MetalJet X-Ray Source Technology

 

 

 

 

 

 

The MetalJet X-ray tube is a conventional microfocus tube 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. 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 outperform a classical solid anode X-ray source.

メタルジェット (MetalJet) のコンセプト

従来の固体金属陽極アノードを備えたマイクロフォーカスX線管を、液体金属ジェットのアノードであるMetalJetに置き換えました。MetalJetは、より高い電子ビーム出力に対応可能であることから、より高いX線フラックスの発生を可能にします。

Regular anode.

Liquid MetalJet anode.

出力負荷能力
液体金属のX線スペクトル
スポット品質
線源の安定性
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出力負荷能力

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

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LaB6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。

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。

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。

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