Um die Auflösungsgrenzen der Röntgeninspektion mit Submikron-Röntgenröhren zu erreichen, muss eine optimale Kombination aus Röntgendetektor und Röntgenquelle eingesetzt werden. Zur Evaluierung der Leistungsfähigkeit ihrer Komponenten haben die Unternehmen ADVACAM s.r.o aus Prag und X-RAY WorX GmbH aus Garbsen ein gemeinsames Projekt initiiert. Die Kombination der Photonen zählenden WidePIX Detektoren von ADVACAM mit der Submikronröhre XWT-190-TCNF ermöglichte eine Auflösung unterhalb der nominalen Auflösung der Röntgenröhre von 0,5 Mikrometern.
ADVACAM entwickelt hochauflösende Detektorarrays der Produktfamilie WidePIX mit einer Pixelgröße von 55 Mikrometern unter Verwendung von Si- oder CdTe-Sensoren. Durch die separate Auswertung unterschiedlicher Energiebereiche des Röntgenspektrums (in sog. energy bins) werden eine sehr hohe Empfindlichkeit und ein geringes Rauschen erreicht, insbesondere bei der Untersuchung von kontrastarmen Materialien. Während der Experimente wurden Si-Sensoren mit einer Dicke von 500 Mikrometern verwendet, um Röntgenaufnahmen der Auflösungs-Testmuster zu erstellen.
X-RAY WorX hat die Produktlinie TCNF von Submikron-Röntgenröhren für CT-Anwendungen mit höchster Auflösung entwickelt. Spezielle Transmissions-Targets auf Diamantbasis und eine interne Kühlung der Elektronenoptik ermöglichen verschiedene Anwendungen in der Halbleiterindustrie und in den Materialwissenschaften.
Für die Experimente wurden Röhre und Detektor auf einer Granitbasis montiert. Die Auflösungs-Testmuster wurden auf einem Mikromanipulator montiert. Verschiedene Belichtungszeiten wurden untersucht. Bei einer Belichtung von 50 Sekunden wurden die 0,4-Mikrometer-Linienmuster von JIMA RT RC-02b und NTT-AT X-Reso-100 bei Spannungen von 150 kV und 190 kV klar aufgelöst. Bei 100 kV wurde das 0,5-Mikrometer-Muster von JIMA RT RC-02b aufgelöst. Diese Ergebnisse unterschreiten die von X-RAY WorX für die Produktlinie TCNF angegebenen nominalen Auflösungen um 20% (bei 150 kV und 190 kV).
Die gemeinsamen Experimente von ADVACAM und X-RAY WorX zeigen eine erstaunliche Verbesserung der Auflösung bei geringen Kontrasten durch Einsatz eines Photonen zählenden Detektors. Durch den Ausschluss bestimmter Bereiche des Röntgenspektrums aus der Bildgebung bietet der WidePIX Detektor einen exzellenten Kontrast und enthüllt Strukturen, die ansonsten im Quantenrauschen verschwinden.
JIMA-Auflösungstabelle RT RC-02b mit 0,4 Mikrometer (linke Seite) und 0,5 Mikrometer Linienmuster
Die Darstellung des integrierten Linienprofils über das 0,4-Mikrometer-Muster zeigt eine ausreichende MTF
Über ADVACAM
Das Know-how von ADVACAM umfasst die Herstellung von Halbleitersensoren, Micro-Packaging und Röntgendetektoren sowie die Entwicklung von Bildgebungslösungen für industrielle und akademische Anforderungen. ADVACAM vermarktet die am CERN in der Schweiz entwickelte Medipix-Technologie.