W ostatnich latach kilka firm na świecie (m.in. w USA, Japonii i Rosji) podjęło się realizacji miniaturowych lamp rentgenowskich wykorzystujących nanorurki węglowe (CNT)¹ jako źródła elektronów. 
Nanorurki węglowe są wyjątkowymi materiałami pod względem emisji polowej elektronów (ale nie tylko). Ich struktura składa się z pojedynczej warstwy atomów węgla. Średnica nanorurki węglowej jest rzędu nanometrów (a więc dziesiątki tysięcy razy cieńsze od ludzkiego włosa) a ich długość może być miliony razy większa. 
Dzięki swojej idealnie rurowej budowie nanorurki węglowe posiadają unikalne własności, w tym niejako automatycznie ostre końce i duży stosunek długości do średnicy (>10³). Tak więc zachowują się one jak malutkie działo elektronowe, które może pracować już przy napięciu kilku wolt, w przeciwieństwie do tysięcy woltów wymaganych w przypadku konwencjonalnych źródeł rentgenowskich. Charakteryzują się one niską pracą wyjścia elektronu (rzędu 1,2÷2 eV), wysoką i stabilną emisją polową, nawet w niskich temperaturach oraz doskonałą stabilnością chemiczną i termiczną. 
Lampy rentgenowskie ze źródłem elektronów typu CNT mogą być łatwo sterowalne w czasie, mogą emitować promieniowanie rentgenowskie w krótkich czasach, posiadają małe ognisko optyczne oraz charakteryzują się minimalnym zużyciem energii i małymi wymiarami zewnętrznymi. Ponadto ich czas działania jest znacznie dłuższy, wykazują doskonałą stabilność chemiczna oraz termiczną a koszt samej lampy względnie niski. Schemat działania takiej lampy rentgenowskiej został przedstawiony na rys. 1. 
Stosowane w praktyce źródła elektronów na bazie CNT posiadają średnicę 1 mm. Natężenie prądu jest sterowane różnicą napięcia pomiędzy bramką a katodą, podczas gdy energia fotonów promieniowania rentgenowskiego tak jak w przypadku wszystkich lamp sterowana jest różnicą napięcia pomiędzy katodą a anodą (30÷50 kV). Ponadto do sterowania wielkością ogniska optycznego wykorzystano elektrodę ogniskującą.  Lampy te pracują zarówno z tarczą anodową odbiciową jak i transmisyjną. W tym ostatnim przypadku tarczę anody stanowi naniesiona cienka warstwa metalu (zwykle molibdenu lub miedzi) na okienko berylowe.
Wprowadzona na rynek w 2001 r. przez amerykańską firmę Moxtek miniaturowa lampa rentgenowska na bazie CNT stosowana w ręcznych analizatorach składu chemicznego (analizatory XRF) pobiera tylko 0,2 W energii.
Także firma Oxford Instruments X-Ray Technology Group wprowadziła na rynek lampę serii Eclipse w urządzeniu typu spektrometr (Horizon XRF).

 ¹ CNT- carbon nanotubes – nanorurki węglowe

Literatura:

1. moxtek.com/.../MINIATURE_X-RAY_TUBES_UTILIZING.pdf
2. icdd.com/resources/axa/vol47/v47_33.pdf
3. physics.unc.edu/~zhou/muri/pubfiles/gyue_xray_appl.pdf
4. ioffe.ru/IWFAC/2009/abstr/iwfac09__p020.pdf
5. physics.unc.edu/project/zhou/papers/pdf/ycheng_rsi_final.pdf

 

Rys.1. Źródło promieniowania rentgenowskiego na bazie CNT