碳纳米管冷阴极X射线管研究述评

碳纳米管(CNTs)优异的场致电子发射性能在开发冷阴极X射线管方面展现出显著优势。研究表明,通过控制电子发射方式和提高CNTs阴极发射电流的密度和稳定性可显著提升X射线源的时空分辨能力,且能大幅降低射线管的尺寸和功耗,在高端生物医疗、无损检测和科学研究等领域具有巨大潜在应用价值;但技术实现上仍存在CNTs阴极的可靠性、工作寿命和电流发射密度等瓶颈问题。因此,本文将从X射线产生原理出发,对比热阴极和冷阴极的电子发射原理,详细阐述CNTs冷阴极X射线管的技术优势;重点评述CNTs冷阴极电子发射性能与调控方法,电子束聚焦结构和典型应用场景等方面进展;介绍实际开发中遇到的技术难题和解决方案,并对未来发展方向进行展望,以期为本领域的技术进步提供参考。

冷阴极X射线管关键部件的设计与仿真

利用CST粒子工作室软件设计仿真了一种高电子通过率冷阴极微焦点X射线管。重点分析X射线管阴极结构、栅网和聚焦极的结构与电压、阳极电压等关键因素对电子束聚焦束斑的影响,特别是设计了一种独特的阴极凹槽结构,使阴极电子束发射的散角减小了21.84°,并使电子枪通过率从54.3%增加至74.59%。在此基础上设计的碳纳米管X射线管在阳极电压为70kV时,电子通过率可达到75%,电子束焦点约为56μm,聚束比为5:1,可为冷阴极微焦点X射线管的设计和加工提供参考。