Excillums superröntgen revolutionerar framtiden

100 meter per sekund
Utvecklingen avstannade alltså, men strävan efter mer intensiv röntgenstrålning finns kvar. Excillum har tagit ett kvantsprång och ersatt den fasta metallanoden med en stråle flytande metall, en galliumlegering som är flytande vid rumstemperatur. Strålen sprutar fram med cirka 100 meter per sekund, och eftersom den redan är smält kan den inte förstöras av uppvärmningen.

Strålen fungerar som en oändligt lång, självläkande anod och värmen som produceras där elektronstrålen träffar kan kylas bort någon annanstans där det kan göras mer effektivt. Den här typen av strålmål tål en till två tiopotenser högre elektronstråleintensitet än en fast anod.

Hur skapar man en stabil, tunn (ungefär 100 mikrometer, ungefär som ett hårstrå), laminär, snabb metallstråle i vakuum? Det är inte helt enkelt – det tog en doktorand fyra år att fundera ut hur man undviker vågrörelser och turbulens i strålen. Resultatet blev en konstig blandning av en vattenjet och en bläckstråleskrivare. Att pumpa en metall med ett tryck på 200 bar genom ett utrymme i vakuum, utan läckor eller stänk av något slag, betecknar Oscar Hemberg blygsamt som ”något av en ingenjörsutmaning”.

Röntgenrörets viktigaste delar. Det här är en enhet för inbyggnad med en redig kylfläns för elektronoptiken (avböjningsenheten). Excillum säljer i huvudsak till oem-tillverkare. Förvakuumpumpen och metallpumpen visas inte på bilden. Längst bak syns Oscar Hemberg, en av företagets grundare.

Egen kanon
– Det andra stora problemet är hur man ska fokusera en elektronstråle på 200 watt med en strålström på 4 milliampere vid 50 kilovolt, på en punkt som bara är några enstaka mikrometer stor. Effekttätheten blir oerhörd i punkten. Det finns inga andra tillämpningar för det här, eftersom ingenting hittills har kunnat överleva den effekten utan att smälta. För den skull fick Excillum utveckla en egen elektronkanon, elektronoptik och styrsystem.

– Vi har precis samma usla verkningsgrad som alla andra. Vår enda fördel, och den är ganska stor, är att vårt strålmål tål en högre last per ytenhet än vad någon annan tillverkare har fått fram. Det är vårt kvantsprång, och vi tror inte att det finns någon annan som kan visa upp en lösning som är exempelvis tio gånger bättre än gårdagens teknik. Tio gånger i den här branschen, där det inte har hänt så mycket på väldigt länge, är mycket, säger Oscar Hemberg.

Men gallium har sina problem. Det är väldigt reaktivt med vissa andra metaller, framförallt aluminium. Det är hårda restriktioner för hur gallium får transporteras, eftersom flygplan ofta är gjorda av just aluminium och det kan bli tråkiga bieffekter om galliumet läcker ut. Men med rätt materialval i galliumets närhet är reaktiviteten ett problem som kan hanteras. En av de metallegeringar som används i röntgenkällan har utvecklats som ersättare för kvicksilver i termometrar. Andra användningsområden för sådana legeringar är kylmedium i kärnreaktorer.

Apparaten i genomskärning. Elektronstrålen kommer från katoden till höger, formas i elektronoptiken och möter i strålkorset den metallstrålen som kommer uppifrån.