DE3712049C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenstrahlenerzeuger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Röntgenstrahlenerzeuger dieser Art, bei dem die Erscheinung einer Kriechentladung ausgenutzt wird, um eine Plasma-Röntgenstrahlenquelle zu erzeugen, sei als bekannt angenommen. In der Zeitschrift "Solid State Technology", 1981, S. 57-59 ist ein Röntgenstrahlenerzeuger für einen Schrittbelichter erwähnt, bei dem eine Plasma-Röntgenstrahlenquelle genannt ist. Schwierigkeiten bei einem solchen Röntgenstrahlenerzeuger bestehen darin, daß beim Gebrauch das Material, aus dem das Plasma gebildet wird, einer starken Abnutzung unterliegt und daher eine konstante Strahlungsleistung kaum erreichbar ist.

Anhand der Fig. 1A und 1B seien der Aufbau eines Röntgenstrahlenerzeugers auf der Basis einer Kriechentladung und die damit verbundenen Schwierigkeiten näher erläutert.

Gemäß den Fig. 1A und 1B umfaßt der Röntgenstrahlenerzeuger bzw. -generator einen Isolierkörper 1 von zylindrischer Gestalt, der aus Polyäthylen gefertigt ist und ein Durchgangsloch 2 aufweist, das als Kapillarraum bezeichnet wird und sich durch das Zentrum eines Isolierkörpers erstreckt. An den einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Isolierkörpers 1 sind Elektroden 3 und 4 angeordnet. Der Generator umfaßt des weiteren Widerstände Ra und Rb und Kondensatoren Cb und Cd. An das eine Ende des Widerstands Ra wird eine Gleichspannung -HV hoher Leistung gelegt.

Wenn bei einem Generator mit einem derartigen Aufbau der Kondensator Cd geladen und eine ausreichend hohe elektrische Spannung an den Isolierkörper gelegt wird, wird ein Teil des den Isolator 1 bildenden Polyäthylenmaterials als Folge der Kriechentladung in der Kapillare 2 verdampft, so daß Plasma 5 erzeugt wird. Hierbei werden Elektronenstrahlen mit Hilfe einer Kathode 6 auf das Plasma geschickt. Dadurch werden die Temperatur und die Dichte des Plasmas 5 erhöht, woraus die Erzeugung von Röntgenstrahlen 7 resultiert.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung eines Röntgenstrahlenerzeugers wird das den Isolator 1 bildende Polyäthylenmaterial bei den wiederholten Kriechentladungen verbraucht, was eine allmähliche Vergrößerung des Durchmessers der Kapillare 2 zur Folge hat. Es wurde festgestellt, daß bei einer Kapillare mit einem ursprünglichen Durchmesser von etwa 1 mm bei einer etwa 300maligen Wiederholung von elektrischen Entladungsvorgängen unter Anwendung einer Spannung von annähernd 50 kV der Kapillarraumdurchmesser auf etwa 3 mm vergrößert worden ist. Die Vergrößerung des Kapillarraumdurchmessers führt zu einer Verminderung in der Plasmadichte, was eine Abnahme in der Intensität der erzeugten Röntgenstrahlen zur Folge hat. Aus diesem Grund hat der Röntgenstrahlenerzeuger der beschriebenen Art eine relativ kurze Lebensdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgenstrahlenerzeuger gemäß dem Oberbegriff des Patentanpruchs 1 derart weiterzubilden, daß auch bei längerem Betrieb konstante Strahlungseigenschaften gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die Bewegung des Materials wird bewirkt, daß bei der Produktion von Plasma verbrauchtes Material stets ersetzt werden kann. Hierdurch wird auch bei längerem Betrieb eine stets gleiche Abmessung des Kapillarraums aufrechterhalten und eine für die Plasmaerzeugung stets gleiche Menge dielektrischen Materials bereitgestellt. Die abgegebene Röntgenstrahlung bleibt daher auch bei längerem Betrieb sehr kontant.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A einen Schnitt eines Röntgenstrahlenerzeugers bekannter Bauart;

Fig. 1B den Schnitt in der Linie A-A der Fig. 1, gesehen in Richtung der Pfeile;

Fig. 2A einen Schnitt eines schematisch dargestellten Röntgenstrahlenerzeugers in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2B den Schnitt in der Linie A-A der Fig. 2A;

Fig. 2C eine perspektivische Darstellung eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils des Geräts nach Fig. 2A;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Steuerung der Bewegung von dielektrischen Blättern bei dem Röntgenstrahlenerzeuger nach Fig. 2A;

Fig. 4A einen Schnitt eines Röntgenstrahlenerzeugers in einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4B den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 4A;

Fig. 5A eine perspektivische Darstellung eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils des Geräts nach Fig. 4A;

Fig. 5B eine Darstellung von inneren Flächen der dielektrischen Blätter nach Fig. 5A;

Fig. 6A einen Schnitt eines Röntgenstrahlenerzeugers in einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6B den Querschnitt in der Linie A-A der Fig. 6A;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils des Geräts nach Fig. 6A;

Fig. 8A-8C Schnitte von schematisch dargestellten Röntgenstrahlenerzeugern in einer 4.-6. Ausführungsform;

Fig. 9-11 Querschnitte abgewandelter Ausführungsformen von Röntgenstrahlen erzeugenden Teilen;

Fig. 12 eine der Fig. 5B gleichartige Darstellung dielektrischer Blätter bei einer weiteren Ausführungsform, die bei dem Röntgenstrahlenerzeuger zur Anwendung kommen;

Fig. 13 einen Querschnitt einer abgewandelten Ausführungsform eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils;

Fig. 14A einen Schnitt eines Röntgenstrahlenerzeugers in einer siebten Ausführungsform;

Fig. 14B eine perspektivische Darstellung eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils bei der Ausführungsform nach Fig. 14A;

Fig. 15A einen Schnitt eines schematisch dargestellten Röntgenstrahlenerzeugers in einer achten Ausführungsform;

Fig. 15B den Schnitt in der Linie A-A in der Fig. 15A;

Fig. 16 einen Schnitt eines Röntgenstrahlenerzeugers in einer neunten Ausführungsform;

Fig. 17 einen Querschnitt eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils in einer weiteren abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 18 eine perspektivische Darstellung eines Röntgenstrahlen erzeugenden Teils in einer weiteren Ausführungsform.

Der Röntgenstrahlenerzeuger in der in den Fig. 2A-2C gezeigten Ausführungsform umfaßt Widerstände Ra und Rb, Kondensatoren Cb und Cd sowie eine Kathode 6. Von einer Energiequelle VS (Fig. 3) wird an das eine Ende des Widerstands Ra eine Hochleistungs-Gleichspannung -HV gelegt. Ferner umfaßt der Röntgenstrahlenerzeuger bzw. Generator Isolationseinrichtungen, die aus mehreren länglichen Isolatorsegmenten 8 gebildet werden, von denen jedes einen trapez- oder dreieckförmigen Querschnitt hat. Bei dieser Ausführungsform bestehen die Isolationseinrichtungen aus sechs Isolatorsegmenten 8. An den einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Isolationseinrichtungen sind Elektroden 3 und 4 mit einer im Zentrum gelegenen Öffnung von sechseckiger Gestalt angebracht. Im einzelnen sind die Isolatorsegmente 8 an den Elektroden 3 und 4 derart befestigt, daß die Isolatorsegmente 8 miteinander eine Kapillare 2 (Kapillarraum) abgrenzen. Ferner sind die Isolatorsegmente 8 so gehalten, daß zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von zwei benachbarten Isolatorsegmenten ein Zwischenraum gebildet wird. Wie die Fig. 2B zeigt, werden bei der in Rede stehenden Ausführungsform durch die sechs Isolatorsegmente sechs Zwischenräume gebildet. Der Röntgenstrahlenerzeuger gemäß dieser Ausführungsform hat, wie den Fig. 2B und 2C am besten zu entnehmen ist, sechs blattförmige Elemente 9, von denen jedes aus einem dielektrischen Material besteht. Jedes dielektrische Blatt 9 verläuft um ein zugeordnetes Isolatorsegment 8 in der in den Fig. 2B und 2C gezeigten Weise, d. h. jeder der sechs Zwischenräume zwischen den sechs Isolatorsegmenten ist so bestimmt, daß er zwei der dielektrischen Blätter 9 aufnimmt. Jedes dielektrische Blatt 9 ist entlang der Fläche eines zugeordneten Isolatorsegments 8 verschiebbar, wie durch die Pfeile in den Fig. 2B und 2C angedeutet ist und worauf im Zusammenhang mit Fig. 3 noch näher eingegangen werden wird.

Wie aus den Fig. 2A-2C deutlich wird, wird die Kapillare 2 durch die zusammenwirkende Anordnung der sechs Isolatorsegmente 8 und von Teilen der sechs dielektrischen Blätter 9 begrenzt, wobei insbesondere die Kapillare 2 durch die Teile der dielektrischen Blätter 9 umschlossen ist. Jedes dielektrische Blatt 9 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, das ein Element oder Elemente mit einer Eignung zur Abgabe von Röntgenstrahlen eines gewünschten Wellenlängenbereichs umfaßt. Wenn beispielsweise die Emission von Röntgenstrahlen von Kohlenstoff gewünscht wird, so kann das Blatt 9 aus Polyäthylen gebildet sein. Jedes dielektrische Blatt 9 hat eine Dicke oder Stärke in der Größenordnung von 1-100 µm. Jedes Isolatorsegment 8 kann aus dem gleichen Material wie das dielektrische Blatt 9 oder alternativ aus einem unterschiedlichen elektrisch isolierenden Material, wie z. B. Aluminiumoxid Al₂O₃, gefertigt sein. Die Elektroden 3 und 4, die Kathode 6, die Isolatorsegmente 8 und die dielektrischen Blätter 9 sind in einer Vakuumkammer aufgenommen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird ein Antriebssteuersystem zum geregelten Vorschub der dielektrischen Blätter 9 beschrieben. Dieses System umfaßt Blattantriebseinheiten 8a, von denen jede zwei Aufwickelrollen RL aufweist. Für einen Vorschub ist ein Ende eines jeden der dielektrischen Blätter 9 an einer zugeordneten Aufwickelrolle RL befestigt, wobei jede Rolle RL mit Hilfe eines zugeordneten Antriebsmotors MT in Umdrehung versetzt wird. Dadurch wird jedes dielektrische Blatt 9 um die zugeordnete Rolle RL gewickelt, so daß es längs der Oberfläche eines zugeordneten Isolatorsegments 8 in der durch Pfeile in Fig. 2B und 2C angegebenen Richtung gezogen und weitergefördert wird. An den gegenüberliegenden Endseiten eines jeden dielektrischen Blatts 9 befindet sich eine (nicht gezeigte) Blattzuführrolle, auf der eine benötigte Menge eines dielektrischen Blatts aufgewickelt ist, so daß das Blatt in einem durch das Aufwickeln auf der Rolle RL bestimmten Ausmaß zugeführt wird. Die Antriebsmotoren MT werden jeweils durch Motortreiber MD unter Steuerung von einer Zentraleinheit (ZE) 117 betrieben. Demzufolge werden die sechs dielektrischen Blätter 9 durch die sechs Aufwickelrollen RL, die sechs Motoren MT und die sechs Motortreiber MD in Abhängigkeit von von der ZE 117 abgegebenen Befehlssignalen transportiert.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A-2C wird die Arbeitsweise des Röntgenstrahlenerzeugers erläutert. Wenn der Kondensator Cd geladen wird und eine ausreichend hohe elektrische Spannung an jedes der Isolatorsegmente 8 gelegt wird, werden auf Grund der Kriechentladung in der Kapillare 2 Oberflächenteile der dielektrischen Blätter 9 verdampft, was die Erzeugung von Plasma 5 zur Folge hat, wie in Fig. 2A schematisch angedeutet ist. Gleichzeitig werden von der Kathode 6 Elektronenstrahlen auf das Plasma 5 abgegeben, wodurch die Temperatur des Plasmas 5 wie auch dessen Dichte erhöht werden. Als Ergebnis werden Röntgenstrahlen 7 (Fig. 2A) erzeugt.

Durch die Kriechentladung wird ein Teil des Materials der Oberfläche eines jeden dielektrischen Blatts 9, die der Kapillare 2 zugewandt ist, zu Plasma verdampft, so daß die Dicke dieses Teils des dielektrischen Blatts 9 vermindert wird. Um einen Ausgleich für diese Verminderung der Dicke zu gewährleisten, werden die dielektrischen Blätter 9 in Abhängigkeit von den Befehlssignalen der ZE 117 bewegt, so daß andere Oberflächenteile der Blätter 9, die der Kriechentladung noch nicht ausgesetzt waren, die Kapillare 2 umschließen. Die Gleitbewegung der Blätter 9 ist in den Fig. 2B und 2C angedeutet. In der perspektivischen Darstellung der Fig. 2C sind lediglich die Isolatorsegmente 8 und Teile der dielektrischen Blätter 9, die die Kapillare 2 bilden, gezeigt, während andere Bauteile, z. B. die Elektroden, weggelassen sind. Wie den Fig. 2B und 2C zu entnehmen ist, werden die dielektrischen Blätter 9 in Richtung der angegebenen Pfeile bewegt, was kontinuierlich oder schrittweise geschehen kann. Im letztgenannten Fall können die dielektrischen Blätter 9 in Abhängigkeit von der Beendigung eines einzelnen Entladevorgangs oder alternativ in Abhängigkeit von der Beendigung von mehrmaligen Entladevorgängen bewegt werden. Zu diesem Zweck betätigt die ZE 117 ein Schaltorgan SW (Fig. 3) einmal oder mehrere Male, um nach Wunsch ein Anlegen der Spannung -HV an die Elektroden 3 und 4 und die Kathode 6 über den Widerstand Ra zu ermöglichen. Alternativ kann die Intensität der erzeugten Röntgenstrahlen oder die Intensität von bei der Emission der Röntgenstrahlen ausgesandtem Licht überwacht werden, so daß die Bewegung der dielektrischen Blätter 9 in Übereinstimmung mit der überwachten Intensität gesteuert wird.

Anhand der Fig. 4A-5B wird eine weitere Ausführungsform eines Röntgenstrahlenerzeugers erläutert, wobei der vorhergehenden Ausführungsform entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei dieser Ausführungsform hat jedes der dielektrischen Blätter 9a eine Dicke in der Größenordnung von 1-100 µm. Die Fig. 5A zeigt perspektivisch Isolatorsegmente 8 und Teile der dielektrischen Blätter 9a, die miteinander einen Kapillarraum 2 begrenzen. Die Fig. 5B ist eine perspektivische Ansicht einer Hälfte des die Röntgenstrahlen erzeugenden Teils nach Fig. 5A. Wie den Fig. 5A und 5B am besten zu entnehmen ist, ist die innere Fläche eines jeden dielektrischen Blatts 9a, die der Kapillare 2 zugewandt ist, mit Beschichtungen 10 versehen, die jeweils aus einem Material bestehen, das ein für die Emission von Röntgenstrahlen mit einer gewünschten Wellenlänge oder mit einem gewünschten Wellenlängenbereich geeignetes Element oder solche Elemente enthält. Die Beschichtung 10 besteht aus einem Metall, einer Legierung, einem elektrisch isolierenden oder einem sonstigen geeigneten Material. Wenn z. B. eine Emission von Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von etwa 4,4 Å gewünscht wird, so kann Metall, beispielsweise Pd, durch Vakuumbedampfung od. dgl. aufgebracht werden.

Wenn im Betrieb der Kondensator Cd geladen und eine ausreichend hohe Spannung an die Isolatorsegmente 8 gelegt wird, so werden auf Grund der Kriechspannung in der Kapillare 2 Teile der dielektrischen Blätter 9a an den Isolatorsegmenten und der Beschichtungen 10 an den Blättern 9a, die der Kapillare 2 zugewandt sind, verdampft, so daß Plasma 5 erzeugt wird. Von der Kathode 6 werden Elektronenstrahlen auf das Plasma 5 gesandt, wodurch die Temperatur wie auch die Dichte des Plasmas 5 erhöht werden. Als Ergebnis werden Röntgenstrahlen 7 in einem dem Material der Beschichtungen 10 entsprechenden Wellenlängenbereich erzeugt. Durch die Kriechentladung wird ein Teil des der Kapillare 2 zugewandten Materials der Oberfläche des Blatts 9a zu Plasma verdampft, so daß die Dicke dieses Teils des Blatts 9a nach einer Emission von Röntgenstrahlen dünner wird. Um hierfür einen Ausgleich zu schaffen, werden die dielektrischen Blätter 9a wie im Fall der vorherigen Ausführungsform gleitend bewegt, so daß andere Teile der Blätter 9a, die der Kriechentladung nicht ausgesetzt waren, die Kapillare 2 umschließen.

Eine weitere Ausführungsform eines Röntgenstrahlenerzeugers gemäß der Erfindung ist in den Fig. 6A-7 dargestellt. Dieser Röntgenstrahlenerzeuger umfaßt vier längliche Isolatorsegmente 8, von denen jedes einen rechtwinkligen Querschnitt hat, und vier plattenförmige dielektrische Elemente 9b, von denen jedes zwischen zwei einander benachbarte Isolatorsegmente eingefügt ist. Die Isolatorsegmente 8 und die dielektrischen Elemente 9b bestimmen zusammen eine Kapillare 2, die im einzelnen von den vier dielektrischen Elementen 9b umschlossen ist. Zur Bewegung eines der dielektrischen Elemente 9b längs eines Spalts, in den ein dielektrisches Element eingesetzt ist, ist ein Antrieb 20 (Fig. 6B) vorgesehen. Wenngleich nur ein Antrieb gezeigt ist, so sind tatsächlich jedoch vier Antriebe für je eines der vier dielektrischen Elemente 9b vorgesehen. Jedes Element 9b besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, das ein Element oder Elemente, das bzw. die für eine Emission von Röntgenstrahlen mit einem gewünschten Wellenlängenbereich geeignet ist bzw. sind, enthält. Wenn z. B. eine Emission von Röntgenstrahlen für Kohlenstoff gewünscht wird, dann kann das dielektrische Element 9b aus Polyäthylen gefertigt sein. Jedes Isolatorsegment 8 kann aus dem gleichen Material wie das dielektrische Element 9b oder alternativ aus einem unterschiedlichen elektrisch isolierenden Material, z. B. aus Aluminiumoxid Al₂O₃, bestehen. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen sind die Elektroden 3 sowie 4, die Kathode 6, die Isolatorsegmente 8 und die dielektrischen Elemente 9b in einer Vakuumkammer aufgenommen.

Wenn im Betrieb der Kondensator Cd geladen und eine ausreichend hohe elektrische Spannung an jedes der Isolatorsegmente 8 gelegt wird, werden Oberflächenteile der dielektrischen Elemente 9b, die der Kapillare 2 zugewandt sind, auf Grund der Kriechentladung in dieser verdampft, so daß Plasma 5 erzeugt wird. Gleichzeitig werden von der Kathode 6 Elektronenstrahlen auf das Plasma 5 gesandt, was eine Erhöhung der Temperatur sowie der Dichte des Plasmas 5 zur Folge hat. Als Ergebnis werden Röntgenstrahlen 7 (Fig. 6A) erzeugt.

Auf Grund der Kriechentladung wird ein Teil des Materials der Oberfläche eines jeden dielektrischen Elements 9b, das der Kapillare 2 zugewandt ist, zu Plasma verdampft, so daß das dielektrische Element 9 um einen entsprechenden Betrag abgetragen wird. Um einen Ausgleich für diesen Verbrauch zu schaffen, werden die dielektrischen Elemente 9b zum Zentrum der Kapillare 2 hin verschoben.

Diese Verschiebebewegung der Elemente 9b ist in Fig. 7 dargestellt, wobei nur die Isolatorsegmente 8 und Teile der dielektrischen Elemente 9b, die den Kapillarraum 2 bilden, gezeigt sind, während andere Bauteile, wie die Elektroden, weggelassen sind. Die dielektrischen Elemente 9b werden in Richtung der in Fig. 7 angegebenen Pfeile bewegt, was kontinuierlich oder schrittweise geschehen kann. Im letztgenannten Fall können die dielektrischen Elemente 9b in Abhängigkeit von der Beendigung eines einzelnen Entladevorgangs oder alternativ in Abhängigkeit von der Beendigung mehrerer (z. B. mehrere zehn) Entladevorgänge bewegt werden. Die Bewegung der dielektrischen Elemente 9b kann auf der Basis einer Messung des Ausmaßes der Verminderung eines jeden elektrischen Elements mit einer geeigneten Zeitsteuerung durchgeführt werden. Die Verminderung kann auf verschiedene Arten gemessen werden. Beispielsweise können zwei einander gegenüberliegende dielektrische Elemente zum Zentrum der Kapillare hin bewegt werden, bis sie miteinander in Berührung kommen. Aus dem zu diesem Zeitpunkt ausgeführten Ausmaß der Bewegung kann das Ausmaß der Verminderung bestimmt werden. Wenn ein geeigneter Mechanismus vorgesehen wird, um den Raum zwischen benachbarten Isolatorsegmenten 8 zu verändern, und wenn dieser Mechanismus dazu verwendet wird, den Raum bei einer Bewegung des dielektrischen Elements zu vergrößern, so kann die Bewegung des dielektrischen Elements erleichtert werden. Das gilt auch für die vorherigen Ausführungsbeispiele, so daß die Bewegung des dielektrischen Blatts 9 in gleichartiger Weise begünstigt werden kann.

Die Verwendung der Kathode 6 bei den bisher erläuterten Ausführungsformen ist nicht zwingend erforderlich, d. h., die elektrische Ausgestaltung des Röntgenstrahlenerzeugers kann auf verschiedene Arten abgewandelt werden. Beispiele hierfür zeigen die Fig. 8A-8C, wobei im Hinblick auf die vorausgegangene Beschreibung diese Ausgestaltungen als ohne weiteres verständlich anzusehen sind, so daß aus Gründen einer Vereinfachung eine nähere Beschreibung unterbleiben kann.

Der die Isolatorsegemente 8 und die dielektrischen Blätter 9 oder 9a zur Bildung der Kapillare umfassende, Röntgenstrahlen erzeugende Teil in den Ausführungsformen nach den Fig. 2A und 4A kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden, wozu die Fig. 9-11 Beispiele geben, die zu den Fig. 2B oder 4B gleichartige Querschnitte zeigen. Im Fall der Fig. 9 umfaßt die Isolationseinrichtung acht Isolatorsegmente 8. Im Fall der Fig. 10 umfaßt die Isolationseinrichtung vier Isolatorsegmente 8 in einer Ausgestaltung, wie sie in dieser Figur gezeigt ist, d. h., es kommen vier dielektrische Blätter 9 zur Anwendung, die längs der Oberflächen der Isolatorsegmente 8 jeweils in der angedeuteten Weise verschiebbar sind. Im Fall der Fig. 11 besteht jedes Isolatorsegment 8 aus einer drehbaren Walze, die auch als Vorschubrolle dient, um die Bewegung des dielektrischen Blatts 9 zu begünstigen.

Bei der unter Bezugnahme auf die Fig. 4A-5B beschriebenen Ausführungsform kann das Schema der auf das dielektrische Blatt 9a aufgebrachten Beschichtungen 10 verschiedenartig geändert werden. Die Fig. 12, die eine zur Fig. 5B gleichartige Darstellung ist, zeigt ein Beispiel hierfür. Es besteht die Möglichkeit, daß lediglich eines oder einige der dielektrischen Blätter 9a, die die Kapillare 2 abgrenzen, mit den Beschichtungen 10 versehen wird. Ferner können unterschiedliche dielektrische Blätter mit unterschiedlichen Materialien beschichtet werden. Die Beschichtung kann am dielektrischen Blatt 9a durch Vakuumbedampfung, Elektroplattieren, Tauchen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren ausgebildet werden.

Der Röntgenstrahlen erzeugende Teil der Ausführungsform von Fig. 6A, der die Isolatorsegmente 8 und die zur Abgrenzung der Kapillare 2 zusammenwirkenden dielektrischen Elemente 9b umfaßt, kann auf verschiedene Arten abgewandelt werden. Beispiele hierfür zeigen die Fig. 13, 14A und 14B. Im Fall der Fig. 13, die einen zu Fig. 6B gleichartigen Querschnitt zeigt, werden acht Isolatorsegmente 8 und acht dielektrische Elemente 9b verwendet. Im Fall der Fig. 14A und 14B ist jedes dielektrische Element 9b in drei Teile in einer zur Kapillare 2 parallelen Richtung unterteilt. Eine derartige Anordnung ist vorzuziehen, wenn für einen örtlichen Verbrauch des dielektrischen Elements ein Ausgleich geschaffen werden soll.

Die Fig. 15A und 15B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Röntgenstrahlenerzeugers gemäß der Erfindung. Wie noch erläutert werden wird, ist ein Röntgenstrahlenerzeuger gemäß dieser Ausführungsform dazu ausgebildet, eine lineare Röntgenstrahlenquelle zu bilden. Zu den vorhergehenden Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleichartige Teile.

Der Röntgenstrahlenerzeuger gemäß der Ausführungsform nach Fig. 15A und 15B entspricht im wesentlichen einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 4, wobei eines der Isolatorsegmente 8 und ein zugeordnetes der dielektrischen Blätter 9 (vgl. Fig. 4A) weggelassen wurden, d. h. die Röntgenstrahlen 7 werden von der Kapillare 2 abwärts und durch einen Raum, der von einem Isolatorsegment und einem dielektrischen Blatt (in Fig. 4A) eingenommen wurde, ausgesandt. Diese Ausführungsform bildet eine lineare Röntgenstrahlenquelle. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Kapillare 2 von einer Wand begrenzt, die von Teilen der dielektrischen Blätter 9 gebildet wird, wobei diese Teile der dielektrischen Blätter 9, die der Kapillare 2 zugewandt sind, als Folge der Gleitbewegung der Blätter 9 erneuert werden können. Demzufolge kann ein Ausgleich für den Verbrauch des der Kapillare 2 zugewandten Teils des Blatts 9 auf Grund der Verdampfung zu Plasma durch die Verschiebung des Blatts 9 geschaffen werden.

Wenngleich bei der Ausführungsform von Fig. 15A die Elektrode 3 ebenfalls wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4A mit einer zentralen Öffnung versehen ist, so kann diese Elektrode auch ohne eine solche Öffnung ausgebildet sein, um einen Austritt von Röntgenstrahlen aus einer solchen Öffnung zu unterbinden.

Die in Fig. 15A gezeigte elektrische Schaltung zur Erzeugung von Plasma kann selbstverständlich in der gleichen Weise, wie bereits beschrieben wurde, abgeändert werden, d. h. in der in Fig. 16 gezeigten Weise.

Die Fig. 17 zeigt eine abgewandelte Ausbildung für ein Röntgenstrahlen erzeugendes Teil, das als lineare Röntgenstrahlenquelle ausgebildet ist. Die Ausführungsform gemäß Fig. 17 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 2B, wobei jedoch eines der Isolatorsegmente 8 zweigeteilt ist, so daß ein Spalt gebildet wird, der einen Austritt von Röntgenstrahlen zuläßt. Im einzelnen gehen die von der Kapillare 2 emittierten Röntgenstrahlen durch eines der dielektrischen Blätter 9 und pflanzen sich längs der zwischen den beiden Teilen des einen Isolatorsegments 8 abgegrenzten Spalts fort. Die Stärke des einen dielektrischen Blatts 9, das um das zweigeteilte Isolatorsegment 8 verläuft, kann vorzugsweise dünner als diejenige der anderen dielektrischen Blätter gewählt werden, um die Intensität der vom Röntgenstrahlen erzeugenden Teil zu erlangenden Röntgenstrahlen zu steigern. Auch kann für dieses eine dielektrische Blatt zum gleichen Zweck ein unterschiedliches Material verwendet werden.

Die Anordnung gemäß Fig. 17 besitzt in den folgenden Punkten Vorteile:

• (1) Eine Dispersion von Plasma kann wirksam verhindert werden, wodurch es ohne Schwierigkeiten möglich ist, Plasma von hoher Temperatur und hoher Dichte zu erzeugen.
• (2) Eine unerwünschte Streuung von Plasma kann wirksam verhindert werden, so daß es ohne Schwierigkeiten möglich ist, eine Kontaminierung einer Maske oder eines Trennwandfensters (ein Fenster, durch das Röntgenstrahlen treten) zu vermeiden, wenn der Röntgenstrahlenerzeuger in einer Einrichtung zur Herstellung von Halbleitern mit Hilfe einer Röntgenbelichtung verwendet wird.
• (3) Die Wahl einer geeigneten Größe des zweigeteilten Isolatorsegments 8 ermöglicht eine Kollimierung der Röntgenstrahlen 7.

Zusätzlich zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Röntgenstrahlen erzeugende Teil, der die Isolatorsegmente 8 und die dielektrischen Blätter 9 umfaßt, welche die Kapillare bilden, auf verschiedene andere Arten abgewandelt werden. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig. 18, wobei drei Isolatorsegmente 8 und drei dielektrische Blätter 9 zusammenwirken und eine Rinne mit einem U-förmigen Querschnitt bilden. Die Röntgenstrahlen 7 werden, wie dargestellt ist, aus der Rinne emittiert, so daß diese Anordnung eine lineare Röntgenstrahlenquelle bildet.

Claims (11)

1. Röntgenstrahlenerzeuger für die Röntgenlithographie

• a) mit einer Kathode (6) und zwei Elektroden (3 und 4) mit zentralen Öffnungen,
• b) bei dem die Elektroden (3 und 4) an gegenüberliegenden Seiten an einem Isolierkörper (1) angebracht sind,
• c) wodurch sie in einem vorbestimmten Kapillarraum (2) eine Plasma-Produktionseinrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen in dem darin befindlichen Plasma (5) bilden,
• d) bei dem ein Wandgebilde (9, 9a, 9b) vorhanden ist, das eine den Kapillarraum (2) im wesentlichen umschließende Oberfläche bildet,
• e) bei dem das Wandgebilde (9, 9a, 9b) einen zur Erzeugung des Plasmas dienenden Teil umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• f) der Teil (9a, 9b) gegenüber dem Kapillarraum (2) bewegbar ist, wodurch ein Ersatz für einen auf der Produktin von Plasma beruhenden Verbrauch von dielektrischem Material geschaffen wird;
• g) und der Teil (9a, 9b) der Wandgebilde (9, 9a, 9b) mehrere blattförmige dielektrische Elemente (9a, 9b) umfaßt, deren miteinander zusammenwirkende Fläche im wesentlichen die den Kapillarraum umschließende Oberfläche bilden.

2. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• h) jedes der blattförmigen dielektrischen Elemente derart bewegbar ist, daß ein dem Kapillarraum (2) zugewandter Flächenbereich durch einen anderen Flächenbereich nach dem durch die Plasmaproduktion bedingten teilweisen Verbrauch des erstgenannten Flächenbereichs ersetzbar ist.

3. Röntgenstrahlenerzeuger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• i) jedes der blattförmigen Elemente ein auf seiner Oberfläche aufgebrachtes Material (10) trägt, das zur Erzeugung von Röntgenstrahlen einer gewünschten Wellenlänge geeignet ist.

4. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• j) der dielektrische Teil der Wandfläche mehrere dielektrische Elemente (9b) umfaßt, von denen jedes eine Fläche aufweist, und daß Abschnitte dieser Flächen miteinander zur Festlegung der den Kapillarraum (2) im wesentlichen umschließenden Wandfläche zusammenwirken.

5. Röntgenstrahlenerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• k) die Wandgebilde (9) so angeordnet sind, daß erzeugte Röntgenstrahlen (7) durch einen Teil der den Kapillarraum (2) im wesentlichen umschließenden Wandfläche austreten.

6. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• l) die Wandgebilde (9) eine Rinne begrenzen, deren Innenoberflächen den Kapillarraum (2) im wesentlichen bestimmen.

7. Röntgenstrahlenerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• m) die Wandgebilde Einrichtungen (8a, 20, RL, MT) zur Bewegung des aus dielektrischem Material bestehenden Teils umfassen.

8. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• n) die Wandgebilde eine Steuereinrichtung (117) für die Steuerung der die Bewegung hervorrufenden Einrichtungen (8a, 20, RL, MT) umfassen.

9. Röntgenstrahlenerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• o) die Plasma-Produktionseinrichtung eine Quelle (3, 4, 8) zur Erzeugung einer Kriechentladung längs der Wandfläche des Kapillarraumes (2) umfaßt, die durch die Steuereinrichtung (117) steuerbar ist.

10. Röntgenstrahlenerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• p) die blattförmigen dielektrischen Elemente (9, 9a) aus Polyäthylen bestehen.