1.一种微针尖环形阵列阴极电子枪，其特征在于，包括：共轴线依次设置的阴极(1)、栅极(2)、双聚焦电极(3)和阳极(4)；所述阴极(1)包括阴极基底(1‑1)和阴极发射单元(1‑2)；

所述阴极基底(1‑1)上开设有圆柱形阴极凹槽，阴极发射单元(1‑2)嵌入所述凹槽内部；所述阴极发射单元(1‑2)形貌为圆锥沿对称轴一分为二，切面为底面，尖端朝向内侧，且在阴极凹槽内均匀分布，形成环形阵列，其朝向栅极(2)的一面近似为皮尔斯电子枪的凹面阴极结构；所述栅极(2)为栅网，栅孔形状为菱形，栅孔数目和菱形锐角角度可根据设计需求调整，菱形边长与阴极凹槽半径相同；所述双聚焦电极(3)包括：第一聚焦电极(3‑1)和第二聚焦电极(3‑2)，所述第一聚焦电极(3‑1)为双曲聚焦电极；其中，所述电极通过陶瓷垫片进行隔离，并组合成一体式结构，各电极均可通过导线连接由外部电路提供电压。

2.根据权利要求1所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪，其特征在于，所述阴极基底(1‑1)的材料为硅、碳化硅或蓝宝石；所述阴极基底(1‑1)上开设有圆柱形阴极凹槽，阴极凹槽半径为0.2 0.5 mm，深度为0.05 0.1mm。

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3.根据权利要求1所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪，其特征在于，所述阴极发射单元(1‑2)形貌的材料为硅、碳化硅或蓝宝石；所述阴极发射单元(1‑2)的最高点与阴极基底(1‑1)上表面位于同一平面；所述阴极发射单元(1‑2)表面的材料为碳纳米管；圆锥底面半径为0.05 0.1mm，高为0.2 0.5mm。

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4.根据权利要求1所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪，其特征在于，所述栅极(2)为栅网，材料为铜、铝或钼金属，在所述栅极(2)表面制备有高逸出功金属膜；栅极厚度0.01

0.1mm。

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5.根据权利要求1所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪，其特征在于，所述双聚焦电极(3)的材料为铜、铝或钼金属，表面进行抛光处理；所述第一聚焦电极(3‑1)为双曲聚焦电极，其内壁形状由电极中心处的最小内径和内壁弧度决定，内壁弧度由电极厚度以及最大内径与最小内径的差值决定；最小内径0.15 0.6mm，厚度1 3mm，最大内径0.3 0.8mm。

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6.根据权利要求1所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪，其特征在于，所述阳极(4)的材料为钨金属，表面做镀金处理。

7.一种根据权利要求1所述的微针尖环形阵列阴极电子枪的阴极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)阴极发射单元形貌的制备：阴极发射单元的形貌材料选择碳化硅SiC，采用电子束光刻法EBL制备；

(2)阴极发射单元形貌表面碳纳米管CNTs的制备：先采用氧化硅薄膜做硬掩模，后利用化学气相沉积法CVD生长碳纳米管CNTs。

8.根据权利要求7所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪的阴极制备方法，其特征在于，步骤(1)具体步骤如下：S1、清洗基板

首先将SiC基板浸泡在含有去离子水的超声波清洗槽中，去除表面污垢；然后将SiC基板放入等离子体清洁机中，通入 ，通过等离子体激活氧气分子与SiC基板表面反应；

S2、基板吹干

将SiC基板用 吹干；

S3、硅烷化处理

对SiC基板进行硅烷化处理，在基板表面形成一层薄的硅烷分子层；

S4、光刻胶旋涂

旋涂正性厚光刻胶AZIPS6090，光刻胶的厚度与刻蚀深度呈正相关，查询AZIPS6090的旋涂曲线，设置旋涂速度800 1000RPM；

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S5、烘烤

对SiC基板表面旋涂的光刻胶进行烘烤，去除光刻胶中的溶剂并提高光刻胶的粘附力；

S6、电子束曝光、显影

将处理好的基板放入电子束光刻机中，对阴极发射单元形貌向光刻胶表面的投影部分进行电子束曝光；将曝光完成后的基板浸入AZ726MIF显影液中进行显影，裸露出阴极发射单元形貌向SiC基底表面的投影部分，显影完成后用去离子水冲洗基板，彻底去除显影液和溶解的光刻胶残留，然后用 吹干；

S7、等离子体刻蚀

将显影后的基板放入等离子体刻蚀设备中，反应气体选择 和 的混合气体，与 的气体流量比值为 ，刻蚀出阴极发射单元形貌；

S8、去除光刻胶

将基板浸入AZ100或者N‑甲基吡咯烷酮NMP溶液中，去除剩余光刻胶，然后用 吹干；

S9、重复处理

重复步骤S3 S8，旋涂光刻胶后，经过电子束曝光、显影，裸露出阴极凹槽内除阴极形貌~外的部分向SiC基底表面的投影区域，随后刻蚀掉阴极凹槽内除阴极形貌外的其余部分，去胶后获得尚未生长碳纳米管的阴极。

9.根据权利要求7所述的一种微针尖环形阵列阴极电子枪的阴极制备方法，其特征在于，步骤(2)具体步骤如下：a氧化硅薄膜硬掩模制备

在刻有阴极发射单元形貌的SiC基底上用氧化硅薄膜做硬掩模，将基板放入化学气相沉积室，通入硅烷 和氧气 ，将 沉积在SiC基底上表面、阴极发射单元形貌表面以及阴极凹槽内除阴极发射单元形貌外的底面和侧壁，形成均匀的 薄膜，厚度约10

20 nm；

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b硅烷化处理、光刻胶涂覆、烘烤、电子束曝光和显影进行硅烷化处理，然后在 薄膜表面旋涂光刻胶，旋涂完成后进行烘烤；紧接着将其放入到电子束光刻机中，对中心区域阴极形貌向光刻胶表面的投影图案进行电子束曝光，曝光后浸入显影液中进行显影，裸露出覆有 薄膜的阴极发射单元形貌，显影完成后用去离子水冲洗基板，然后用 吹干；

c等离子体刻蚀、去胶

将其放入等离子体刻蚀设备中，刻蚀掉阴极发射单元表面覆盖的 薄膜，然后去除光刻胶，完成 薄膜做硬掩模的工作；

d催化剂沉积

将阴极发射单元形貌上覆有 薄膜的阴极放入磁控溅射室，采用磁控溅射法沉积催化剂，溅射气体使用氩气Ar，将催化剂Fe、Co、Ni、Ti沉积在阴极发射单元形貌表面；

e催化剂退火

在氢气 气氛中对催化剂进行退火处理，去除催化剂表面氧化物，优化催化剂粒子大小和分布；

f碳纳米管生长

将其放入化学气相沉积室，真空室内真空度 Pa，通入氩气Ar，保持惰性气体环境，防止样品氧化；通入碳源气体甲烷、乙烯或乙炔，温度500 1000 ℃，碳源气体流量~

40sccm，氩气Ar流量100 sccm，工作气体压力1atm，进行化学气相沉积反应以生长碳纳米管CNT，生长时间10 30 min；

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g去除掩模

将其放入等离子体刻蚀设备中刻蚀掉 掩模，使用低功率和低气体流量；

h退火处理

将最终制备好的阴极放入退火室进行退火，去除杂质并提升碳纳米管CNT的晶体性，冷却至室温，完成碳纳米管CNTs微针尖环形阵列阴极的制备。