CC BY
73
УДК 537.533.2
Ч. М. Аут, Е. П. Шешин, И. М. Хтуе, В. 3. Хлаинг, X. В. Аут
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Миниатюрные рентгеновские трубки с автоэлектронным катодом из углеродных материалов
Представлен обзор конструкции и технологии миниатюрных рентгеновских источников различного типа, которые могут быть полезны в портативных приборах для диагностики и медицинской терапии, а также в промышленном применении. Описано несколько примеров использования рентгеновских трубок с автоэлектронными катодами. Классические рентгеновские источники широко используются в медицинской лучевой диагностике, лучевой терапии, промышленной рентгенографии и кристаллографии. Однако они обладают рядом существенных недостатков, таких как, потребление высокой мощности, необходимость охлаждения анода, сложная конструкция и большая масса. В настоящее время расширяется применение миниатюрных рентгеновских приборов для диагностики и терапии людей и животных. Во многих научных центрах проводятся интенсивные исследования рентгеновских аппаратов. Основной научной задачей является получение электронной пушки с малым размером пятна пучка и коротким фокусным расстоянием, позволяющей размещать исследуемый объект вблизи источника излучения, и резкого увеличенного изображения.
Ключевые слова: рентгеновская трубка, автоэлектронная эмиссия, углеродные материалы.
К. М. Aung, Е. P. Sheshin, Y. М. Htwe, W. Z. Hiaing, Н. W. Aung
Moscow Institute of Physics and Technology
Miniature x-ray tubes with field emission cathode from carbon materials
This paper presents an overview of the design and technology of miniature x-ray sources of various types, which can be useful in portable devices for diagnostics and medical therapy, as well as in industrial applications. Several examples of the use of X-ray tubes with fieldemission cathodes are described. Classic X-ray sources are widely used in medical radiology, radiation therapy, industrial radiography, and crystallography. However, they have a number of significant disadvantages such as high power consumption, the need to cool the anode, a complex design and a large mass. Currently, the use of miniature x-ray devices for diagnostics and therapy of people and animals is expanding. Many research centers conduct intensive research on x-ray machines. The main scientific problem is to obtain an electron gun with a small beam spot size and a short focal length, which allows placing the object under study near the radiation source and a sharp enlarged image.
Key words: X-ray tube, field emission, carbon materials.
1. Введение
Важнейшее место среди наиболее актуальных проблем современной электроники занимает создание стабильных автоэлектронных катодов, способных функционировать в течение длительного периода времени в высоком техническом вакууме (10-6 — 10-7 мм рт. ст.).
© Аунг Ч. М., Шешин Е. П., Хтуе Й. М., Хлаинг В. 3., Аунг X. В., 2020
(с) Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)», 2020
Основной трудностью для создания этих катодов является чрезвычайно высокая чувствительность процесса автоэлектронной эмиссии к любым изменениям геометрии катода или его поверхностной структуры. Работа автоэлектронного катода в любом реальном устройстве всегда сопровождается различными процессами, происходящими на его поверхности, такими как: ионная бомбардировка; пондеромоторный стресс; адсорбция и десорбция молекул остаточных газов и поверхностная миграция. В зависимости от особенностей конкретной конструкции и способа эксплуатации катода эти процессы индивидуально или кумулятивно приводят к ряду эффектов, которые в конечном счете изменяют структуру катода или режим его работы: рассеяние материала на катоде, изменение формы поверхности эмиттера, изменение количества или положения микроэлементов на поверхности эмиттера, изменение функции работы, нагрев катода, механические напряжения и т. д.
Автоэлектронная эмиссия является наиболее экономичным видом эмиссии свободных электронов, и это позволяет создавать новые поколения эффективных электронных устройств с новыми потребительскими свойствами. Известны преимущества автоэлектронных катодов по сравнению с другими типами источников свободных электронов. Это отсутствие нагрева, высокая плотность тока излучения, устойчивость к температурным колебаниям, низкая чувствительность к внешнему излучению, отсутствие инерции, экспоненциальный наклон вольт-амперных характеристик. Эти свойства в совокупности делают автоэлектронные катоды неоценимыми для использования в различных электронных устройствах, таких как устройства катодного излучения, плоские экраны, рентгеновские трубки. В настоящее время техника создания рентгеновских трубок стремительно развивается и создаются специализированные рентгеновские трубки, предназначенные для решения определенных задач. Они очень отличаются от обычной конструкции рентгеновских трубок. К их числу относятся: 1) рентгеновская трубка с вынесенным анодом (для полостной терапии и просвечивания полых изделий); 2) рентгеновская трубка с вращающимся анодом (для рентгенодиагностики); 3) мягколучевая рентгеновская трубка (для исследования бактерицидных и фотохимических свойств); 4) импульсная рентгеновская трубка (для микросекундной рентгенографии); 5) миниатюрная рентгеновская трубка (для легких портативных устройств); 6) высоковольтная рентгеновская трубка (для глубокой терапии и просвечивания ответственных толстых промышленных изделий); 7) острофокусная рентгеновская трубка - рентгеновский теневой микроскоп.
2. Открытие рентгеновского излучения
В 1895 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923), был первым человеком, который случайно обнаружил рентгеновские лучи, исследуя свечение стекла под действием катодных лучей в своей лаборатории. Рентген опубликовал первую статью о рентгеновских лучах в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества под названием «О новом типе лучей» [1]. Во многих языках называют Х-лучами, так как он сам возражал против того, чтобы называть открытое излучение его именем. Рентгеновские лучи были обнаружены по их действию на фотопластинку и по способности вызывать флюоресценцию других веществ.
Одним из важнейших свойств рентгеновских лучей является их высокая проникающая способность. Они могут проходить через другие материалы, такие как бумаги, камни, металлы, тело человека, и др. Рентген также обнаружил, что материалы с низкой плотностью более прозрачны, чем материалы с более высокой плотностью, например, пластинка алюминия более прозрачна, чем пластинка свинца той же толщины. Рентген занимался Х-лучами почти два года (с 1895 по 1897 гг.) и опубликовал о них три статьи, в которых было дано исчерпывающее описание новых лучей. В 1901 г. Рентген получил первую Нобелевскую премию по физике за открытие новых Х-лучей.
Рентгеновские методы были сформированы на основе свойств рентгеновского излучения и его взаимодействия с веществом. Высокая проникающая способность раентгеновского излучения позволяет получать информацию о внутреннем строении и состоянии вещества
и живых организмов. В настоящее время они заняли важное место не только в науке, но и в медицине. В науке рентгеновские методы широко используются для изучения химического состава веществ, структуры кристаллических материалов и динамики быстронротекаю-щих процессов в непрозрачных средах, а также для измерения малых высот и расстояний, толщины и плотности материалов [2 4|. В медицине они тоже применяются для общей диагностики, изучения отдельных органов, травматология, стоматология, терапия и других [5].
3. Принцип работы рентгеновской трубки
Источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, состоящая из двух основных электродов катода и анода ( рис. 1.) В рентгеновской трубке электроны, эмиттированные катодом, ускоряются сильным электрическим нолем и ударяются об анод, при этом происходит их резкое торможение, и возникает рентгеновское излучение.
Рентгеновские лучи возникают от сильного ускорения заряженных частиц (тормозное излучение) или от выеокоэнергетичееких переходов в электронных оболочках атомов или молекул (характеристическое излучение). Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Параметры рентгеновского луча зависят в основном от тина источника электронов, конфигурации электрода, материала мишени и уровня вакуума. Если вакуум выше, рассеяние электронного пучка ниже, а вероятность электрического разряда и потока ионного тока меньше, что продлевает срок службы катода.
Напряжение Ускоряющее
накала, катода напряжение
иь и,
Рис. 1. Схематическое изображение рентгеновской трубки. К катод. А анод, е электроны
Рис. 2. Схема массивного (а) и прострельного (б) анодов рентгеновской трубки: 1 тело анода: 2 мишень: 3 рентгеновское излучение: 4 пучок электронов
При создании рентгеновских трубок металлические катод и анод являются основными конструктивными элементами. В современных рентгеновских трубках широко используются не только термоэлектронные катоды но и автоэлектронные катоды. В качестве
термоэлектронного катода рентгеновской трубки обычно используют спираль или прямую вольфрамовую нить, накаливаемую электрическим током. В рентгеновской трубке с автокатодом свободные электроны получаются иод действием очень сильного электрических) ноля на поверхности катода. Анод рентгеновской трубки представляет собой электрод, который выполняет функцию мишени или переносящую мишень трубки. Аноды могут быть массивными или проетрельными. Рабочий пучок трубки массивного анода, состоящего из анодного тела (1) и мишени (2), может быть сформирован в пределах р = 0 - 87 ° (рис. 2а). Прострельный анод используется, когда необходимо иметь рабочий пучок, ось и направление которого совпадают с осью и направлением электронного пучка (рис. 26).
4. Углеродные материалы в качестве электронных источников
Хорошо известно [6], что углеродные материалы, используемые в качестве электронных источников, имеют самое широкое применение в различных областях современной вакуумной электроники. По своему составу и свойствам углеродные материалы делятся на несколько групп, из которых углеродные волокнистые материалы и конструкционные материалы представляют интерес для использования в качестве автоэмиссионных катодов вакуумных устройств. Для изготовления автоэлектронных катодов обычно выбираются углеродные материалы, обладающие наилучшими автоэмиссионными свойствами. На рис. 3 представлена классификация углеродных материалов, представляющих интерес при изготовлении автоэлектронных катодов для рентгеновских трубок.
Рис. 3. Классификация углеродных материалов для изготовления автокатодов
В зависимости от состояния атомов углерода структуры углеродных материалов находятся в различных валентных состояниях. В структуре углеродных материалов между элктронами существуют два типа связей, являющихся а- и ^-связами, а электроны, их образующие, называются а- и ■к -электронами. Три различные комбинации а- и ^-связей образуют три состояния атомов углерода: вр3-, вр2 - и ер -гибрадизации. Атомами углерода в состоянии гибридизации вр2 формируются слоистые структуры, в которых расстояние и величина энергии связи между атомами составляют 1,418 А и 340 420 кДж.г/атом, а величина энергии связи между слоями составляет 42 84 кДж.г/атом.
Все углеродные материалы, используемые в качестве автокатодов, являются нано-структурными материалами. При создании катодов, обладающих хорошими автоэмиссионными свойствами, используются искусственные углеродные материалы, получающиеся из твердого углерод содержащего продукта в процессе разрушения органических веществ. Теплофизичеекие и механические свойства искусственных графитовых материалов определяются особенностями кристаллической структуры. Прочность этих материалов существенно зависит от способа их приготовления и в основном от процессов термообработки. Графитовые материалы разных типов с одинаковой плотностью, но различной структурой, имеют различную прочность (материал с более тонкой структурой, имеет большую прочность). По мере повышения температуры усиливается связь между плоскостями в кри-
сталлите, и увеличивается модуль упругости и прочность графита. По способу получения и структуре углеродные конструкционные материалы делятся на пирографит, поликристаллический высокопрочный графит и стеклоуглерод.
Углеродное волокно определяется как волокно, содержащее не менее 92 мас.% углерода, тогда как волокно, содержащее не менее 99 мас.% углерода, обычно называют графитовым волокном [7]. По исходному сырьевому материалу углеродные волокна разделяются на полиакрилонитрильные волокна (ПАН), пековые волокна и пироуглеродные волокна. Автоэлектронная эмиссия таких материалов происходит с микровыступов, имеющих характерные размеры от 0,1 до 100 нм. Эмиссионный ток автокатодов достигал 1-1,5 мА [8] благодаря использованию пучков полиакрилонитрильных углеродных волокон. Если увеличивать количества волокон катода, его токоотбор усиливается. Однако на практике желаемых результатов получено не было, потому что волокна в пучке расположены неравномерно как по высоте, так и по площади торца. Из-за такой неравномерности в расположении волокон возникает большая неравномерность автоэмиссионного тока.
Эмиссионный ток автокатода, состоящего из графита с эмиттирующей поверхностью около 1 см2, составил 10 мА [9] при плотности тока менее 10-2 А/см2. Как известно [10], полиакрилонитрильное углеродное волокно состоит из тесно переплетенных между собой нитевидных фибрилл, длина которых может достигать 1 мкм, а диаметр 1-5 нм. Автоэмиссионные характеристики углеродных материалов зависят от их торцевой поверхности и температуры термической обработки [11-13]. Температура влияет на механические свойства, теплопроводность, электропроводимость этих материалов, поэтому при увеличении температуры термической обработки от 1500 до 2600 °С автоэмиссионный ток увеличивается от 120 до 190 мкА [14]. Эмитирующей поверхностью автокатода называется торцевая поверхность, которая состоит из совокупности хаотично расположенных микровыступов, имеющих разные радиусы закругления, высоту и конфигурацию.
Для получения высококачественного углеродного волокна необходимо выполнить три условия: 1) уменьшение диаметра волокна для снижения вероятности возникновения крупных структурных дефектов; 2) применение высококачественного, химически чистого полимерного сырья; 3) высокая стабильность технологических режимов, особенно на стадии окисления. На сегодняшний день с точки зрения автоэмиссионных свойств автокатоды из углеродных волокон на основе ПАН являются перспективными для некоторых практических применений.
5. Миниатюрные рентгеновские трубки с автоэлектронными катодами
Миниатюризация источника рентгеновского излучения возможна при создании рентгеновских трубок с автокатодами. Миниатюрные рентгеновские источники перспективны в
медицине, например, при лечении артерий на поверхности сердца необходимо иметь катетер диаметром более 1 мм. Однако для лечения рака пищевода или толстой кишки приемлемая величина диаметра до 5 мм. Для решения этих задач в работах [15-17] авторы предлагают использовать рентгеновские трубки с автоэмиссионными катодами в качестве источников электронов. В таких трубках автокатоды создаются из углеродных волокон [18] и углеродных нанотрубок [19].
Рентгеновские трубки, требующие отличные характеристики: высокое напряжение, высокая интенсивность рабочего пучка, небольшой размер фокусного пятна, являются удобными объектами для использования автокатодов. Такие попытки осуществляются достаточно давно [20]. Причем автокатод выполняется в виде отрезков графитовой ткани различной конфигурации. Использование острийных молибденовых автокатодов в сверхвы-соковакуумной конструкции ( и 1010 мм рт. ст.) рентгеновской трубки с отражательным
анодом показало перспективность таких автокатодов [21]. Катодная часть представляет собой матрицу автокатодов диаметром 1 мм, имеющую 50 000 острий [22]. При напряжении
25 кВ и токе луча 25 мА диаметр пятна рентгеновского излучения составляет и 0, 3 мм.
Разрешение рентгеновских трубок зависит от источника рентгеновских .лучей, поэтому очень важны разработки микрофокусных рентгеновских трубок. На рис. 4(а) показана схема микрофокусной рентгеновской трубки с автокатодом из пучка многостопных углеродных нанотрубок (МУНТ) [23]. Пучок многостопных нанотрубок (2) приклеивается к торцу вольфрамовой проволоки (1) с помощью проводящей насты. Потенциал на катоде Ук и на медном аноде ^(4) составлял - 6,5 и +6,5 кВ соответственно. Таким образом, ускоряющее напряжение составляло 13 кВ. Электрическая линза (3), представляющая три параллельные диафрагмы, располагается между катодом и анодом.
(а) (б)
Рис. 4. Схема миниатюрной рентгеновской трубки с автокатодом из пучка МУНТ (а) и изменение эмиссионного тока (б). 1 вольфрамовая проволока: 2 автокатод из многостенных углеродных нанотрубок: 3 электростатическая линза: 4 медный анод: 5 окно из Ве; 6 образец: 7 пленка. Источник питания: Ук - автокатода; Уу - выгягпвающего электрода; Уа - анода; Ул - управлягцей линзы
Первая диафрагма линзы является также вытягивающим электродом. Так как расстояние от конца автокатода до второго электрода составлет 13 мм, а до анода 26 мм, то увеличение элктронно-оптической системы равно единице. Поэтому фокальный размер электронного пучка на аноде равен размеру автокатода из нанотрубок, диаметр которого составляет несколько десятков нанометров. Рентгеновское излучение с фокусированного пятна выводится на атмосферу через бериллиевое окно (5). Далее излучение проходит через образец (6) и фиксируется на пленке (7).
На рис. 4(6) представлено изменение эмиссионного тока со временем при фиксированном катодном потенциале 6,5 кв. При этом эмиссионный ток уменьшился со временем до 400 мкА и стал устойчивым через 17 часов. Флуктуация тока анода также уменьшилась до 1,2% с 7,4% за 25 часов. Интенсивность рентгеновского излучения, проходящих) через окно Ве, измеряли с помощью измерителя мощности дозы, расположенного на расстоянии 150 мм от анода. Интенсивность составляла 0,25 R/m при ускоряющем напряжении 13 кВ и эмиссионном токе 440 мкА.
В 2013 году была разработана миниатюрная рентгеновская трубка с автокатодом из углеродных нанотрубок для различных применений в рентгенографии (рис. 5) [24]. Фокусирующие электроды в электронной пушке эффективно фокусировали электронный пучок от эмиттеров УНТ на анодную мишень, создавая небольшое фокусное пятно размером около 0,3 мм с большим током свыше 50 мА. Управление активным током через катодный электрод рентгеновской трубки привело к быстрой цифровой модуляции дозы рентгеновского излучения при низком напряжении ниже 5 В. Электроная пушка, состо-яющая из эмиттеров УНТ, затвора и фокусирующих электродов, испускает электронные пучки с небольшим фокусным пятном, которые могли быть применимы для медицинского изображения с высоким разрешением. Мишень была изготовлена из вольфрамового слоя толщиной 0,1 мм, нанесенного на подложке Си. Все части были изготовлены классическими механическими методами и отожжены в вакууме 800 °С перед их соединением. Размер
фокусного пятка рентгеновской трубки составлял 0,3 мм при эмиссионном токе катода 50 мА.
(а) 4 (б)
Р, 1 2 ЗГ:
Рис. 5. Схема (а) и фотография (б) миниатюрной рентгеновской трубки : 1 катод. 2 геттер. 3 затвор. 4 анод. 5 окно. 6 электронный пучок. 7 электронная пушка
В 2007 I'. в Корейском институте науки и техники была разработана новая конструкция реттеновекой трубки с разрешением лучше 5 мкм [25]. Такой результат был достигнут за счет использования специальной катодной конфигурации, в которой нанотрубки, излучающие электроны, нанесены на поверхность острого вольфрамового наконечника с радиусом кривизны 5 мм. Конструкция рентгеновской трубки схематично показана на (рис. 6). Наконечник вольфрамовой проволоки толщиной 250 мм с заостренной вершиной был изготовлен методом электрохимического травления. Углеродные нанотрубки на поверхности острия были выращены с помощью плазменного химического осаждения из паровой фазы (РЕСУБ) с никелем в качестве катализатора. Для ослабления эффекта сферической аберрации использовалась электромагнитная линза в форме соленоида, а также диафрагма диаметром от 4 до 10 мм, которая была помещена перед входом пучка электронов в линзу.
(а) (б)
Соленоидная
Рис. 6. Схема рентгеновской трубки с электронной пушкой и характеристики эмиссионного тока автокатода
В рентгеновской трубке использовалась мишень просвечивающего типа, толщина которой много меньше характерной длины пробега электронов в материале. Мишень состояла из пленки бериллия толщиной 500 нм диаметром 20 мм с напыленным слоем вольфрама. Измеренные результаты эмиссионных характеристик катода на основе углеродных нано-трубок и транспортных характеристик электронной пушки приведены на (рис. 6). Эти результаты получили при напряжении катода 40 кВ и напряженности электрического ноля 1,6 Вмкм-1. При этом плотность тока эмиссии составляла 10 мАсм-2. Коэффициент усиления электрического поля, полученный в зависимости от уравнения Фаулера Нордхайма, был равен 2700. Такой высокий коэффициент усиления был получен благодаря использованию специальной катодной конфигурации, при которой излучатели УНТ расноложе-
ны на заостренном вольфрамовом наконечнике, а не на плоской поверхности. Площадь эмитирующей поверхности состояла 1, 6 ■ 10-6 см-2, что примерно соответствует площади полусферического наконечника с радиусом кривизны 5 мкм.
В работе [26] показана двухэлектродная конфшурация миниатюрной рентгеновской трубки с автокатодом на основе углеродной нанотрубки (рис. 7). Диаметр рентгеновской трубки составляет 10 мм; общая длина трубки составляет 50 мм, и для работы не требуется внешний вакуумный насос. Катод был изготовлен из вольфрамовой проволоки 0,8 мм и помещен внутрь фокусирующих) электрода. Мишень была выполнена в виде конического бериллиевого окна с напыленным слоем вольфрама толщиной 1,5 мкм. При напряжении 50 кВ и катодном токе 250 мкА было получено излучение 108 Гр ■ см2мин-1, что было признано хорошим результатом (достаточным для медицинских применений). Миниатюрная рентгеновская трубка может работать до 70 кВ и дает рентгеновские лучи с очень высокой интенсивностью.
(б)
Рис. 7. Схема (а) и фотография (б) двухэлектродной рентгеновской трубки : 1 катод. 2 фокусирующий электрод. 3 соединительный анод. 4 Ве окно. 5 геттер
Рис. 8. Конструкция рентгеновской трубки (а) и модель электронной пушки с автоэмиссионным катодом (б)
В работе [27] предложена конструкция электронной пушки с автоэмиссионным катодом на основе остеклованного пучка полиакрилонитрильных углеродных волокон для рентгеновской трубки. В данной конструкции (рис. 86) управляющий электрод (модулятор) не служит препятствием для пучка электронов, поэтому практически все электроны попадают на катод, что позволяет понизить токоперехват модулятором, а значит, повысить КПД прибора. Для создания эффективной рентгеновской трубки необходимо иметь электронную пушку, способную выдавать высокий ток автоэмиссии при небольших управляющих напряжениях. Для проведения эксперимента был собран макет рентгеновской трубки, соответствующий заявленной конструкции (рис. 8а). Вместо мишени из бериллиевой фольги
установлено стекло с нанесенными на нмх) катодолюминофором и алюминиевым покрытием. Использовалась схема электронной пушки с вынесенным модулятором (рис. 86).
Сначала была проведена тренировка катода в течение 10 часов, для чмх) на анод подавалось высокое положительное напряжение величиной до 30 кВ. Модулятор был заземлен. Катод был заземлен через балластное сопротивление 10 МОм. Полученная после тренировки вольт-амперная характеристика представлена на рис. 9. После тренировки проведена серия экспериментов но изучению АСХ полученной конструкции рснатсновской трубки. В них на анод подавалось положительное напряжение величиной 28 32 кВ (пять характеристик с шагом 1 кВ), модулятор был заземлен, а напряжение катода варьировалось в диапазоне 0 1,6 кВ. Полученные АСХ представлены на рис. 10.
Рис. 9. Вольт-амперная характеристика рентгеновской трубки
Рис. 10. АСХ рентгеновской трубки в конструкции с вынесенным модулятором при ускоряющем напряжении 28. 30 и 32 кВ
Из этой характеристики видно, что при ускоряющем напряжении 30 кВ данная конструкция рентгеновской трубки позволяет получать автоэмиссионный ток до 100 мкА при управляющем напряжении в пределах 0-1,5 кВ.
6. Заключение
Автоэлектронные катоды, имеющие хорошие преимущества: отсутствие накала, высокую плотность тока эмиссии и хорошую вольт-амперную характеристику, инерционную природу и устойчивость к внешним воздействиям, перспективны для использования в качестве электронных источников в различных рентгеновских трубках. Основным типом современных рентгеновских трубок являются приборы с автоэлектронным катодом и про-стрельным анодом, не имеющим специальных охладителей. Микрофокусные рентгеновские трубки широко применяются для микродефектоскопии, микротомографии, кристаллографических исследований, диагностики качества промышленных изделий, медицинской диагностики и других целей. Авторы предлагают использовать автокатоды из углеродных материалов вместо термокатодов для миниатюризации источника рентгеновского излучения, сокращения размеров фокусного пятна, и увеличения эффективности трубки.
Литература
1. Röntgen W.C. // Nature. 1896. V. 53, P. 274-276.
2. Герчиков Ф.Л. Управляемое импульсное рентгеновское излучение в приборостроении. Москва : Энергоатомиздат, 1987.
3. Грумбков А.П. \и др.]. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Вып. 30. Ленинград : Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. С. 123-127.
4. Клюев В.В. Рентгенотехника. Москва : Машиностроение, 1980.
5. Блинов H.H. \и др.]. Рентгено-диагностические аппараты под ред. H.H. Блинова. Москва : Медицина, 1976.
6. Шешип Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов. Москва : МФТИ, 2001.
7. Fitzer Е., Edie D.D., Johnson D.J. Carbon fibers-present state and future expectation; Pitch and mesophase fibers; Structure and properties of carbon fibers // Carbon Fibers Filaments and Composites. National Academy Press: Washington, DC, USA. 1992. P. 5664.
8. Шешип Е.П., Рыба,ков Ю.Л. Автоэлектронные катоды из углеродных волокон // Тезисы докл. XVIII Всесоюзной Конференции по эмисссионной электронике. Москва : Наука, 1981. С. 213-214.
9. Бопдарепко Б.В., Макуха В.И., Титов Ю.В., Шешин Е.П. Автокатоды с большой рабочей площадью // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. Вып. 4. 1986. С. 47—51.
10. Фиалков A.C. Углеграфитовых материалы. Москва : Энергия, 1979. С. 320.
11. Bran Е., Smith J., Sykes D. Carbon fibers as field emitters // Vacuum. 1975. V. 25, N 9/10. P. 425-426.
12. Шешип Е.П. Эмиссионные характеристики углеродных волокон // Физичекие процессы в приборах электронной техники. Москва : МФТИ, 1980. С. 6-10.
13. Хатапова P.M., Романова, В.Х. Об эмиссионной стабильности угеродных автокатодов в отпаянных приборах. Тезисы докладов IV Всесоюзного Симпозиума по ненакаливемым катодам. Томск : ИСЭ СО АН СССР, 1980. С. 51.
14. Бондаренко Б.В., Селиверстов В.А., Шешин Е.П.Эмиссионные свойства углеродных волокон различной температуры обработки // Радиотехника и электроника. 1985. Т. 30, № 8. С. 1601—1605.
15. Busta Н.Н. [et al} // J. Vac. Sci. Technol. B. 2003. V. 21. P. 344.
16. Rangsten P. [et al} 11 Sensors Actuators. A. 2000. V. 82. P. 24.
17. Sugie H. [et al} // Appl. Phvs. Lett. 2001. V. 78. P. 2578.
18. Knapp W. Sehleussner D.J. // Vac. Sci. Technol. 2003. V. 21. P. 557.
19. Knapp D. [et al.} // Vacuum. 2003. V. 69. P. 339.
20. Cunningham Т. C. Field emission x-ray tube having a graphite fabric cathode. Patent USA № 3883760.
21. Schwoebel P.R. Field emission arrays for medical x-ray imaging // Appl. Phvs. Lett. 2006. V. 88. P. 113902.
22. Spindt C.A., Holland C.E., Stowell R.D. Recent progress in low-voltage field-emission cathode // Journal de physique. 1984. T. 45, Col. C9, suppl. 12. P. 9 269 27K.
23. Kawakita K., Hata. K., Sato H., Saito Y. Development of micro focused X-ray source by using carbon nanotubes field emitter // Tech. Digest 18th IVNC. UK : Oxford, 2005. P. 192-293.
24. Jeong J.W., Kim J.W., Kang J. Т., Choi S., Ahn S., Song Y.H., A vacuum-sealed compact X-ray tube based on focused carbon nanotube field-emission electrons // Nanotechnologv. 2013'. V. 24, N 8. P. 085201-1-085201-8.
25. Sung H.H., Aamir I., Sung O.C. // Appl. Phvs. Lett. 2007. V. 90. P. 183109.
26. Heo S.H., Kim H.J., Ha J.M., Cho S.O. A vacuum-sealed miniature X-ray tube based on carbon nanotube field emitters // Nanosc. Res. Lett. 2012. V. 7. P. 258.
27. Ерошкин П.А., Шешин Е.П. Электронная пушка для рентгеновской трубки с автоэмиссионным катодом // ТРУДЫ МФТИ. 2014. Т. 6, № 1. С. 46-53.
References
1. Rontgen W.C. Nature. 1896. V. 53, P. 274-276.
2. Gerchikov F.L. Controlled pulsed x-ray radiation in instrumentation. Moscow : Energoatomizdat, 1987.
3. Grumbkov A.P., et al, Equipment and methods of X-ray analysis. V. 30. Leningrad : Mechanical engineering, Leningrad branch, 1983. P. 123-127.
4. Klyuev V. V. X-ray engineering. Moscow : Mechanical engineering, 1980.
5. Blinov N. N., et al, X-ray diagnostic devices. Ed. By N.N. Blinov. Moscow : Medicine, 1976.
6. Sheshin E.P. Surface structure and field emission properties of carbon materials. Moscow : MIPT, 2001.
7. Fitzer E., Edie D.D., Johnson D.J. Carbon fibers-present state and future expectation; Pitch and mesophase fibers; Structure and properties of carbon fibers. Carbon Fibers Filaments and Composites. National Academy Press: Washington, DC, USA. 1992. P. 5664.
8. Sheshin E.P., Rybakov Y.L. Carbon fiber cathodes. Abstracts dokl. XVIII Ail-Union. Conf. on emission electronics. Moscow : Nauka, 1981. P. 213-214.
9. Bondarenko В. V., Makukha V.I., Titov Y. V., Sheshin E.P. Auto cathodes with a large working area. Electronic equipment. Ser. Microwave Electronics. V. 4, 1986. P. 47-51.
10. Fialkov A.S. Carbon-graphite materials. Moscow : Energy, 1979. P. 320.
11. Bran E., Smith J., Sykes D. Carbon fibers as field emitters. Vacuum. 1975. V. 25, N 9/10. P. 425-426.
12. Sheshin E.P. Emission characteristics of carbon fibers. In the book: Physical processes in the devices of electronic equipment. Moscow : MIPT, 1980. P. 6-10.
13. Hatapova R.M., Romanova V.Kh. On the emission stability of carbon autocathodes in sealed devices. Abstract dokal. IV Ail-Union. Symposium on non-incandescent cathodes. Tomsk : ISE SO AN USSR, 1980. P. 51.
14. Bondarenko B. V., Seliverstov V.A., Sheshin E.P. Emission properties of carbon fibers of various processing temperatures. Radio engineering and electronics. 1985. V. 30, N 8. P. 1601-1605.
15. Busta H.H., et al, J. Vac. Sei. Technol. B. 2003. V. 21. P. 344.
16. Rangsten P., et al, Sensors Actuators. A. 2000. V. 82. P. 24.
17. Sugie H., et al, Appl. Phvs. Lett. 2001. V. 78. P. 2578.
18. Knapp W. Sehleussner D.J.. Vac. Sei. Technol. 2003. V. 21. P. 557.
19. Knapp D., et al, Vacuum. 2003. V. 69. P. 339.
20. Cunningham T. C. Field emission x-ray tube having a graphite fabric cathode. Patent USA № 3883760.
21. Schwoebel P.R. Field emission arrays for medical x-ray imaging. Appl. Phvs. Lett. 2006. V. 88. P. 113902.
22. Spindt C.A., Holland C.E., Stowell R.D. Recent progress in low-voltage field-emission cathode. Journal de physique. 1984. T. 45, Col. C9, suppl. 12. P. 9 269 27K.
23. Kawakita K., Hata. K., Sato H., Saito Y. Development of micro focused X-ray source by using carbon nanotubes field emitter. Tech. Digest 18th IVNC. UK : Oxford, 2005. P. 192293.
24. Jeong J. W., Kim J. W., Kang J. T., Choi S., Ahn S., Song Y.H., A vacuum-sealed compact X-ray tube based on focused carbon nanotube field-emission electrons. Nanotechnologv. 2013'. V. 24, N 8. P. 085201-1-085201-8.
25. Sung H.H., Aamir I., Sung O.G. Appl. Phvs. Lett. 2007. V. 90. P. 183109.
26. Heo S.H., Kim HJ., Ha J.M., Cho S.O. A vacuum-sealed miniature X-ray tube based on carbon nanotube field emitters. Nanosc. Res. Lett. 2012. V. 7. P. 258.
27. Eroshkin P.A., Sheshin E.P. Electron gun for X-ray tube with field emission cathode. Proseedings of MIPT. 2014. V. 6, N 1. P. 46-53.
Поступим в редакцию 12.02.2020
