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随着我国航空航天、生物医学、石油化工等领域的快速进步和发展,CT作为一种保障这些重要行业的产品质量和安全的重要的无损检测手段,近年来,对其性能指标、环境适应性等提出新的要求和挑战。传统热阴极X射线管作为射线源的CT设备已经难以满足生物学、考古学、医学、材料学等诸多学科对高时间分辨率、高空间分辨率等的CT系统的迫切需求。碳纳米管冷阴极微焦X射线源具有功率高、体积小,可编程控制等优点,用于CT系统中,可大幅度提高CT系统的时间分辨率、空间分辨率,可减少受检体辐射剂量等,日益成为X射线源研究领域的热点,也是未来新型X射线源重要发展的方向之一。由于碳纳米管冷阴极微焦X射线管以碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)材料作为电子发射源,因此相对于传统的热阴极X射线管,其管内外的温度场分布、电场分布、热功率等,存在很大的差异。本论文在国家仪器专项-微纳结构超微分辨计算机三维成像分析仪开发应用(2013YQ030629)支持下开展碳纳米管冷阴极微焦X射线管外温度场、高压电场分布以及封装结构件的研究,主要研究工作如下:1.CNT冷阴极微焦X射线管外温度场、高压电场的理论仿真计算。利用Comsol软件,完成了对CNT冷阴极微焦X射线管封装构件的物理建模,并且调整计算参数,仿真计算了不同功率工作条件下的温度场分布情况以及在不同阳极电压下电场强度的分布。根据仿真结果,对设计模型进行改进优化,并获得封装构件的优化物理参数。2.CNT冷阴极微焦X射线管封装构件的结构设计。利用Solidworks软件完成了对封装构件的结构设计,对各个子模块具体尺寸进行规划,对材料的选择及加工工艺进行分析,最终生成工程图纸,完成所研制的CNT冷阴极微焦X射线管封装构件设计。3.CNT冷阴极微焦X射线管温度场分布进行实验测试。搭建实验平台,对CNT冷阴极微焦X射线管温度场分布进行实验测试,并与相对应的仿真实验获取的温度数据进行对比,二者误差范围3K以内,验证了温度场理论仿真结果的可信性。4.CNT冷阴极微焦X射线源封装构件实验测试。利用现有CT实验平台对所研制的CNT冷阴极微焦X射线源封装构件进行测试,通过长时间实验测试,验证了所研制的封装构件能够满足实际要求,取得了较好的效果。