近日，据中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称“西安光机所”）官网报道，其下属的光电子学研究室联合条纹相机工程中心，研制出国内首个光阴极X射线管。
这种光阴极X射线管出射X射线的强度可调，能量范围宽（1keV～100keV），脉冲宽度窄（可达皮秒量级），打破了其它国家的技术垄断。
（图片来源：西安光机所官网）
在光阴极X射线管中，电子发射单元由传统的热阴极改为对光敏感的光阴极，出射X射线的强度和时间特性完全由调制光信号的特征决定，因此，光阴极X射线管的响应速度得到了大大提升。
未来，利用该技术可望实现通信速率Gbps量级的空间X射线通信应用，同时还可应用在医学动态CT、辐射定标和闪烁体余辉测量等多个领域。
根据“器械汇”查到的资料，对“光阴极”释义如下：
《固体物理学大辞典》①的定义：“光阴极——利用外光电效应可以把光子流转变为电子流，做成各种光电器件，如光电管、光电倍增管等。光电倍增管是探测光讯号的重要仪器，这类光电器件的阴极通常是用在光照下逸出光电子效率（称灵敏度，也称响应率）较高的一些材料组成的，称为光阴极。”
《光学手册》②的介绍：“光电阴极的特性：在光照下，物体向表面以外空间发射电子（即光电子）的现象，称为光电发射效应。能产生光电发射效应的物体，称为光电发射体，在光电管中又称为光阴极。金属和半导体材料相比，光电发射效率要低得多，因而光阴极通常都采用半导体材料。”
根据以上释义，我们或者可以简单理解为：“光阴极”与“光电阴极”概念相同，能在一定能量的光子照射下发生外光电效应，将光子转化成电子。
来自《半导体光电阴极》③的资料显示，2008年，Hudanski等首次报告以碳纳米管为基础的光电阴极。碳纳米管光电阴极由Si－p－i－n光电二极管和多壁CNT（碳管）阵列两部分组成。这里将光子－电子转换的功能和电子发射的功能分开，以分别发挥各自的特长。Si－p－i－n光电二极管具有很高的内量子效率（接近100％），而CNT具有特别好的场发射④特点。
以二极管激光器激发的CNT光电阴极为电子源，可以制作出成本低并且稳定、高效的CT设备。发射电流与激光功率成比例，因而可以直接、精确地控制发射电流，控制X射线源。当触发激光电源的线路与阴极隔离时，阴极可以偏置到很高的电压，阳极可以接地，从而促进阳极的冷却。
（图片来源：《半导体光电阴极》）
在碳纳米X射线源材料研发方面，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）取得了新进展。其官网显示，深圳先进院下属的材料所（筹）光子信息与能源材料研究中心开发出一种新型的基于场发射的冷阴极X射线源。
目前，冷阴极X射线源的主要材料是碳纳米，而深圳先进院的这项研究成果更进一步，采用了硅／铜薄膜基底上硫化亚铜纳米线／氧化石墨烯异质结构。得益于铜－硫化亚铜一体化的生长模式，这种冷阴极X射线源的热稳定性得到提升，寿命高于传统场发射材料碳纳米管一个量级。同时，氧化石墨烯的引入降低了功函数，进而降低了阈值场强。这些优点使得低成本、高寿命、低阈值场强X射线源走向大规模市场成为可能。
（a）Cu基底上Cu2S纳米线／氧化石墨烯异质结构；（b）基于Cu2S纳米线／氧化石墨烯的X射线源用于鱼的成像。（图片来源：深圳先进院官网）
相关成果已经发表于纳米领域经典期刊Nanotechnology，其中有两名作者来自深圳安健科技公司。
冷阴极X射线源是目前影像设备的研究热点。传统的X射线管采用热阴极方式发射电子，电子再被高压电场加速轰击金属靶产生X射线。由于热阴极X射线管能耗高、电子束流强度与脉冲宽度调制困难，在某些特殊应用领域受到了极大限制。相比传统热阴极X射线源，基于场发射的冷阴极X射线源具有功耗低、尺寸小、响应速度快、聚焦性好等优点，是当今X射线源发展的重要趋势，已有厂商开发出相关产品。
X射线球管独立制造商万睿视在2019年RSNA上展出了采用纳米技术的新型多射线束弯曲阵列球管，其上市时间已指日可待。
（图片来源：万睿视影像）
另据“器械汇”了解，成立于2018年的广州市昊志影像科技有限公司（以下简称“昊志影像”）也在自主研发冷阴极碳纳米CT球管。
（图片来源：昊志影像）
注①：《固体物理学大辞典》，1990年由高等教育出版社出版。
注②：《光学手册》，2010年7月由陕西出版集团和陕西科学技术出版社出版，作者李景镇。
注③：《半导体光电阴极》，2013年由科学出版社出版，贾欣志编著。
注④：场发射（field emission）是指强电场作用下电子从阴极表面释放出来的现象，属于冷阴极发射。
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