Создание нового типа портативных рентгеновских аппаратов возможно благодаря применению метода «взрывной электронной эмиссии» (ВЭЭ). О методе.

Взрывная электронная эмиссия является особым видом эмиссии, возникающим, когда автоэлектронный эмиттер взрывается при протекании через него автоэмиссионного тока большой плотности. При этих условиях формируется квазистационарный фазовый переход на границе конденсированное вещество катода – плотная плазма и инициируется электронный поток большой плотности.

После возбуждения единичного локального «акта» взрывной эмиссии, эмиссионный процесс быстро распространяется по поверхности катода вследствие распространения плазмы - процесс подхвата (поддержания) явления ВЭЭ.

Появление и взрывы новых эмиссионных центров обеспечивают поддержание процесса взрывной электронной эмиссии и включения в процесс нанометровых областей поверхности катода.

При взрыве локального эмиссионного центра на поверхности всегда образуется жидкая фаза. Присутствие жидкости на поверхности катода является принципиальным обстоятельством, определяющим внутренний механизм взрывной эмиссии. Процесс формирования микровыступов на жидкой поверхности определяет устойчивость эмиссионного процесса, условия переноса вещества (эрозии катода) и существенным образом влияет на форму электронного потока.

Нанометровый масштаб центров ВЭ является фундаментальным экспериментальным фактом, обуславливающим стабильность и большой срок службы взрывоэмиссионных катодов.

В работах было впервые обнаружено, что в процессе ВЭЭ формируются нановыступы с диаметром основания ~ 0,07 мкм и радиусом кривизны вершины < 10 нм, равномерно распределенные по поверхности. Формирование МВ происходит из жидкой фазы под действием сильного электрического поля и плазмы ВЭЭ. Плотность нановыступов составляет ~ 10⁸ см^-2. На основании этих наблюдений разработаны основы технологии формирования и сохранения нанометрового рельефа поверхности катода в процессе ВЭЭ.

Процесс генерации нановыступов является квазистационарным и обусловлен возникновением нанокапиллярных волн на поверхности жидкости при взрыве. В случае твердотельного катода эти микроволны после прекращения взрывного эмиссионного процесса частично замораживаются и являются теми нанометровыми центрами, на которых инициируется взрывная эмиссия при последующих включениях. Создание стабильного высокоинтенсивного источника рентгеновского излучения осуществляется управляемым процессом, формирования нанорельефа на поверхности катода рентгеновской трубки, в процессе взрывной электронной эмиссии.

Информация о нанометровом рельефе на жидкой поверхности при ВЭЭ, была получена по замороженным следам с использованием электронной микроскопии высокого разрешения.

Реализация продукта: создание стабильного высокоинтенсивного источника рентгеновского излучения осуществляется управляемым процессом, формирования нанорельефа на поверхности катода рентгеновской трубки, в процессе взрывной электронной эмиссии.

Оптимальное функционирование источника электронов создающего интенсивное рентгеновское излучение, обеспечивается за счет применения наноразмерных частиц - нанокластеров углерода, включающих в свой состав нанотрубки и графены.

Особый случай получения “замороженной картины” реализуется при использование в качестве эмиттера углеродных нанокластеров. Поверхность углерода под действием взрывной эмиссии переходит в жидкую фазу вследствие высокого давления в плазме ВЭЭ (P>10³ атм.). Специфика процесса состоит в том, что на углероде затвердевание жидкой поверхности происходит в момент фазового перехода, когда давление над жидкой поверхностью становится ниже критического.

Наноуглеродные кластеры обеспечивают низкий порог эмиссии. Стабильность работы катода объясняется тем, что в процессе ВЭЭ формируются нановыступы, равномерно распределенные по поверхности катода. Формирование нановыступов происходит из жидкой фазы под действием сильного электрического поля и плазмы ВЭЭ. На основании этих исследований разработаны основы технологии формирования и сохранения нанометрового рельефа поверхности катода в процессе ВЭЭ.