[发明专利]带电磁泵的X射线源

说明书

披露了一种用于泵送导电液体的电磁泵，该电磁泵包括第一导管段和第二导管段。该电磁泵进一步包括：电流发生器，该电流发生器被布置成提供通过该第一导管段中的液体和该第二导管段中的液体的电流，使得该电流的方向与该第一导管段中和该第二导管段中的液体流动相交；以及磁场产生装置，该磁场产生装置被布置成提供穿过该第一导管段和该第二导管段中的液体的磁场，使得该磁场的方向与该液体流动和该电流的方向相交。

技术领域

本文披露的发明总体上涉及电磁泵，特别是涉及包括一个或多个电磁泵的X射线源，该一个或多个电磁泵用于泵送要用作X射线源中的靶的导电液体。

背景技术

X射线传统上是通过让电子束撞击固体阳极靶来产生的。然而，阳极中的热效应限制了X射线源的性能。

缓解与固体阳极靶过热有关的问题的一种方法是使用液态金属射流作为X射线生成中的电子靶。因此，液态金属射流X射线源基于通过电子束与液态金属射流之间的相互作用而产生X射线辐射。这种液态金属射流可以凭借其再生特性而承受强烈的电子束冲击。在WO 2010/112048 A1中披露了这种系统的示例。在该系统中，液态金属射流通过加压装置、射流喷嘴和用于在射流末端收集液态金属的容器以闭环方式供应。

然而，已经发现使用液态金属射流作为电子靶存在潜在的弱点。例如，由于用于对液态金属进行加压的泵造成的压力变化和不足，射流在速度、形状和厚度(横截面尺寸)方面的均匀性可能不是最佳的。进一步地，泵通常需要定期且耗时的维护，这可能会导致运营成本和系统停机时间增加。

发明内容

本发明的目的是解决上述不足之处中的至少一些。一个特定的目的是提供一种改进的电磁泵和一种包括这种泵的X射线源。

通过介绍的方式，将简要讨论与用于供应液体射流的系统相关的背景和一些挑战。

所述类型的X射线源可以包括电子枪和用于在真空室内部提供加压液态金属的稳定射流的系统。所使用的金属优选地是熔化温度相对较低的一种金属，例如铟、镓、锡、铅、铋或其混合物或合金。电子枪可以通过冷场发射、热场发射、热电子发射等原理起作用。用于提供电子撞击靶(即，液体射流)的系统可以包括加热器和/或冷却器、加压装置、喷嘴以及用于在射流结束时收集液体的容器。由于电子与液靶之间的相互作用，在撞击区域中产生X射线辐射。具有合适的透射特性的窗口允许产生的X射线辐射从真空室放出。通常期望以闭环方式回收液体以便允许X射线源的连续操作。

在技术层面上，液体射流的供应和加压可能具有挑战性。特别是，用于对液体进行加压和循环的泵可能会由于例如由泵活塞的运动引起的或无法建立足够高的压力而引起的压力变化而不能令人满意。

液体(即靶材料)的泄漏是另一个潜在的挑战。泄漏的结果可能是金属永久流失到系统外部。泄漏的其他问题包括发生金属在系统的难以或几乎不可能触及的部分中凝固的情况。进一步地，密封件、管线和泵都是潜在的液体泄漏源，因此也是液体射流供应系统的薄弱点。从用户的角度来看，泄漏可能需要昂贵的液体补充、缩短维护间隔并且通常使相关联的X射线源的操作和维护更加困难和耗时。本发明旨在解决这些挑战中的至少一些。

本发明基于这样的认识，即可以通过使用用于靶液的电磁泵来缓解现有技术的上述缺点中的至少一些。

虽然用于导电液体的电磁泵在现有技术中是已知的，但是它们还没有用于产生用作电子束冲击X射线源中的靶的液态金属射流。其原因之一是现有技术的电磁泵不能达到足够高的压力。

为了产生用作电子束冲击X射线源中的靶的液态金属射流，通常需要将液体加压到100巴以上。达到这种高压的一种方式至少原则上可以是将多个电磁泵串联连接。然而，这将会导致密封件和管线增加的情况，如以上讨论的，它们构成潜在泄漏点，并且还需要额外的电气连接。因此，在本发明的实施例中，提供了一种电磁泵，其中在单个主体中设置多个段以连续地将沿着泵的压力升高到足够的水平。