TWI415158B - 真空規管 - Google Patents

Description

真空規管

本發明涉及一種真空規管。

當代科技發展迅猛，在許多高新技術領域，需要極高的真空環境，如：宇宙空間的模擬，超導技術，核聚變反應，超低溫及巨型粒子加速器技術等。而在超高真空領域，超高真空規管的研究係必不可少的重要環節。

為提供體積小、功耗小及結構簡單的超高真空及極高真空測量的真空規管，以適用於太空科技、超低溫及巨型粒子加速器等領域，范守善等人於2004年7月30日申請，於2010年08月01日公告的第TWI328243號中華民國專利中提供了一種真空規管，該真空規管包括：一冷陰極、一陽極環、一收集極及一屏蔽極。該冷陰極包括一基底、一場發射陣列及一柵極。所述場發射陣列形成於所述基底的表面。所述柵極與所述場發射陣列相對設置。所述屏蔽極一端與場發射陣列相對設置。所述屏蔽極另一端與收集極相對設置。所述陽極環固定於屏蔽極內部。上述真空規管工作時：首先係冷陰極發射電子，發射的電子進入屏蔽極。在陽極環接高壓後，在屏蔽極內部形成對稱的鞍形電場。電子在鞍形電場中發生多次振盪，撞擊屏蔽極內的氣體分子並使其電離，形成離子流。離子流被收集極所收集，轉化為收集極的電流訊號，此電流大小與真空度成正比，從而可指示真空度。

所述真空規管中的場發射陣列的材料可選用各種金屬尖 、非金屬尖、化合物尖、各種適宜於場發射的奈米材料等。該種真空規管在應用過程中，由於場發射陣列所採用的材料的場發射性能較差，因此冷陰極中的柵極須施加一較高的正電位，以從場發射陣列中拔出電子。然而柵極的正電位較高時，柵極會吸引屏蔽極中的電子，使屏蔽極中的電子打到柵極上，從而導致電子在屏蔽極中的運動軌跡變短，從而不能與屏蔽極中的氣體分子碰撞使氣體電離，導致真空規管靈敏度降低。

有鑒於此，提供一種具有高靈敏度的真空規管實為必要。

一種真空規管，其包括：一冷陰極，其包括一陰極發射單元及與所述陰極發射單元相對設置的一柵極；一屏蔽極，其包括一收容空間及二端部，該屏蔽極的一端與所述冷陰極相對設置；一陽極環，該陽極環設置於所述屏蔽極的收容空間內；一收集極，其與所述屏蔽極的另一端相對設置；所述陰極發射單元包括至少一電子發射體，該所述電子發射體包括一奈米碳管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構具有一中空的線狀軸心，所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管圍繞該中空的線狀軸心組成，所述奈米碳管管狀結構沿所述線狀軸心的一端延伸出複數電子發射尖端。

與先前技術相比較，所述真空規管的冷陰極中的電子發射體為一奈米碳管管狀結構，複數電子發射尖端從奈米碳管管狀結構的一端延伸出，因此，該電子發射體具有 較好的場發射性能。故，只需給柵極施加較小的電壓就可使電子發射體發射出電子。由於柵極上施加的電壓降低，故屏蔽極中的電子不易被柵極吸引，電子在屏蔽極中具有較長的路徑，從而可與屏蔽極中的氣體碰撞，使氣體電離，被收集極收集，使真空規管靈敏度提高。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種真空規管30，其包括一外殼38及設置於該外殼38內部的冷陰極31、一屏蔽極32、一陽極環33、一電子引入極37、一離子引出極34、一反射極35、一收集極36及一芯柱39。所述屏蔽極32包括一收容空間及二端部，該屏蔽極32的一端與該冷陰極31相對設置，另一端與該離子引出極34相對設置。所述冷陰極31通過該芯柱39固定於所述外殼38的一端。所述電子引入極37設置於屏蔽極32與冷陰極31之間。所述電子引入極37中心開設一電子引入口371。所述離子引出極34設置於屏蔽極32與收集極36之間，所述離子引出極34中心開設一離子引出孔341。該收集極36指向離子引出孔341。該反射極35設置於離子引出極34的一側。該陽極環33固定於屏蔽極32收容空間內部。

該冷陰極31包括一基底312、一陰極發射單元314及一柵極316，所述陰極發射單元314形成於所述基底312的表面，所述柵極316與陰極發射單元314相對設置。所述柵極316可採用各種孔狀結構，如金屬環，金屬孔或金屬網。所述陰極發射單元314對準電子引入口371。所述陰極 發射單元314包括複數電子發射體311。所述陰極發射單元314中的複數電子發射體311的具體設置方式不限，如相互平行且間隔設置、並排設置或交叉設置等。所述複數電子發射體311一端可通過一導電膠與所述基底312電連接。該電連接的方式也可通過分子間力或者其他方式實現。所述複數電子發射體311與基底312之間的位置關係不限，只需確保該電子發射體311的一端與基底312電連接即可。

該陰極發射單元314可包括複數電子發射體311。請參閱圖2、圖3、圖4及圖5，所述電子發射體311包括一奈米碳管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構具有一中空的線狀軸心，所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管圍繞該中空的線狀軸心組成，所述奈米碳管管狀結構沿線狀軸心的一端延伸出複數電子發射尖端306。所述奈米碳管管狀結構中複數奈米碳管通過凡得瓦力相互連接成一體結構。所述奈米碳管管狀結構中大多數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連並圍繞中空的線狀軸心螺旋延伸。可以理解，該奈米碳管管狀結構中也存在少數隨機排列的奈米碳管。該少數隨機排列的奈米碳管的延伸方向沒有規則。然，所述少數隨機排列的奈米碳管不影響所述奈米碳管管狀結構中大多數奈米碳管的排列方式與延伸方向。在此，將線狀軸心的長度方向定義為複數奈米碳管的延伸方向，將複數奈米碳管圍繞所述線狀軸心螺旋形成的方向定義為螺旋方向。在螺旋方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過 凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管管狀結構中的大多數奈米碳管的螺旋方向與所述線狀軸心的長度方向形成一定的交叉角α，且α大於0°且小於等於90°。

所述線狀軸心係空的，係虛擬的，係該奈米碳管管狀結構的軸心。該線狀軸心的截面形狀可為方形、梯形、圓形或橢圓形等形狀，該線狀軸心的截面大小，可根據實際要求而定。

所述奈米碳管管狀結構的一端具有複數電子發射尖端306，所述複數電子發射尖端306圍繞所述線狀軸心呈環形排列。具體地，所述奈米碳管管狀結構在沿線狀軸心長度的方向具有一第一端302及與該第一端302相對的一第二端304。所述奈米碳管管狀結構的第一端302與基底312電連接。所述奈米碳管管狀結構的第二端304指向電子引入口371。在第二端304，所述奈米碳管管狀結構的整體直徑沿遠離第一端102的方向逐漸減小，並收縮形成一類圓錐形的縮口，作為所述電子發射體311的電子發射部308。所述電子發射體311在應用時，於電場作用下從電子發射部308發射出電子，由於電子發射體311的電子發射部308為類圓錐形，可使電子發射部108的局部電場集中，因此可增強電子發射部308的場增強因數，使電子發射體311易於發射出電子。

請一併參閱圖6，所述類圓錐形的電子發射部308的末端具有一開口310，及複數突出的奈米碳管束。即，所述奈米碳管管狀結構具有複數電子發射尖端的一端具有一開口310，所述奈米碳管管狀結構從開口310處延伸出複數 奈米碳管束作為複數電子發射尖端306。該複數奈米碳管束為所述奈米碳管管狀結構從第二端304延伸出來的複數由奈米碳管組成的束狀結構。該複數奈米碳管束圍繞所述線狀軸心呈環狀排列，作為複數電子發射尖端306。由於該複數電子發射尖端306呈環形排列，因此，該複數電子發射尖端306之間的間距較大，降低了該複數電子發射尖端306之間的電場屏蔽效應。該複數奈米碳管束的延伸方向基本一致，即該複數電子發射尖端306基本沿所述線狀軸心的長度方向向遠離奈米碳管管狀結構的方向延伸，所述遠離奈米碳管管狀結構的方向係指遠離奈米碳管管狀結構的第一端302的方向延伸。優選地，所述複數電子發射尖端306指向電子引入口371。進一步地，該複數奈米碳管束圍繞所述線狀軸心呈發散狀排列，即該複數電子發射尖端306的延伸方向逐漸遠離所述線狀軸心。當該複數奈米碳管束呈發散狀排列時，所述電子發射部308的雖然徑向尺寸為沿遠離奈米碳管管狀結構的第一端302方向逐漸減小，但複數電子發射尖端306呈發散性的排列，進而電子發射部308的末端向外略微擴張，從而複數電子發射尖端306之間的距離沿延伸方向逐漸變大，使開口310處的複數電子發射尖端306相互間的間距更加擴大，降低了電子發射尖端306之間的電場屏蔽效應。所述開口310的徑向尺寸範圍為4微米~6微米，本實施例中，所述開口310為圓形，所述開口310的徑向尺寸為5微米，因此位於開口310的相對兩端的電子發射尖端306的間距大於等於5微米。

請參閱圖7，每一電子發射尖端306包括複數基本平行排列的奈米碳管，並且每一電子發射尖端306的頂端突出有一奈米碳管，即所述複數平行排列的奈米碳管的中心位置突出一奈米碳管。該突出的奈米碳管的底端(即突出的奈米碳管的非自由端)周圍還圍繞有複數奈米碳管，該複數圍繞的奈米碳管起到固定該突出的奈米碳管的作用。該突出奈米碳管的直徑小於5奈米。本實施例中突出的奈米碳管的直徑為4奈米。由於該突出的奈米碳管的直徑極小，因此，該突出的奈米碳管具有十分大的長徑比，進而增加了該突出的奈米碳管的場增強因數，使該突出的奈米碳管的場發射性能優異。所述複數電子發射尖端306中相鄰的電子發射尖端306中的突出的奈米碳管之間的距離為0.1微米至2微米。相鄰的兩電子發射尖端306中的突出的奈米碳管之間的距離與突出的奈米碳管直徑的比例的範圍為20：1至500：1。可以理解，相鄰的電子發射尖端306的突出的奈米碳管之間的間距遠大於突出的奈米碳管的直徑，可有效降低相鄰的突出奈米碳管之間的電場屏蔽效應。

具體的，所述奈米碳管管狀結構係由至少一奈米碳管膜或至少一奈米碳管線沿該線狀軸心的軸向緊密環繞而形成。可以理解，該奈米碳管管狀結構的管壁具有一定的厚度，所述厚度可通過控制所環繞奈米碳管膜或奈米碳管線的層數確定。該奈米碳管管狀結構內徑及外徑的大小可根據實際需求製備。優選地，該奈米碳管管狀結構的內徑範圍為2微米至100微米，外徑為10微米至120微 米。優選地，該奈米碳管管狀結構的內徑範圍為10微米至40微米，外徑為20微米至50微米。本實施例中，該奈米碳管管狀結構的內徑約為18微米，外徑約為30微米。

所述電子發射體311的製備方法，包括以下步驟：(S10)提供一線狀支撐體；(S20)提供至少一奈米碳管膜或至少一奈米碳管線，將所述至少一奈米碳管膜或至少一奈米碳管線纏繞在所述線狀支撐體表面形成一奈米碳管層；(S30)移除所述線狀支撐體，得到一由奈米碳管層圍成的管狀奈米碳管預製體；及(S40)將該管狀奈米碳管預製體熔斷，形成所述電子發射體311。

所述外殼38的作用為收容所述冷陰極31、一屏蔽極32、一陽極環33、一電子引入極37、一離子引出極34、一反射極35、一收集極36及芯柱39。該外殼38具有一開口40。該開口40與待測器件(圖未示)相連。所述外殼38為一可選擇結構。

所述屏蔽極32為一管狀結構，具有相對的二端部，每一端部具有一開口，位於相鄰的二端部之間為收容空間。管狀結構的截面形狀可為圓形、橢圓形、方形等。所述屏蔽極32為導電材料製成，用於提供一空間，使電子在其中振蕩。本實施例中，所述屏蔽極32為一形成於外殼38內表面部份區域的金膜，所述金膜形成一圓筒形。該屏蔽極32圓筒直徑18毫米，長18毫米。然而，本發明的屏蔽極32的形狀也不限於圓筒形，可採用其他對稱的中空立體形狀，只要能使電子在其中產生振蕩即可。所述外殼38對應於屏蔽極32的部份可依據屏蔽極32所需的形 狀而定。

所述電子引入極37能更好的使電子進入屏蔽極32。該電子引入極37為與屏蔽極32相配套的圓盤形結構，且電子引入極37與屏蔽極32保持電絕緣。所述電子引入極37的圓盤形結構的邊緣可固定於外殼38的內表面。電子引入極37為一可選擇結構。

該陽極環33通過支撐杆(圖未示)固定於該屏蔽極32的收容空間內部，並通過引線外接電壓。為了形成對稱的鞍形電場，該陽極環33設置於屏蔽極32正中間。優選地，所述陽極環33與屏蔽極32同軸設置。該陽極環33與屏蔽極32保持電絕緣。該陽極環33的直徑9毫米，係用比較細的金屬絲彎成，本實施例選用直徑為200微米的細金屬絲製成陽極環33。

離子引出極34為與屏蔽極32相配套的圓盤形結構，並與屏蔽極32保持電絕緣。所述離子引出極34的圓盤形結構的邊緣可固定於所述外殼38的內部。該離子引出極34中心開設的離子引出孔341及電子引入孔371的直徑相同。所述離子引出極34為一可選擇結構。

所述反射極35為曲面結構，該曲面結構圍住屏蔽極32靠近離子引出極34的一側。所述反射極35可為形成於所述外殼38內部的一金屬層。所述外殼40對應反射極35的部份可形成所需的曲面結構。本實施例中，該反射極35為形成於該反射極35為半球面結構，其直徑與屏蔽極32直徑相同，為18毫米。該半球面結構以離子引出孔341為球 心，使反射極35的半球面圍住靠近離子引出極34的屏蔽極32的一側，而且反射極35與離子引出極34之間保持電絕緣。所述反射極35為一可選擇結構。

所述收集極36設置於該反射極35曲面結構底部，並指向離子引出孔341。該反射極35半球面底部開設一小開口(未標示)，用於設置該收集極36。該收集極36為一根細金屬絲，本實例選取該金屬絲直徑為200微米。該收集極36大部份進入反射極35所圍空間，其尖端對準離子引出孔341。反射極35與收集極36之間保持電絕緣。所述反射極35為一可選擇結構，當沒有所述反射極35時，收集極36直接與屏蔽極32相對。上述陽極環33、離子引出極34及反射極35都以屏蔽極32軸身線中心對稱。

真空規管30的電位設置：屏蔽極32接地Vg；陽極環33電位Va設在1000V左右；收集極36電位Vc為零；反射極35設置一正電位Vr，以利收集極36收集離子；冷陰極31中的柵極316也須置於一正電位元，避免電子打在收集極36上；電子引入極37及離子引出極34的電位根據實際情況設置，以獲得最大靈敏度。可以理解的係，其他電位也需要根據真空規管30實際工作情況調整，以獲得規管最佳工作狀態。

本發明的真空規管30工作時：首先係陰極發射單元314中的電子發射體311在柵極316的作用下發射電子，電子通過所述電子引入極37的電子引入孔371進入屏蔽極32。在該陽極環33接高壓後，在屏蔽極32內部形成對稱的鞍形電場。電子在鞍形電場中發生多次振蕩，撞擊氣體分子 並使其電離，形成離子流。根據類比計算的結果，電子在圓筒結構的屏蔽極32內更容易振蕩，從而獲得較高的靈敏度。當離子流從靠近收集極36的離子引出孔341出來，在反射極35電位協同作用下，離子被收集極36所收集，轉化為收集極36的電流訊號，此電流大小與真空度成正比，從而可指示真空度。

上述實施例的真空規管30各元件尺寸只為優選的典型尺寸；本發明的真空規管30尺寸並不唯一確定，視各種具體情況可作適當改動，以獲得規管最佳工作狀態。電子引入孔371及離子引出孔341的直徑需根據實際情況設計，特別係離子引出孔341，需要考慮既不影響鞍場中電子的振蕩，同時保證足夠多的離子到達收集極36，作合理設計。

本發明第一實施例中的真空規管30具有以下有益效果：冷陰極31中的電子發射體311包括一奈米碳管管狀結構，複數電子發射尖端306從奈米碳管管狀結構的一端延伸出，因此，該電子發射體311具有較好的場發射性能。故，只需給柵極316施加較小的電壓就可使電子發射體311發射出電子。由於柵極316上施加的電壓降低，故屏蔽極32中的電子不易被柵極316吸引，電子在屏蔽極32中具有較長的路徑，從而可與屏蔽極32中的氣體碰撞，使氣體電離，使真空規管30靈敏度提高。

本發明第二實施例提供一種真空規管，其包括一冷陰極、一屏蔽極、一陽極環、一電子引入極、一離子引出極、一反射極及一收集極。第二實施例中的真空規管的結 構與第一實施例中的真空規管的結構相似，其區別在於，第二實施例中的真空規管中的電子發射體的結構與第一實施例中的電子發射體311的結構不同。請參閱圖8，本發明第二實施例中的真空規管中所採用的電子場發射體20包括一奈米碳管複合線狀結構。所述奈米碳管複合線狀結構包括一導電線狀結構220及一奈米碳管層210設置在所述導電線狀結構220的表面，所述奈米碳管層210環繞所述導電線狀結構220形成一奈米碳管管狀結構，在所述奈米碳管複合線狀結構的一端，所述奈米碳管管狀結構伸出複數電子發射尖端206。所述奈米碳管複合線狀結構具有複數電子發射尖端206的一端為類圓錐形，作為電子發射部212。具體地，所述導電線狀結構220的整個表面被所述奈米碳管層210包覆。該奈米碳管管狀結構的長度大於所述導電線狀結構220的長度。所述奈米碳管層210為至少一自支撐的奈米碳管膜或奈米碳管線纏繞在所述導電線狀結構220的表面形成。

所述導電線狀結構220具有支撐所述奈米碳管管狀結構的作用，所以該導電線狀結構220應具有一定的強度及韌性。導電線狀結構220的材料可為單質金屬，所述單質金屬材料可為金、銀、銅或鋁等金屬材料。所述導電線狀結構220的材料也可為金屬合金材料，如銅錫合金。所述導電線狀結構220的材料還可為碳纖維等導電的非金屬材料或導電的金屬氧化物等。所述導電線狀結構220還可為具有一導電層的複合線狀結構，如在銅錫合金表面進一步塗覆一層鋁膜；還可在一柔性材料如纖維絲的表面鍍金 膜。所述導電線狀結構220的直徑不限，只要該導電線狀結構220具有一定強度即可。優選地，所述導電線狀結構220的直徑範圍為10微米到30微米。當導電線狀結構220為鋁絲，該鋁絲的直徑可為25微米。本實施例中，該導電線狀結構220為金絲，該金絲的直徑可為18微米。

由於所述電子發射體20的奈米碳管管狀結構中設置有一導電線狀結構220，因此該導電線狀結構220可支撐所述奈米碳管管狀結構，且使奈米碳管管狀結構不易變形，進一步地該導電線狀結構220可使電子發射體20的導電性增加，使電子發射體20更易於發射電子。

該電子發射體20的製備方法，其包括以下步驟：步驟S201，提供一導電線狀結構，及至少一奈米碳管膜或至少一奈米碳管線。步驟S202，將所述至少一奈米碳管膜或至少一奈米碳管線纏繞在所述導電線狀結構表面形成一奈米碳管複合線狀結構。步驟S203，熔斷所述奈米碳管複合線狀結構得到電子發射體20。

本發明第二實施例中的真空規管具有以下有益效果：冷陰極中的電子發射體包括包括一奈米碳管複合線狀結構，該奈米碳管複合線狀結構包括一奈米碳管管狀結構及一導電線狀結構，該導電線狀結構設置於所述奈米碳管管狀結構的線狀軸心處，使該奈米碳管複合線狀結構的導電性提高，從而使電子發射體更加易於發射出電子，從而柵極上所需施加的電壓降低，使真空規管的靈敏度提高。

另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

20、311‧‧‧電子發射體

30‧‧‧真空規管

31‧‧‧冷陰極

32‧‧‧屏蔽極

33‧‧‧陽極環

34‧‧‧離子引出極

35‧‧‧反射極

36‧‧‧收集極

37‧‧‧電子引入極

38‧‧‧外殼

39‧‧‧芯柱

40‧‧‧真空規管的開口

220‧‧‧導電線狀結構

210‧‧‧奈米碳管層

302‧‧‧奈米碳管管狀結構的第一端

304‧‧‧奈米碳管管狀結構的第二端

306、206‧‧‧電子發射尖端

308、212‧‧‧電子發射部

310‧‧‧電子發射體的開口

314‧‧‧陰極發射單元

312‧‧‧基底

316‧‧‧柵極

341‧‧‧離子引出孔

371‧‧‧電子引入孔

圖1係本發明第一實施例的真空規管結構示意圖。

圖2係本發明第一實施例提供的真空規管中所採用的電子發射體的結構示意圖。

圖3係本發明第一實施例提供的真空規管中所採用的電子發射體的掃描電鏡照片。

圖4係本發明第一實施例提供的真空規管中所採用的電子發射體的剖視圖。

圖5係本發明第一實施例提供的真空規管中所採用的電子發射體的電子發射部的掃描電鏡照片。

圖6係本發明第一實施例提供的真空規管中所採用的電子發射體的開口的掃描電鏡照片。

圖7係本發明第一實施例提供的真空規管中所採用的電子發射體的電子發射尖端的透射電鏡照片。

圖8係本發明第二實施例提供的真空規管中所採用的電子 發射體的結構示意圖。

30‧‧‧真空規管

31‧‧‧冷陰極

32‧‧‧屏蔽極

33‧‧‧陽極環

34‧‧‧離子引出極

35‧‧‧反射極

36‧‧‧收集極

37‧‧‧電子引入極

38‧‧‧外殼

39‧‧‧芯柱

40‧‧‧真空規管的開口

314‧‧‧陰極發射單元

312‧‧‧基底

316‧‧‧柵極

341‧‧‧離子引出孔

371‧‧‧電子引入孔

Claims (17)

1. 一種真空規管，包括：一冷陰極，該冷陰極包括一陰極發射單元及與所述陰極發射單元相對設置的一柵極；一屏蔽極，該屏蔽極包括一收容空間及二端部，該屏蔽極的一端與所述冷陰極相對設置；一陽極環，該陽極環設置於所述屏蔽極的收容空間內；一收集極，該收集極與所述屏蔽極的另一端相對設置；其改良在於，所述陰極發射單元包括至少一電子發射體，該所述電子發射體包括一奈米碳管管狀結構，所述奈米碳管管狀結構具有一中空的線狀軸心，所述奈米碳管管狀結構為複數奈米碳管圍繞該中空的線狀軸心組成，所述奈米碳管管狀結構沿所述線狀軸心的一端延伸出複數電子發射尖端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述奈米碳管管狀結構中複數奈米碳管通過凡得瓦力相互連接成一體結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述奈米碳管管狀結構中大多數奈米碳管圍繞所述中空的線狀軸心螺旋延伸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之真空規管，其中，在螺旋方向相鄰的奈米碳管之間通過凡得瓦力首尾相連。
5. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述奈米碳管管狀結構具有複數電子發射尖端的一端為類圓錐形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述奈米 碳管管狀結構具有複數電子發射尖端的一端具有一開口，所述奈米碳管管狀結構從開口處延伸出複數奈米碳管束作為複數電子發射尖端。
7. 如申請專利範圍第6項所述之真空規管，其中，所述開口的徑向尺寸範圍為4微米~6微米。
8. 如申請專利範圍第6項所述之真空規管，其中，所述複數電子發射尖端圍繞所述線狀軸心呈環狀排列。
9. 如申請專利範圍第6項所述之真空規管，其中，所述複數電子發射尖端沿所述線狀軸心的長度方向向陽極環延伸。
10. 如申請專利範圍第6項所述之真空規管，其中，所述複數電子發射尖端圍繞所述線狀軸心呈發散狀延伸。
11. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述每一電子發射尖端包括複數基本平行的奈米碳管，每一電子發射尖端的中心位置突出有一奈米碳管。
12. 如申請專利範圍第11項所述之真空規管，其中，所述複數電子發射尖端中相鄰的二電子發射尖端中突出的奈米碳管之間的間距與突出的奈米碳管的直徑的比值為20：1至500：1。
13. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述電子發射體進一步包括一導電線狀結構，該導電線狀結構設置於所述奈米碳管管狀結構的線狀軸心處，該導電線狀結構與奈米碳管管狀結構組成一奈米碳管複合線狀結構。
14. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述真空規管進一步包括一離子引出極，該離子引出極中心開設一離子引出孔，所述離子引出極設置於所述屏蔽極與所述收集極之間。
15. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述真空規管進一步包括一反射極，該反射極為曲面結構，該反射極曲面圍住屏蔽極靠近離子引出極的一側。
16. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述真空規管進一步包括一設置於冷陰極與屏蔽極之間的電子引入極，所述電子引入極中心開設一電子引入孔，所述陰極發射單元中的電子發射體的電子發射尖端指向電子引入口。
17. 如申請專利範圍第1項所述之真空規管，其中，所述真空規管進一步包括一外殼，所述冷陰極、屏蔽極、陽極環與收集極設置在外殼內。