Разработка прострельной рентгеновской трубки с автоэмиссионным катодом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Фунг Дык Мань

• Фунг Дык Мань
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Фунг Дык Мань

Введение

Глава 1. Прострельные рентгеновские трубки

1.1 .Принцип работы

1.2 .Прострельные малогабаритные рентгеновские трубки

1.3 .Использование углеродных материалов в качестве

автокатодов

1.4 .Рентгеновские трубки с автоэмиссионными катодами

1.5 .Некоторые области применения рентгеновских трубок

Глава 2. Методика и техника экспериментов

2.1. Разработка катодно-модуляторного узла (КМУ)

2.1.1 Компьютерное моделирование КМУ

2.1.2 Деталировка КМУ

2.1.3 Сборка КМУ

2.2. Вакуумная испытательная установка

2.3. Испытательное измерение

2.4. Методика автоэмиссионных испытаний автокатодов

2.4.1 Измерение и анализ вольт-амперных характеристик

2.4.2 Численный анализ ВАХ

2.5. Предварительные испытания катодно-модуляторного

узла

Глава 3. Экспериментальное исследование автоэмиссии

3.1 .Автоэмиссия из наноуглеродных материалов

3.2.Катодно-модуляторный узел из ПАНволокон

3.3. Длительные испытания автокатодов из

ПАНволокон

3.4.Характеристик нитей из углеродных нанотрубок и

ПАНволокон

Глава 4. Разработка прототипы рентгеновских трубок с

автокатодами из ПАН-углеродных волокон

4.1. Разработка рентгеновской трубки со стеклянной оболочкой

4.2. Разработка рентгеновской трубки для аналитических устройств

Заключение

Литература

Введение

Актуальность темы исследования:

Использующих эффект автоэмиссии, используются источники сигналов, такие как лазеры ультрафиолетового спектрального диапазона, которые могут помочь в дезинфекции и обработке материалов [1]. Малорентгеновские трубки используются в разных областях, таких как медицинское обслуживание, новое материаловедение и неразрушающий контроль деталей [2]. Люминесцентные лампы можно использовать для освещения, спектроскопии и медицинских процедур, потому что они излучают свет в инфракрасных, видимых и ультрафиолетовых областях непрерывного спектра [3].

Данные источники излучения могут использоваться для различных целей, в том числе: дезинфекция и стерилизация поверхностей и медицинского оборудования; обработка и механическая обработка материалов, например, сварка и модификация поверхности; неразрушающий контроль и контроль материалов и компонентов; научные исследования и эксперименты в таких областях, как физика, химия и биология.

Разработка новых электровакуумных приборов с эффектом автоэмиссии — это непрерывный процесс, обусловленный развитием технологий и потребностью в новых источниках излучения с определенными свойствами. В данной связи исследования различных углеродсодержащих материалов, в том числе наноструктурированных материалов, представляют особый интерес для использования в автокатодах. Это связано с тем, что электро-физические свойства этих материалов значительно влияют на их способность использоваться в качестве катодо-люминесцентных источников излучения [4]. Поскольку вид и параметры наноструктур эмитирующей электроны поверхности углеродных материалов определяют их автоэмиссионные характеристики, с их эволюцией в ходе процессов автоэмиссии связана

динамика изменения тока автоэмиссии при приложении постоянного ускоряющего напряжения, а значит, и стабильность работы автоэмиссионных устройств, создаваемых на основе углеродсодержащих материалов. Это делает особо актуальным изучение изменений поверхности таких материалов в процессе автоэмиссии и выявление связей между структурой поверхности и автоэмиссионными характеристиками соответствующих углеродных материалов. Хорошо известно, что наряду с различными видами оптической и электронной микроскопии, ценную информацию о тонкой структуре поверхностей углеродных материалов может дать спектроскопия комбинационного рассеяния [5,6]. Следует еще раз особо подчеркнуть, что параметры долговечности и стабильности автокатодов напрямую определяют конкурентоспособность новых электровакуумных приборов с использованием эффекта автоэмиссии, в частности для источников излучения в разных спектральных диапазонах. Ранее были получены выражения для эффективности соответствующих источников излучения различного типа [2, 7, 8].

Оценки показывают, что для обеспечения конкурентоспособности автоэмиссионных источников света общего назначения необходимо обеспечить срок непрерывной стабильной работы источника излучения Т порядка нескольких десятков тысяч часов (желательно 50.000 ч и более).

Это означает, что особое внимание должно быть уделено вопросам стабильной и длительной работы автокатодов и выявлению перспективных материалов и режимов их работы, поскольку, в частности, углеродсодержащих материалов автокатодов в ходе работы при эмиссии электронов происходят изменение и постоянное обновление структуры их поверхности, а вместе с этим и эмиссионных свойств автокатода [2,7-9].

В 20 веке теория рентгеновского излучения стала очень актуальной, и приборы, которые в своем строении использовали данный эффект, получили интенсивное развитие во многих областях науки, промышленности, медицины и

т.д. В 21 веке интерес к рентгену не угас, что способствует развитию рентгеновских приборов во многих направлениях. Благодаря уникальным характеристикам рентгеновского излучения и разнообразию реакций, с которыми оно взаимодействует с веществами, за последние годы рентгеновские методы исследования стали широко распространенными в науке.

В настоящее время рентгеновские методы широко используются для кристалло-графических исследований [10, 11], технологических задач, таких как контроль дефектности деталей [12-14], а также в большинстве досмотровых систем, используемых в таможенных, авиационных и транспортных службах, а также для выполнения множества других задач [15-18].

В этой работе представлены результаты опытный исследований автоэмиссионных свойств разных углеродных волокнистых материалов [19], а также углеродных нанотрубок. Одновременно рассмотреть проектирование новых рентгеновских трубок с прострельными анодами, а также предложить очередные перспективные решения для исследований и разработок в науке и общественной жизни.

Цель и задачи диссертации:

Целью данной диссертации является проведение экспериментальных исследований по автоэлектронной эмиссии ПАН-волокон. Разработка катодно-модуляторного узла и прострельной маломощной рентгеновской трубки, используемой в аналитических устройств.

Цель была достигнута путем постановки и успешного завершения следующих задач.

Задачи диссертации

- Общий обзор о прострельных рентгеновских трубкак и их применения в различных областях.

- Провести эксперименты для сравнения характеристик автоэмиссионной эмиссии углеродсодержащих материалов и на этой основе выбрать соответствующие материалы.

- Изучение эмисссионных и структурных характеристик автокатодов из ПАН волокон.

- Провести моделирование и изготовление котодно-модуляторного узла (КМУ) из ПАНволокон для рентгеновских трубок.

- Разработка рентгеновской трубки для аналитических приборов на основе автокатода из ПАН-волокон.

Научная новизна работы иследования

- Разработка методы измерений характеристик автокатодов.

- Путем экспериментов и анализа определен оптимальный материал для изготовления автокатода рентгеновских трубок, используемых в аналитической аппаратуре.

- Моделирование котодно-модуляторного узла для рентгеновской трубки с автокатодом, сделанным из ПАНволокон, было разработано.

- Прототипы рентгеновских трубок, сделанных из ПАНволокон, были разработаны.

Практическую значимость работы иследования

- Эта работа дает новые технологии и методы для исследования и создания маломощных рентгеновских трубок, что делает значительный вклад в развитие рентгеновской области.

- Предоставляет комплексный метод измерения средних характеристик автоэмиссионного катода, таких как их вольт-амперные характеристики, эмиссионные характеристики.

Метод исследования

Метод сочетает теорию и эксперимент. Настройте расчетную модель, проанализируйте и измерьте характеристики автокатода. Создание катодно-модуляторый узел и разработка прострельных рентгеновских трубок с катодом из ПАН-волокон, применяемую в аналитических устройств.

Результаты, выносимые на защиту:

- Иследованы методики измерения средних характеристик автоэмиссионного катода. Предложенный метод обеспечивает комплексный подход к измерению средних характеристик авто-эмиссионных катодов, включая их ВАХ, эмиссионные характеристики и срок службы.

- Результаты сравнительных испытаний углеродных волокон, изготовленных из разных материалов, с упором на их авто-эмиссионные свойства для использования в компактный рентгеновских трубках. ПАН-углеродные волокна показали лучшие показатели.

- Исследование конструкции и изготовление миниатюрной прострельной рентгеновской трубки с углеродным катодом на основе ПАН, предназначенной для аналитических устройств.

Степень достоверности и апробацию работы.

Результаты работы докладывались и обсуждали на следующих конференциях:

1. 15-я Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Тамбов,

2. 17,18th International Scientific Technical Conference Vacuum Engineering, Materials and Technology, Moscow, Expocentre Fairgrounds, 2023,2024.

3. 64,65,66-е Всероссийские научные конференции МФТИ, г. Долгопрудный, 2021,2023,2024.

Лучший вклад автора

Все результаты диссертации получены лично соискателем при научном руководстве доктора физико-математических наук, заслуженного профессора МФТИ Шешина Е. П.

Публикации: 5 статей и 8 тезисов докладов науных конференций, в том числе 3 в журналах категорий К1 в собственном перечени журналов МФТИ (или/и рекомендованных ВАК/scopus).

Объем и структура диссертации: введение, заключение, 4 главы и список литературы. Она включает 101 страниц, 01 таблицу, 66 рисунков и 131 использованной источника.

Глава 1. Прострельные рентгеновские трубки

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка прострельной рентгеновской трубки с автоэмиссионным катодом»

1.1. Принцип работы

Физическое явление, известное как рентгеновское излучение, было обнаружено Вильгельмом Конрадом Рентгеном в 1897 году. Изначально теория этого физического процесса была описана с точки зрения только классической физики, но затем, с учетом квантовой физики и релятивисткой теории, были исправлены некоторые положения этой теории.

В связи с широким распространением и постоянным развитием рентгеновских методов необходимо постоянно совершенствовать соответствующее рентгеновское оборудование, в частности рентгеновские трубки [20].

Интенсивное ускорение заряженных частиц приводит к образованию рентгеновского излучения. Когда к устройству применяется напряжение между катодом и анодом, в трубке формируется электрическое поле. Это электрическое поле способствует ускорению электронов в направлении от катода к аноду. Достигнув анода, электроны замедляются ивыделяют энергию в виде рентгеновских лучей (см. рисунок 1.1)[20, 21]. Этот процесс является ключевым для работы рентгеновских трубок, поскольку именно в момент торможения происходит генерация рентгеновского излучения, используемого в различных приложениях. Х-лучи создается двумя способами. Первый — это эффект тормозного излучения, а второй — это фото-электрический эффект. Для эффекта тормозного излучения, электроны тормозятся электрическим полем ядра и испускают Х-лучи. Материалы мишени с меньшим количеством атомов и высокие энергии электронов усиливают этот эффект. Во втором эффекте рентгеновские лучи взаимодействуют с атомами мишени, испуская электроны. При испускании

таких электронов, образуются пустоты. Эти пустоты затем заполняются электронами, что сопровождается выделением энергии, вызывающей Х-лучи[20]. Данное явление можно использовать дляполучения рентгеновских спектров, позволяя исследовать элементы и их концентрацию в образцах, что находит широкое применение в аналитической химии, материаловедении и медицине.

Вместе с тормозным излучением, эти два механизма составляют основу работы рентгеновских трубок и являются ключевыми для понимания их взаимодействия с материей.

Схема конструкции и принцип действия рентгеновской трубки показаны на рисунке 1.1. Электрическое поле в рентгеновской трубке ускоряет электронов, который формируется в результате нагрева катода нитинакала до температур >2000°С Эти электроны движутся и сталкиваются санодом, в результате чего возникает Х-луч. Вся рентгеновская трубка закрывается оболочкой в вакуумной камере.

Рис.1.1.Схематично представлен основный узел рентгеновской трубки.

В этом сценарии электронный луч падает под углом от 40 до 50 на поверхность рабочего материала (обычно металла) внутри вакуумной камеры рентгеновской трубки.

Применения, требующие мощного потока рентгеновских лучей с напряжением 50 кэВ или более, обычно требуют использования этих трубок. Некоторые распространенные применения включают рентгенографию для неразрушающего контроля материалов, терапию рака в радиационной онкологии и

5

промышленную рентгенографию для контроля качества и инспекций. Высокая энергия этих рентгеновских лучей обеспечивает большее проникновение и улучшенные возможности визуализации более толстых материалов, а также более эффективное лечение раковых опухолей.

В другом случае электронный поток наносит тонкий слой вещества, излучающего рентгеновские лучи, на само тонкое бериллиевое окно (рис. 1.2).

Мишень

\ Минимальное расстояние А до исследуемого образца >0,5—1,0 мм

Рис. 2.1 Схема прострельной рентгеновской трубки

В настоящее время для генерации электронных потоков в рентгеновских трубках, а также в электронных трубках в общем, применяются автокатоды и термокатоды. В качестве термокатода в рентгеновских трубках обычно применяется вольфрамовая нить. Количество испускаемых электронов можно контролировать, изменяя ток, протекающий через нить, а также ее температуру. Электронное облако образуется при низком напряжении на катоде [22, 23].

Когда дело доходит до вакуумных электронных устройств, термокатоды в трубках должны обеспечивать стабильный ток излучения в течение всего срока

службы и длительный срок службы, а также обеспечивать хорошее газовыделение и отсутствие вакуума. Кроме того, термокатоды в трубках должны обладать способностью регулировать температуру тока эмиссии (катода) в широком диапазоне температур. Термокатоды, обычно используемые для электронной эмиссии, изготавливаются из чистого вольфрама.

Вольфрамовый катод может иметь плотность тока 0,3-0,7 А/см2, при эффективности 2-10 мА/Вт, а рабочие температуры составляют 2300-2650 ^

Для понижения температуры термоэлектронного катода разработаны катоды из торированного вольфрама, что необходимо, например, для рентгеновских трубок структурного анализа работы составляет от 1900 до 2000 К.

В рентгеновских трубках, использующих автоэмиссионные катоды, электроны выделяются с поверхности катода за счет туннельного эффекта в сильном электрическом поле. Энергия данных электронов зависит от приложенного напряжения. Когда эти электроны сталкиваются с анодом, они подвергаются значительному замедлению. Этот процесс называется электронной бомбардировкой и применяется для генерации рентгеновских лучей в рентгеновских трубках [21].

Анод представляет собой электрод, используемый в качестве мишени. Исследование взаимодействия материала анода на непрерывный спектр было установлено, что общая энергия излучения трубки, при фиксированных значениях напряжения и тока, пропорциональна атомной массе элемента, из которого анод изготовлен [21,23]. Дальнейшие исследования показали, что энергия полного излучения пропорциональна атомному номеру, а не атомному весу. Это было установлено при измерениях энергии полного излучения анодов. Конструкция анода рентгеновской трубки, ее анода и материала мишени определяет спектр излучаемого рентгеновского пучка. Энергетика излучения во многом определяется конструкцией анода. Так для мощных приборов применяются массивные отражательные анода, а для слаботочных трубок можно использовать прострельные конструкции.

На рисунке 1.3 показано, как конструктивно могут быть выполнены массивные и прострельные аноды (тело анода с подложкой 4, мишень 3, электронный пучок 1 и рентгеновский пучок 2). Такие аноды обычно начинаются с мишени и достигают составных анодов (3, 4). Поскольку материал анода системы охлаждения передает тепло, он должен иметь большую теплопроводность.

В рентгеновских трубках с прострельным механизмом материал мишени должен иметь высокую температуру плавления и низкое давление паров, что критически важно для стабильной работы при повышенных температурах. Медь обладает хорошей теплопроводностью, однако для анода предпочтительнее использовать материалы с более высокой температурой плавления, такие как вольфрам или молибден [23], поскольку они обеспечивают стабильную работу в условиях высоких температур и давления. Это позволяет эффективно рассеивать тепло, возникающее в процессе работы рентгеновской трубки, и минимизирует риск плавления анода.

В качестве мишени могут использоваться такие материалы, как серебро, молибден, вольфрам, медь и другие, в зависимости от необходимого спектра рентгеновского излучения.

I

а

/ б

-3

4

Ч \2

Рис.1.3. Структура массивных анодов (а) и прострельных анодов (б).

В рентгеновских трубках прострельный анод (рис. 1.3б) применяется, когда необходим рентгеновский пучок малой интенсивности и с определенными пространственными свойствами. Например малая величина фокусного пятна [23].

1.2. Прострельные малогабаритные рентгеновские трубки

В работях [24, 25] рассматриваются микрофокусные источники излучения, применяемые в рентгенографии. Когда исследуемый объект размещается близко к фокусному пятну, при использовании схемы съемки с прямым увеличением можно достичь высокой четкости изображения с значительным увеличением объекта [23].

Источники излучения, основанные на микрофокальных рентгеновских трубках [23], легче использовать и производить [25]. АО "Светлана-Рентген" (в Санкт-Петербурге) производит трубку БС-1 напряжением 50 кВ. Трубка используется в основном для структурного анализа. Эта трубка, которая на протяжении многих лет определяла основное направление развития нашей страны в области микрофокусных источников рентгеновского луча, является классической конструкцией.

Рис.1.4 Фото рентгеновской трубки БС1.

Для фокусировки электронного луча на аноде установлен постоянный магнит в трубке. В технологических и медицинских исследованиях могут использоваться рентгеновские трубки с интенсивностью > 1 Вт [26-29]. Кроме того, они также

производят многие типы прострельных рентгеновских трубок BX для спектрального анализа [26] (рис. 1.5).

Рис.1.5 Фото рентгеновской трубки БХ2.

Портативные рентгеновские анализаторы, подобные модели X-MET, предназначены для практического использования в разных отраслях промышленности. Эти анализаторы используются для определения структуры и состава металлических конструкций и изделий, а также в процессе эксплуатации сложного оборудования мониторинга окружающей среды. Модель Х-МЕТ особенно полезна для этих целей благодаря своей высокой точности, скорости и портативности. Он позволяет быстро и надежно анализировать состав металлов без необходимости подготовки проб или методов разрушающего контроля. Это делает его идеальным инструментом для контроля качества, исследований и разработок в различных отраслях, включая горнодобывающую промышленность, металлургию, переработку отходов и экологию.

В настоящее время существует два основных направления в производстве рентгеновских трубок: трубки общего назначения и трубки специального назначения. Например, для исследования кристаллов методом широкоуглового рассеяния рентгеновских лучей [28,29] и топографии твердых веществ и

кристаллов с помощью рентгеновских источников [30,31] разработаны специализированные трубки [32].

Однако с точки зрения конструкции имеются некоторые отличия от обычно используемых «обычных» труб. Приведем примеры таких конструктивно необычных трубок. В патентах [33-36] описываются варианты многослойных прострельных мишеней рентгеновских трубок. В патенте [36] рассматривается конструкция прострельной мишени для рентгеновской трубки (рис. 1.6).

Мембрана прострельной мишени 4 и перфорированный анодный электрод 5 составляют конструкционную матрицу прострельной мишени 1. Мембрана прострельной мишени 4 должна иметь толщину 100-200 нм и состоять из материала, такого как бериллий, который обеспечивает высокий коэффициент конверсии энергии электронов в энергию мягкого рентгеновского излучения. Перфорированный анодный электрод 5 изготавливают из алмазоподобных пленок, материала с высокой теплопроводностью и жесткостью. Чтобы создать вертикальные отверстия, выполняющие функцию рентгеновских окон 6, толщина перфорированного анодного электрода 5 должна быть не более 5-10 мкм. Окна 6 имеют радиус от 200 до 250нм. Электрод 2 находится от 5 до 10мкм от мишеней 1. Для электрода 3 использован материал высокой твердости, как алмазоподобная пленка. Толщина электрода 3 должна расположить в пределах от 10 до 20мкм, чтобы обеспечить создание вертикальных отверстий, предназначенных для

свободного прохождения рентгеновского излучения. Эти отверстия обладают радиусом от 400 до 800нм. Такая конструкция мишени позволяет генерировать параллельно направленное рентгеновское излучение в широком диапазоне длин волн.

В патенте [37] рассматривается устройство двух-фокусного катода рентгеновской трубки (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Конструкция двухфокусного катода рентгеновской трубки с разрезанным по фронтальной плоскости фокусирующим электродом и условно показанным анодом. 1- катодная чашка, 2- установочные пазы, 3-эмиттеры, 4-токовводы, 5-керамические втулки, 6- керамические полувтулки, 7- металлические муфты, 8-стопорные винты, 9- фокусирующий электрод, 10- металлические регулировочные шайбы, 11 - резьбовое соединение.

При использовании простой технологии многократной сборки-разборки предлагаемое изобретение позволяет производить простой по конструкции и недорогой катод рентгеновской трубки. Это позволяет получить точные и стабильные технические характеристики рентгеновских трубок благодаря точному регулированию зазора между катодным и анодным узлами.

В патенте [38] обсуждается создание небольшой рентгеновской трубки с микрофокусным пятном. Разрез этой конкретной рентгеновской трубки показан на рис. 1.8.

Рис.1.8. Разрез миниатюрной рентгеновской трубки с микрофокусным пятном

Составные части конструкции рентгеновской трубки следующие: термоэмиссионная формующая структура (1), структура фокусировки ускоренных электронов (2), нить накала с горячим катодом (4), изолированная колонка горячего катода накала (7) и керамическая прокладка (8). Термоэмиссионная формирующая структура (1) установлена на верхней части конструкции (2) для фокусировки ускоренных электронов, к конструкции (1) прикреплен электрод из катодволокна (13), и керамическая прокладка (8) дополнительно размещена на внешней части. Электрод накала (7), проходит через круглое отверстие (14), образованные в керамической прокладке (8). Он крепко закреплен на одном из горячих концов катодной нити (4), а другой конец крепко закреплен с катодом (13).

В работе [39] предлагается небольшая фокусирующая рентгеновская трубка (рисунок 1.9).

Рис.1.9. Фокусираящей лучевая трубка: 1- нить накала, 2- катодная крышка, 3-многослойный катод, 4- оболочка, 5- мишень, 6- анод, 7- первое кольцо ковара, 8-стеклянная оболочка, 9- второе кольцо ковара, 10- крышка [36].

Особенностью этого изобретения является многослойный катод. Он позволяет электронным пучкам ускоряться и фокусироваться на поверхности анодной мишени, создавая микрофокусные Х-лучи.

В патенте [40] рассматривается мишень микрофокусной рентгеновской трубки. На рис. 1.10 изображена схема мультинаправленной рентгеновской мишени.

Рис.1.10.Схема мультинаправленной рентгеновской мишени: 1- трубка, 2-мишень, 3- электронный луч, 4- крепление, 5- одиночный капилляр, 6-

ограничитель лучей.

Электрический луч 3 облучает мишень 2 для генерации. Х-лучи проникают через материал мишени и фокусируются в рентгеновском капилляре, а затем

испускаются выходной конец капилляра, формируя рентгеновские лучи с микрофокальным пятном.

Патент [41] рассматривает механизм, который может создавать импульсное рентгеновское излучение при сжатии пьезоэлементов в вакууме. Он также может регулировать интенсивность излучения и время его генерации. Энергия рентгеновского излучения, регистрируемого с помощью полупроводникового рентгеновского детектора в ходе экспериментов (Amptek - 100Т CdTe), составляла 30 кэВ.

1.3. Использование углеродных материалов в качестве автокатодов.

Изготовление автокатодов можно условно поделить на две большие категории (рис. 1.11.), в зависимости от способа создания [42]. В первом случае катоды делают из материалов промышленного производства, а во втором случае формируют непосредственно из углеродных материалов.

Рис. 1.11. Классификация методов изготовления автокатодов.

В исследовании [43] показано, как характеристики эмиттера и рентгеновской трубки зависят от различных типов автокатодов.

Поскольку острийные автоэмиттеры обладают способностью противостоять разрушению в результате искрового разряда, они рекомендуются использовать вместо термокатода. Наиболее стабильными материалами могут служить, например, углеродные волокна [44] или углеродные нанотрубки [45].

Углеродные нанотрубки были открыты 20 лет назад [46]. Они сами поддерживают достаточно острые концы и имеют большую соотношение сторон, что делает их особенными [47]. Эти свойства обеспечивают высокий коэффициент усиления поля и меньшую напряженность электрического поля для старта автоэмиссии [48].

Автоэмиссионные катодные являются очень долговечными. В статье [49] описаны процессы деградации катода углеродных нанотрубок. В результате уменьшения площади эмитирующей поверхности катод деградирует через 100 часов, тогда как форм-фактор почти не меняется.

Кроме того, углеродные нанотрубки (Carbon Nanotubes) имеют следующие выдающиеся свойства: возможность генерировать высокие токи: однослойные нанотрубки могут выдавать постоянный ток более 1 мкА [50]; высокая плотность тока: катоды из макроскопических УНТ могут обеспечивать плотность тока >1А/см2 [48].

В результате этих свойств УНТ имеют промышленное значение и могут использоваться в широком спектре технических приложений.

Плоские автоэмиссионные дисплеи [51], источники света [52] и разрядные трубки, защищенные от повышения напряжения [53], — вот некоторые из возможных вариантов использования автокатодов. Таким образом, автоэмиссионные катоды могут быть использованы в различных приложениях, где требуются источники света, дисплеи или защиты от электрического разряда.

Хотя широко известно [54], что ионная бомбардировка газов разрушает или восстанавливает рабочую поверхность катодов в эмиссионных устройствах, также известно, что ионная бомбардировка катодов из графитовых материалов приводит к образованию стационарных сбалансированных микроскопических структур в

излучающих центрах. Это приводит к изменению структуры эмиттирующей поверхности углеродных материалов, что приводит к изменению характеристик эмиссии автоэмиссионного катода.

Исследование [55] показывает, что увеличение числа эмиссионных центров приводит к повышению стабильности автокатодов из углеродных материалов. Получение структур с одинаковыми параметрами при изготовлении автокатодов невозможно [56]. В связи с особенностями конструкции автоэмиссионного катода (Cold Cathode) электронная эмиссия распределяется по поверхности неравномерно вначале, когда катод работает впервые. Однако, после работы в течение 10-40 часов количество электронных центров эмиссии увеличивается, и поверхность катода становится более стабильной, что позволяет достичь балансировки поверхностных эмиссионных центров [57, 58].

В [57] исследованы эмиссионные характеристики углеродного автокатода, сделанного из высоко-прочного графита и углеродсодержащих волокон. Перез от 10 до 50 ч работы наблюдается изменение тока; потом ток излучения остается неизменным. Исследования поверхности автокатода с использованием СЭМ показали, что бомбардировка изменяет излучающую поверхность во время работы катода. Подготовка катода или формирование катода — это названия этого переходного процесса.

В исследовании [58] была предложена модель катодного тока [59] и метод плазменной обработки поверхности катода, направленный на уравновешивание эмиссионного тока на рабочей поверхности автокатода. Плазменная обработка эмиттирующей поверхности автокатода обеспечивает равномерное распределение эмиссионного тока по рабочей поверхности. В результате увеличивается общий эмиссионный ток катода. Поверхность автокатода после бомбардировки визуально совпадает с поверхностью катода после бомбардировки в режиме моделирования в течение одного месяца.

1.4. Рентгеновские трубки с автоэмиссионными катодами.

Американские учёные в 2003г был подан изобретение источника Х-лучей, использующий автокатод [60]. Плотность эмиссионного тока этого типа источника рентгеновского излучения должна превышать 4 А/см2 и состоять частично из наноструктурированного материала. Это позволяет получить более высокие плотности тока эмиссии.

Рентгеновские трубки, в которых использовались автокатоды, имели конструкции с острыми автокатодами и включали в себя модели с микрофокусом [61-64]. В последнее время появились микрофокусные рентгеновские трубки, использующие нанокатоды [21, 65].

В соответствии с изображением на рис. 1.12(а), узел рентгеновской трубки состоит из электрода 2, катода 1 и мишени 3. В системе электронный луч направляется на мишень 3, которая определяет место излучения Х-лучей. Этот процесс активируется при условии наличия достаточного электрического напряжения на аноде и сетке. На рис. 1.12б представлена траектория движения электронов.

а б

Рис.1.12 Структура рентгеновской трубки (а) и траектории движения электронов (б).

В работе [66] упоминается модель с катодом с карбонизированной ячеистой структурой, а в работе [67] модели автофокусного катода, катода из ПАН волокна и аналогичных конструкций рентгеновской трубки.

Электронная пушка с небольшим размером, разработанная из ПАН волокон, показана в рисунке 1.13. Диаметр электронной пушки 2,2 мм, а длина 15 мм [21]. Эта трубка обладает повышенной эффективностью. Цилиндрический модулятор из никелевой трубки надевается на один конусный конец, а катодный контакт надевается на другой.

Разработанные электронные пластины тестировались в вакуумной камере из металла с давлением 10-6 Торр [67]. Анод состоял из круглого диска стали диаметром ~3см, на расстоянии ~1см от катода [22, 68-70].

Рис.1.13 Модель электронной пушки с катодом, сделанным из ПАНволокна. Вольтамперных характеристик этой пушки показано на рисунке 1.14.

0.0 о

Рис.1.14 Серия трехмерных ВАХ разработанной электронной пушки.

На рисунке1.15 показана миниатюрная рентгеновская трубка, сделанным из ПАН волокон [71, 72]. Труба выполнена по триодной схеме и имеет управляющий электрод кроме катода и анода. Испытания показали, что его конструктивные решения работают. Это означает, что изменение электрических характеристик трубки во время работы было меньше 1%. Это может включать изменения в сопротивлении, капаците, индуктивности или других параметрах, но общая стабильность работы трубки была высокой, и она проработала более 10000 часов без отказа. Это свидетельствует о высокой качестве и долговечности данной модели.

Рис. 1.15.Эскис рентгеновской трубки с катодом, сделанным из ПАНволокна.

Эти излучения можно использовать для измерения спектров флуоресценции.

Слой ПАН-волокна 10 на крышке 11 выполняет несколько функций. В первую очередь это помогает углеродным волокнам ориентироваться, оказывать поддержку и обеспечивать виброустойчивость. Это может быть результатом проводника, полупроводникового стекла или металло-диэлектрической поверхности. В торцевой стенке диафрагма служит электродом рентгеновской трубки с отверстием диаметром 13мм. Рентгеновские лучи образуются, когда электроны с высокой энергией ускоряются к аноду. Интензивность электрического поля на поверхности углеродных волокон изменяется в результате изменения потенциала. Следовательно, ток и мощность X-лучей меняются, а напряжение между катодом и анодом остается неизменным.

Позднее ученые Московского физико-технического института разработали новые модели электронной пушки для различных приложений. Эти модели отличались улучшенными характеристиками управления, упрощенной сборкой и другими положительными параметрами [73-75]. Травление эмиттера в коронном

разряде было предложено, чтобы сделать автоэмиссионный катод более стабильным [76, 77].

Поскольку в исследовании [78] были показаны малогабаритные рентгеновские трубки с корпусом из стекла диаметром ~5мм, поэтому во время использования необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать поломки. При разработке учитывалось как использование автокатода, так и способ изоляции и крепления в катетере.

В патенте [79] рассматривается устройство импульсно-рентгеновской трубки с автоэмиссией (рисунок 1.16).

*—

и в л

Рис.1.16 Импульсной рентгеновской трубки с автоэмиссией.

В стеклянной колбе 1 с выходным окном 2 катод и анод закреплены в импульсной рентгеновской трубке с автоэмиссией. Анод, сделанный из вольфрама, представлен в виде стержня 3 с торцом 4. Катод имеет держатель 5, также сделанный из вольфрама [21], и выполнен в форме вогнутой полусферы с центральным отверстием 6.. Центр отверстия 6 находится на геометрической оси анодного стержня 3. Отверстие 6 ограничивает пучок рентгеновского излучения у и выполняет роль диафрагмы. На внутренней поверхности держателя 5 закреплены эмиттеры 7 игольчатой формы, изготовленные из вольфрама. Вершина каждого эмиттера 7 находится на равном удалении от вершины 8 заостренного торца 4

анодного стержня 3. Такая конструкция катодной части рентгеновской трубки с автоэлектронной эмиссией обеспечивает высокую стабильность плотности тока, и как следствие, повышение равномерности плотности интенсивности излучения в рентгеновском пучке.

В патенте [80] предложены микрофокусные автоэмиссионные рентгеновские трубки. Микрофокусная рентгеновская трубка включает в себя проводящую поверхность с нанесенными на нее материалами, которые способны к эмиссии электронов. Кроме того, для облегчения эмиссии электронов из катода рентгеновская трубка может включать модулятор, а также несколько фокусирующих электродов между анодом и модулятором. Электрический потенциал управляется контроллером, подключенным к трубке.

Рентгеновская трубка с автокатодом изУНТ представлена в работе [81]. Электрическое поле модулятора вытягивает электроны с поверхности углеродного катода. Благодаря хорошим автоэмоционным характеристикам массива нанотрубок электронный пучок затем с высокой скоростью атакует анодную мишень. Трубка имеет высокую проникающую способность, может устойчиво и стабильно работать при высоком напряжении и позволяет реализовать вывод электронного пучка с точным размером фокусного пятна.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фунг Дык Мань, 2024 год

Список литературы

1. V. Jmerik, V. Kozlovsky, X. Wang. Electron-beam-pumped UVC emitters based on an (Al,Ga)N material system // Nanomaterials. 2023. Vol. 13. P. 1-42.

2. А. С. Бугаев, П. А. Ерошкин, В. А. Романько, Е.П. Шешин. Маломощные рентгеновские трубки: современное состояние // Успехи физических наук. 2013. Т. 183. № 7. C. 727-740.

3. A. S. Bugaev, V. B. Kireev, E. P. Sheshin, A. Yu. Kolodyazhnyj. Cathodoluminescent light sources: status and prospects // Physics - Uspekhi. 2015. Vol. 58 (8). P. 792-818.

4. Шешин Е. П., Киреев В. Б., Кундикова Н. Д., Белов К. Н., Фунг Дык Мань, Бердников А. С., Просеков Д. Н. Структурные и автоэмиссионные характеристики углеродсодержащих катодов // Труды V международной научно-практической конференции «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение, 2023, Тамбов, с.678-682.

5. К. Н. Белов, А. С. Бердников, В. Б. Киреев, Н. Д. Кундикова, Д. Н. Просеков, Д. М. Фунг, Е. П. Шешин. Спектры комбинационного рассеяния углеродных материалов, используемых в качестве катодов автоэмиссионных источников излучения // Вестник ЮУрГУ. Сер. Математика. Механика. Физика. 2023. Т. 15. № 2. C. 41-47.

6. T. Jawhari, A. Roid, J. Casado. Raman spectroscopic characterization of some commercially available carbon black materials // Carbon. 1995. Vol. 33. Iss. 11. P. 1561-1565.

7. В. Б. Киреев, Е. П. Шешин. Наноматериалы для эффективных автоэмиссионных катодолюминесцентных источников света, предназначенных для обеззараживания // Наукосфера. 2022. № 4 (1). C. 112.

8. Andrei Yu. Taikin, Ilya A. Savichev, Maxim A. Popov, Evgeniy M. Anokhin, Viktor B. Kireev, Ilya N. Kosarev, Evgeniy P. Sheshin. Comparison and analysis of field emission characteristics of carbon cathodes based on PAN fiber and CNT filaments // Journal of Advanced Materials and Technologies. 2022. Vol. 7. №2 1. P. 1-12.

9. В. Б. Киреев, Е. П. Шешин. Автоэмиссионные катодолюминесцентные лампы // II. Наноструктурированные материалы для автоэмиссионных катодов // Инженерные системы: Труды международной конференции. Москва 2022 г. // под ред. М. Ю. Мальковой. С. 56-66. -М.: РУДН. 2022.

10. Комяк Н. Н. Рентгеновская аналитическая аппаратура и перспективы ее развития. Изв. ЛЭТИ им. В.И. Ульянова. Ленина (246) 5 (1979).

11. Месяц Г. А. и др. Мощные наносекундные импульсы рентгеновского излучения. -М.: Энергоатомиздат. 1983.

12. Герчиков Ф. Л. Управляемое импульсное рентгеновское излучение в приборостроении. -М.: Энергоатомиздат. 1987.

13. Грумбков А. П. и др. Аппаратура и методы рентгеновского анализа (30) 123 (1983).

14. Клюев В. В. (Ред.) Рентгенотехника. -М.: Машиностроение. 1980.

15. Соснин Ф. Р. Дефектоскопия (4) 37 (1985).

16. Румянцев С. В. Радиационная дефектоскопия. -М.: Атомиздат. 1974.

17. Андрющенко А. Г. и др. Электронная промышленность (11)31 (1983).

18. Чепель Л. В. Применение ускорителей электронов в радиационной химии. -М.: Атомиздат. 1975.

19. Ерошкин П.А., Шешин Е.П. Электронная пушка для рентгеновской трубки с автоэмиссионным катодом // Труды МФТИ, 2023, Том 15, № 4, с.162-167. (ISSN: 2072-6759).

20. Зеленов Ю. Н. Обзоры по электронной технике (4) (1991)

21. Йе Мин Хтуе. Рентгеновские трубки для аналитической аппаратуры с автокатодами из полиакрилонитрильных углеродных волокон. Диссертация кандидата технических наук. МФТИ, 2021.

22. Хтуе Й.М., Аунг Ч.М., Шешин Е.П., Хлаинг В.З., Аунг Х.В. Миниатюрные рентгеновские трубкис автоэлектронным катодом из углеродных материалов // Труды МФТИ, 2020, Том 12, № 2, с.99-110.

23. Ерошкин П. А. Автоэмиссионные свойства полиакрилонитрильных углеродных волокон и их применение в рентгеновских трубках. Диссертация кандидата физико-математических наук. МФТИ, 2017.

24. Иванов С. А., Щукин Г. А., Рентгеновские трубки технического назначения. -Л.: Энергоатомиздат. 1989.

25. Иванов С. А., Иоффе Ю. К., Кириенко С. В. и др. Малогабаритные источники рентгеновского излучения / Обзоры по электронной технике. Сер. 4. 1987. Вып. 4.

26. Иоффе Ю. К. Портативные микрофокусные рентгеновские излучатели и аппараты / Электронная техника. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1987. Вып. 2.

27. Боровский А. И., Щукин Г. А. Рентгеновские трубки и малогабаритные микрофокусные рентгеновские излучатели для медицины, промышленности и научных исследований / Электронная промышленность. 1991. №5.

28. Аристов В. В., Шекман В. М., Шмытько И. М. Особенности оптической схемы расходящегося пучка. - Репринт ИФТТ АН СССР. 1975. 31с.

29. Уманский Л. С., Скаков Ю. А., Иванов А. Н., Расторгуев Л. Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопии. -М.: Металлургия. 1982. 632с.

30. Беляев Б.Ф. Рентгеновские трубки со сканированием фокусного пятна. -Электронная техника. Сер. 4. 1981. Вып. 1. с.38-41.

31. Иванов С. А., Комяк Н. И., Мазуров А. И. Рентгенотелевизионные методы исследования микроструктур. -Л.: Машиностроение. 1983. 132с.

32. Быстров Ю. А., Иванов С. А. Ускорительная техника и рентгеновские приборы. -М.:ВШ. 1983. 288с.

33. Tsujii Osamu, Canon Kabushiki Kaisha и Oguri Noriaki, «Radiation transmission type target». US Патент US20120314837. 2012.

34. Susanne Madeline Lee, Raj Bahadur и Sudeep Mandal, «Мultilayer x-ray source target with high thermal conductivity». US Патент US20140185778. 2014.

35. Hiroki Maeda, «X-ray target and x-ray generation device having the same». US Патент US20170263412. 2017.

36. П. Ю. Глаголев, H. А. Дюжев, Г. Д. Демин, А. А. Дедкова и Е. Э. Гусев, «Матрица тонкопленочных прострельных митттеней для рентгеновских источников». RU Патент RU 2 775 268 С1, 2021.

37. В. Д. Малыгин, «Катод рентгеновской трубки». RU Патент RU 2 745 447 С1, 2021.

38. Li Baoquan, Cao Yang, Mou Huan, Yan Yi, Gao Xiang, Fan Yanan, Li Baoquan, Cao Yang, Mou Huan, Yan Yi, Gao Xiang, Fan Yanan, «Cathode optical structure of miniature micro-focal-spot X-ray tube». CN Патент CN110534388A, 2019.

39. Liu Jun, Яж Wang Liucheng, Ijijst, Zhang Wei и «Micro- Focus Ray Tube». CN Патент CN210805691, 2020.

40. Li Yanli, Niu Geng, Фм и Kong Xiangdong, «Х-ray target». CN Патент CN 113707518,2021.

41. И. О. Орестович, «Импульсный пьезоэлектрический источник рентгеновского излучения». RU Патент RU 209775 U1, 2022.

42. Купряшкин А. С., Шешин Е. П., Щука А. А., Методы изготовления автоэлектронных катодов из углеродных материалов / Нано- и микросистемная техника. 2005. №3. с.26-32.

43. Knapp W., Schleussner D., Bjeoumikhov S., Wolff H., Langhoff R. X-ray sources with carbon field emitter cathodes / Vacuum Electron Sources Conference. 2004. p.309-311.

44. Knapp W., Schleussner D. Field-emission characteristics of carbon buckypaper / J. Vac. Sci. Technol. 2003. B.21. p.557-561.

45. Knapp D., Schleussner D., Baturin A. S., Yeskin I. N., Sheshin E. P. CRT lightning element with carbon field-emitters / Vacuum, 2003. V.69. p.339- 344.

46. Iijima S. Helical microtubules of graphite carbone / Nature, 1991, v.354, p.56.

47. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Avouris P., eds. Carbon nanotubes: synthesis, structure, properties and applications I Topics in Appl. Phys., 2000, V.80, Springer- Verlag: Heidelberg.

48. Ajajan P.M., Zhou O. Applications of carbon nanotubes I In Carbon nanotubes: synthesis, structure, properties and applications (Topics in Appl. Phys., 2000, V.80), Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Avouris P., eds., Springer-Verlag: Heidelberg, p.391-425.

49. Чесов Р.Г., Никольский K.H., Батурин A.C., Бормашов В.С., Князев А.И., Шешин Е.П. Срок службы автокатодов на основе углеродных нанотрубок / Нано- и микросистемная техника, 2003, №5, с.26-29.

50. Dean К.А., Chalamala B.R. / Appl. Phys. Lett., 2000, V.76, p.375.

51. Zhu W., et al., Very high current density from carbon nanotube field emitters / Appl. Phys. Lett., 1999, V.75, p. 873.

52. ChoiW.B., et. al.Appl. Phys. Lett. // 1999. V.75. p.3129.

53. Saito Y., Uemura S., Hamaguchi K. Cathode ray tube lightning elemens with carbon nanotube field emitters / Jpn. J. Appl. Phys., 1998, V.37, L346.

54. Rosen R., et. al. Application of carbon nanotubes as electrodes in gas discharge tubes / Appl. Phys. Lett., 2000, V.76, p.l 197.

55. Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов. М.: МФТИ, Физматкнига, 2001, 287с.

56. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П. Автоэлектронные эмиттеры с развитой рабочей поверхностью / Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ, 1984, №10.

57. Бондаренко Б.В.,Баканова Е.С.,Черепанов А.Ю., Шешин Е.П. Влияние формовки на структуру углеродных автокатодов / Радиотехника и электроника, 1985, XXX, №11, с.2234-2238.

58. Baturin A.S., Sheshin Е.Р. Influence of bombardment by low energy ions on field emission properties of carbon structures / Abstr. of 45th Int. Field Emission Symp. - Irbid, Jordan, 1998.

59. Шерстнев П.В., Ламанов M.M., Шешин Е.П. Метод экспресстренировки и испытаний для автоэмиссионных катодов, изготовленных из графитовой фольги / Нано- и микросистемная техника, 2007, №12, с.70-73.

60. Патент США № 0142790. X-ray generating mechanism using electron field emission cathode, Int. Cl. H05H 1/00.

61. Spindt C.A., Shoulders K.R., Heynick L.N. Field emission cathode structures and devices utilizing such structures // Pat. USA, №3755704. Кл. 313/309 (Hoij 1/16 от 28.08.1973).

62. Spindt C. A., Shoulders K. R., Heynick L.N. Field emission cathode structures.

63. Okamoto A. Electron gun with a gamma correct field emission cathode // Pat. USA 5 850 120, кл. HOlj 1/30 (313/336). ОТ 05.12.1998.

64. Hondo У., Takiguchi Y., Egami N., Nanba M., Nakamura K., Taniguchi M. Ttriple-gated Spindt-type FEA for image sensor with HARP target // Technical digest of JVNC 2011, Wuppertal, Germany, 2011, P. 14-15.

65. Дюжев Н.А., Демин Г.Д., Грязева T.A. и др. Микрофокусные рентгеновские трубки с кремниевым автоэмиссионным нано катодом как источник рентгеновского излучения // Краткие сообщения по физике ФИАН, 2017, №12, С.56-63.

66. Hu QiU Hong. X-ray source comprising a field emission cathode // W02010094588 (A3) 26.08.2010, HOij 35/06.

67. Ерошкин П.А., Шешин Е.П. Электронная пушка для рентгеновской трубки с автоэмиссионным катодом // Труды МФТИ, 2014, Т.6, №1, С.46- 53 . https://mipt.ru.

68. Baturin A.S., Eskin I.N., Trufanov A.I [et al.]. Electron gun with field emission cathode of carbon fiber bundle // Journal of Vacuum Science and Technology, 2003, V.21, №1, P.354-357.

69. Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. Автоэлектронная эмиссия. M.: Физмат, 1958.

70. Nordheim L.W. // Proc. Roy. Soc, 1928, V. A121, P.626.

71. Ерошкин П.А., Романько B.A., Шешин Е.П. Маломощные рентгеновские трубки с автоэмиссионным катодом на основе наноструктурированных

углеродных материалов // Нано- и микросистемная техника, 2012, №9, С.11-15.

72. Патент РФ Рентгеновская трубка автокатодом, Int. Cl. H01J 35/02.

73. Ерошкин П. А., Шешин Е. П. Катодно-модуляторный узел с автоэмиссионным катодом на основе полиакрилонитрильных углеродных волокон // Труды конференции Углерод, 2010, С.128-129.

74. Ерошкин П. А., Шешин Е. П. Электронная пушка с автоэмиссионным катодом из углеродных ПАН-волокон // Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики, 2011.

75. Ерошкин П. А. Рентгеновская трубка с автоэмиссионным катодом на основе полиакрилонитрильных углеродных волокон // Труды 54-й научной конференции МФТИ, 2011,ФФКЭ, С. 12-13.

76. Ерошкин П. А., Стариков П. А., Лейченко А. С., Шешин Е. П. Коронный разряд как метод визуализации автоэмиссионных центров // Труды 51 -й научной конференции МФТИ, 2008, Т.5.

77. Eroshkin Р. А., Starikov Р. А., Leychenko A. S., Sheshin E. P. Corona discharge as a method of visualization of the field-emission centres IICHMS, 2009, P.678-679.

78. Busta H.H., Montgomery J., Schwandt B., Feinerman A. X-ray generation from miniaturized vacuum tubes with diameters ranging from 1 to 5 mm I Vacuum Nanoelectronics Conference, 2005, P.78-79.

79. A. H. Черний, «Рентгеновская импульсная трубка автоэлектронной эмиссией». RU Патент RU 194718 Ш, 2019.

80. Zejian Liu, Otto Zhou, Jianping Lu, «Мicro-focus foeld emission x-ray sources and related methods». US Патент 20080043920A1, 2008.

81. Qizhi Wang, Weiping Xu, Ze Liang, Li Chen, Guowei Bu, Jianying Liu, Xiang Ren, «Grid-control nanocarbon cathode field emission x-ray pipe». CN Патент CN101521135A, 2009.

82. Hidenori Kenmotsu, Hitoshi Masuya, Koichi Iida, «Еlectron emitting construct configured with ion bombardment resistant». US Патент US20190221398, 2019.

83. Dagang Tan, «Cluster tip wavefront field emission cold cathode X-ray tube with counterpoint hole control strip». CN Патент CN102800546A, 2012.

84. Shi Yufeng, Shao Fei, Sun Shukun, Song Juan, Jin Dongdong, Hu Huijun, «Miniature X-ray source based on carbon nanotube field emission». CN Патент CN104867800A, 2015.

85. Xiaobing Zhang, Wei Lei, «Focusing type cold cathode X-ray tube». CN Патент CN102427015A, 2012.

86. Черний Александр Николаевич, Смердин Сергей Викторович, Ратобыльский Геннадий Викторович, Малов Валерий Анатольевич, Горобченко Андрей Николаевич, Нехаев Сергей Геннадьевич, «Рентгеновская импульсная трубка с автоэлектронной эмиссией». RU Патент RU131589, 2013.

87. Климова Наталия Борисовна, Савельев Сергей Константинович, Гойхман Александр Юрьевич, «Рентгеновская трубка с составным анодом». RU Патент RU165638, 2015.

88. Манкелевич Ю.А., Минаков П.В., Сень В.В., Пилевский А.А., Поройков А.Ю., Бавижев М.Д., Конов М.А., Рахимов А.А., Рахимов А.Т. Источник электронов с автоэлектронным эмиттером и рентгеновская трубка с таким источником электронов // RU Патент RU2581833, 2014.

89. S. Senda, Y. Sakai, Y. Mizuta,Appl. Phys. Lett. 85, 2004, p.5679.

90. K. S. Novoselov., A. K. Geiin., S. V. Morozov., D. Jiang., Y. Zhang., S. V. СМКЖБ., I. Grigorieva and A, A. Firsov: Science 306 (2004) 666.

91. A. K. Geim and K. S. Novoselov. Nat. Mater. 6 (2007) 183.

92. Николай Дмитриевич Жуков. «Миниатюрный рентгеновский излучатель» пат. РФ RU 2563879С122.03.2014. cl.HOIJ 35/02.https://edrid.ru.

93. Беляев Б.Ф. Рентгеновские трубки со сканированием фокусного пятна. Электронная техника. Сер.4, 1981, вып.1, c.38-41.

94. Иванов С.А., Комяк Н.И., Мазуров А.И. Рентгенотелевизионные методы исследования микроструктур. Л.: Машиностроение, 1983, c.132.

95. Аристов В.В., Шекман В.М., Шмытько И.М. Особенности оптической схемы расходящегося пучка. Репринт ИФТТ АН СССР, 1975, С.31.

96. Уманский Л.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопии. М.: Металлургия, 1982, С.632.

97. Быстров Ю.А., Иванов С.А. Ускорительная техника и рентгеновские приборы. —М.: ВШ, 1983, С.288.

98. Введение в современную томографию И под ред. Тернового С.К. - Киев: Наукова думка, 1983.

99. Бонд Д.П., Липтон М.Дж. Реконструктивная вычислительная томография // ТИИЭР, 1989, т.71, №3, c.14-26.

100. Блинов Н.Н., Жуков Е.М., Козловский Э.Б., Мазуров А.И. Телевизионные методы обработки рентгеновских и гамма- изображений. М.: Энергоиздат, 1982, С. 200.

101. Промышленный рентгеновский вычислительный микротомограф ВТ- 50. -М.: НПО «Спектр», рекламный проспект.

102. Зеленов Ю.Н. Рентгеновские трубки для диагностики // Обзоры по электронной технике. Сер.4, 1991, вып.4(1654), С. 52.

103. Технические средства медицинской интроскопии / под ред. Леонова Б.И. -М.: Медицина, 1989, С. 303.

104. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. М.: ТИТТЛ, 1957, С. 518.

105. Иверонова В.И., Ревкевич Т.П. Теория рассеяния рентгеновских лучей. М.: МГУ, 1729, С. 277.

106. Мишет А. Оптика мягкого рентгеновского излучения. М.: Мир, 1989, С.351.

107. Kumakhov М. А. Kumakhov Optics and Application I Ed. SPIE Selected Research Paper, 2000, V.4155, P.150.

108. Егоров В.К., Егоров Е.В. Волновод-резонатор рентгеновского излучения как будущий конкурент синхротронных источников радиации // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования, 2005, №2, С. 516.

109. Виноградов A.B., Бритов И.А., Грудский А.Я. и др. Рентгеновская зеркальная оптика. -Л.: Машиностроение, 1989, С. 463.

110. Berriman D. // Phys. Rev., 1976, В. V. 14, P.4313.

111. Snigirev A., John V., Snigireva I., Lengeler В. Nature., 1996, V.384, P.49.

112. Egorov V.K., Egorov E.V. Thin Solid Films, 2001, V.3980-399, P.405.

113. Егоров E.B., Егоров B.K. Особенности формирования пучков составным рентгеновским волноводом-резонатором // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования, 2005, №2, c.64-70.

114. Хтуе Й. М., Шешин Е. П., Аунг Ч. М., Хлаинг В. З., Аунг Х. В., Маджма Х. Х., Фролов В. И. Нестабильность тока автоэлектронной эмиссии от катодов из углеродного волокна // Труды МФТИ, 2020, Том 12, № 4, c.144-154

115. Никитин Н.Е., Шешин Е.П. // Физические основы эмиссионной электроники -М.: Интеллект, 2018, Р.258.

116. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. // Квантовая механика - М.: Наука, 1974. Р.21.

117. Nordheim L.W. И Proc. Roy. Soc. 1928 - V. А121 - Р. 626.

118. Fowler R.H., Nordheim L.W. П Proc. Roy. Soc. 1928 - V. Al 19 - P. 173.

119. Forbes R.G. H J. Vac. Sci. Technol. B, 1999 - V. 17 - P. 534.

120. Forbes R.G. // J. Vac. Sci. Technol. B, 1999 - V. 17 - P. 526.

121. Murphy E.L., Good R.H. П Phys. Rev., 1956 - V. 102 - P. 1464.

122. Jmerik V. Electron-Beam-Pumped UVC Emitters Based on an (Al,Ga)N Material System / V. Jmerik, V. Kozlovsky, X. Wang П. Nanomaterials, 2023, Vol. 13,2080, pp. 1-42, https://doi.org/10.3390/nanol3142080.

123. Й. М. Хтуе, Е. П. Шешин, Ч. М. Аунг. Автоэмиссионные свойства полиакрилонитрильных углеродных волокон при различных температурах обработки // ТРУДЫ МФТИ. 2021. Том 13, № 2 c. 32-39.

124. Белов К.Н. Спектры комбинационного рассеяния углеродных материалов, используемых в качестве катодов автоэмиссионных источников излучения /К.Н. Белов, А.С. Бердников, В.Б. Киреев, Н.Д. Кундикова, Д.Н. Просеков, Фунг Дык Мань, Е.П. Шешин// Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». - 2023. - Т. 15, №2. - С. 41-47.

125. Киреев В.Б. Наноматериалы для эффективных автоэмиссионных катодолюминесцентных источников света, предназначенных для обеззараживания / В.Б. Киреев, Е.П. Шешин // Наукосфера. - 2022. - №4(1).-С. 1-12.

126. Comparison and analysis of field emission characteristics of carbon cathodes based on PAN fiber and CNT filaments /Andrei Yu. Taikin, Ilya A. Savichev, Maxim A: Popov;Evgeniy.M.Anokhin.Viktor B:Kireev, Ilya N. Kosarev, Evgeniy P. Shcshin// Journal of Advanced Materials and Technologies, 2022, Vol. 7, no. 1, pp. 1-12. DOI: 10.17277/jamt.2022.01.

127. Киреев В.Б. Автоэмиссионные катодолюминесцентные лампы: II. Наноструктурированные материалы для автоэмиссионных катодов / В.Б. Киреев, Е.П. Шешин // Инженерные системы: труды международной конференции. Москва, 6-8 апреля 2022 г. /под ред. М. Ю. Мальковой. - 2022. - Москва: РУДН - С. 56 - 66.

128. Фунг Д. М., Шешин Е. П. Автоэмиссионные характеристики и структура углеродсодержащих катодных материалов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления, 2024, Т. 20, Вып. 2, с.193-205. Doi: 10.21638/11701/spbu10.2024.205.

129. Bugaev A.S. Cathodoluminescent light sources: status and prospects. // A.S. Bugaev, V.B. Kireev, E.P. Sheshin, A.J. Kolodyazhnyj // Physics-Uspekhi, 2015, Vol.58(8), pp.792-818. D0I:10.3367/UENe.0185.201508e.0853. (Бугаев А. С. Катодолюминесцентные источники света (современное состояние и перспективы) // А. С. Бугаев, В. Б. Киреев, Е. П. Шешин, А. Ю. Колодяжный // Успехи физических наук. - 2015. - Т. 185, № 8. - С. 853-883.)

130. Бугаев А.С. Маломощные рентгеновские трубки (современное состояние) А.С. Бугаев, П.А. Ерошкин, В.А. Романько, Е.П. Шешин // Успехифизических наук. - 2013. - Т. 183, № 7. - С. 727-740.

131. Шешин Е. П., Фунг Дык Мань, Скворцов В. Э., Родич А. Н. Рентгеновская трубка для аналитической аппаратуры на основе автокатодов // Труды МФТИ, 2023, Том 15, № 4, с.162-167.