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Micro - x的金刚石阳极 -------加快成像

更新时间:2024-04-07 点击次数:137

Micro - x的金刚石阳极 -------加快成像



在进入今天的帖子讨论Micro - x的金刚石阳极以及它如何加快成像应用程序之前,这里有一些背景阅读:


本文中我们跟踪了X射线从管内生成到x射线探测器单个像素上的检测路径。我们讨论了x射线到达探测器的概率,我们了解到如果你增加x射线的生成能量,那么你就减少了拍摄x射线图像所需的时间。


那么,如果您想将图像采集时间减半该怎么办呢?应该就像打开电源一样简单,对吧?和所有x光的问题一样,答案是肯定的,但是……,我们从下面几个方向入手讨论一下这个问题。

 

功率载荷

 

在这种情况下,“但是"是对目标造成伤害的能量加载。光斑尺寸越小,功率在目标磁盘内的集中程度越高。如果你曾经在夏天玩过放大镜,你就会熟悉这个概念。


图片1.png


放大镜将均匀分布在玻璃直径上的太阳光线聚焦,当与地面保持适当距离时,将这些光线聚焦到一个非常小而明亮的焦点上。那些均匀分布在放大镜直径上的光线,在大约半小时后可能会造成轻微的晒伤,而当这些光线集中在一个小焦点上时,现在有可能在几秒钟内引发火灾并融化蜡笔。你可以调整放大镜的焦点光斑,通过改变几何光学(在空间中上下移动放大镜)来产生一个非常小而明亮的光斑,或者更小而不那么明亮的光斑。


类似地,电子束中的能量通过静电光学被集中到x射线管阳极的焦点上。电子束的功率以W表示,焦点光斑的尺寸以微米表示。我们可以将两者分开得到功率负载因子,以瓦特/微米(W/μm)表示。这可以被认为是斑点的“亮度"。如果增加光束功率但保持光斑大小不变,则亮度增加。同样,如果减小光斑尺寸但保持功率不变,也会增加亮度。那么,为什么不制造一个无限小的点,用你的探测器所能承受的zui大功率呢?

 

目标材料选择


无损目标(左)和凹痕目标(右)的x射线点可视化


根据靶材的特性,靶面在失效前可以承受或多或少的功率。当目标失效或出现点蚀时,光斑的强度会损坏目标材料,并在目标盘上烧出一个洞,一直烧到阳极基板上,这将使光斑中的通量强度降低到其值的一小部分。上面的图像显示了一个未损坏的目标和一个凹痕目标在相同的尺度上——注意,在未损坏目标的光斑中心的光斑强度实际上超过了探测器的16k计数,而凹痕目标的zui大强度低于6k计数。这是因为中心zui亮的点已经烧穿了目标圆盘,不再产生x射线。回想一下我们的放大镜例子,同样大小的焦点在放大镜下可以烧伤皮肤,导致纸张燃烧,但绝对不会对混凝土造成损害。区别不在于聚焦光斑的功率,而在于聚焦光斑所聚焦的材料的耐用性。


不同的x射线靶材料都有不同的性质。钨(W)是一个常见的x射线目标,因为它不仅产生干净的轫致辐射剖面,而且它碰巧是一种具有高熔点的相当耐用的金属。相反,金(Au)在某些XRF应用中产生非常有用的峰值,但它是一种软金属,相对较暗的焦点(即低功率负载)会对目标材料造成损害,导致如此低的可实现计数率,以至于在所有应用中都抵消了它的好处。

 

因为W是成像应用中常见的目标材料选择,所以我们将重点关注W目标源。标准W靶x射线管的功率载荷为1W/μm。当功率超过1W/μm时,该光斑产生的功率过大,目标无法处理,目标磁盘将被损坏,有时在几秒钟内就会损坏。Micro - X-Ray开发了一种目标材料结构,使用金刚石衬底将热量从斑点转移到阳极,比标准目标结构更有效。这使得我们的功率负载比非金刚石支持的目标增加50%,允许1.5W/μm的功率负载数。


更高的功率负载支持更快的图像


这一切意味着什么?如果我们还记得第1部分,你接触到的光子越多,你得到图像的速度就越快。例如,如果你需要1000万个光子来撞击你的探测器,你可以通过增加50%的功率来提高50%的速度。有了我们的菱形目标,你就可以做到这一点,并更快地积累你的1000万个计数,以提高你的线速度。

 

或者,如果您在流程中有固定的时间来拍摄图像,该怎么办?我们的钻石靶也可以提供帮助,通过让您减少焦点光斑尺寸,同时保持功率一致。这将在您定义的处理时间内产生更高分辨率的图像。


微x射线金刚石阳极产品


我们的Microbox集成x射线源和我们的Seeray水冷x射线管都包含我们du特的钨/金刚石阳极技术。



Microbox操作范围,zui大功率



就Microbox而言,这使我们能够以业界领xian的1.5W/μm功率负载运行,从而实现比竞争对手更快、更清晰的图像。无论您是对在给定光斑尺寸下zui大化功率感兴趣,还是对在给定曝光时间内zui大化分辨率感兴趣,Microbox的1.5W/μm功率负载将为您提供与市场上任何其他Microfocus源相比可测量的改进。


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就Seeray而言,我们的金刚石阳极技术与直接水冷阳极相结合。这允许与Microbox源相同的1.5W/μm功率负载,而直接阳极冷却允许光束功率达到100W或更高。直接阳极冷却还可以实现超快的光束稳定时间,使其成为x射线光学耦合和单晶XRD的理想射线管。



欢迎随时联系我们沟通射线源的应用,我们会帮助您权衡技术参数,并考虑各种应用限制,为您选择合适的源。


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上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等,涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等服务。

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