冷陰極X射線管的制備與應用.pdf

1、X射線是一種具有獨特的物理化學及生物效應性質(zhì)的電磁波,其應用范圍極廣,例如醫(yī)學診斷和治療等。所以,X射線管具有很好的開發(fā)價值與應用前途。傳統(tǒng)X射線管采用熱陰極,但熱陰極存在體積較大、電子發(fā)射調(diào)制時間較長(毫秒級別)、功耗大等缺陷。針對熱陰極的這些缺陷,性能優(yōu)良的冷陰極的研究應運而生。碳納米管(CNTs)具有高電導率、大的長徑比及管端的高曲率比等特性,是一種優(yōu)良的場發(fā)射材料,被廣泛用作為冷陰極。目前,碳納米管冷陰極X射線管的研究吸引了眾多

2、實驗室的興趣。 本文介紹了X射線的性質(zhì)及X射線管的應用,主要研究了冷陰極X射線管的陰極制備、結(jié)構(gòu)設計、封裝、測試。分別以粉末燒結(jié)法及熱CVD法制備了碳納米管冷陰極,并對其進行了場發(fā)射測試。粉末燒結(jié)法制備的碳納米管冷陰極具有良好的發(fā)射穩(wěn)定性,但由于發(fā)射電流密度小等原因未被采納?；瘜W氣相沉積法制備的碳納米管冷陰極具有較大的發(fā)射電流密度(最大發(fā)射電流密度為157mA/cm2)以及易于裝配的優(yōu)勢而被用作X射線管中的陰極。冷陰極X射線管的

3、封裝采用真空封接工藝,測試結(jié)果碳納米管冷陰極X射線管是能夠產(chǎn)生X射線的,是可行的。 碳納米管冷陰極X射線源采用二極透射式結(jié)構(gòu),但測試效果并不理想。碳納米管冷陰極X射線管采用三極反射式結(jié)構(gòu),真空封裝工藝完成對碳納米管冷陰極X射線管的裝配,并對X射線管進行真空排氣。碳納米管冷陰極X射線的測試采用直流電源,并在鉛盒中進行。測試結(jié)果顯示本實驗中制備的碳納米管冷陰極X射線管是能夠產(chǎn)生X射線的,陽極最大電流為700uA(陰極發(fā)射面積為7mm