基于超順排碳納米管技術(shù)的冷陰極X射線管研制

唐利華 張國(guó)光 周段亮 柳 鵬 姜開(kāi)利

1（中國(guó)原子能科學(xué)研究院 北京 102413）

2（清華大學(xué)物理系 清華-富士康納米科技研究中心 北京 100084）

自從發(fā)現(xiàn)碳納米管材料擁有優(yōu)異的場(chǎng)發(fā)射性能以來(lái)，科研工作者就開(kāi)展了其作為電子源的應(yīng)用研究［1］。這些應(yīng)用包括微波真空器件、顯示器件、太赫茲真空器件、真空三極管和X射線管［2］。相比于傳統(tǒng)的熱陰極X射線管，冷陰極X射線管具有響應(yīng)時(shí)間短、壽命長(zhǎng)、焦點(diǎn)小和能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)，基于碳納米管技術(shù)的冷陰極X射線管的研究逐漸成為熱點(diǎn)。國(guó)外率先對(duì)此進(jìn)行了研究。日本的Sugie等［3］首先發(fā)表了用碳納米管作為場(chǎng)發(fā)射陰極的X射線管的文章。并用該射線管和熱陰極射線管分別對(duì)集成電路板進(jìn)行X射線成像對(duì)比。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，使用碳納米管冷陰極的X射線管成像效果明顯優(yōu)于熱陰極X射線管。美國(guó)Zhou教授研究團(tuán)隊(duì)［4-9］對(duì)以碳納米管作為陰極的X射線管進(jìn)行了較為全面深入的探索，并以此為基礎(chǔ)，分別研制出了微型靜態(tài)CT［10-13］、靜態(tài)口腔CT［14-16］、靜態(tài)乳腺CT［17］以及靜態(tài)胸部CT［18］掃描系統(tǒng)。韓國(guó)Chio研究團(tuán)隊(duì)［19-22］研制了基于碳納米管技術(shù)的小焦點(diǎn)X射線管。

國(guó)內(nèi)也有一些研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行相關(guān)研究。2002年清華大學(xué)富士康納米科技中心發(fā)現(xiàn)超順排碳納米管陣列［23］。超順排碳納米管陣列同普通陣列相比，碳納米管更直，排列更加整齊有序（圖1），擁有優(yōu)異的場(chǎng)致發(fā)射性能和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)［24］。這種場(chǎng)發(fā)射體易于操控，可以很容易地集成到電子槍、X光管和像素管等真空電子學(xué)器件中［25］。……