【摘要】：隨著科技的發(fā)展,出現(xiàn)了生物細胞的X射線顯微分析與操作,材料晶格的無損檢測等涉及到微小尺寸成像的需求,一般焦點尺寸的X射線源已經(jīng)難以滿足這些要求。因此,市場對微焦點X射線管有著迫切需求。傳統(tǒng)熱陰極微焦點X射線管盡管在一定程度上能滿足要求,但其存在著諸如啟動速度慢,工作壽命短,設(shè)備體積大,時間與空間分辨率不足等差強人意之處。碳納米管作為一種理想的場發(fā)射電子源,將其作為X射線管的陰極,有望彌補熱陰極的這些缺點。碳納米管冷陰極微焦點X射線管具有體積小,響應(yīng)快,分辨率高,工作壽命長,輻射劑量小等諸多有點,它將有望成為新一代的X射線管。本論文將對使用碳納米管為陰極的微焦點X射線管進行研究,以期能夠成功實現(xiàn)具有快速響應(yīng),小焦斑尺寸,工作穩(wěn)定,成像效果優(yōu)秀的微焦點X射線管。研究目標是實現(xiàn)在60kV陽極電壓下,工作電流達到20μA,焦點直徑小于20μm的冷陰極微焦點X射線管。本論文的主要研究工作有以下兩個方面:(1)通過MWPECVD法制備性能優(yōu)異的碳納米管陰極發(fā)射源;通過探究光刻參數(shù)對圖案的影響,優(yōu)化光刻工藝,實現(xiàn)高質(zhì)量的光刻圖案;通過改變所鍍金屬層的厚度,提高碳納米管與基底的粘附性。對碳納米管發(fā)射源進行老練測試,使碳納米管發(fā)射源能夠在100μA的發(fā)射電流下穩(wěn)定工作。對老練情況和測試結(jié)果給予分析。實驗測得最高直流場致發(fā)射電流密度達到80.9 A/cm~2。(2)對微焦點X射線管的電子光學系統(tǒng)進行設(shè)計與優(yōu)化。為使電子束能夠在陽極靶面實現(xiàn)聚焦,需要對X射線管中的電子光學系統(tǒng)進行優(yōu)化。本文研究了柵極,第一聚焦極,第二聚焦極三者對電子束聚焦效果的影響,并進行了初步分析,最終實現(xiàn)了焦點直徑為20μm的電子束聚焦結(jié)構(gòu)。(3)通過X射線成像系統(tǒng),對微焦點X射線管的成像功能進行了測試。對內(nèi)存條和芯片進行了放大成像,并能夠?qū)?6μm尺寸的物體成像。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN14
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒 論1.1 X 射線簡介X 射線屬于電磁輻射，其具備波長短頻率高的特征。X 射線的波長范圍0.01nm~10nm，對應(yīng)的頻率范圍為3 × 10 Hz~3 × 10 Hz，它的能量范圍100eV 到 100keV 之間。通常，我們稱波長略長于 0.5nm 的 X 射線為軟 X 射線波長小于 0.1nm 的為硬 X 射線，見圖 1-1。

電子科技大學碩士學位論文管的發(fā)展為 W.C.倫琴[1]于 1895 年 11 月進行克魯克斯管實驗時發(fā)現(xiàn)是最早的充氣式 X 射線管，結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。其陰極位，左側(cè)為散熱結(jié)構(gòu)，頂部安裝有用來調(diào)節(jié)氣體壓力的“軟化壓后，管內(nèi)氣體發(fā)生電離，陰極在正離子的轟擊下產(chǎn)生電靶材產(chǎn)生 X 射線。但其存在功率小，轉(zhuǎn)換效率低，工作壽缺點，這導致當時要使用 X 射線管存在許多困難。

為 W.C.倫琴[1]于 1895 年 11 月進行克魯克斯管實驗時發(fā)現(xiàn)是最早的充氣式 X 射線管，結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。其陰極位，左側(cè)為散熱結(jié)構(gòu)，頂部安裝有用來調(diào)節(jié)氣體壓力的“軟化壓后，管內(nèi)氣體發(fā)生電離，陰極在正離子的轟擊下產(chǎn)生電靶材產(chǎn)生 X 射線。但其存在功率小，轉(zhuǎn)換效率低，工作壽缺點，這導致當時要使用 X 射線管存在許多困難。圖 1-2 20 世紀初克魯克斯 X 射線管

【參考文獻】

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1 金春水,王占山,曹健林;軟X射線投影光刻技術(shù)[J];強激光與粒子束;2000年05期

本文編號：2785449