電子槍作為X射線管的核心部件,在工業(yè)檢測、醫(yī)療成像等領域發(fā)揮著重要的作用。近年來很多機構都致力于場致發(fā)射電子槍的研究,這其中對于場發(fā)射陰極材料的研究探索更是重中之重。具有納米尺度的尖端曲率半徑的碳納米管,已然被公認成為場發(fā)射陰極首選的材料。目前硅基底碳納米管的制備工藝相對成熟,但是大部分制備工藝復雜,成本過高,如何簡化制備工藝,降低生長成本對碳納米管場發(fā)射陰極的進一步發(fā)展具有重要意義。此外在需要高電導率和熱導率的應用中,硅基底并不能滿足實際應用的需求,因此在合適的金屬基底上生長碳納米管而不影響預期應用所需的性能是很有必要的。本論文圍繞硅基底碳納米管的工藝簡化、改良處理及其場發(fā)射性能,以及金屬基底碳納米管的轉移、直接生長及其場發(fā)射性能展開研究,最后用CST軟件設計了基于碳納米管的X射線管場致發(fā)射電子槍。主要內(nèi)容與結論如下:(1)對硅基底碳納米管陣列的制備,改良處理及其場發(fā)射性能進行了研究。我們使用了一個簡單的生長過程,通過噴霧裝置將催化劑注入反應室,而無需預沉積金屬催化劑和金屬氧化物緩沖層,大大簡化了生長過程,降低了碳納米管的生長成本。系統(tǒng)地研究了碳納米管的場發(fā)射性能與長徑比的關系。通過...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 X射線管電子槍概述
        1.1.1 X射線管電子槍的發(fā)展及現(xiàn)狀
        1.1.2 電子槍場發(fā)射陰極的發(fā)展及現(xiàn)狀
    1.2 碳納米管場發(fā)射陰極概述
        1.2.1 碳納米管的結構和性質
        1.2.2 碳納米管場發(fā)射陰極的發(fā)展及現(xiàn)狀
    1.3 本論文研究意義及研究內(nèi)容
第二章 實驗方法及原理
    2.1 實驗材料及設備
        2.1.1 實驗試劑與藥品
        2.1.2 實驗裝置與儀器
    2.2 材料的表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 拉曼光譜(Raman spectra)
    2.3 化學氣相沉積法
        2.3.1 化學氣相沉積法原理
        2.3.2 化學氣相沉積法生長碳納米管的機理
    2.4 碳納米管場發(fā)射原理及測試裝置
        2.4.1 碳納米管的場發(fā)射理論
        2.4.2 場發(fā)射評價指標
        2.4.3 碳納米管場發(fā)射性能的影響因素
        2.4.4 碳納米管場發(fā)射測試裝置
    2.5 電子槍設計方法及理論
        2.5.1 仿真設計流程
        2.5.2 電子槍的結構及原理
        2.5.3 電子光學透鏡原理
第三章 硅基底碳納米管陣列的場發(fā)射性能研究及致密化改良處理
    3.1 引言
    3.2 陣列碳納米管的制備及表征
        3.2.1 陣列碳納米管的制備
        3.2.2 陣列碳納米管的表征
    3.3 陣列碳納米管的場發(fā)射性能研究
        3.3.1 場發(fā)射測試流程
        3.3.2 碳納米管長徑比對場發(fā)射性能的影響
    3.4 陣列碳納米管致密化改良處理
        3.4.1 致密化碳納米管的制備及表征
        3.4.2 致密化碳納米管的場發(fā)射性能研究
    3.5 陣列碳納米管的場發(fā)射穩(wěn)定性研究
    3.6 本章小結
第四章 金屬基底碳納米管陣列的轉移、制備及其場發(fā)射性能研究
    4.1 引言
    4.2 陣列碳納米管的轉移及其場發(fā)射性能研究
        4.2.1 陣列碳納米管的轉移
        4.2.2 轉移碳納米管的場發(fā)射性能研究
    4.3 不同金屬基底碳納米管的制備與場發(fā)射性能對比研究
        4.3.1 不同金屬基底碳納米管的制備及表征
        4.3.2 不同金屬基底碳納米管的場發(fā)射性能對比研究
    4.4 本章小結
第五章 碳納米管場致發(fā)射電子槍的設計與仿真
    5.1 引言
    5.2 碳納米管場致發(fā)射電子槍的初始結構
    5.3 柵極結構設計
        5.3.1 柵極結構對電子發(fā)射的影響
        5.3.2 柵極電壓對電子發(fā)射和電子束聚焦的影響
        5.3.3 柵極與陰極間距對電子發(fā)射和電子束聚焦的影響
    5.4 聚焦極結構設計
        5.4.1 聚焦極電壓對電子束聚焦的影響
        5.4.2 聚焦極孔徑對電子束聚焦的影響
        5.4.3 聚焦極位置及厚度對電子束聚焦的影響
    5.5 陽極結構設計
        5.5.1 陽極電壓對電子束聚焦的影響
        5.5.2 陽極位置對電子束聚焦的影響
    5.6 碳納米管場致發(fā)射電子槍的優(yōu)化結構
    5.7 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝



本文編號：3754222