X射线源

本发明涉及的X射线源适用于，例如，用XPS（X射线光电子谱）来进行微小区域的分析，照射试样的微小区域和进行X射线金属板刻印等。

X射线，就其性质而言，很难形成100μm以下的微细射线。

为了使X射线形成微细射束，曾做过多种尝试。例如，图6所示的X射线源，用电子束2照射靶子4，利用球面分光晶体8使由靶子4所产生的X射线6形成微细的X射线束。

图7所示的X射线源，用电子束2照射靶子4，利用圆筒状的全反射面10使靶子4上所产生的X射线6形成微细的X射线束。

另外，图8所示的X射线源，用电子束2照射靶子4，利用菲涅耳区板12，借助衍射现象，使靶子上产生的X射线6形成微细的X射线束。

还有一种X射线源，如图9所示，把薄膜靶子16紧紧地贴合在试样14上，用电子束2照射该薄膜靶子16，从靶子的微小区内产生X射线6。

如图6至图8所示的X射线源，利用分光晶体;和菲涅耳区板，借助衍射和反射作用使X射线会聚成微细直径的射束。但在衍射效率和反射效率方面还存在问题，很难获得足够的X射线强度，并且还有这些X射线源价格昂贵的问题。

图9所示的方法，由于薄膜靶子16和试样14必须处于互相紧 密贴合或接近紧密贴合的状态。所以，例如，该方法只能用于这样一种特殊情况，即用X射线照射薄膜试样，从靶子的背面放出X射线或X射线光电子。

本发明的目的在于制造这样一种结构简单的X射线源，它能有选择地照射和激励100μm以下的微小区域或可得到平行的X射线束。

图1是本发明的一个实施范例切开的斜视断面图，图2是表示一根细管的放大断面图，图3表示薄膜X射线靶子上产生的X射线的角度分布，图4是表示细管内X射线途径的断面图，图5是表示从细管出口中放射出的X射线的放射角度分布的断面图，图6是表示先有的X射线源的简图，图7是表示先有的另一种X射线源的斜视简图，图8是表示又另一种先有的X射线源的断面简图，图9是又另外又一种X射线源的断面简图。

20……细管

21……平板

22……薄膜X射线靶子

24……薄膜

26……电子束

28……X射线

现参照表示实用示例的图1来加以说明。本发明的X射线源，其结构是，把大量的微细管（20）捆成端面为平面，而形成平板（21），把薄膜X射线靶子（22）紧紧地贴合到平板（21）的一个端面上，用电子束（26）照射贴上了该薄膜靶子（22）的平 板的端面上，把薄膜X射线靶子（22）上所产生的X射线从平板的另一个端面上放出来。

图1表示本发明的实施范例的斜视断面图，20是微口径细管，大量的微细管20被结合在一起并使细管的端面位于平面上而形成平板21。细管20的尺寸，例如为：内径10～20μm，长度约0.5-1mm，材料可采用（例如）熔融石英。组成平板21的这种微细管，其根数的多少按用途可以把（例如）1万根以下、数万根或10万根以上组合在一起。组合大量的细管的方法有好多种，下面仅举一例作示范例：对熔融石英进行蚀刻以便形成大量小孔，使用这个方法再制成含有1万根以下，数万根或10万根以上的细管的平板。

由细管20组成的平板21，其一个端面上紧紧地贴合上薄腺X射线靶子22，该薄膜X射线靶子可采用（例如）厚度为5μm左右的铝薄膜，也可采用镁和其他X射线靶子材料的薄膜。

在平板21的另一个端面上也紧紧地贴上薄膜24。这个薄膜24令人满意的是基本上不吸收薄膜X射线靶子22上所产生的X射线，而吸收细管20内所产生的电子等。当薄膜X射线靶子22为铝薄膜时，这种薄膜24可采用比薄膜X射线靶子22更薄的铝薄膜（例如厚度为2μm左右）。薄膜24的材料也可以用铍薄膜、碳薄膜或高分子膜上涂敷铝膜。从电源30向薄膜24加正电压，可以更有效地消除细管20内产生的电子。

把聚焦后变得很细的电子束26照射到薄膜X射线靶子22上。

这样的电子束可以是：加速电压2万电子伏，电流10微安，直径5微米，这种微细电子束很容易获得。电子束26的直径要作成小 于细管20的内径。28是由X射线靶子22产生的，通过细管20，透过另一端面上的薄膜24而出来的X线。

图2表示把1根细管20放大，用电子束26照射而放出X射线28时的状态。

在本实施范例中将更详细的说明产生X射线时的状态。

当用电子束26照射薄膜X射线靶子22时，从薄膜X射线靶子22产生X射线（这时为铝的Ka射线），而放射到薄膜X射线靶子22的两侧，最后到细管20一侧和电子束26一侧。放射到细管一侧的X射线28，其角度分布如图3所示。从图4中可以看出，放射到细管一侧的X射线28，其中未碰到细管20内壁上的部分和在内壁上全反射的部分以很小的立体角进行扩散，透过薄膜24，从细管口向外放射。其结果，如图5所示，从细管20的出口放射出来的X射线束28，其扩散宽度约相当于细管20的内径，并且，由于细管20内的全反射效应，使X射线束在离开细管出口一定距离（该距离取决于细管20的内径，长度和X射线波长等）的位置上进行聚焦。于是，在薄膜X射线靶子22的细管一侧和细管20的内壁上产生的电子，由于细管出口处薄膜24的作用而不向外部放射。

在本发明的X射线源中，用细电子束26对薄膜X射线靶子22进行扫描，可以获得X射线扫描束。

另外，如果使照射薄膜X射线靶子22的电子束散焦，并同时照射薄膜X射线靶子22上与多根细管20所对应的部分，则可以从这些细管20中获得几乎平行的粗X射线束。

按照本发明的方法，用一个X射线源可获得细X射线束或平行光束的粗X射线束，并且可以使细X射线束进行一维或二维扫描。若将该X射线源用作X射线光电子谱分析的激励源，则除了能进行通常的X射线光电子谱分析外，还可以对微小区域进行微细的X射线光电子谱分析，和进行扫描式X射线光电子谱分析。

X射线光电子谱技术是一种非常有用的表面分析方法，并得到了广泛的应用。但其最大的缺点是不能分析微小的区域。本发明可以实现对微小区域进行X射线光电子谱分析。所以，其实用价值或者说商业价值是很大的。