The metal-jet technology

The Excillum MetalJet series of X-ray sources are based on our unique metal-jet technology. Achieving significantly higher brightness and smaller spot sizes than any other available microfocus X-ray source, the MetalJet can create very brilliant and small beams enabling the closest possible to synchrotron performance in the home lab.

The metal-jet technology can thereby e.g. enable a major increase of the image acquisition speed with maintained resolution in an X-ray imaging application or measurement throughput improvement combined with better precision and accuracy in an analytical application.

Especially in the microfocus X-ray spot size range, from about 5 µm diameter to a few tens of µm, a source based on a liquid-metal jet anode significantly outperforms a classical solid anode X-ray source.

The liquid-metal jet concept

The MetalJet X-ray tubes are conventional microfocus tubes with the solid-metal anode replaced by a liquid-metal jet. This type of anode is continuously regenerated and already in the molten stage. Thereby, the classical power limit of an X-ray source, when the anode is permanently damaged by the electron beam, may be disregarded. The metal-jet supports higher electron-beam power and can therefore generate higher X-ray flux.

Regular anode

Liquid metal-jet anode

Inside view of the metal-jet technology

Solid anode vs liquid-metal jet
A look inside the Excillum MetalJet

出力負荷能力

 

全ての電子衝突型X線発生装置によるX線出力 は、アノードの熱出力負荷によって制限されます。 従来の固体アノード技術では、損傷を避けるため にアノードの表面温度を融点よりも十分に低くし なければなりません。これは基本的にアノードで あるターゲット材料の特性、主に融点と熱伝導率 によって制限されます。

一方、液体金属アノードであるMetalJetでは、タ ーゲットを融点より十分に低い温度に維持しな ければならないという制約が解消されます。これ は、ターゲット材料が初めから溶解しており、ま た液体ジェットの性質上、ターゲットが常に再生 しているためです。新鮮なターゲット材料は100 m/sに近い速度で供給されます。アノードが連続的に再生されているので、電子ビームとアノードの相互作用は、実際に破壊的にまでなり得るのです。

並外れた輝度

 

直観的には少々理解しにくいですが、小焦点X線 管の出力負荷能力は、電子ビームの焦点面積で はなく、ほぼその直径によって規定されます。従って、輝度は光源の直径に反比例します。

並外れた出力負荷能力と微小な電子ビーム焦点 の組み合わせにより、液体ジェットを用いたX線 源は、ミクロンオーダーのスポットサイズで、これ までにない輝度を達成することができるのです。

液体金属のX線スペクトル

 

第一世代のMetalJet源は、およそ室温で液化する金 属合金を特徴とします。それにもかかわらず、いくつ かの合金は通常の固体アノードと類似したエミッシ ョン特性を示します。今後のアップグレードには、融 点がさらに高い合金も含まれる可能性があります。

ガリウム合金

ガリウム(Ga)リッチ合金が利用可能です。この合金 の9.2 keV(1.3Å)Kα線は、銅(Cu)のKα線に近接して います。

インジウム合金

インジウム(In)リッチ合金も利用可能です。この合金 の24 keV(0.51Å)Kα線は、銀(Ag)のKα線に近くなりま す。

スポット品質

高度な電磁集束および補正光学系と高輝度 LaB カソードの組み合わせにより、高品質な電子ビーム集束が実現します。連続的に生成され
る滑らかな液体ターゲット表面と共に、線源はきわめて高品質なX線スポットを生成します。

線源の安定性

線源の空間安定性は非常に高い値を示します。 以下の画像は、線源に機械的に結合されたピン ホールカメラで撮影したとき、スポット中心位置 が24時間にわたって標準偏差約 0.1 μm 以内で あることを示しています。

 

調整可能なサイズ

スポットサイズとアスペクト比はどちらも自由に 調整できます。

MetalJet products

MetalJet E1 160 kV

MetalJet D2+ 70kV

MetalJet D2+ 160kV

MetalJet C2

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Excillum Shiho Tanaka image

田中志穂, Ph.D.

Senior Scientist

Some MetalJet application areas

Spectroscopy and fluorescence

Imaging

Scattering and diffraction

カタログ

メタルジェット技術
ユーザーストーリ―

エキシルムのメタルジェットX線源のご利用例

最先端のX線源をご利用のお客様の体験談