Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Схематическое изображение устройства источника
рентгеновского излучения с катодом на основе УНТ.

Рентгеновская трубка с высоким пространственным разрешением на основе УНТ катода

Ключевые слова:  периодика, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Зайцев Дмитрий Дмитриевич

22 сентября 2007

Создание катодов на основе углеродных нанотрубок (УНТ) открыло новые возможности для разработки портативных источников рентгеновского излучения. Это связано со способностью УНТ, благодаря тому, что их длина значительно больше поперечных размеров, многократно усиливать напряженность электрического поля в окрестности наконечника, что позволяет создавать миниатюрные рентгеновские трубки, не прибегая к громоздким генераторам напряжения. Один из приборов подобного типа, созданный недавно в Институте передовых технологий (Корея), является источником узконаправленного рентгеновского луча (диаметр около 5 мкм), позволяющего исследовать структуру объектов с высокой степенью пространственного разрешения. Схема прибора представлена на рисунке.

В качестве источника электронного пучка использовался катод, представляющий собой вольфрамовый наконечник с радиусом кривизны 5 мкм, на котором методом CVD выращен массив многослойных УНТ. Электронный пучок, эмитируемый катодом, управляется затвором и анодом. Фокусировка электронного пучка производится за счет специальной конфигурации электродов и магнитной линзы, а также в результате использования диафрагмы диаметром от 4 до 10 мм. В качестве источника рентгеновского излучения использовалась вольфрамовая мишень, нанесенная на тонкое бериллиевое окно толщиной 500 мкм и диаметром 20 мм. Источник работает в просвечивающем режиме, т. е. направление распространения излучения совпадает с направлением пучка. Оптимальная толщина вольфрамового слоя для электронов с энергией 40 кэВ составляет около 1 мкм. Она выбирается, с одной стороны, чтобы обеспечить достаточно высокую степень поглощения электронного пучка, а с другой, чтобы ограничить потери рентгеновского излучения в материале мишени. Вольт-амперная характеристика катода на основе УНТ находится в соответствии с классическим выражением Фаулера-Нордгейма, так что плотность тока эмиссии 10 мА/см2 достигается при напряженности электрического поля 1,6 В/мкм. Оцененное с помощью указанного выражения значение коэффициента усиления электрического поля составляет 2700 при площади эмитирующей поверхности 1,6х10-6 см2. Измерения показывают, что около 90% эмитируемых электронов достигают мишени. Высокая разрешающая способность описанного источника рентгеновского излучения была продемонстрирована на примере исследования изображения дифракционной решетки, образованной золотыми полосками шириной 6 мкм, находящимися на расстоянии 25 мкм друг от друга. Данная структура неразрешима при использовании обычного рентгеновского источника, в то время как описанный прибор позволяет получить достаточно адекватное изображение.

А.В.Елецкий

S.H.Heo et al. Appl. Phys. Lett. 90, 183109 (2007).


Источник: ПерсТ



Комментарии
Shvarev Alexey Y, 22 сентября 2007 22:59 
Электрон слегка вращаясь подлетел к люминофору и, поправив спин небрежно, сказанул
эквивалентно: зело вакуммно сегодня в сей запаянной реторте... Чтой-то моя плохо понимай.
Или голова плохо работай после вчерашний факультетский пикник.
Холодный катод конечно неплох. как у человека который игрался с рентгеновскими трубками,
у меня есть смутные подозрения, что источник напряжения для холодного катода не будет
оченно громоздким. Ну вот хоть подсветка экрана данного компутера сделана на ХК лампах
и надобно тама 600 вольт, сам знаю поскольку в ломаном дисплее ключевые транзисторы перепаивал.
Высокое напряжение в трубе надобно для разгона электронов. И вот тут-то
и нужна вся мощность для поддержания тока (умножьте десятки киловольт на совсем хилые токи
и получите таки большие цифры в ваттах). Напряжение то в 40-80 кВ не снизишь иначе вместо рентгена будет
дырка от бублика. Это я не в смысле физиков обидеть, которые занимаются волосатыми
холодными катодами. Я могу понять, что в дисплее можно получить заметный выигрыш,
но в рентгеновской трубе?

Это кстати нечестный прием: "Данная структура неразрешима при использовании обычного рентгеновского источника", обычный это не с волосатым катодом и без нанотрубок? Ну фигня же. Не в волосатости катода дело, а в диаметре диафрагмы.
Shvarev Alexey Y, 22 сентября 2007 23:11 
Я тут понял, что в салат Оливье нанотрубки еще не добавляли. А зря. Может получится вкуснее или там усваиватся будет лучше. Наносалаты надо обязательно включить в меню симпозиума "за полное покрытие планеты нанотрубками".
Алексей, не совсем так. В дифрактометрах токи трубки обычно десятки (с вращающимся анодом - сотни) мА, а мощность получается ок. 1 кВт и более (80 кВ вы загнули, 40 хватает вполне, у нас ДРОН таки на 35 работает), но в микроскопах, например токи мкА... Для дифрактометров работа с весьма малыми мощностями потребует кардинальной замены оптики (например использования поликапиллярной оптики) и это делается и БЕЗ нанотрубок. Т.е. в плане пространственного разрешения холодный катод ВООБЩЕ НИ ПРИ ЧЕМ, а ВСЕ определяется оптикой прибора. Т.е. то, что написано здесь (исходную статью не читал) - просто чушь.
Гольдт Илья Валерьевич, 23 сентября 2007 02:31 
ИМХО:
применение нанотрубок в качестве катодов, чуть ли не единственное оправданное, рентген это, или обычный LED не важно.
Бурнин Андрей, 23 сентября 2007 03:45 
Лёха, блин-оладьи, опередил
Я как раз пару дней назад коллеге говорил, что нанотрубки надо есть. Очень питательная штука, надо сказать. Для оценки, средняя энергия двойной связи С=C около 600 кДж/моль или где-то 150 ккал на 12 грамм трубок. Короче грамм 100 наномакарон и весьма полновесный обедик получится. Что? Не перевариваются? Ваши проблемы! Пользуйтесь услугами нанопищеварения.
Shvarev Alexey Y, 23 сентября 2007 07:58 
Андрюх, просто вчера строгал Оливье и решил добавить каперсов (вроде как в ирландском рагу, кидай все что есть в холодильнике) и получилось неплохо, рекомендую. Поскольку активированные углеродные волокна можно вполне кушать (сам сьедал зараз грамм пять в плане эксперимента) то, думаю, и нанотрубки можно вполне глотать. Может будут помогать от, скажем, похмельного синдрома.
Shvarev Alexey Y, 23 сентября 2007 08:04 
Илья Валерьевич, а ЗАЧЕМ в трубе-то? Из-за холодного катода? Дык сняв голову по волосам не плачут, в смысле имея десятки киловольт в том же "Дрынушке", зафига нанотрубками катод покрывать? Arrowhead Research по моему именно дисплеями хочет заниматься. Может и будет это оченно даже неплохим применением нанотрубок.
Shvarev Alexey Y, 23 сентября 2007 08:27 
Андрюх, а ты помнишь как учил нас с Примусом искать сбойные микросхемы РУ5? Путем заворачивания платы в полотенце, ожидания сбоя, и охлаждением их каплей спирта? Я теперь студентам рассказываю легенды про нас всех из серии "были люди в наше время... богатыри не вы...".
Бурнин Андрей, 23 сентября 2007 08:35 
эм, я в полотенце не заворачивал, я их в ейную харю паяльником тыкал, да-а-а-а времена были... А жало паяльника до сих пор голыми пальцами чищу, коллеги в ужас приходят
Бурнин Андрей, 23 сентября 2007 08:40 
Трубки от похмельного синдрома...Текс, ну это запросто, надо на них гиппопотам... гиппопо...гипосульфит...тиосульфатные группы посадить и всё. Телемаркет! Наноапохмелин
Shvarev Alexey Y, 23 сентября 2007 08:55 
ВОТ ЭТО РЫНОК! А то дисплеи какие-то, катоды холодные... Размах нужен, сэры!
Shvarev Alexey Y, 23 сентября 2007 10:32 
Вспомнился замечательный ужастик "Армия тьмы", который часто был показываем (нами же) по общажной видеосети. Там Аш говорит Шейле с таким презрением: "ты нифига не понимаешь в сплавах, составах, и вещах с молекулярной структурой..."
Илья Валерьевич, присоединяюсь, однако, к вопросу Шварева. То есь я могу понять выгоду НТ катода хоть в LED, хоть в микроскопе, но в рентгеновских трубках? С их киловаттными мощностями? И повышение разрешения электронного микроскопа в случае полевой эмисии я понять тоже могу, но рентгена????? Там же действительно все оптикой (о которой в сообщении вообще не упоминается) определяется...
Пунегов Дмитрий Васильевич, 26 сентября 2007 15:25 
ужос пучог 5 мкм у них дифракция на щели не возникла случаем ?
Shvarev Alexey Y, 26 сентября 2007 16:53 
Дифракция рентгена на пятимикронной щели? Мда, один совет: учите физику.
Алексей, при современном уровне развития техники малоуглового эксперимента, может, и от 5 мкм можно. Не знаю. Некоторые нейтронные приборы позволяют. Но с этим разрешением тоже не все понятно - это разрешение при перемещении объекта относительно сфокусированного пучка? или малоуглового рассеяния? или рентгеновской микроскопии?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ежик в тумане
Ежик в тумане

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.