Źródła promieniowania rentgenowskiego o dużej jasności sposobem na poprawę rozdzielczości i skrócenie naświetlania
W konwencjonalnych aparatach rentgenowskich rozgrzana do wysokich temperatur katoda półprzewodnikowa emituje elektrony (jest to tzw. zjawisko termoelektronowe). Wysokie napięcie przyspiesza elektrony, wytwarzając promieniowanie rentgenowskie. Katody termoelektronowe emitują ciągły strumień elektronów, bez możliwości emisji pulsacyjnej. Ponadto, takie nieuporządkowane źródło elektronów ma ograniczoną jasność. Naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt AXIS ("Advanced X-ray source based on field-emitting carbon nanotube cold cathode"), aby radykalnie udoskonalić technologię rentgenowską, a jednocześnie poprawić konkurencyjność unijnych małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP). Emisja polowa to emisja elektronów poddanych działaniu silnego pola elektrycznego w wyniku kwantowego efektu tunelowania. Pomimo że metoda ta daje szansę na pokonanie ograniczeń emisji termoelektronowej, jej zastosowanie było do niedawna trudne ze względu na brak wysokosprawnych emiterów elektronów. Sytuacja ta zmienia się za sprawą emisyjnych nanorurek węglowych (CNT). Jasność CNT jest o rząd wielkości większa niż jakiegokolwiek innego źródła elektronów, a ponadto nanorurki mogą pracować zarówno w trybie ciągłym, jak i pulsacyjnym. Wysoka jasność pozwala uzyskać wyższą rozdzielczość i skrócić czas naświetlania. Praca pulsacyjna umożliwia z kolei synchronizację ze zdarzeniami biologicznymi, na przykład uderzeniami serca czy szybkością oddechu. Ponadto, systemy takie są mniejsze i mniej energochłonne, co daje realną możliwość zbudowania przenośnych aparatów rentgenowskich o dużej mocy. CNT były z powodzeniem stosowane w takich systemach, choć wyłącznie w konfiguracjach nieuporządkowanych, bez kontroli nad rozmiarem czy orientacją nanorurek. Uczestniczący w projekcie AXIS naukowcy uzyskali bezprecedensową kontrolę nad właściwościami emisyjnymi dzięki zbudowaniu źródeł elektronów wykorzystujących dobrze uporządkowane macierze CNT. Następnie opracowano nanorurkowe działo elektronowe, system łączący katodę CNT z aparaturą optyczną skupiającą wiązkę elektronów. Technologia ta umożliwiła zbudowanie dwóch różnych aparatów rentgenowskich, tomograficznego do zastosowań biomedycznych oraz aparatu do metrologii materiałów. W ramach projektu AXIS powstały zaawansowane źródła promieniowania rentgenowskiego oparte na uporządkowanych macierzach emisyjnych CNT. Dalsza optymalizacja aparatury ma pozwolić na uzyskanie niezrównanej jasności, zarówno w trybie pulsacyjnym, jak i ciągłym. Przenośna technologia aparatów rentgenowskich do dużej mocy może znaleźć zastosowanie w przemyśle, medycynie, ochronie środowiska czy nawet w badaniach obiektów dziedzictwa kulturowego.
