形式在真空腔中分布，许多包括液体靶的X射线源在一定程度上遭受从靶材发出的残渣的污染。为了降低这样的残渣的产生，本发明的方法的有利的实施方式通过让喷射流撞击倾斜的表面来提供液体金属的收集。倾斜的表面将任何喷溅物从真空腔偏转开而朝向收集容器。在本发明的系统的一些实现中，液体金属在系统中的循环过程中可能通过一个或者多个过滤器。例如，相对较粗的过滤器可以在正常的流动方向上在收集容器和高压泵之间布置，而且相对较细的过滤器可以在正常的流动方向上在高压泵和喷嘴之间布置。粗的和细的过滤器可以单独地或者结合使用。只要固体污染物在它们损坏系统的其他部分之前被捕捉并从循环中去除，包含液体金属的过滤的实施方式是有优势的。根据本发明的第二个方面，提供了用于为X射线产生供应液体金属电子靶的循环系统。还提供了包括这样的循环系统的X射线源。附图的简要说明 现在将参考附图详细描述本发明的实施方式，其中

图1是根据本发明的实施方式闭环供应液体金属的方法的流程图；图2是用于为通过电子束撞击产生X射线提供液体金属靶的本发明的循环系统的示图概览；图3示意性地示出了在图2中概览的循环系统的可替换的实施方式；图4示意性地示出液体金属收集容器的第一实现；图5示意性地示出液体金属收集容器的第二实现；和图6示意性地示出了根据本发明的包括液体金属的闭环循环系统的X射线源。在附图中，同样的部分或者细节一般始终通过同样的参考符号标示。实施方式的详细描述现在将参考图1描述根据本发明当前优选的实施方式的用于闭环供应液体金属的方法100。为了这个公开方案的清楚和简洁，本方法将按照“步骤”进行描述。应当强调， “步骤”不必是在时间上分隔开并且彼此分离的过程，而且可以以并行的方式在同一时间执行一个以上“步骤”。这个公开方案旨在的观点是“步骤”表示液体在它通过适于执行该方法的循环系统的回路的过程中经历的不同的处理。在步骤110中，液体金属的压强被升高到高压。一旦液体金属喷射流从喷嘴入射， 高压足以使其在真空腔中获得高的传播速度。通常地，高压将至少是10巴，优选地至少50 巴并且直到超过100巴。根据图3，被加压的液体金属容纳在闭环循环系统300中，闭环循环系统300包括高压泵312，优选为隔膜泵或者其他高压泵。泵构成了到循环系统300的第一部分310(高压部分)的过渡。在步骤112，加压的液体金属通过系统300的高压部分310被引导至喷嘴332。因此，循环系统的高压部分310位于高压泵312和喷嘴332之间。在步骤112中，加压的液体金属在它从泵312到喷嘴332传输的过程中将损失一些压强，但是其压强保持足够高以便金属以至少10巴并且通常至少50巴的足够高的压强到达喷嘴。在本实施方式中，加压的液体金属在它到达喷嘴332之前通过光学细过滤器316。细过滤器316可以以不锈钢筛或者几个连续筛的形式提供。依赖于高压泵312的性质，在加压的液体金属内传播的压强脉冲可能作为加压的副作用而产生。这样的压强脉冲可以在可选的第三步骤114中，使用在系统的第一部分内 (在细过滤器316之前或者之后)提供的衰减器318进行衰减。衰减器可以包括薄膜，该薄膜使大量气体(诸如压缩的队)封入在它的后面。当压强脉冲到达衰减器318时，液体侧的压强增加，薄膜延伸并且挤压气体。由于压强回落，气体又膨胀到它之前的体积。实际上， 通过衰减器318向前朝向喷嘴332传播的任何剩余脉冲具有降低的振幅。为了图3清楚起见，绘制了从循环系统的第一部分310和衰减器318的连接线。然而，相似种类的衰减器可以在系统的第一部分310直接地、串联布置，和/或该衰减器具有扩大的导管段的形式，该导管段具有如上面描述的通过压缩的气体体积支撑的作为墙的弹性薄膜。在需要更强的衰减的实施方式中，可以在第一部分310提供多个衰减器。在步骤116中，液体金属通过喷嘴332喷射进入真空腔330。稳定的(空间上连续的)液体金属喷射流然后可以用作在这个腔330内的电子束(没有示出)的靶。电子束在相互作用区域(没有示出)撞击液体金属，并且部分电子束能量被转换为X射线。要使用的喷嘴口具有这样的形状和尺寸，以致喷射的液体金属呈现物理上连续的喷射流的形式。喷射流将趋向于松弛到较低的表面能的状态并且由此通常改变它的形状。如上面解释的，喷射流在电子束撞击金属喷射流的点以外分解成为喷雾、液滴、或者其他类型的不连续的部分，这是可以容忍的，因为这样的后期分解在X射线产生上的任何影响是可以忽略不计的。类似地，重力将对喷射流的形状具有非常小的影响，该喷射流不必与重力场平行。适当地，喷嘴是蓝宝石板或者红宝石板，通过其提供圆柱形孔或者锥形孔。孔的直径可以与板的厚度在相同的数量级。喷嘴的形状应该最小化液体金属薄雾的产生，其可能污染真空腔 330。考虑可选的X射线的产生条件，可以采用期望的喷射流的截面作为标定喷嘴尺寸的起始点。在优选的实现中，液体金属在喷嘴处的压强是大约100巴。喷嘴具有直径IOOym的喷射口，其与蓝宝石喷嘴的壁厚度相似。用于撞击液体金属喷射流的合适的电子束具有大约20 μ m直径的焦点和大约200W的功率。阅读和理解当前公开的内容后，技术人员将根据常规计算和实验找到合适的参数。在步骤118，喷射的液体金属在收集容器334中被收集。如上面已经讨论的，液体金属可能需要冷却以避免系统的过热。通常，在容器中的液体金属的温度应该优选地保持在熔化温度稍微以上的温度，并且可以随着金属的熔点、使用的金属种类、系统300的热绝缘性和它的构件的耐热性的函数而发生变化。冷却可以通过热传导电路336实现，其将过量的热H排到系统以外。如果在容器334和系统外侧之间的热传导很大，无源的热传导电路可以提供足够的冷却。如果需要更强的冷却，人们可以使用包含压缩冷却介质的有源的制冷。在优选的实施方式中，使用固定在容器和/或导管的水冷式铝块实现冷却。为了降低真空腔330的污染，采取措施以便液体金属喷射流的收集产生尽可能少的残渣。已经证实，如果通过倾斜的表面引导喷射流进入收集容器334，则液体金属的收集以规则的、非混乱的并且不是非常喷溅的方式进行。在循环系统300的稳定状态的运行过程中，倾斜的表面可以是容器334的内壁或者接近液体金属表面布置的板。使用与金属喷射流呈45度或者更小的角度倾斜的表面实现了最好的残渣阻止结果。倾斜的表面可以是如10度或者更小的角度一样的陡峭。此外，液体金属表面可以被包括喷射流的入口孔的筛网覆盖；这样的筛网适于捕获薄雾和喷溅的液滴，并且阻止这些污染真空腔330。作为又一个步骤120，为了为高压泵312提供好的工作条件，收集的液体金属的压强被升高到高压泵的入口压强。这个步骤在位于收集容器334和高压泵312的吸入侧之间的系统300的第二部分320内发生。在这个实施方式中，压强的升高通过启动泵322有效地实现。对于如在优选的实施方式中使用的隔膜计量泵形式的高压泵，高压泵的入口压强应该至少是0. 1巴，优选地至少0. 2巴。粗的机械过滤器324，诸如不锈钢过滤器，可以可选地提供在启动泵322的上游， 保护它免于潜在的有害的固体污染物的污染。在液体金属再一次被高压泵312加压到至少10巴时，它在系统300离完成了回路。上面描述的步骤现在将以连续的方式重复，以便在闭环系统中实现液体金属到相互作用区域的稳定供应。一种优选的用于上面的方法中的金属是包括95wt %的( 和5wt %的In、具有25°C的熔点和大约16°C的凝固点的合金。在该方法中使用的其他可以想到的金属是 Galinstan ，其是包括 68. 5wt%&Ga、21.化和Sn、具有大约-19°C 的熔点和凝固点的合金，包括66wt %的h和%的Bi、具有大约72°C的熔点和凝固点的合金，和具有大约157°C的熔点和凝固点的纯^1。在下面，根据附图具体为图3、图4及其图5详细描述根据本发明的装置。根据本发明的液体金属的闭环循环系统300的形式的装置作为框图在图3中示意性地示出。该装置包括真空腔330，在其中电子束(没有示出)撞击到液体金属靶喷射流上以便通过轫致辐射和特征线发射产生X射线辐射。在真空腔提供喷嘴332以产生液体金属靶喷射流。喷嘴通过管道或者导管系统可操作地连接至高压泵312。在喷嘴和高压泵之间的闭环循环系统的部分310组成高压部分(第一部分)，在其中加压的液体金属向喷嘴332 传输以便喷射作为液体金属靶喷射流。在循环系统的高压部分310，可以可选地提供衰减器 318。该衰减器318的目的是降低在管道系统内的由高压泵312导致的任何压强脉冲，以便在喷嘴332产生平滑的并且连续的液体金属靶喷射流。另外，循环系统的高压部分310可以包括过滤器，诸如在316指示的细过滤器，以消除可能另外堵塞或者妨碍喷嘴332的细颗粒。高压泵312从闭环循环系统的第二部分320工作，其中液体金属的压强显著低于高压部分310的压强。在高压泵的入口侧，液体金属的压强应该具有合适的入口压强。在循环系统的第二部分提供启动泵322以将液体金属的压强从在真空腔出现的低压升高到合适的入口压强。通常，在高压泵的入口侧的入口压强是至少0. 1巴，更优选地至少0.2巴。 管道系统320的第二部分将高压泵312连接到收集容器334。在被喷嘴332以靶喷射流的形式喷射以后，并且在通过真空腔以后，在收集容器332收集液体金属以用于进一步再循环，并且启动泵322升高其压强到高压泵312的适合的入口压强。在可替换的实施方式中， 如果提供了升高压强到高压泵312的适合的入口压强的其他方法，可以免除启动泵322。例如，通过在致使液体金属柱在泵312的上方呈现的位置布置高压泵312可以获得高压泵312 的足够的入口压强。换句话说，高压泵312在重力场中低于收集容器设置，并且由液体金属柱导致的静水压提供足够的入口压强。在收集容器334和高压泵312之间的液体金属的流体通道内可以提供可选的过滤器，诸如粗过滤器324，以消除在液体金属内的颗粒污染物。当电子束在真空腔内撞击液体金属靶喷射流时，大量的热沉积在液体金属内。为了去除过量的热，可以提供与收集容器连接的冷却系统336。在优选的实施方式中，冷却系统包括一个或者多个固定在靠近收集容器的管道系统的水冷却块。水冷却块可以是具有冷却水的通道的铝块。
上面给出了适合的金属的一些例子。在闭环循环系统内的金属的温度控制是优选使金属的温度保持在稍微高于在讨论中的金属的熔点来实现的。当然，金属的温度在它刚刚与电子束相互作用以后将相当高，直到与收集容器连接的冷却系统起作用后。但是，对于循环系统的其他部分，金属的温度最好保持在中等水平。保持金属温度在中等水平的一个原因是金属在高温可以变得对管道材料和系统的其他部分具有攻击性。还应该注意，与本发明相关联地使用的一些金属可能需要在一些部分供应热量以便在系统的运行过程中一直保持金属为液态。例如，这可能意味着在循环系统的高压部分可以添加加热器。另外，当使用的金属在环境(室内)温度下不是液体时，在系统的启动过程经常需要热供应。图4和图5是如何能够实现液体金属收集的两个例子。应该注意，图4和图5是高度示意性的，并且只是说明一般的原理。在图4和图5中，液体金属喷射流通过向下的箭头示意地指示。如上面描述的，当收集液体金属喷射流时应该采取措施以避免或者降低在真空腔内的残渣(喷溅、薄雾等)的形成。为此目的，提供倾斜的表面，其在液体金属被收集以前被液体金属喷射流撞击。在一种实施方式中，如在图4中示意性示出的，倾斜的表面以及收集容器是管道系统的一部分。在图4示出的实施方式中，设计真空腔的出口，以便液体金属喷射流通过开口 410射出真空腔，通过出口管道415的直筒部分前进一段距离，并且最终撞击管道的倾斜部分420。由此，喷雾、薄雾或者其他残渣返回真空腔330的风险被显著地降低。为了进一步降低在真空腔内的残渣的风险，真空腔的出口 410可以装备孔，以降低在真空腔和管道之间的物理开口。在这种情况中，收集容器334由真空腔的出口管道的较低部分组成，如在图4中指示的。作为替代方案，如在图5中示意性示出的，管道的直筒部分415可以位于真空腔的一般区域内。还可设想，收集容器具有器皿的形式。如果管道本身或者器皿缺乏用于液体金属喷射流在它通过真空腔的通道以后撞击到其上的自然倾斜的表面，可以以板或者圆锥或类似的形式提供该倾斜的表面，其也在图5中示意性示出。本发明还涉及X射线源，其包括上面所述的液体金属的闭环循环系统。这样的X 射线源在图6中示意性地示出。除了闭环液体金属循环系统300，X射线源600还包括用于产生电子束612的电子源610。电子束与液体金属喷射流相互作用优选通过轫致辐射和特征线发射来产生X射线辐射。如箭头614所指示的，产生的X射线辐射向X射线窗口 616 传播，通过该窗口 616，X射线射出真空腔330。在图6中，示出包围循环系统300和电子束源610的真空腔。但是，优选的可能是使例如循环泵和液体金属的一些管道在真空腔以外。 另外，电子源610只是非常示意性地示出，并且在任何实现中将通常使一些部分位于真空腔以外。
10
权利要求
1.一种用于闭环供应液体金属到相互作用区域的方法(100)，在所述相互作用区域中，电子束撞击所述液体金属以产生X射线，所述方法包括以下步骤使用高压泵升高(110)在闭环循环系统的第一部分内的所述液体金属的压强到至少 10巴；引导(112)至少10巴压强的所述液体金属到喷嘴；从所述喷嘴喷射(116)所述液体金属到真空腔中以产生液体金属喷射流，所述相互作用区域位于所述真空腔中；在收集容器内收集(118)所喷射的液体金属；在位于在所述液体金属的流动方向上的所述收集容器和所述高压泵之间的所述闭环循环系统的第二部分内，升高(120)所收集的液体金属的压强到适合于所述高压泵的入口压强，所述入口压强至少是0. 1巴；和重复上面的步骤以实现液体金属到所述相互作用区域的闭环供应。
2.如权利要求1所述的方法，其中使用所述高压泵升高所述压强的所述步骤包括升高所述压强到至少50巴。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述压强被升高到至少100巴。
4.如权利要求1-3的任一项所述的方法，其中所述入口压强至少是0.2巴。
5.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中在所述液体金属喷射流通过所述真空腔从所述喷嘴直到所述电子束要撞击所述液体金属喷射流的位置的传播过程中，所述液体金属喷射流在空间上连续。
6.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中所收集的液体金属被冷却，以去除由所述电子束与所述液体金属喷射流的相互作用产生的过量的热。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述液体金属被冷却到150°C以下的温度。
8.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中喷射所述液体金属进入所述真空腔的所述步骤被执行以便所述液体金属喷射流在通过所述真空腔时具有至少lOm/s的传播速度。
9.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中在所述真空腔内的压强低于10_3毫巴。
10.如以上权利要求的任一项所述的方法，还包括衰减(114)在所述闭环循环系统的所述第一部分内的所述液体金属内的压强脉冲的步骤。
11.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中在所述收集容器内收集所述液体金属的步骤通过让所喷射的液体金属冲击倾斜的表面来执行，以降低来自所述收集容器的由液体金属喷溅、薄雾和诸如此类物导致的对所述真空腔的污染。
12.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中所述液体金属喷射流穿过在所述真空腔和所述收集容器之间的出口内的窄孔。
13.如以上权利要求的任一项所述的方法，还包括在所述液体金属从所述收集容器到所述高压泵的通道上使所述液体金属通过粗过滤器的步骤。
14.如以上权利要求的任一项所述的方法，还包括在所述液体金属从所述高压泵到所述喷嘴的通道上使所述液体金属通过细过滤器的步骤。
15.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中升高所收集的液体金属的压强到所述入口压强的步骤包括使所述高压泵在重力场中的位置低于所述容器。
16.如以上权利要求的任一项所述的方法，其中升高所述收集的液体金属的压强到所述入口压强的步骤包括使用启动泵。
17.一种用于供应液体金属到相互作用区域的闭环循环系统(300)，在所述相互作用区域中，电子束撞击所述液体金属以产生X射线，所述系统包括高压泵(312)，其连接到所述循环系统(300)的高压部分(310)的第一侧；喷嘴(332)，其连接到所述循环系统(300)的所述高压部分(310)的第二侧；真空腔(330)，其用于接收从所述喷嘴(332)喷射的喷射流形式的液体金属；收集容器(334)，其用于收集通过所述真空腔(330)以后的所述液体金属；和装置(322)，其位于所述循环系统(300)的所述真空腔(330)和所述高压泵(312)之间，用于升高所述液体金属的压强到至少0. 1巴，以提供所述高压泵(312)的入口压强；其中在所述循环系统(300)的所述高压部分(310)内的所述液体金属的压强是至少10巴。
18.如权利要求17所述的循环系统，其中在所述循环系统的所述高压部分的所述液体金属的压强是至少50巴。
19.如权利要求18所述的循环系统，其中在所述循环系统的所述高压部分的所述液体金属的压强是至少100巴。
20.如权利要求17-19的任一项所述的循环系统，其中所述入口压强是至少0.2巴。
21.如权利要求17-20的任一项所述的循环系统，所述系统被配置成从所述喷嘴喷射空间上连续的喷射流形式的液体金属，所述喷射流形式的液体金属通过所述真空腔时具有至少lOm/s的传播速度。
22.如权利要求17-21的任一项所述的循环系统，还包括冷却器(336)，该冷却器用于去除由所述电子束在所述金属中沉积的过量热。
23.如权利要求17-22的任一项所述的循环系统，其中在所述真空腔内的压强低于10_3 毫巴。
24.如权利要求17-23的任一项所述的循环系统，还包括衰减器(318)，该衰减器用于衰减由所述高压泵导致的在所述液体金属内的压强脉冲。
25.如权利要求17-24的任一项所述的循环系统，还包括倾斜的表面020)，在液体金属喷射流通过所述真空腔以后，该液体金属喷射流撞击所述倾斜的表面，所述倾斜的表面被设计成降低在所述真空腔内的来自所述液体金属的残渣的形成。
26.如权利要求17-25的任一项所述的循环系统，还包括在所述真空腔的出口内的孔， 所述孔被设计和构造为降低残渣从所述收集容器进入所述真空腔的风险。
27.如权利要求17-26的任一项所述的循环系统，还包括用于从循环的液体金属去除微粒污染物的一个或者多个过滤器(316 ；324)。
28.如权利要求17-27的任一项所述的循环系统，其中用于升高所述液体金属的压强到至少0. 1巴以提供所述高压泵的入口压强的所述装置具有启动泵(322)的形式。
29.—种包括电子源(610)和根据权利要求17-28的任一项的闭环循环系统的X射线源(600)。
全文摘要
呈现了用于向相互作用区域提供液体金属的闭环循环，在该相互作用区域，电子束撞击液体金属以产生X射线。在根据本发明的方法中，使用高压泵(312)将液体金属的压强升高到至少10巴。加压的液体金属然后被引导至喷嘴(332)并且以空间连续的喷射流的形式喷射进入真空腔(330)。在通过真空腔以后，在收集容器(334)内收集液体金属，并且例如使用启动泵(322)将液体金属的压强升高到适于高压泵的入口的入口压强。本发明还涉及对应的循环系统和装备这样的循环系统的X射线源。
文档编号H01J35/08GK102369587SQ200980158566
公开日2012年3月7日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者奥斯卡·汉伯格, 汤米·图希玛, 米卡尔·奥滕达尔 申请人:伊克斯拉姆公司