微型X射線源研究.pdf

1、X射線源在生產(chǎn)和醫(yī)療上一直以來(lái)具有廣泛的應(yīng)用.利用X射線的穿透性可進(jìn)行無(wú)損探傷;利用X射線的熒光效應(yīng)可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行痕量分析;利用X射線使蛋白質(zhì)變性可對(duì)腫瘤進(jìn)行放療.目前使用的X光源的基本特點(diǎn)是采用熱電子發(fā)射形式即采用熱燈絲作為電子發(fā)射源,在高壓加速下轟擊陽(yáng)極產(chǎn)生X射線,這樣的光源體積較大,需要加熱陰極的電源,且對(duì)頻率響應(yīng)慢.而采用場(chǎng)發(fā)射陰極就可以克服這些缺點(diǎn).隨著納米技術(shù)的發(fā)展和集成微刻技術(shù)的發(fā)展,場(chǎng)發(fā)射微型X射線源的研制成為可能.197

2、6年,C.A.Spindt首次制備了spindt型陰極,1991年Iijima.S首先發(fā)現(xiàn)了碳納米管.這些陰極的表面刻蝕或者生長(zhǎng)了大量的細(xì)小突起,在外加電場(chǎng)的作用下放電突起頂端很容易產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng),在常溫下就可使電子脫離表面.由于突起數(shù)目大且尖端頂端電場(chǎng)強(qiáng)度高,因此產(chǎn)生很大的場(chǎng)發(fā)射電流密度.采用場(chǎng)發(fā)射陰極的X射線光源具有體積小,輻射強(qiáng)度高,頻率響應(yīng)快,可以隨時(shí)開(kāi)啟,無(wú)需預(yù)熱的優(yōu)點(diǎn).鑒于微型X射線源的優(yōu)點(diǎn)及廣闊的應(yīng)用前景,我們研究和制造了微型

3、X射線源的實(shí)驗(yàn)裝置,為微型X射線源的改進(jìn)和完善創(chuàng)造了條件,為研制實(shí)用的微型X射線源奠定了基礎(chǔ).在理論上,利用有限元方法和軟件對(duì)spindt型陰極和碳納米管陣列(CNTs)放電突起的電場(chǎng)強(qiáng)度及場(chǎng)發(fā)射特性進(jìn)行了分析:對(duì)spindt型陰極進(jìn)行了靜電場(chǎng)分析,模擬計(jì)算了其場(chǎng)發(fā)射電流,結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的結(jié)果相一致,表明了方法的正確性,并且為制備適用于微型X射線源的spindt陰極提供了工藝上的判斷標(biāo)準(zhǔn).對(duì)碳納米管的頂端電場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,分析了其長(zhǎng)徑比和