一种冷阴极及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种冷阴极及其制备方法，其中，该冷阴极包括：碳纳米管和阴极基底，其中，所述阴极基底包括沿第一方向间隔设置的第一区域和第二区域，所述第一区域用于制备所述碳纳米管；所述第二区域的高度大于所述第一区域的高度。本发明专利技术实施例的技术方案，解决了现有技术中碳纳米管与阴极基底之间的结合性较差的技术问题，实现了提高接触电阻减小、导热性能增强的技术效果，以及提高了碳纳米管场致发射的稳定性，延长使用寿命的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种冷阴极及其制备方法
本专利技术实施例涉及医疗
技术，尤其涉及一种冷阴极及其制备方法。
技术介绍
目前，医用X射线源常用的有两种，一种是采用钨热灯丝X射线管，但是该类X射线管的启动时间长，并且寿命较短；另一种是冷阴极X射线管，该类X射线管包括场发射阴极，该阴极至少部分地由具有至少4A/cm2的发射电子电流密度的包含纳结构(1110)的材料形成。由于在阴极(1110)和栅极或阳极(1130)之间易于聚焦冷阴极发射电子和以不同的阳极材料(1130)聚焦电子束，因此可以实现高的能量转换效率和紧凑的设计(1100),并且从单个装置中可以产生具有不同能量的脉冲发送的x—射线辐射。虽然此专利中阐述可以达到4A/cm2的比较大的电流密度，但是并未提及冷阴极的稳定性、寿命，实际冷阴极生长工艺中，一方面无法保证每一件样品都可以达到如此高的场发射电流，另一方面无法保证发射寿命、稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供一种冷阴极及其制备方法，以实现提高碳纳米管与衬底之间的接触面积，进而降低接触电阻、提高了发生寿命以及稳定性的技术效果。第一方面，本专利技术实施例提供了一种冷阴极，该冷阴极包括：碳纳米管和阴极基底，其中，所述阴极基底包括沿第一方向间隔设置的第一区域和第二区域，所述第一区域用于制备所述碳纳米管；所述第二区域的高度大于所述第一区域的高度。进一步的，所述第一区域蒸镀有金属催化剂，所述金属催化剂用于提高所述碳纳米管生长速率。进一步的，所述第二区域定向蒸镀金属薄膜。进一步的，所述第一区域通过在所述阴极基底上铺设光刻胶，并采用光刻法沿第二方向刻蚀掉部分所述光刻胶得到，其中，所述第二方向与所述光刻胶，以及与所述阴极基底的排布方向垂直。进一步的，所述第一区域由所述阴极基底上设置的至少一个凹槽形成。进一步的，所述凹槽通过对所述阴极基底的所述第一区域进行第一深度的刻蚀得到，其中，所述第一深度小于所述阴极基底的高度。进一步的，所述碳纳米管在所述阴极基底温度处于预设的温度阈值区间内且通入碳元素含量超过碳含量阈值的有机气体时进行生长。进一步的，所述碳纳米管的长度由通入通过通入碳元素含量超过阈值的有机气体的时间控制。进一步的，所述阴极基底的温度处于500℃～700℃之间。第二方面，本专利技术实施例还提供一种冷阴极的制备方法，该方法包括：在阴极基底上铺设一层光刻胶，对铺设有所述光刻胶的阴极基底进行刻蚀处理，得到第一区域；在所述第一区域上蒸镀用于提高碳纳米管生长速率的金属催化剂；将所述阴极基底上剩余的光刻胶清洗掉；将所述阴极基底放入反应腔中，通入氢气，利用微波等离子体发生设备在所属阴极基底的表面产生等离子体；当所述阴极基底温度处于预设的温度阈值区间内时，通入碳元素含量超过碳含量阈值的有机气体，直至所述碳纳米管生长至预设长度；其中，所述阴极基底包括沿第一方向间隔设置的第一区域和第二区域，所述第一区域用于制备所述碳纳米管；所述第二区域的高度大于所述第一区域的高度。本专利技术实施例的技术方案，通过将所述阴极基底分别第一区域和第二区域，所述第一区域用于制备所述碳纳米管；所述第二区域的高度大于所述第一区域的高度，即增大碳纳米管与阴极之间的接触面积，解决了现有技术中碳纳米管与阴极基底之间的结合性较差的技术问题，实现了提高接触电阻减小、导热性能增强的技术效果，以及提高了碳纳米管场致发射的稳定性，延长使用寿命的技术效果。附图说明为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。图1为本专利技术实施例一所提供的一种冷阴极结构示意图；图2为本专利技术实施例一所提供的制备冷阴极过程示意图；图3为本专利技术实施例一所提供的一种制备冷阴极过程示意图；图4是本专利技术实施例二所提供的一种冷阴极的制备方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一所提供的一种冷阴极结构示意图。如图1所示，所述冷阴极包括碳纳米管101和阴极基底102。其中，所述阴极基底102包括沿第一方向间隔设置的第一区域1021和第二区域1022，第一区域1021用于制备碳纳米管101；第二区域1022的高度大于第一区域1021的高度。其中，阴极基底101选用的材料可以根据实际情况进行选择，可选的，阴极基底101可以选用的材料为硅片、钼片、铜、镍等材料中的一种，当然也不局限与上述所列举的，只要阴极基底具有导电和导热功能即可。可以根据在基底上制备材料的不同，将阴极基底分为两个区域。其中，两个区域可以是间隔设置的，也可以是根据实际情况确定不同区域位于阴极基底上的位置，可以将用于制备不同材料的区域分别称为第一区域1021和第二区域1022。可选的，第一区域1021用来制备碳纳米管，第二区域1022可以根据实际制备相应的薄膜。需要说明的是，第一方向可以理解为与阴极基底102平行的方向。可以根据实际需求在第一区域1021内制备碳纳米管101，第二区域1022内蒸镀金属薄膜，若是在第二区域1022内蒸镀金属薄膜，可以将金属薄膜与阴极基底102的第二区域1022作为一个整体称之为第二区域1022。若是仅在第一区域1021内制备碳纳米管101，则可以先对第一区域1021进行深度刻蚀，将经过刻蚀的第一区域1021称为第一区域1021。因此，不管哪一种方法制备碳纳米管101，第一区域1021和第二区域1022之间都具有一定的高度差，且第二区域1022的高度大于第一区域1021的高度。在上述技术方案的基础上，可以确定制备碳纳米管101可以采用至少两种实施方式。第一种实施方式得到的结构可以是，在第一区域1021制备碳纳米管101，在第二区域1022蒸镀金属薄膜；第二种实施方式得到的结构是，在对第一区域1021进行深度刻蚀，并在刻蚀的位置制备碳纳米管101。相应的，第二区域1022的高度高于第一区域1021的高度就可以理解为，在第一区域1021制备碳纳米管101，第二区域1022蒸镀金属薄膜时，可以将制备后完成的金属薄膜作为第二区域1022，此时第二区域1022的高度高于第一区域1021的高度。若是第二区域1022不需要制备金属薄膜时，可以先在第一区域1021进行刻蚀，将刻蚀后的第一区域1021作为第一区域1021高度，此时第二区域1022的高度高于第一区域1021高度。针对上述第一种实施方式得到的结构，具体可以是：参见图2，将阴极基底102分为第一区域1021和第二区域1022可以是在阴极基底102上铺设一层光刻胶103，采用光刻法在阴极基底102上刻蚀出生长碳纳米管101的阵列图案。将制备碳纳米管101的阵列作为第一区域1021，将阴极基底102上的其它区域作为第二区域1022。在第一区域1021制备碳纳米管101之前，可以在第一区域1021内蒸镀碳纳米管101生长所需要的金属催化剂，得到金属催化剂薄膜层104，蒸镀的金属催化剂的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷阴极，其特征在于，包括：碳纳米管和阴极基底，其中，所述阴极基底包括沿第一方向间隔设置的第一区域和第二区域，所述第一区域用于制备所述碳纳米管；所述第二区域的高度大于所述第一区域的高度。

【技术特征摘要】
1.一种冷阴极，其特征在于，包括：碳纳米管和阴极基底，其中，所述阴极基底包括沿第一方向间隔设置的第一区域和第二区域，所述第一区域用于制备所述碳纳米管；所述第二区域的高度大于所述第一区域的高度。2.根据权利要求1所述的冷阴极，其特征在于，所述第一区域蒸镀有金属催化剂，所述金属催化剂用于提高所述碳纳米管生长速率。3.根据权利要求1所述的冷阴极，其特征在于，所述第二区域定向蒸镀金属薄膜。4.根据权利要求1所述的冷阴极，其特征在于，所述第一区域通过在所述阴极基底上铺设光刻胶，并采用光刻法沿第二方向刻蚀掉部分所述光刻胶得到，其中，所述第二方向与所述光刻胶，以及与所述阴极基底的排布方向垂直。5.根据权利要求1所述的冷阴极，其特征在于，所述第一区域由所述阴极基底上设置的至少一个凹槽形成。6.根据权利要求5所述的冷阴极，其特征在于，所述凹槽通过对所述阴极基底的所述第一区域进行第一深度的刻蚀得到，其中，所述第一深度小于所述阴极基底的高度。7.根据权利要求1所述的冷阴极，其特征在于，所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏纬，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31