1.一种基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述冷阴极X射线管包括管体,所述管体内设置阴极、阳极和栅极,所述阴极应用碳纳米管制备而成,所述碳纳米管需经过以下处理:将纵向生长于衬底表面的碳纳米管置于稀释的30-40%的HF溶液中浸泡,使纵向生长的碳纳米管的自由端簇聚于一点。
2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述碳纳米管为圆柱形,所述圆柱形的直径为10纳米,所述圆柱形的高度为3-5微米;
所述将纵向生长于衬底表面的碳纳米管置于稀释的30-40%的HF溶液中浸泡,具体为:将纵向生长于衬底表面的碳纳米管置于稀释的35%的HF溶液中浸泡1-2分钟。
3.根据权利要求2所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述将纵向生长于衬底表面的碳纳米管置于稀释的35%的HF溶液中浸泡1-2分钟,具体为:将纵向生长于衬底表面的碳纳米管置于稀释的35%的HF溶液中浸泡1分20秒。
4.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述纵向生长于衬底表面的碳纳米管的制备步骤,包括:(1)以重掺杂硅片为衬底,在所述衬底上旋涂一层PMMA胶,得到样品一;
(2)将所述样片一置于60-70℃的温度中烘烤1-3分钟,得到样品二;
(3)在所述样品二的PMMA胶层上旋涂一层UV胶,得到样品三,所述样品三的表面的PMMA胶层和UV胶层的总厚度为100-120nm;
(4)将预先制备的塑料模板贴在所述样品三的UV胶层上,进行纳米压印处理,得到样品四,所述塑料模板的占空比为1:1;
(5)将所述样品四置于紫外光下,曝光30-40秒,剥离所述塑料模板,得到样品五,所述样品五的表面凸起部分的PMMA胶层和UV胶层的总厚度为200-250nm;
(6)将所述样品五置于CVD生长炉内,以乙醇作为提供氢气的载体,使用乙醇裂解的气相沉淀法,使所述衬底上长出纵向生长于衬底表面的碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述制备步骤(2),具体为:将所述样片一置于65℃的温度中烘烤2分钟,得到样品二;
所述样品三的表面的PMMA胶层和UV胶层的总厚度为110nm;
所述制备步骤(5)的曝光时间为35秒。
6.根据权利要求4所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述制备步骤(5)之后,制备步骤(6)之前,还包括制备步骤:(5a)将所述样品五进行等离子刻蚀,以去除纳米压印处理后,在所述样品五表面不需要的区域残留的PMMA胶和UV胶。
7.根据权利要求4所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述制备步骤(5)之后,制备步骤(6)之前,还包括制备步骤:(5b)用十八烷基三氯硅烷与甲苯按比例配置出1ppm的溶液,将所述样品五置于该溶液中浸泡12-18分钟后,再置于丙酮中浸泡1-2分钟。
8.根据权利要求7所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述制备步骤(5b),具体为:用十八烷基三氯硅烷与甲苯按比例配置出1ppm的溶液,将所述样品五置于该溶液中浸泡15分钟后,再置于丙酮中浸泡1分30秒。
9.根据权利要求4所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述塑料模板的制备步骤,包括:(1)在刚性基材上旋涂一层光刻胶,得到中间品一;
(2)将预先制备的掩膜板贴在所述中间品一的光刻胶层上,进行光刻处理,得到中间品二,所述掩膜板的占空比为1:1;
(3)将所述中间品二进行反应离子刻蚀,得到中间品三,所述中间品三的刻蚀图案的凸起部分的厚度为90-110nm;
(4)利用所述中间品三,进行翻模处理,制备出所述塑料模板。
10.根据权利要求9所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述中间品三的刻蚀图案的凸起部分的厚度为100nm。
11.根据权利要求9所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述塑料模板的制备步骤(4),具体包括:(4a)将1:10的聚二甲基硅氧烷滴在所述中间品三的刻蚀图案表面,并将40-60微米厚的PET塑料薄膜平铺于所述聚二甲基硅氧烷的表面,得到中间品四;
(4b)将所述中间样品四在75-85℃中,固化35-45分钟,将所述PET塑料薄膜从所述刚性基材上剥离,获得所述PET塑料模板。
12.根据权利要求9所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于:所述掩膜板为表面设置阵列图案的圆形菲林膜。
13.根据权利要求9所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于:所述光刻胶包括正性光刻胶和负性光刻胶;所述正性光刻胶为AZ5214光刻胶或S1805光刻胶,所述负性光刻胶为SU8-3010光刻胶;
当使用所述正性光刻胶时,所述塑料模板的制备步骤(1)之前,还包括:在刚性基材表面做防粘处理,所述防粘处理包括等离子表面处理和熏HMDS处理。
14.根据权利要求9所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于:所述反应离子刻蚀的条件为:
刻蚀气体为CF4/Ar,刻蚀气体的气流量为30/10sccm,刻蚀功率为170W,起辉压强为
4Pa,刻蚀时间为3分钟30秒。
15.根据权利要求11所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于:所述塑料模板的制备步骤(4a),具体包括:
将1:10的聚二甲基硅氧烷滴在所述中间品三的刻蚀图案表面,并将50微米厚的PET塑料薄膜平铺于所述聚二甲基硅氧烷的表面,得到中间品四;
所述塑料模板的制备步骤(4b),具体包括:
将所述中间样品四在80℃中,固化40分钟,将所述PET塑料薄膜从所述刚性基材上剥离,获得所述PET塑料模板。
16.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于:所述阴极为矩形,所述矩形的长度为5mm,所述矩形的宽度为2mm。
17.根据权利要求16所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述管体为圆柱形管体,所述圆柱形管体的直径为20mm,所述圆柱形管体的长度为80mm。
18.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述栅极距离阴极200微米,所述栅极被施加的电压在0.3-5千伏范围内。
19.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述阳极与阴极的距离小于等于5毫米,所述阳极被施加的电压在20-65千伏范围内。
20.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述栅极和阳极均为铜电极。
21.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,所述管体在反射X射线的部分设置一块长度为200微米的铍玻璃。
22.根据权利要求1所述的基于碳纳米管的冷阴极X射线管的制作工艺,其特征在于,-5所述阳极与水平面成30-40°的夹角,所述管体内的真空度为10 Pa。