基于超順排碳納米管技術的冷陰極X射線管研制

唐利華 張國光 周段亮 柳 鵬 姜開利

1（中國原子能科學研究院 北京 102413）

2（清華大學物理系 清華-富士康納米科技研究中心 北京 100084）

自從發現碳納米管材料擁有優異的場發射性能以來，科研工作者就開展了其作為電子源的應用研究［1］。這些應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］。相比于傳統的熱陰極X射線管，冷陰極X射線管具有響應時間短、壽命長、焦點小和能耗低等優點。

近年來，基于碳納米管技術的冷陰極X射線管的研究逐漸成為熱點。國外率先對此進行了研究。日本的Sugie等［3］首先發表了用碳納米管作為場發射陰極的X射線管的文章。并用該射線管和熱陰極射線管分別對集成電路板進行X射線成像對比。對比后發現，使用碳納米管冷陰極的X射線管成像效果明顯優于熱陰極X射線管。美國Zhou教授研究團隊［4-9］對以碳納米管作為陰極的X射線管進行了較為全面深入的探索，并以此為基礎，分別研制出了微型靜態CT［10-13］、靜態口腔CT［14-16］、靜態乳腺CT［17］以及靜態胸部CT［18］掃描系統。韓國Chio研究團隊［19-22］研制了基于碳納米管技術的小焦點X射線管。

國內也有一些研究機構正在進行相關研究。2002年清華大學富士康納米科技中心發現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），擁有優異的場致發射性能和穩定的結構［24］。這種場發射體易于操控，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器件中［25］?！?br>