用基于碳纳米管的场发射器生成可调电磁波的系统和方法技术方案

技术编号:17396576 阅读:27 留言:0更新日期:2018-03-04 22:25
根据本发明专利技术实施例的系统和方法使用基于碳纳米管的场发射器生成可调谐电磁波。在一个实施例中,基于CNT的辐照器包括:至少一个基于CNT的阴极,其本身包括:与衬底邻接的多个碳纳米管;多个阳极区;其中每个阳极区被配置为响应于相同的电子接收而在远离至少一个阴极的方向上发射明显不同类型的光子;其中多个阳极区中的每一个可操作以接收从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个发射的电子;并且其中至少一个基于CNT的阴极中的每一个和多个阳极区被设置在真空包装内。

A system and method for generating adjustable electromagnetic waves by a field emitter based on carbon nanotubes

The system and method in accordance with the embodiment of the present invention use a field emitter based on carbon nanotubes to generate tunable electromagnetic waves. In one embodiment, the irradiator CNT based on at least one CNT based cathode itself includes: a plurality of carbon nanotubes and the substrate adjacent; multiple anode area; each anode region is configured for receiving and response to the same electronic emission significantly different types from at least one a cathode direction; wherein a plurality of anode in each operable to receive from at least one of the at least one electron emission of CNT cathode based on; and wherein at least one of the CNT cathode in each one and a plurality of anode area based on being provided in the vacuum packaging.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用基于碳纳米管的场发射器生成可调电磁波的系统和方法联邦基金声明本文所描述的专利技术是根据NASA合同NNN12AA01C在执行工作中做出的,并受其中立约人已选择保留所有权的公法96-517(35USC202)的规定制约。专利
本专利技术总体上涉及使用基于碳纳米管的场发射器生成可调谐电磁波。背景X射线计算机断层扫描(X-射线CT)是指通常涉及用X射线照射目标以产生被扫描目标的三维表示的非破坏性检查技术。典型地,目标用X射线进行照射,并且响应(例如,通过目标的反向散射或透射)被检测、表征并由此用于分析目标的结构。专利技术概述根据本专利技术实施例的系统和方法使用基于碳纳米管的场发射器生成可调谐电磁波。在一个实施例中,基于CNT的辐照器包括:至少一个基于CNT的阴极,其本身包括:与衬底邻接的多个(apluralityof)碳纳米管;多个阳极区;其中每个阳极区被配置为响应于相同的电子接收而在远离至少一个阴极的方向上发射明显不同类型的光子;其中多个阳极区中的每一个阳极区可操作以接收从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个基于CNT的阴极发射的电子;并且其中至少一个基于CNT的阴极中的每一个基于CNT的阴极和多个阳极区设置在真空包装内。在另一个实施例中,多个阳极区中的至少一个阳极区包括以下之一:铜、钴、钼、钨、钯、钽、铂和金。在又一个实施例中,多个阳极区中的每一个阳极区被配置为响应于相同的电子接收而在远离至少一个阴极的方向上发射与电磁谱的X射线部分相对应的明显不同类型的光子。在再一个实施例中,如由相应特性Kα线所测量的,明显不同类型的光子中的每一个是明显不同的。在另一个实施例中,多个碳纳米管为碳纳米管束的形式,其直径在约1μm与约2μm之间并且以约5μm的距离间隔开。在又一个实施例中,多个阳极区限定连续的阳极。在再一个实施例中,连续阳极是可旋转的,使得多个阳极区中的每一个阳极区可以被放置在所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个的视线内。在又一个实施例中,多个阳极区限定连续的圆形阳极。在另一个实施例中,多个阳极区限定在连续的圆形阳极内的象限。在又一个实施例中,多个阳极区限定锥体的形状。在又一个实施例中,基于CNT的辐照器还包括:第一栅电极,该第一栅电极被配置为加速从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个基于CNT的阴极发射的电子;以及第二栅电极,该第二栅电极被配置为将从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个基于CNT的阴极发射的电子相对于多个阳极区中的至少一个阳极区进行聚焦。在又一个实施例中,基于CNT的辐照器还包括射束引导设备,该射束引导设备可操作以将从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个基于CNT的阴极发射的电子以第一模式引导向多个阳极区中的选定的一个阳极区和以第二模式引导向多个阳极区中选定的不同的一个阳极区。在另一个实施例中,射束引导设备是聚焦线圈的形式。在又一个实施例中,至少一个基于CNT的阴极是至少两个基于CNT的阴极。在又一个实施例中,基于CNT的阴极中的每一个基于CNT的阴极是可独立操作的,使得第一基于CNT的阴极可操作以发射电子,同时第二基于CNT的阴极不发射电子。在又一个实施例中,至少两个基于CNT的阴极中的每一个基于CNT的阴极都可操作以同时向多个阳极区中的不同的相应一个阳极区发射电子。在另一个实施例中,阳极区被配置成使得至少两个阳极区中的每一个可响应于电子的接收以相同的大方向发射明显不同类型的光子。在又一个实施例中,至少一个阳极区可操作以发射明显不同类型的光子,导致电磁波在真空包装外以平面方式360°传播。在又一实施例中,基于CNT的辐照器包括:至少一个基于CNT的阴极,其本身包括:与衬底邻接的多个碳纳米管;至少一个阳极区,该至少一个阳极区包括合金并且由此被配置为响应于电子的接收而生成多频谱输出;其中至少一个阳极区中的至少一个可操作以接收从至少一个基于CNT的阴极中的至少一个发射的电子;其中至少一个基于CNT的阴极和至少一个阳极区设置在真空包装内。在又一个实施例中,至少一个阳极区可操作以发射由相应特性Kα线确定的与电磁频谱的X射线部分相对应的明显不同类型的光子。附图简述图1示出了根据本专利技术的某些实施例的关于地质构造的断层扫描。图2示出了根据本专利技术的某些实施例的可调谐的基于CNT的辐照器及其操作。图3A-3B示出了根据本专利技术的某些实施例可以实施的碳纳米管配置和用于碳纳米管的对应数据。图4示出了根据本专利技术的某些实施例可以实现的典型的X射线源频谱。图5A-5C示出了根据本专利技术的某些实施例可以实现的对于钨阳极区的模拟的X射线源频谱。图6A-6B示出了根据本专利技术的某些实施例的可调谐的基于CNT的辐照器,其包括具有由不同发射频谱表征的不同阳极区的可旋转阳极。图7A-7B示出了根据本专利技术的某些实施例的包括聚焦线圈的可调谐的基于CNT的辐照器,该聚焦线圈可以将发射电子引导到由不同发射频谱表征的阳极区。图8示出了根据本专利技术的某些实施例的包括限定圆锥形状的阳极区的可调谐的基于CNT的辐照器。图9示出了根据本专利技术的某些实施例的包括多个阴极的可调谐的基于CNT的辐照器。图10示出了根据本专利技术的某些实施例的结合了独立可控阴极的可调谐的基于CNT的辐照器。图11示出根据了本专利技术的某些实施例的可调谐的基于CNT的辐照器,其可操作以同时沿相同方向发射明显不同的电磁波。图12A-12D示出了根据本专利技术的实施例可以实现的明显不同的频谱的示例。详细描述现在转到附图,示出了使用基于碳纳米管的场发射器来生成可调谐电磁波的系统和方法。可以认识到,X射线CT技术具有广泛的应用。例如,这样的技术可以用于:医学成像、非破坏性材料分析和逆向工程。重要的是,它们还可以在地质勘探和挖掘(包括在地外行星地下地质构造分析方面)的情况下使用。这种地质勘测信息在石油和天然气工业中可能特别有用。事实上,“随钻测井”这个传统概念是指在钻入地球时(如建立一口油井)获取相应的地质构造信息。例如,这样的地质构造信息可以包括:地层密度(formationdensity)、孔隙度、渗透率以及周围构造的低分辨率间接图像。在一些情况下,为了提供关于相应的地质构造的高分辨率信息,铯-137已经被用来执行成分分析;具体而言,铯-137可以发射γ射线,从而提供成分分析。然而,铯-137是放射性的,而这种通常不希望的特性会限制其现实的可行性。在许多情况下,希望能够提供断层扫描和其他结构分析而不必依赖放射性成分。碳纳米管(CNT)具有许多优异的性能,使其对各种应用具有吸引力。例如,如由拉伸强度测量的,CNT属于最强材料,且如由弹性模量测量的,属于最硬材料。此外,CNT也已经被确定具有突出的电“场发射”性能,在低电场强度下具有高的发射电流(例如,如在传统配置中所测量的,施加的场从1-3V/μm且来自单个纳米管的发射电流约0.1mA)。就背景而言,基于电场的影响,场电子发射通常当做例如从固体表面到真空的电子的发射。场电子发射依赖于许多应用,包括显微镜、光谱学和显示技术。在任何情况下,CNT作为冷阴极场发射源已经展示出可行性,尤其是对于要求高电流密度(例如,每cm2数百至数千安培)和轻量封装(高频真空管源)的应用是可行的。实际上,在美国专利申请号11/137,725(以美国专利本文档来自技高网...
用基于碳纳米管的场发射器生成可调电磁波的系统和方法

【技术保护点】
一种基于CNT的辐照器,包括:至少一个基于CNT的阴极,其本身包括:邻接于衬底的多个碳纳米管;多个阳极区;其中,每个阳极区被配置为响应于相同的电子接收而在远离所述至少一个阴极的方向上发射明显不同类型的光子;其中,所述多个阳极区中的每一个阳极区可操作以接收从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个发射的电子;和其中,所述至少一个基于CNT的阴极中的每一个和所述多个阳极区被设置在真空包装内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.19 US 62/181,8941.一种基于CNT的辐照器,包括:至少一个基于CNT的阴极,其本身包括:邻接于衬底的多个碳纳米管;多个阳极区;其中,每个阳极区被配置为响应于相同的电子接收而在远离所述至少一个阴极的方向上发射明显不同类型的光子;其中,所述多个阳极区中的每一个阳极区可操作以接收从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个发射的电子;和其中,所述至少一个基于CNT的阴极中的每一个和所述多个阳极区被设置在真空包装内。2.根据权利要求1所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个阳极区中的至少一个包括以下项中的一项:铜、钴、钼、钨、钯、钽、铂和金。3.根据权利要求1所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个阳极区中的每一个被配置为响应于相同的电子接收在远离所述至少一个阴极的方向上发射与电磁频谱的X射线部分相对应的明显不同类型的光子。4.根据权利要求3所述的基于CNT的辐照器,其中,根据通过相应特征Kα线测量的,所述明显不同类型的光子中的每一个是明显不同的。5.根据权利要求1所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个碳纳米管是碳纳米管束的形式,所述碳纳米管束的直径在大约1μm和大约2μm之间并且以大约5μm距离间隔开。6.根据权利要求1所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个阳极区限定连续的阳极。7.根据权利要求6所述的基于CNT的辐照器,其中,所述连续的阳极是可旋转的,使得所述多个阳极区中的每一个能够被放置在所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个的视线内。8.根据权利要求7所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个阳极区限定连续的圆形阳极。9.根据权利要求8所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个阳极区限定在所述连续的圆形阳极内的象限。10.根据权利要求7所述的基于CNT的辐照器,其中,所述多个阳极区限定锥体形状。11.根据权利要求1所述的辐照器,还包括:第一栅电极,其被配置为加速从所述至少一个基于CNT的阴极中的至少一个发射的电子;和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员:哈里什·马诺哈拉户田利作默罕默德·M·莫扎拉蒂琳达·Y·德尔卡斯蒂罗
申请(专利权)人:加州理工学院
类型:发明
国别省市:美国,US

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