基于多壁碳纳米管场发射与吸附原理的压力传感技术研究

设计了一种基于多壁碳纳米管(MWNT)场发射和气体吸附的压力传感器。通过热化学气相沉积法(CVD)在合金基底上直接制备具有强附着性能的MWNT薄膜,以MWNT薄膜为场发射阴极,利用气体吸附引发的场发射电流增强效应,测量环境压力。在实验室条件下分别测试了N_2和大气成分下的气体压力传感性能,结果显示,MWNT阴极材料在两种气体环境中均存在小电流场发射随真空压力升高而增长的传感效应。基于该效应,设计了一种微型实用型压力传感器。该传感器具有量程宽(1×10~(-7)～1×10~(-3)Pa)、体积小(4 mm×5 mm×9 mm)、功耗低(5×10~(-6)～0.8 W)、无干扰、长寿命等优点。传感器封装在X光管中进行测试的结果表明,封装后X光管内部真空度升高可达2个数量级,且X光管的真空度随放置时间的延长而变差,结果符合理论预期。