将垂直石墨烯集成到用于数字X射线成像的道阴极上

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 物理 物理学 物理
• 工程 工程师 工程师 工程师

背景情况:

• 冷阴极X射线管对于便携式和多通道断层扫描至关重要.
• 目前的研究重点是纳米结构的现场辐射,面临着可扩展性挑战.
• 使用金属氧化物半导体 (MOS) 结构的平面道阴极提供狭窄的光束分散和低电压.

研究的目的:

• 调查直接种植的垂直石墨烯 (VG) 作为MOS结构中新型电子排放源的潜力.
• 提高用于X射线生成的VG MOS设备的发射效率.
• 为了证明基于VG MOS的X射线发电机的可行性.

主要方法:

• 使用直接生长的垂直石墨烯 (VG) 作为门电极制造MOS结构.
• 通过制造后臭氧处理优化排放效率.
• 使用福勒-诺德海姆道模型对电子发射的表征.
• 集成大量VG MOS电池用于mA级电流生成.
• 使用脉冲数字激发的概念验证X射线成像.

主要成果:

• VG MOS设备的初始排放效率约为1%,在臭氧处理后显著提高到40%以上.
• 增强的排放电流遵循了福勒-诺德海姆道模型.
• 臭氧处理有效地降低了门的厚度,从而改善了电子排放.
• 一个由2140个VG MOS电池组成的集群阵列实现了mA级的排放电流.
• 一个胸部幻影的X射线成像被证明是成功的.

结论:

• 在MOS结构中直接生长的垂直石墨烯是X射线发生器的一个有希望的新电子发射源.
• 臭氧处理是大幅提高排放效率的关键步骤.
• VG MOS电子发射源可用于实际的X射线生成,为便携式和先进的成像系统提供了潜力.