[发明专利]用于深度可选X射线分析的系统和方法

说明书

一种用于X射线分析的系统包括至少一个X射线源，该至少一个X射线源被配置为发射X射线。该至少一个X射线源包括至少一个碳化硅子源，该至少一个碳化硅子源位于至少一个导热衬底上或嵌入在其中，并且被配置为响应于对该至少一个碳化硅子源的电子轰击而产生X射线。从至少一个X射线源发射的X射线中的至少一部分包括Si X射线发射线X射线。该系统还包括至少一个X射线光具组，该至少一个X射线光具组被配置为接收Si X射线发射线X射线并利用Si X射线发射线X射线中的至少一部分来照射样品。

优先权声明

本申请要求于2018年9月7日提交的美国临时申请No.62/728,574的优先权的权益，该临时申请的整体通过引用结合于此。

技术领域

本申请总体涉及用于使用X射线来分析样品的系统和方法，并且更具体地，涉及被配置为提供可在X射线能量范围内选择的软(soft)X射线和/或柔(tender)X射线的X射线源。

背景技术

常规的基于实验室的X射线源通过用电子束轰击靶(target)材料(例如，固态阳极；液态金属射流)来产生X射线。所产生的X射线包括由电子束产生的发射(例如，荧光)X射线，这些电子束在靶原子的内核电子轨道中产生空穴，这些空穴然后由靶的具有比内核心电子轨道低的结合能量的电子填充，并伴随产生发射X射线。发射X射线具有离散能量，这些离散能量是靶原子的特征并且小于电子束的动能。此外，所产生的X射线包括通过靶材料内的电子束的减速而产生的轫致辐射(Bremsstrahlung)X射线，轫致辐射X射线具有从零到电子束的动能的连续能量。通常，在具有预定能量的X射线照射样品的X射线分析应用(例如，X射线光电子能谱)中，X射线源的靶材料是基于发射X射线的特征性离散能量来选择的。

例如，图1示出了钛的1s、2p、3d和4s芯态能级(core level)和氧的1s、2s和2p芯态能级的X射线光电子截面。此外，图1示出了Al Kα发射x射线线的能量(1.49keV)(例如，可以从常规的基于Al的X射线源获得)和Ga Kα发射X射线线的能量(9.25keV)(例如，可以从常规的基于Ga的液体射流X射线源获得)。在这两个示例常规X射线源之间的X射线光子能量范围内，Ti 2p、Ti 3d、O 1s和O 2s芯态能级的单电子截面变化了2到3个数量级之间，并且Ti 4s和O 2p芯态能级的单电子截面变化了约4个数量级。

发明内容

在本文公开的一个方面中，一种用于X射线分析的系统包括至少一个X射线源，被配置为发射X射线。该至少一个X射线源包括至少一个碳化硅子源，该至少一个碳化硅子源位于至少一个导热衬底上或嵌入在其中，并且被配置为响应于对该至少一个碳化硅子源的电子轰击而产生X射线。从至少一个X射线源发射的至少一些X射线包括Si X射线发射线X射线。该系统还包括至少一个X射线光具组(optical train)，其被配置为接收Si X射线发射线X射线并利用Si X射线发射线X射线中的至少一部分来照射样品。

在本文公开的另一方面，X射线源包括至少一个电子源和至少一个靶，该至少一个电子源被配置为产生至少一个电子束。该至少一个靶包括至少一个导热衬底以及多个子源，该多个子源位于该至少一个导热衬底的至少一部分上或嵌入在其中。这些子源彼此分开并且与该至少一个导热衬底热连通。该多个子源中的至少一个子源包括碳化硅，并且被配置为响应于至少一个电子束的轰击而发射Si X射线发射线X射线。

在本文公开的另一方面，一种X射线分析的方法包括用电子轰击包括碳化硅的靶材料。该方法还包括从靶材料发射Si X射线发射线X射线。该方法还包括用Si X射线发射线X射线中的至少一部分照射样品。该方法还包括检测从样品发射的X射线和/或电子。