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/см
2 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 см
2. 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).
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.
