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简易的碳纳米管制备方法
简易的碳纳米管制备方法主要包括以下几种：
1. 化学气相沉积法（CVD）：这是一种较为常见的碳纳米管制备方法。
通过在催化剂作用下，将碳源气体（如甲烷、乙炔等）加热分解，生成碳纳米管。
催化剂可以是镍、铁、钴等金属，制备过程中需要控制气体流量、温度和反应时间等参数。
2. 激光烧蚀法：这种方法是将石墨或碳靶材置于真空环境中，利用激光束对其进行烧蚀，石墨或碳靶材在激光作用下蒸发并凝结成碳纳米管。
制备过程中需要调整激光功率、扫描速度和靶材距离等参数。
3. 电弧放电法：这种方法是通过电弧放电将碳源材料（如石墨、碳纤维等）分解，生成碳纳米管。
制备过程中需要控制电弧放电的电流、电压和放电时间等参数。
4. 模板法：模板法是将碳源材料涂抹在模板上，然后通过模板的孔隙形成碳纳米管。
这种方法可以制备具有有序排列结构的碳纳米管。
制备过程中需要选择合适的模板材料和孔径，以及控制碳源材料的浓度和固化条件。
5. 生物合成法：这种方法是利用生物体（如细菌、藻类等）的生物矿化作用，将碳源材料转化为碳纳米管。
制备过程中需要选择合适的生物体和培养条件，以及控制碳源材料的添加量和生物矿化时间。
需要注意的是，上述简易方法在制备碳纳米管时，可能存在产率、纯度和结构等方面的问题。
为了获得高质量的碳纳米管，通常需要对制备方法进行优化和改进。
同时，根据实际应用需求，还可以对碳纳米管进行功能化修饰和复合，以实现特定的性能。
碳纳米管的制备方法和应用碳纳米管是由纳米级的碳原子构成的一种纳米材料，具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于各个领域。
本文将探讨碳纳米管的制备方法以及其在材料科学、电子学和生物医学中的应用。
一、碳纳米管的制备方法目前，常见的碳纳米管制备方法主要有化学气相沉积法、电化学沉积法、电弧放电法和碳热还原法等。
化学气相沉积法是制备碳纳米管最常用的方法之一。
该方法利用金属催化剂（如铁、铜等）和含碳的气体（如一氧化碳、甲烷等）在高温下反应，生成碳纳米管。
这种方法可以控制碳纳米管的尺寸和结构，制备出高质量的碳纳米管。
电化学沉积法是一种较为简单和经济的制备方法。
通过在电极表面施加电压，使金属离子在电极上还原并沉积成碳纳米管。
这种方法可以在常温下进行，对环境友好，但产出的碳纳米管质量较低。
电弧放电法是一种高温高压条件下制备碳纳米管的方法。
通过在金属电极之间施加高电压，形成电弧放电，使电极表面的碳物质蒸发并在高温高压下形成碳纳米管。
这种方法制备出的碳纳米管尺寸较大，结构较不规则。
碳热还原法是使用碳源将金属氧化物还原成金属，并在高温下生成碳纳米管。
这种方法能够制备出高纯度的碳纳米管，但操作条件较为复杂。
二、碳纳米管在材料科学中的应用由于碳纳米管具有优异的力学性能、导电性和热导性，因此在材料科学中有广泛的应用。
碳纳米管可以添加到复合材料中，提高材料的力学性能和导电性。
此外，碳纳米管还可以用于制备超级电容器和锂离子电池，因为其具有较大比表面积和良好的电化学性能。
另外，由于碳纳米管具有较高的比表面积和孔隙结构，可以用作吸附剂来去除水和气体中的有害物质。
碳纳米管的应用还延伸到柔性电子学和传感器领域，用于制备柔性显示器件和高灵敏度的传感器，如压力传感器和化学传感器等。
三、碳纳米管在电子学中的应用碳纳米管由于其独特的电子性质，被广泛应用于电子学领域。
碳纳米管可以用作场发射源，用于制备高亮度和高分辨率的显示器件。
此外，碳纳米管也可以用于制备柔性电子器件，如柔性电池和柔性晶体管等，具有重要的应用价值。
碳纳米管的制备方法碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）是一种具有优异性能和广泛应用前景的纳米材料，具有极高的比表面积、优异的导电性和热导率，因此在材料科学、纳米技术、能源存储等领域有着重要的应用价值。
碳纳米管的制备方法多种多样，下面将介绍几种常见的制备方法。
1. 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）。
化学气相沉积法是目前制备碳纳米管最常用的方法之一。
在CVD过程中，碳源气体（如甲烷、乙烯等）与载气（如氢气、氨气等）在高温条件下通过催化剂（如铁、镍、钴等）的作用下发生化学反应，生成碳原子，最终在催化剂表面形成碳纳米管。
CVD方法制备的碳纳米管质量较高，但是需要高温和高真空条件，设备成本较高。
2. 弧放电法（Arc Discharge）。
弧放电法是一种较为简单的碳纳米管制备方法，通过在高温下将碳源（如石墨）和金属催化剂（如铁、钴、镍等）放电，产生高温等离子体，从而在合成碳纳米管。
弧放电法制备的碳纳米管质量较高，但是产率较低，且需要严格控制反应条件。
3. 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）。
化学气相沉积法是目前制备碳纳米管最常用的方法之一。
在CVD过程中，碳源气体（如甲烷、乙烯等）与载气（如氢气、氨气等）在高温条件下通过催化剂（如铁、镍、钴等）的作用下发生化学反应，生成碳原子，最终在催化剂表面形成碳纳米管。
CVD方法制备的碳纳米管质量较高，但是需要高温和高真空条件，设备成本较高。
4. 气相凝结法（Gas-phase Condensation）。
气相凝结法是一种通过在高温下将碳源气体（如甲烷、乙烯等）在惰性气体氛围中加热，然后通过快速冷却的方法制备碳纳米管。
在气相凝结法中，碳原子在高温下先形成团簇，然后在快速冷却的条件下形成碳纳米管。
这种方法制备的碳纳米管产率较高，但是质量相对较低。
5. 水热法（Hydrothermal Synthesis）。
碳纳米管的制备和表征研究碳纳米管是一种非常重要的纳米材料，由于其具有优异的物理和化学性质，能够广泛应用于电子、化学、生物和医学等领域，成为了当今最热门的研究课题之一。
本文将介绍碳纳米管的制备和表征研究，旨在尽可能全面深入地介绍它的相关研究进展。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有以下几种：1. 等离子体增强化学气相沉积法该方法先用金属作为催化剂，在氧化镁或氧化铝的载体上制备成催化剂阵列，通过引入碳源和氢气，使用等离子体的方式来生成碳纳米管。
2. 化学气相沉积法该方法将催化剂和碳源同时放置在反应器内，不用外加能量，通过化学反应来制备碳纳米管。
3. 化学还原-热解法该方法先用催化剂将氧化石墨烯还原为石墨烯，然后利用热解技术进行碳化反应，制备碳纳米管。
以上三种方法是主流的制备碳纳米管的方法，但随着研究的深入，其它方法，如水热合成法、溶液-液相界面法等也逐渐被应用于制备碳纳米管。
二、碳纳米管表征技术为了对制备的碳纳米管进行表征和刻画，研究人员开发出了各种表征技术来研究其结构和性质，下面我们来介绍一些常用的表征技术：1. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜是最常用的碳纳米管表征技术之一，通过它可以直观的获得碳纳米管的观察图像。
2. 扫描电子显微镜(SEM)与TEM不同，扫描电子显微镜可以观察到碳纳米管的表面形貌，并能够获得表面形貌的三维结构图像。
3. 拉曼光谱(Raman)拉曼光谱具有非常高的灵敏性和分辨率，能够通过对碳纳米管的拉曼光谱图像进行功率谱分析，可以获得碳纳米管的结构、相互作用和物理特性等信息。
4. X射线粉末衍射(XRD)利用X射线的衍射实验，可以得到碳纳米管的晶格结构，晶格常数以及结晶度等信息。
5. 热重分析(TGA)热重分析可以帮助我们展现出材料在温度变化下的失重信息，从而推断出碳纳米管的热稳定性和热分解温度等相关信息。
以上技术对于制备和表征碳纳米管都有非常大的帮助，不同的表征方法可以从不同角度来对碳纳米管进行综合分析，有助于我们更好地了解碳纳米管的结构和性质。
碳纳米管在电子设备中的应用碳纳米管(Carbon Nanotube, CNT)是一种由碳原子组成的纳米管，具有高强度、高导电性、高热导性和化学稳定性等特点，因此被广泛应用于电子设备中。
一、碳纳米管的制备碳纳米管可以通过多种方法制备，如电弧放电法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法等。
其中，化学气相沉积法是应用最广泛的一种方法。
该方法的原理是在高温下通过碳源和催化剂的反应生成碳纳米管。
二、碳纳米管在电子设备中的应用1.场发射器件碳纳米管具有极高的电子发射效率，因此被广泛应用于场发射器件中。
在场发射器件中，利用碳纳米管产生的高密度电子束来发射电子，从而实现电子设备的高性能和高效率。
2.半导体器件碳纳米管具有优异的电子传输性能，因此被广泛应用于半导体器件中。
碳纳米管作为半导体元件的导电通道，具有高速度和低电压的特点，可以用于制作高速电路和低功耗电路。
3.存储器件碳纳米管具有高密度和高可靠性的特点，因此被广泛应用于存储器件中。
利用碳纳米管作为储存材料，可以增大存储容量，提高读写速度和可靠性。
4.传感器碳纳米管具有优异的机械强度和灵敏度，因此被广泛应用于传感器中。
利用碳纳米管作为敏感材料，可以制作高灵敏度和高分辨率的传感器，用于检测压力、重量、形状等参数。
三、碳纳米管在电子设备中的优势与传统电子设备材料相比，碳纳米管具有以下优势：1.高强度：碳纳米管的强度是钢铁的6倍，可以制作出更坚固和轻量化的电子设备。
2.高导电性：碳纳米管的导电性比铜高100倍，可以制作出更高效的电子设备。
3.高热导性：碳纳米管的热导性比铜高10倍，可以更好地散热，避免电子设备过热的问题。
4.化学稳定性：碳纳米管具有优异的化学稳定性，可以避免电子设备受到化学腐蚀的影响。
四、碳纳米管在电子设备中的挑战尽管碳纳米管在电子设备中具有广阔的应用前景，但是仍面临以下挑战：1.制备成本高：碳纳米管的制备过程复杂，需要高温和高压条件，导致制备成本高。
2.制备工艺不稳定：碳纳米管的制备工艺不稳定，导致产品质量不均匀，难以达到商业化生产的要求。
碳纳米管的制备碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料，广泛应用于电子器件、储能材料、传感器等领域。
本文将介绍碳纳米管的制备方法及其原理。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法、电弧放电法、激光烧蚀法和碳化合物热解法等。
下面将对其中的几种常用方法进行详细介绍。
1.化学气相沉积法化学气相沉积法是目前最常用的制备碳纳米管的方法之一。
其原理是在适当的温度下，将含有碳源和催化剂的气体通过反应管，使之在催化剂表面发生化学反应，生成碳纳米管。
该方法具有制备工艺简单、成本较低等优点。
2.电弧放电法电弧放电法是一种较早被发现的碳纳米管制备方法。
其原理是在高温下，通过电弧放电使碳源蒸发，生成碳烟，进而形成碳纳米管。
该方法制备的碳纳米管质量较高，但成本较高，且产量较低。
3.激光烧蚀法激光烧蚀法是利用激光脉冲对含有碳源的固体进行瞬时加热，使之发生爆炸和蒸发，生成碳纳米管。
该方法制备的碳纳米管结构较好，但对设备要求较高，且产量较低。
4.碳化合物热解法碳化合物热解法是一种将碳源与金属催化剂一起加热至高温，使碳源在催化剂表面发生热解反应生成碳纳米管的方法。
该方法制备的碳纳米管质量较高，但对设备要求较高，且成本较高。
二、碳纳米管的制备原理无论是哪种制备方法，碳纳米管的制备都基于碳原子的重新排列和堆积。
以化学气相沉积法为例，其制备原理如下：在适当的温度下，将含有碳源和催化剂的气体通过反应管。
在催化剂表面，碳源分解生成碳原子，并在催化剂的作用下重新排列和堆积，形成碳纳米管的结构。
催化剂在碳纳米管的形成过程中起到了关键的作用。
一方面，催化剂可以提供活性位点，促使碳原子的重新排列和堆积；另一方面，催化剂还可以调控碳纳米管的直径和结构。
制备碳纳米管的温度也是一个重要的参数。
温度过高会导致碳纳米管的生长速度过快，从而影响其结构和质量；温度过低则会降低碳纳米管的生长速度。
除了制备方法和制备温度，碳源的选择也会对碳纳米管的结构和性能产生影响。
碳纳米管及场发射的特征摘要：相对于早期的阴极射线管信息显示技术（CRT），目前的场发射显示（FED）是一种平板显示成像技术，以轻质量、小体积为优势，同时又具备CRT的优点而迅速发展。
场发射技术为冷阴极材料开发的重要指标，而新材料的选取成为工业发展的趋势。
碳纳米管（CNTs）以其极高的长径比、极小的端部曲率半径和低逸出功等优势成为新一代的冷阴极材料，碳纳米管的合成、制备对材料的发展起至关重要的作用。
关键词：场发射，碳纳米管，制备1、引言纳米技术和纳米科技成为21世纪新兴科学技术，现今，纳米技术广泛应用于军工、航空、医药、制造、光学及国防等领域，为世界的发展做出重大贡献。
纳米技术的发展，纳米材料的制备、性能及应用等发面研究成为现代科研人员最为关注的一点。
本文从碳纳米管及场发射的相关知识出发，通过对碳纳米管的结构、性能、制备及应用等发面的讨论，将作为新材料开发的碳纳米管做了详细分析。
同时对与碳纳米管相关联的场发射作以阐述，将场发射的原理、所需的冷阴极材料、性能及其应用加以分析。
2、碳纳米管在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。
2、1碳纳米管的结构碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。
管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。
它是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2～20nm。
由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料;巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。
2、2碳纳米管的性能2、2、1力学性能碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。
对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。
碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。
碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。
碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。
目前在工业上常用的增强型纤维中，决定强度的一个关键因素是长径比，即长度和直径之比。
目前材料工程师希望得到的长径比至少是20:1，而碳纳米管的长径比一般在1000:1以上，是理想的高强度纤维材料。
2、2、2导电性能碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。
理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。
当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。
2、2、3传热性能碳纳米管具有良好的传热性能，CNTs具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。
另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。
2、3碳纳米管的制备2、3、1石墨电弧放电法石墨电弧放电法又称直流电弧法，其实质上是一种气体放电现象，在一定条件下是两极间的气体空间导电，是电能转化为热能和光能的过程，电弧法是制备纳米碳管的传统工艺。
它是在真空反应器中充一定压力的惰性气体或氢气，采用较粗大的石墨棒为阴极，细石墨棒为阳极，在电弧放电的过程中，阴极石墨棒被不断消耗，同时阳极石墨上沉积出含有纳米碳管的富勒烯、石墨等碳微粒。
2、3、2激光蒸发法激光蒸发法是以高能激光取代电弧放电，将含催化剂的石墨棒瞬间汽化后，再冷却而得到单壁碳纳米管，其原理与石墨电弧放电法相似。
它先将含有催化剂的石墨棒置于一长形的石英管中，再将石英反应管至于高温反应炉中，以高能激光聚焦于石墨靶上，并保持反应管温度在1200℃左右，而蒸发的碳和催化剂粒子会被流动的惰性气体带到高温炉外的水冷铜制收集器上。
催化剂中以Co/Ni或Co/Pt的混合催化剂效果最好，最高产率可达50%。
激光蒸发法不易产生电弧时常产生的非晶型碳或其他结构碳材，其生成物较一般的电弧法纯度高，杂质少。
但这种方法有自身的缺陷，它设备复杂，能耗大，成本高，不适合于大规模推广，而制得的单壁碳纳米管的纯度低，易缠结。
2、3、3催化热分解法（CVD法）催化热分解法（CVD法）因其设备简单，成本低，反应过程容易控制，生产的碳纳米管质量可以保证，且产量高，是目前制备碳纳米管的主流方法。
一般采用碳氢化物催化裂解来制备碳纳米管。
其一般的合成方法是在石英管中放一个陶瓷小舟，小舟中放一层催化剂，或将催化剂附着在基片上，反应混合气体（如C2H4和H2等）以一定的流速通过反应器进行反应，控制温度在500-1000℃，反应时间根据催化剂用量、混合气流速和反应温度而定，催化剂的种类和制备方法、载体、乙炔的比例和流速、反应温度等对所生成的数量、质量、内外径、长度都有影响。
催化法生产的碳纳米管长度可达50微米，产量大，粗产品中的碳纳米管的含量高，生产方法简单，便于控制，重复性好，是一种很有应用前途的方法。
但同电弧法一样，碳氢化合物催化分解法制备的产品中共有几种不同结构形式的碳——无定形碳、碳纤维、纳米级的石墨颗粒和碳纳米管，需要进一步纯化。
2、3、4其它制备方法2、3、4、1燃烧法武汉大学的潘春旭发明了一种制备方法，简单、可自生催化和大批量制备碳纳米管的方法。
将抛光金属基板材料经硝酸或盐酸处理后，在燃烧的乙醇或甲醇火焰中燃烧5-30分钟，即可得到碳纳米管。
2、3、4、2固体酸催化裂解法唐紫超等用氟促进的γ-Al2O3和HZSM-5混合物做固体酸催化剂，催化裂解体积比为7:1的氮气和丁烯的混合气体方法，制备出碳纳米管，结果表明，在固体酸的催化下，碳纳米管的生成温度要比以金属做催化剂的生成温度低300-400℃。
2、3、4、3等离子体法Hatta等用等离子体喷射分解沉积法，将苯蒸汽通过等离子体分解后产生的碳原子簇沉积于水冷铜板上，得到长度可达200微米的碳纳米管，但此方法设备复杂，造价昂贵，推广使用存在困难。
2、3、4、4热解聚合物法通过热解某种聚合物、聚乙烯或有机金属化合物，也可得到碳纳米管，Cho 等通过把柠檬酸和甘醇聚酯化作用得到的聚合物在400℃空气气氛下热处理8h，然后冷却到室温，得到了碳纳米管。
2、3、4、5增强等离子体热流体化学蒸汽分解沉积法Ren等通过高频磁控管喷镀发将金属镍涂敷在玻璃上，厚度为40纳米，以乙炔气体为碳源，同时以NH3作催化剂在温度为666℃条件下，通过等离子热流体化学蒸汽沉积法制备出了在镀有镍层的玻璃上排列完整的由多根碳纳米管组成的管束，管束的直径为20-400纳米，长度为0.5-50微米。
2、4碳纳米管的应用碳纳米管具有异于常规尺寸材料的物理化学性能，决定了它在电子、电池、储氢材料、信息等行业领域具有诱人的应用前景，必然会带动新一代产品性能的升级。
2、4、1碳纳米管电子学的应用碳纳米电子管是一种具有显著电子、机械和化学特性的独特材料。
其导电能力不同于不同的导体，性能方面的区别取决于应用。
可以利用CNTs内部中空结构，制成复合材料。
将其它填充材料填入CNTs 内部，然后将CNTs壁管C原子去除，就制成了新型的高长径比线材。
此外CNTs 本身也可以作为微型导线使用，采用这种新型的微材料和纳米级导线制造出将来的微型电器或量子计算机。
Chunsheng Du[1]等将电泳沉积CNTs膜应用在超级电容器的集电器上，使其响应频率（7560Hz）高出一般超级电容器70倍左右。
2、4、2碳纳米管在信息存储领域的应用对于采用催化法制得的CNTs，其碳管两端端口皆包裹着纳米级尺寸的催化微粒。
这些催化微粒通过磁学原理能可靠地记录外界信息。
又由于CNTs具有纳米级尺寸，可以在其周围包裹数目可观的催化微粒，因此能大大提高信息记录能力。
作为磁介质存储器件，CNTs与传统材料相比，其高记忆量能让现有的光盘技术的信息记录能力提高很多。
其快速的存储读取速度能让现有的计算机硬盘运行速度提升一个台阶。
2、4、3碳纳米管应用在储氢材料在石油资源日益耗竭的今天，寻找无污染、可再生的能源显得尤为重要，氢气就是这样一种能源，燃烧过程中不会产生污染大气或土壤的物质，完全是一种纯净绿色能源。
而储氢材料的研制对于氢气的运输是关键的一环，只有便于运输的能源才能普及到全世界。
碳纳米管由于其特殊的结构，中空状且纳米尺寸效应明显，化学活性大，比起其它材料能吸附更多的氢气。
迄今为止，碳纳米管已实现工业规模化生产，原料来源广，轻便易携带，十分适合于运输氢气。
一般储氢材料的问题在于不能高效的吸收和释放氢气，碳纳米管在这方面具有相对优势，但也需要进一步改进使其能在多吸收氢气的同时释放效率更高。
目前，尽管碳纳米管在理论上具有称为优秀储氢材料的潜力，但要使其应用到实践上，还需要进一步研究其吸收释放氢气的机理，从微观上改性其结构，使其能携带更多的氢气。
一旦具备了投入实用的条件，必将改变人类的能源结构，改善地球环境，造福后代。
2、4、4碳纳米管在其它领域的应用由于碳纳米管的纳米级尺寸，中空管状和极高的杨氏模量，它被认为是晶须类强化相的终极形式。
利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。
例如，在塑料中掺杂少量碳纳米管，就能具有原先所不具备的耐蚀性和力学性能，同时仍保持较好的韧性。
碳纳米管也可以和水泥、陶瓷等一些无机材料合成复合材料，使新材料既保持原先材料的特点，也能具有碳纳米管的一些特性。
这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抗热变形性能强。
3、场发射3、1场发射显示的原理场发射的原理是利用固体物理学中的隧道效应，冷阴极材料在外加强电场的作用下，电子被激发出表面进入真空中随后打入阳极材料显示成像，是一种实现大功率高密度电子流的方法。
1960年SHoulder提出了一种真空三极管结构，其原理是使用场发射电子源[2]。
