微型X射線源研究.pdf

1、X射線源在生產(chǎn)和醫(yī)療上一直以來具有廣泛的應(yīng)用.利用X射線的穿透性可進(jìn)行無損探傷;利用X射線的熒光效應(yīng)可對物質(zhì)進(jìn)行痕量分析;利用X射線使蛋白質(zhì)變性可對腫瘤進(jìn)行放療.目前使用的X光源的基本特點是采用熱電子發(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,且對頻率響應(yīng)慢.而采用場發(fā)射陰極就可以克服這些缺點.隨著納米技術(shù)的發(fā)展和集成微刻技術(shù)的發(fā)展,場發(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了大量的細(xì)小突起,在外加電場的作用下放電突起頂端很容易產(chǎn)生強電場,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強度高,因此產(chǎn)生很大的場發(fā)射電流密度.采用場發(fā)射陰極的X射線光源具有體積小,輻射強度高,頻率響應(yīng)快,可以隨時開啟,無需預(yù)熱的優(yōu)點.鑒于微型X射線源的優(yōu)點及廣闊的應(yīng)用前景,我們研究和制造了微型

3、X射線源的實驗裝置,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spindt型陰極和碳納米管陣列(CNTs)放電突起的電場強度及場發(fā)射特性進(jìn)行了分析:對spindt型陰極進(jìn)行了靜電場分析,模擬計算了其場發(fā)射電流,結(jié)果與文獻(xiàn)報導(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).對碳納米管的頂端電場進(jìn)行了計算,分析了其長徑比和