研究目的
研究采用纳米结构场发射阴极和微结构透射阳极的X射线发生器的设计、制造与特性表征，旨在无需造影剂的情况下实现生物组织更清晰的成像。
研究成果
已展示出一种具有低电压工作能力、高电流发射特性及高栅极透射率的纳米结构硅场发射阴极。基于该场发射阴极与微结构透射阳极构建的概念验证型X射线源所产生的辐射，无需造影剂即可清晰成像低Z材料（尤其是生物样本）。光谱分析表明其背景辐射更低，且发射的X射线具有较窄的光谱线宽。
研究不足
X射线源目前以低占空比的脉冲模式运行，以避免腔室内压力升高，否则可能导致阴极因反向离子轰击而损坏。若要连续运行，则需解决阳极的适当冷却问题。
1：实验设计与方法选择：
本研究涉及用于X射线产生的纳米结构场发射阴极和微结构透射阳极的设计与制备。该方法采用场发射阴极进行电子发射，并利用透射阳极产生窄光谱线宽的X射线。
2：样品选择与数据来源：
制备的场发射阴极包含自对准栅控硅场发射体阵列。透射阳极为直径1英寸、厚度300微米的铍晶圆，表面镀有2.5微米厚的蒸发金膜。
3：5微米厚的蒸发金膜。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：实验装置包括X射线产生台式设备、Keithley 237源测量单元、Keithley 6485皮安计以及用于电子斑点成像的荧光屏。
4：实验流程与操作步骤：
在场发射阴极在超高真空腔室内进行表征。阳极施加15至40千伏偏压，并向发射体提供负脉冲以发射被阳极吸收的电子电流脉冲。
5：数据分析方法：
分析场发射阴极的电流-电压特性，并获取评估多个物体的X射线吸收图像。
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Keithley 237 source-measure unit
237
Keithley
Supplies a negative bias voltage to the substrate/emitter tips and measures the emitter current.
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Keithley 6485 picoammeter
6485
Keithley
Measures the leakage/intercepted current by grounding the gates.
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Phosphor screen
Serves as a collector and as electron spot imager.
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Matsusada high voltage power supply
AU80R15
Matsusada
Biases the anode up to 60 kV.
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HandyCreate HDR-200
HDR-200
HandyCreate
Small digital X-ray detector for imaging small objects.
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AGFA CR cassette
AGFA
Computational radiographic plate for larger objects.
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