碳納米管作為現(xiàn)實(shí)的電子發(fā)射極被寬泛使用正在x 射線管、真空微波管、呆滯顯現(xiàn)器、電子風(fēng)鏡和真空水解規(guī)等多種電子機(jī)件中。白文力點(diǎn)回憶了近年來碳納米管負(fù)極水解規(guī)的鉆研停頓，評(píng)述了這種新式負(fù)極水解規(guī)的長處和具有的成績，并對(duì)于其停滯前途作了綜合和瞻望。
水解規(guī)是一種丈量高壓力的真空傳感機(jī)件，它是經(jīng)過丈量水解電子碰撞氣體成員發(fā)生的陽離子直流電來直接失去氣體壓力。水解規(guī)是丈量極高壓力最銳敏的機(jī)件，也是丈量超高/ 極高真空獨(dú)一實(shí)踐可用的真空機(jī)件。依據(jù)水解電子的發(fā)生形式，水解規(guī)分成熱負(fù)極水解規(guī)和冷負(fù)極水解規(guī)�？v觀水解規(guī)降生迄今近世紀(jì)的歷史發(fā)覺，它的停滯和真空壓力的丈量，特別是極高壓力的丈量密沒有可分。至今為止，生意化的熱負(fù)極水解規(guī)的丈量上限為10-11 Pa，而冷負(fù)極水解規(guī)的丈量上限僅為10-9 Pa。雖然水解規(guī)正在泛濫畛域存正在寬泛的使用，但是它們本身具有一系列制約要素，極大的制約了規(guī)管丈量上限的蔓延和測(cè)試后果的牢靠性。相似，對(duì)于熱負(fù)極水解規(guī)而言，熱真絲發(fā)射的電子打到規(guī)管電極時(shí)會(huì)招致x 射線效應(yīng)和電子鼓勵(lì)脫附效應(yīng)的發(fā)生，它們最終會(huì)經(jīng)過沒有同的方式正在離子搜集極上發(fā)生一度與本底壓力有關(guān)的直流電信號(hào)，極大的制約了水解規(guī)的丈量上限；負(fù)極的熱輻照會(huì)毀壞測(cè)試條件的熱動(dòng)失調(diào)，以致成員密度和睦壓間的反比聯(lián)系沒有再嚴(yán)厲成立；負(fù)極的熱輻照會(huì)誘發(fā)吸附正在腔室內(nèi)壁上的氣體解吸，形成腔室氣壓的變遷；負(fù)極資料的熱沸騰會(huì)惹起測(cè)試條件氣壓和化學(xué)因素的變遷。冷負(fù)極水解規(guī)固然沒有具有負(fù)極發(fā)燒給極高真空丈量帶來的制約要素，但是保守冷負(fù)極水解規(guī)存正在非線性、沒有穩(wěn)固性、抽速大、高壓力下具有尖端放電提早效應(yīng)、正在較寬壓力范疇內(nèi)直流電與壓力出現(xiàn)非線性等有余之處。近年來，鉆研人員正正在尋覓新式的冷電子源來代替保守的熱負(fù)極，以此來克制水解規(guī)中熱負(fù)極發(fā)生的有利要素，完成極高真空的準(zhǔn)確丈量。
碳納米管因?yàn)榇嬲谳^小的曲率半徑，較大的長徑比，優(yōu)良的異質(zhì)性，優(yōu)異的力學(xué)功能和化學(xué)穩(wěn)固性等長處使其變化現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)致發(fā)射負(fù)極資料，并已被寬泛使用于x 射線管、真空微波管、微波縮小器、呆滯顯現(xiàn)器和電子風(fēng)鏡等多種電子機(jī)件中。除此之外，碳納米管負(fù)極正在水解規(guī)中的使用也失掉了泛濫鉆研者的關(guān)心，這是由于這種新式負(fù)極存正在許多保守負(fù)極無奈企及的長處。
相似，正在碳納米管負(fù)極中，電子是正在附加磁場(chǎng)作用下發(fā)生的，這就消弭了熱負(fù)極發(fā)燒招致熱動(dòng)失調(diào)的毀壞，負(fù)極資料的沸騰等有利要素；極快的呼應(yīng)工夫使場(chǎng)致發(fā)射負(fù)極能夠正在脈沖電壓形式下班作，這就減小了場(chǎng)致發(fā)射負(fù)極蒙受離子轟擊的多少率，從而能明顯增加它的運(yùn)用壽數(shù)。場(chǎng)致發(fā)射負(fù)極穩(wěn)固性正在真空度越高的環(huán)境下越好，它的使用能夠防止保守冷負(fù)極水解規(guī)正在極高真空下沒有易尖端放電的缺欠。因而，場(chǎng)致發(fā)射負(fù)極正在水解規(guī)中的使用被以為是為處理極高真空丈量而邁出的要害一步。白文將力點(diǎn)回憶碳納米管負(fù)極正在多少種罕見水解規(guī)中的使用停頓，評(píng)述了這種新式負(fù)極水解規(guī)的長處和具有成績，并對(duì)于其進(jìn)一步停滯前途作了瞻望。
碳納米管陰極電離規(guī)具有功耗小，響應(yīng)快，出氣少，不存在光輻射和熱輻射等優(yōu)點(diǎn)，使其有望解決傳統(tǒng)電離規(guī)自身存在的一系列問題而實(shí)現(xiàn)極高真空的測(cè)量。因此，近年來碳納米管陰極電離規(guī)的研究吸引了眾多研究者的關(guān)注，并取得了一些有意義的研究成果。然而，綜觀近年的相關(guān)研究報(bào)道，我們發(fā)現(xiàn)碳納米管陰極電離規(guī)仍然存在如下問題：
第一，碳納米管陰極電離規(guī)靈敏度較低，已報(bào)道的碳納米管陰極電離規(guī)沒有一款靈敏度大于相應(yīng)的熱陰極電離規(guī)，這是限制延伸碳納米管陰極電離規(guī)測(cè)量下限的重要原因之一；
第二，碳納米管陰極發(fā)射電流偏小，已報(bào)道的碳納米管陰極電離規(guī)的發(fā)射電流往往只有幾十μA的量級(jí)，遠(yuǎn)小于相應(yīng)的熱陰極電離規(guī)燈絲mA 量級(jí)的發(fā)射電流，從而限制了該種電離規(guī)測(cè)量下限的拓展；
第三，碳納米管陰極在超高真空中具有良好的場(chǎng)發(fā)射特性，而在低真空它的發(fā)射穩(wěn)定性很差，這就限制了它的應(yīng)用范圍；
第四，有關(guān)碳納米管陰極電離規(guī)的理論研究較少，致使人們對(duì)這種新型陰極電離規(guī)中的物理過程缺乏認(rèn)識(shí)。
鑒于上述分析，未來在碳納米管陰極電離規(guī)的研究中，應(yīng)該從如下幾點(diǎn)入手：
第一，改進(jìn)碳納米管制備技術(shù)，大幅提高碳納米管陰極發(fā)射穩(wěn)定性和電流密度；
第二，優(yōu)化電離規(guī)管結(jié)構(gòu)參數(shù)和電學(xué)參數(shù)，解決碳納米管電離規(guī)靈敏度低的問題；
第三，深入對(duì)碳納米管陰極電離規(guī)的理論研究，深化對(duì)其中物理現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)，這是解決限制碳納米管陰極電離規(guī)延伸測(cè)量下限的前提條件。
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