CN102087949A

CN102087949A - 真空规管

Info

Publication number: CN102087949A
Application number: CN2010106182024A
Authority: CN
Inventors: 魏洋; 范守善
Original assignee: Tsinghua University; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: US8614581B2; CN102087949B; US20120169347A1

Abstract

本发明提供一种真空规管，其包括：一冷阴极，其包括一阴极发射单元和与所述阴极发射单元相对设置的一栅极；一屏蔽极，其包括一收容空间和两个端部，该屏蔽极的一端与所述冷阴极相对设置；一阳极环，该阳极环设置于所述屏蔽极的收容空间内；一收集极，其与所述屏蔽极的另一端相对设置；所述阴极发射单元包括至少一电子发射体，该所述电子发射体包括一碳纳米管管状结构，所述碳纳米管管状结构具有一中空的线状轴心，所述碳纳米管管状结构为多个碳纳米管围绕该中空的线状轴心组成，所述碳纳米管管状结构沿所述线状轴心的一端延伸出多个电子发射尖端。本发明提供的真空规管具有良好的灵敏度。

Description

真空规管

技术领域

本发明涉及一种真空规管。

背景技术

当代科技发展迅猛，在许多高新技术领域，需要极高的真空环境，如：宇宙空间的模拟，超导技术，核聚变反应，超低温和巨型粒子加速器技术等。而在超高真空领域，超高真空规管的研究是必不可少的重要环节。

为提供体积小、功耗小及结构简单的超高真空和极高真空测量的真空规管，以适用于太空科技、超低温和巨型粒子加速器等领域，范守善等人于2004年7月30日申请，于2010年10月28日公告的第CN100555552C号中国专利中提供了一种真空规管，该真空规管包括：一冷阴极、一阳极环、一收集极以及一屏蔽极。该冷阴极包括一基底、一场发射阵列以及一栅极。所述场发射阵列形成于所述基底的表面。所述栅极与所述场发射阵列相对设置。所述屏蔽极一端与场发射阵列相对设置。所述屏蔽极另一端与收集极相对设置。所述阳极环固定于屏蔽极内部。上述真空规管工作时：首先是冷阴极发射电子，发射的电子进入屏蔽极。在阳极环接高压后，在屏蔽极内部形成对称的鞍形电场。电子在鞍形电场中发生多次振荡，撞击屏蔽极内的气体分子并使其电离，形成离子流。离子流被收集极所收集，转化为收集极的电流信号，此电流大小与真空度成正比，从而可以指示真空度。

所述真空规管中的场发射阵列的材料可以选用各种金属尖、非金属尖、化合物尖、各种适宜于场发射的纳米材料等。该种真空规管在应用过程中，由于场发射阵列所采用的材料的场发射性能较差，因此冷阴极中的栅极须施加一个较高的正电位，以从场发射阵列中拔出电子。然而栅极的正电位较高时，栅极会吸引屏蔽极中的电子，使屏蔽极中的电子打到栅极上，从而导致电子在屏蔽极中的运动轨迹变短，从而不能与屏蔽极中的气体分子碰撞使气体电离，导致真空规管灵敏度降低。

发明内容

有鉴于此，提供一种具有高灵敏度的真空规管实为必要。

一种真空规管，其包括：一冷阴极，其包括一阴极发射单元和与所述阴极发射单元相对设置的一栅极；一屏蔽极，其包括一收容空间和两个端部，该屏蔽极的一端与所述冷阴极相对设置；一阳极环，该阳极环设置于所述屏蔽极的收容空间内；一收集极，其与所述屏蔽极的另一端相对设置；所述阴极发射单元包括至少一电子发射体，该所述电子发射体包括一碳纳米管管状结构，所述碳纳米管管状结构具有一中空的线状轴心，所述碳纳米管管状结构为多个碳纳米管围绕该中空的线状轴心组成，所述碳纳米管管状结构沿所述线状轴心的一端延伸出多个电子发射尖端。

与现有技术相比较，所述真空规管的冷阴极中的电子发射体为一碳纳米管管状结构，多个电子发射尖端从碳纳米管管状结构的一端延伸出，因此，该电子发射体具有较好的场发射性能。故，只需给栅极施加较小的电压就可以使电子发射体发射出电子。由于栅极上施加的电压降低，故屏蔽极中的电子不易被栅极吸引，电子在屏蔽极中具有较长的路径，从而可以与屏蔽极中的气体碰撞，使气体电离，被收集极收集，使真空规管灵敏度提高。

附图说明

图1是本发明第一实施例的真空规管结构示意图。

图2是本发明第一实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的结构示意图。

图3是本发明第一实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的扫描电镜照片。

图4是本发明第一实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的剖视图。

图5是本发明第一实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的电子发射部的扫描电镜照片。

图6是本发明第一实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的开口的扫描电镜照片。

图7是本发明第一实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的电子发射尖端的透射电镜照片。

图8是本发明第二实施例提供的真空规管中所采用的电子发射体的结构示意图。

主要元件符号说明：

20、311 电子发射体

30 真空规管

32 屏蔽极

33 阳极环

34 离子引出极

35 反射极

36 收集极

37 电子引入极

38 外壳

39 芯柱

40 真空规管的开口

220 导电线状结构

210 碳纳米管层

302 碳纳米管管状结构的第一端

304 碳纳米管管状结构的第二端

306、206 电子发射尖端

308、212 电子发射部

310 电子发射体的开口

314 阴极发射单元

312 基底

316 栅极

341 离子引出孔

371 电子引入孔

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种真空规管30，其包括一外壳38以及设置于该外壳38内部的冷阴极31、一屏蔽极32、一阳极环33、一电子引入极37、一离子引出极34、一反射极35、一收集极36和一芯柱39。所述屏蔽极32包括一收容空间和两个端部，该屏蔽极32的一端与该冷阴极31相对设置，另一端与该离子引出极34相对设置。所述冷阴极31通过该芯柱39固定于所述外壳38的一端。所述电子引入极37设置于屏蔽极32与冷阴极31之间。所述电子引入极37中心开设一电子引入口371。所述离子引出极34设置于屏蔽极32与收集极36之间，所述离子引出极34中心开设一离子引出孔341。该收集极36指向离子引出孔341。该反射极35设置于离子引出极34的一侧。该阳极环33固定于屏蔽极32收容空间内部。

该冷阴极31包括一基底312、一阴极发射单元314和一栅极316，所述阴极发射单元314形成于所述基底312的表面，所述栅极316与阴极发射单元314相对设置。所述栅极316可以采用各种孔状结构，如金属环，金属孔或金属网。所述阴极发射单元314对准电子引入口371。所述阴极发射单元314包括多个电子发射体311。所述阴极发射单元314中的多个电子发射体311的具体设置方式不限，如相互平行且间隔设置、并排设置或交叉设置等。所述多个电子发射体311一端可以通过一导电胶与所述基底312电连接。该电连接的方式也可以通过分子间力或者其他方式实现。所述多个电子发射体311与基底312之间的位置关系不限，只需确保该电子发射体311的一端与基底312电连接即可。

该阴极发射单元314可包括多个电子发射体311。请参阅图2、图3、图4和图5，所述电子发射体311包括一碳纳米管管状结构，所述碳纳米管管状结构具有一中空的线状轴心，所述碳纳米管管状结构为多个碳纳米管围绕该中空的线状轴心组成，所述碳纳米管管状结构沿线状轴心的一端延伸出多个电子发射尖端306。所述碳纳米管管状结构中多个碳纳米管通过范德华力相互连接成一体结构。所述碳纳米管管状结构中大多数碳纳米管通过范德华力首尾相连并围绕中空的线状轴心螺旋延伸。可以理解，该碳纳米管管状结构中也存在少数随机排列的碳纳米管。该少数随机排列的碳纳米管的延伸方向没有规则。但是，所述少数随机排列的碳纳米管不影响所述碳纳米管管状结构中大多数碳纳米管的排列方式与延伸方向。在此，将线状轴心的长度方向定义为多个碳纳米管的延伸方向，将多个碳纳米管围绕所述线状轴心螺旋形成的方向定义为螺旋方向。在螺旋方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管管状结构中的大多数碳纳米管的螺旋方向与所述线状轴心的长度方向形成一定的交叉角α，且0°＜α≤90°。

所述线状轴心是空的，是虚拟的，是该碳纳米管管状结构的轴心。该线状轴心的截面形状可以为方形、梯形、圆形或椭圆形等形状，该线状轴心的截面大小，可以根据实际要求而定。

所述碳纳米管管状结构的一端具有多个电子发射尖端306，所述多个电子发射尖端306围绕所述线状轴心呈环形排列。具体地，所述碳纳米管管状结构在沿线状轴心长度的方向具有一第一端302和与该第一端302相对的一第二端304。所述碳纳米管管状结构的第一端302与基底312电连接。所述碳纳米管管状结构的第二端304指向电子引入口371。在第二端304，所述碳纳米管管状结构的整体直径沿远离第一端102的方向逐渐减小，并收缩形成一类圆锥形的缩口，作为所述电子发射体311的电子发射部308。所述电子发射体311在应用时，在电场作用下从电子发射部308发射出电子，由于电子发射体311的电子发射部308为类圆锥形，可使电子发射部108的局部电场集中，因此可增强电子发射部308的场增强因子，使电子发射体311易于发射出电子。

请一并参阅图6，所述类圆锥形的电子发射部308的末端具有一开口310，及多个突出的碳纳米管束。即，所述碳纳米管管状结构具有多个电子发射尖端的一端具有一开口310，所述碳纳米管管状结构从开口310处延伸出多个碳纳米管束作为多个电子发射尖端306。该多个碳纳米管束为所述碳纳米管管状结构从第二端304延伸出来的多个由碳纳米管组成的束状结构。该多个碳纳米管束围绕所述线状轴心呈环状排列，作为多个电子发射尖端306。由于该多个电子发射尖端306呈环形排列，因此，该多个电子发射尖端306之间的间距较大，降低了该多个电子发射尖端306之间的电场屏蔽效应。该多个碳纳米管束的延伸方向基本一致，即该多个电子发射尖端306基本沿所述线状轴心的长度方向向远离碳纳米管管状结构的方向延伸，所述远离碳纳米管管状结构的方向是指远离碳纳米管管状结构的第一端302的方向延伸。优选地，所述多个电子发射尖端306指向电子引入口371。进一步地，该多个碳纳米管束围绕所述线状轴心呈发散状排列，即该多个电子发射尖端306的延伸方向逐渐远离所述线状轴心。当该多个碳纳米管束呈发散状排列时，所述电子发射部308的虽然径向尺寸为沿远离碳纳米管管状结构的第一端302方向逐渐减小，但多个电子发射尖端306呈发散性的排列，进而电子发射部308的末端向外略微扩张，从而多个电子发射尖端306之间的距离沿延伸方向逐渐变大，使开口310处的多个电子发射尖端306相互间的间距更加扩大，降低了电子发射尖端306之间的电场屏蔽效应。所述开口310的径向尺寸范围为4微米-6微米，本实施例中，所述开口310为圆形，所述开口310的径向尺寸为5微米，因此位于开口310的相对两端的电子发射尖端306的间距大于等于5微米。

请参阅图7，每个电子发射尖端306包括多个基本平行排列的碳纳米管，并且每个电子发射尖端306的顶端突出有一根碳纳米管，即所述多个平行排列的碳纳米管的中心位置突出一根碳纳米管。该突出的碳纳米管的底端(即突出的碳纳米管的非自由端)周围还围绕有多个碳纳米管，该多个围绕的碳纳米管起到固定该突出的碳纳米管的作用。该突出碳纳米管的直径小于5纳米。本实施例中突出的碳纳米管的直径为4纳米。由于该突出的碳纳米管的直径极其小，因此，该突出的碳纳米管具有十分大的长径比，进而增加了该突出的碳纳米管的场增强因子，使该突出的碳纳米管的场发射性能优异。所述多个电子发射尖端306中相邻的电子发射尖端306中的突出的碳纳米管之间的距离为0.1微米至2微米。相邻的两电子发射尖端306中的突出的碳纳米管之间的距离与突出的碳纳米管直径的比例的范围为20∶1至500∶1。可以理解，相邻的电子发射尖端306的突出的碳纳米管之间的间距远大于突出的碳纳米管的直径，可有效降低相邻的突出碳纳米管之间的电场屏蔽效应。

具体的，所述碳纳米管管状结构是由至少一碳纳米管膜或至少一碳纳米管线沿该线状轴心的轴向紧密环绕而形成。可以理解，该碳纳米管管状结构的管壁具有一定的厚度，所述厚度可以通过控制所环绕碳纳米管膜或碳纳米管线的层数确定。该碳纳米管管状结构内径和外径的大小可以根据实际需求制备。优选地，该碳纳米管管状结构的内径范围为2微米至100微米，外径为10微米至120微米。优选地，该碳纳米管管状结构的内径范围为10微米至40微米，外径为20微米至50微米。本实施例中，该碳纳米管管状结构的内径约为18微米，外径约为30微米。

所述电子发射体311的制备方法，包括以下步骤：(S10)提供一线状支撑体；(S20)提供至少一碳纳米管膜或至少一碳纳米管线，将所述至少一碳纳米管膜或至少一碳纳米管线缠绕在所述线状支撑体表面形成一碳纳米管层；(S30)移除所述线状支撑体，得到一由碳纳米管层围成的管状碳纳米管预制体；以及(S40)将该管状碳纳米管预制体熔断，形成所述电子发射体311。

所述外壳38的作用为收容所述冷阴极31、一屏蔽极32、一阳极环33、一电子引入极37、一离子引出极34、一反射极35、一收集极36和芯柱39。该外壳38具有一开口40。该开口40与待测器件(图未示)相连。所述外壳38为一可选择结构。

所述屏蔽极32为一管状结构，具有相对的两个端部，每个端部具有一开口，位于相邻的两个端部之间为收容空间。管状结构的截面形状可以为圆形、椭圆形、方形等。所述屏蔽极32为导电材料制成，用于提供一空间，使电子在其中振荡。本实施例中，所述屏蔽极32为一形成于外壳38内表面部分区域的金膜，所述金膜形成一圆筒形。该屏蔽极32圆筒直径18毫米，长18毫米。然而，本发明的屏蔽极32的形状也不限于圆筒形，可采用其他对称的中空立体形状，只要能使电子在其中产生振荡即可。所述外壳38对应于屏蔽极32的部分可以依据屏蔽极32所需的形状而定。

所述电子引入极37能更好的使电子进入屏蔽极32。该电子引入极37为与屏蔽极32端口相配套的圆盘形结构，且电子引入极37与屏蔽极32保持电绝缘。所述电子引入极37的圆盘形结构的边缘可固定于外壳38的内表面。电子引入极37为一可选择结构。

该阳极环33通过支撑杆(图未示)固定于该屏蔽极32的收容空间内部，并通过引线外接电压。为了形成对称的鞍形电场，该阳极环33设置于屏蔽极32正中间。优选地，所述阳极环33与屏蔽极32同轴设置。该阳极环33与屏蔽极32保持电绝缘。该阳极环33的直径9毫米，是用比较细的金属丝弯成，本实施例选用直径为200微米的细金属丝制成阳极环33。

离子引出极34为与屏蔽极32端口相配套的圆盘形结构，并与屏蔽极32保持电绝缘。所述离子引出极34的圆盘形结构的边缘可固定于所述外壳38的内部。该离子引出极34中心开设的离子引出孔341和电子引入孔371的直径相同。所述离子引出极34为一可选择结构。

所述反射极35为曲面结构，该曲面结构围住屏蔽极32靠近离子引出极34的一侧。所述反射极35可为形成于所述外壳38内部的一金属层。所述外壳40对应反射极35的部分可形成所需的曲面结构。本实施例中，该反射极35为形成于该反射极35为半球面结构，其直径与屏蔽极32直径相同，为18毫米。该半球面结构以离子引出孔341为球心，使反射极35的半球面围住靠近离子引出极34的屏蔽极32的一侧，而且反射极35与离子引出极34之间保持电绝缘。所述反射极35为一可选择结构。

所述收集极36设置于该反射极35曲面结构底部，并指向离子引出孔341。该反射极35半球面底部开设一小开口(未标示)，用于设置该收集极36。该收集极36为一根细金属丝，本实例选取该金属丝直径为200微米。该收集极36大部分进入反射极35所围空间，其尖端对准离子引出孔341。反射极35与收集极36之间保持电绝缘。所述反射极35为一个可选择结构，当没有所述反射极35时，收集极36直接与屏蔽极32相对。上述阳极环33、离子引出极34和反射极35都以屏蔽极32轴身线中心对称。

真空规管30的电位设置：屏蔽极32接地Vg；阳极环33电位Va设在1000V左右；收集极36电位Vc为零；反射极35设置一个正电位Vr，以利收集极36收集离子；冷阴极31中的栅极316也须置于一个正电位，避免电子打在收集极36上；电子引入极37和离子引出极34的电位根据实际情况设置，以获得最大灵敏度。可以理解的是，其他电位也需要根据真空规管30实际工作情况调整，以获得规管最佳工作状态。

本发明的真空规管30工作时：首先是阴极发射单元314中的电子发射体311在栅极316的作用下发射电子，电子通过所述电子引入极37的电子引入孔371进入屏蔽极32。在该阳极环33接高压后，在屏蔽极32内部形成对称的鞍形电场。电子在鞍形电场中发生多次振荡，撞击气体分子并使其电离，形成离子流。根据模拟计算的结果，电子在圆筒结构的屏蔽极32内更容易振荡，从而获得较高的灵敏度。当离子流从靠近收集极36的离子引出孔341出来，在反射极35电位协同作用下，离子被收集极36所收集，转化为收集极36的电流信号，此电流大小与真空度成正比，从而可以指示真空度。

上述实施例的真空规管30各元件尺寸只为优选的典型尺寸；本发明的真空规管30尺寸并不唯一确定，视各种具体情况可作适当改动，以获得规管最佳工作状态。电子引入孔371和离子引出孔341的直径需根据实际情况设计，特别是离子引出孔341，需要考虑既不影响鞍场中电子的振荡，同时保证足够多的离子到达收集极36，作合理设计。

本发明第一实施例中的真空规管30具有以下有益效果：冷阴极31中的电子发射体311包括一碳纳米管管状结构，多个电子发射尖端306从碳纳米管管状结构的一端延伸出，因此，该电子发射体311具有较好的场发射性能。故，只需给栅极316施加较小的电压就可以使电子发射体311发射出电子。由于栅极316上施加的电压降低，故屏蔽极32中的电子不易被栅极316吸引，电子在屏蔽极32中具有较长的路径，从而可以与屏蔽极32中的气体碰撞，使气体电离，使真空规管30灵敏度提高。

本发明第二实施例提供一种真空规管，其包括一冷阴极、一屏蔽极、一阳极环、一电子引入极、一离子引出极、一反射极和一收集极。第二实施例中的真空规管的结构与第一实施例中的真空规管的结构相似，其区别在于，第二实施例中的真空规管中的电子发射体的结构与第一实施例中的电子发射体311的结构不同。请参阅图8，本发明第二实施例中的真空规管中所采用的电子场发射体20包括一碳纳米管复合线状结构。所述碳纳米管复合线状结构包括一导电线状结构220及一碳纳米管层210设置在所述导电线状结构220的表面，所述碳纳米管层210环绕所述导电线状结构220形成一碳纳米管管状结构，在所述碳纳米管复合线状结构的一端，所述碳纳米管管状结构伸出多个电子发射尖端206。所述碳纳米管复合线状结构具有多个电子发射尖端206的一端为类圆锥形，作为电子发射部212。具体地，所述导电线状结构220的整个表面被所述碳纳米管层210包覆。该碳纳米管管状结构的长度大于所述导电线状结构220的长度。所述碳纳米管层210为至少一自支撑的碳纳米管膜或碳纳米管线缠绕在所述导电线状结构220的表面形成。

所述导电线状结构220具有支撑所述碳纳米管管状结构的作用，所以该导电线状结构220应具有一定的强度及韧性。导电线状结构220的材料可以为单质金属，所述单质金属材料可以为金、银、铜或铝等金属材料。所述导电线状结构220的材料也可以为金属合金材料，如铜锡合金。所述导电线状结构220的材料还可以为碳纤维等导电的非金属材料或导电的金属氧化物等。所述导电线状结构220还可以为具有一导电层的复合线状结构，如在铜锡合金表面进一步涂覆一层铝膜；还可以在一柔性材料如纤维丝的表面镀金膜。所述导电线状结构220的直径不限，只要该导电线状结构220具有一定强度即可。优选地，所述导电线状结构220的直径范围为10微米到30微米。当导电线状结构220为铝丝，该铝丝的直径可以为25微米。本实施例中，该导电线状结构220为金丝，该金丝的直径可以为18微米。

由于所述电子发射体20的碳纳米管管状结构中设置有一导电线状结构220，因此该导电线状结构220可支撑所述碳纳米管管状结构，且使碳纳米管管状结构不易变形，进一步地该导电线状结构220可使电子发射体20的导电性增加，使电子发射体20更易于发射电子。

该电子发射体20的制备方法，其包括以下步骤：步骤S201，提供一导电线状结构，和至少一碳纳米管膜或至少一碳纳米管线。步骤S202，将所述至少一碳纳米管膜或至少一碳纳米管线缠绕在所述导电线状结构表面形成一碳纳米管复合线状结构。步骤S203，熔断所述碳纳米管复合线状结构得到电子发射体20。

本发明第二实施例中的真空规管具有以下有益效果：冷阴极中的电子发射体包括包括一碳纳米管复合线状结构，该碳纳米管复合线状结构包括一碳纳米管管状结构和一导电线状结构，该导电线状结构设置于所述碳纳米管管状结构的线状轴心处，使该碳纳米管复合线状结构的导电性提高，从而使电子发射体更加易于发射出电子，从而栅极上所需施加的电压降低，使真空规管的灵敏度提高。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种真空规管，包括：

一冷阴极，包括一阴极发射单元和与所述阴极发射单元相对设置的一栅极；

一屏蔽极，包括一收容空间和两个端部，该屏蔽极的一端与所述冷阴极相对设置；

一阳极环，该阳极环设置于所述屏蔽极的收容空间内；

一收集极，与所述屏蔽极的另一端相对设置；

其特征在于，所述阴极发射单元包括至少一电子发射体，该所述电子发射体包括一碳纳米管管状结构，所述碳纳米管管状结构具有一中空的线状轴心，所述碳纳米管管状结构为多个碳纳米管围绕该中空的线状轴心组成，所述碳纳米管管状结构沿所述线状轴心的一端延伸出多个电子发射尖端。

2.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述碳纳米管管状结构中多个碳纳米管通过范德华力相互连接成一体结构。

3.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述碳纳米管管状结构中大多数碳纳米管围绕所述中空的线状轴心螺旋延伸。

4.如权利要求3所述的真空规管，其特征在于，在螺旋方向相邻的碳纳米管之间通过范德华力首尾相连。

5.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述碳纳米管管状结构具有多个电子发射尖端的一端为类圆锥形。

6.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述碳纳米管管状结构具有多个电子发射尖端的一端具有一开口，所述碳纳米管管状结构从开口处延伸出多个碳纳米管束作为多个电子发射尖端。

7.如权利要求6所述的真空规管，其特征在于，所述开口的径向尺寸范围为4微米-6微米。

8.如权利要求6所述的真空规管，其特征在于，所述多个电子发射尖端围绕所述线状轴心呈环状排列。

9.如权利要求6所述的真空规管，其特征在于，所述多个电子发射尖端沿所述线状轴心的长度方向向阳极环延伸。

10.如权利要求6所述的真空规管，其特征在于，所述多个电子发射尖端围绕所述线状轴心呈发散状延伸。

11.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述每个电子发射尖端包括多个基本平行的碳纳米管，每个电子发射尖端的中心位置突出有一根碳纳米管。

12.如权利要求11所述的真空规管，其特征在于，所述多个电子发射尖端中相邻的两个电子发射尖端中突出的碳纳米管之间的间距与突出的碳纳米管的直径的比值为20∶1至500∶1。

13.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述电子发射体进一步包括一导电线状结构，该导电线状结构设置于所述碳纳米管管状结构的线状轴心处，该导电线状结构与碳纳米管管状结构组成一碳纳米管复合线状结构。

14.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述真空规管进一步包括一离子引出极，该离子引出极中心开设一离子引出孔，所述离子引出极设置于所述屏蔽极与所述收集极之间。

15.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述真空规管进一步包括一反射极，该反射极为曲面结构，该反射极曲面围住屏蔽极靠近离子引出极的一侧。

16.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述真空规管进一步包括一设置于冷阴极与屏蔽极之间的电子引入极，所述电子引入极中心开设一电子引入孔，所述阴极发射单元中的电子发射体的电子发射尖端指向电子引入口。

17.如权利要求1所述的真空规管，其特征在于，所述真空规管进一步包括一外壳，所述冷阴极、屏蔽极、阳极环、收集极设置在外壳内。