Получение рентгеновского изображения с высоким разрешением очень малых объектов

 

Изобретение предназначено для использования в области рентгеновской микроскопии. Ячейка для образца содержит образующую камеру для образца конструкцию. На последней расположена масса возбуждаемого падающим пучком для генерации рентгеновского излучения вещества. Рентгеновский микроскоп или микрозонд имеет средство для формирования сфокусированного пучка электронов и ячейку для образца. Последняя выполнена с возможностью удерживания держателем в положении, при котором пучок электронов фокусируется на массе возбуждаемого вещества с помощью ячейки для образца. Происходит обеспечение падающего пучка для возбуждения вещества для формирования рентгеновского излучения. Рентгеновский микроскоп содержит детектор. Последний размещен вне ячейки образца. Способ получения увеличенного рентгеновского изображения одной или более внутренних границ или других деталей образца заключается в помещении образца в ячейку для образца. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения содержит ячейку для образца, детектор. Последний размещен вне ячейки для образца для обнаружения рентгеновского излучения. Обеспечивается получение микрофокусного источника рентгеновского излучения. 4 с. и 34 з.п.ф-лы. 12 ил., 1 табл.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)

Формула изобретения

1. Ячейка для образца, предназначенная для использования при получении рентгеновских изображений, содержащая конструкцию, образующую камеру для образца, и расположенную на упомянутой конструкции массу вещества, возбуждаемого падающим пучком для генерации рентгеновского излучения, причем ячейка расположена таким образом, чтобы при использовании, по меньшей мере, часть рентгеновского излучения пересекала указанную камеру для облучения находящегося в ней образца, а затем выходила из конструкции для регистрации.

2. Ячейка для образца по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой интегральный автономный узел, выполненный с возможностью и размерами, позволяющими установить его во вспомогательном держателе электронного микроскопа или микрозонда в положении, при котором пучок электронов микроскопа фокусируется на массе возбуждаемого вещества и тем самым обеспечивает падающий пучок для возбуждения упомянутого вещества и формирования рентгеновского излучения.

3. Ячейка для образца по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое вещество способно возбуждаться падающим сфокусированным пучком электромагнитного излучения для формирования рентгеновского излучения.

4. Ячейка для образца по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что указанная ячейка выполнена в виде группы слоев многоугольной формы в плоскости каждого слоя, при этом размеры каждого слоя в виде многоугольной формы составляют от 1 мкм до 10 мм.

5. Ячейка для образца по п.4, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью использования при получении изображений методом фазового контраста, где упомянутые слои, через которые проходит возбужденное рентгеновское излучение, имеют высокую однородность и очень гладкие поверхности для сохранения высокой пространственной когерентности падающего пучка излучения, облучающего образец, обеспечивая тем самым полезный оптимальный контраст в изображении.

6. Ячейка для образца по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что упомянутая масса возбуждаемого вещества представляет собой слой вещества, нанесенного на конструкцию, образующую ячейку.

7. Ячейка для образца по п.6, отличающаяся тем, что слой возбуждаемого вещества имеет толщину в пределах от 10 до 1000 нм и расположен таким образом, что во время использования расстояние между этим слоем и образцом составляет от 1 до 1000 мкм.

8. Ячейка для образца по любому из п.6 или 7, отличающаяся тем, что упомянутая конструкция содержит подложку и/или разделительный слой, прозрачный для рентгеновских лучей вообще или для выбранного энергетического диапазона или диапазонов рентгеновского излучения, отделяющий слой возбуждаемого вещества от образца.

9. Ячейка для образца по п.8, отличающаяся тем, что подложка и/или разделяющий слой имеет сильное поглощение для энергий, находящихся за пределами указанного выбранного энергетического диапазона или диапазонов рентгеновского излучения, в целях увеличения хроматической когерентности рентгеновского излучения, формирующего изображение.

10. Ячейка для образца по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что упомянутая масса является разделенной или рельефной группой частей массы, удерживаемых на общей подложке.

11. Ячейка для образца по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что камера выполнена открытой.

12. Ячейка для образца по п.11, отличающаяся тем, что камера выполнена с возможностью герметизации после помещения в нее образца.

13. Ячейка для образца по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что камера выполнена с возможностью ее закрытия, а упомянутая конструкция содержит прозрачное для рентгеновских лучей окно, через которое рентгеновское излучение выходит из конструкции для регистрации.

14. Ячейка для образца по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ячейка в комбинации с энергочувствительным или энергоразличающим детектором.

15. Ячейка для образца по п.10, отличающаяся тем, что упомянутая разделенная или рельефная группа частей массы представляет собой группу пятен, разнесенных по общей подложке.

16. Ячейка для образца по п.15, отличающаяся тем, что указанные пятна имеют диаметр около 0,2 мкм.

17. Ячейка для образца по одному из п.15 или 16, отличающаяся тем, что пятна расположены таким образом, чтобы падающий пучок был шире любого пятна.

18. Рентгеновский микроскоп или микрозонд, имеющий средство для формирования сфокусированного пучка электронов и ячейку для образца, выполненную с возможностью удерживания держателем в положении, при котором пучок электронов фокусируется на массе возбуждаемого вещества с помощью ячейки для образца и тем самым обеспечивается падающий пучок для возбуждения вещества для формирования рентгеновского излучения, а также детектор, размещенный вне ячейки образца, при этом указанное рентгеновское излучение пересекает часть ячейки для образца для облучения указанного образца, при этом, по меньшей мере, часть облучающего образец рентгеновского излучения выходит из ячейки и является зарегистрированным.

19. Рентгеновский микроскоп или микрозонд по п.18, отличающийся тем, что пучок электронов фокусируется на ширину в пределах от 10 до 1000 нм в массе возбуждаемого вещества.

20. Рентгеновский микроскоп или микрозонд по одному из п.18 или 19, отличающийся тем, что средство для формирования сфокусированного пучка электронов представляет собой остроконечный источник автоэлектронной эмиссии.

21. Рентгеновский микроскоп или микрозонд по одному из пп.18, 19 или 20, отличающийся тем, что дополнительно содержит энергочувствительный или энергоразличающий детектор.

22. Способ получения увеличенного рентгеновского изображения одной или более внутренних границ или других деталей образца, заключающийся в том, что образец помещают в ячейку для образца, включающую массу возбуждаемого вещества и камеру для удержания образца, устанавливают ячейку в держателе электронного микроскопа или микрозонда в положение, при котором пучок электронов, сформированный посредством микроскопа или микрозонда, фокусируется на массе возбуждаемого вещества, осуществляют облучение указанного возбуждаемого вещества пучком электронов для формирования веществом рентгеновского излучения, по меньшей мере часть которого пересекает камеру, облучая образец, содержащий одну или более внутренних границ или других деталей, и после этого выходит из структуры ячейки, и обнаруживают и регистрируют по меньшей мере часть излучения после облучения образца, для обеспечения изображения одной или более внутренних границ или других деталей образца.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что рентгеновское изображение получают методом фазового контраста или комбинации абсорбционного и фазового контраста.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что падающий пучок рентгеновских лучей и облучающее образец излучение имеют высокую пространственную когерентность для получения оптимального полезного контраста в изображении.

25. Способ по одному из пп.22-24, отличающийся тем, что пучок электронов фокусируют на ширину в пределах от 10 до 1000 нм в массе возбуждаемого вещества.

26. Способ по одному из пп.22-25, отличающийся тем, что используемая ячейка для образца представляет собой группу слоев многоугольной формы в плоскости каждого слоя, при этом размеры каждого слоя в виде многоугольной формы составляют от 1 мкм до 10 мм, причем слои, через которые проходит возбужденное рентгеновское излучение, имеют высокую однородность и очень гладкие поверхности для сохранения высокой пространственной когерентности падающего пучка в излучении, обучающем образец, для обеспечения оптимального полезного контраста в изображении.

27. Способ по одному из пп.22-26, отличающийся тем, что рентгеновское излучение, формируемое возбуждаемым веществом, находится в пределах от среднего до жесткого рентгеновского излучения, т.е. от 1 кэВ до 1 МэВ, и является, по существу, полихроматическим.

28. Способ по одному из пп.22-26, отличающийся тем, что рентгеновское излучение, формируемое возбуждаемым веществом, является, по существу, монохроматическим, при этом дополнительно увеличивают степень монохроматизации рентгеновского излучения.

29. Способ по одному из пп.22-28, отличающийся тем, что указанная масса представляет собой группу пятен, разнесенных по общей подложке, причем пучок электронов шире каждого пятна.

30. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения, содержащая ячейку для образца, содержащая средство для размещения образца, массу вещества, возбуждаемого падающим пучком, для формирования рентгеновского излучения, причем масса располагается на подложке, находящейся при использовании между упомянутой массой и образцом и служащей разделителем, и детектор, размещенный вне ячейки для образца для обнаружения рентгеновского излучения, пересекающего ячейку для образца, а также средство для регулирования относительного положения образца и массы.

31. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения по п.30, отличающаяся тем, что подложка является фильтром для рентгеновского излучения и выполнена с возможностью прохождения через нее выбранного энергетического диапазона или диапазонов рентгеновского излучения.

32. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения по одному из п.30 или 31, отличающаяся тем, что упомянутое вещество способно возбуждаться падающим пучком электронов, например, в электронном микроскопе или микрозонде.

33. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения по одному из п.30 или 31, отличающаяся тем, что упомянутое вещество возбуждается посредством падающего фокусированного пучка электромагнитного излучения для формирования рентгеновского излучения.

34. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения по одному из пп.30-33, отличающаяся тем, что предназначена при использовании для получения изображений методом фазового контраста, при этом масса и подложка представляют собой слои, имеющие высокую однородность и очень гладкую поверхность после, и включая выходную границу массы для сохранения высокой пространственной когерентности падающего пучка излучения, облучающего образец, и обеспечения оптимального полезного контраста в изображении.

35. Установка для получения микроскопического рентгеновского изображения по одному из пп.30-34, отличающаяся тем, что упомянутая масса представляет собой разделенную или рельефную группу частей массы, удерживаемых на общей подложке.

36. Установка для получения рентгеновского микроскопического изображения по п.35, отличающаяся тем, что упомянутая разделенная или рельефная группа частей массы представляет собой группу пятен, разнесенных по общей подложке.

37. Установка для получения рентгеновского микроскопического изображения по п.36, отличающаяся тем, что указанные пятна имеют диаметр около 0,2 мкм.

38. Установка для получения микроскопического изображения по одному из п.36 или 37, отличающаяся тем, что пятна расположены таким образом, чтобы падающий пучок был шире любого пятна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43