碳纳米管薄膜阴极场发射研究与应用较多,理论上是很好的高功率阴极材料。发射机制可能影响重复频率发射稳定性及发射寿命需深入研究。场致阵列发射能在有限发射面积内提供很高束流。碳纳米管场增强系数与长径比成正比,其系数大于1。高功率应用理论上CNTs场致发射电流密度可以达到GA/cm2量级。等离子体阴极是强流冷阴极的另外一种重要发射机制,发射能力主要受空间电荷力影响。场致发射电流随电压呈指数增长,等离子体发射电流与电压满足Child-Langmuir定律所描述的"3/2"次幂关系;场致发射强到一定程度也可成为空间电荷限制模式,此时差别就是二极管有效间距是否有明显缩短效应。以铜基纳米碳管阴极短脉冲发射数据分析可知:束压、束流满足幂数关系,但稍大于1.5,所以电子电荷限制束流需要考虑等离子体膨胀影响。等离子体形成时间约30ns,CNTs阴极等离子体膨胀速度约3.9 cm/μs。表面等离子体是等离子体重要发射机制,阴极吸附与解吸附在表面等离子体发射中起重要作用。短脉冲发射前后阴极形貌表明:多次发射后,碳纳米管阴极表面形貌基本完整,表面球头大多清晰可见,晶体根部未脱附。不同组成藕状不锈钢基碳纳米管阴极长脉冲实验结果表明随着吸附粒子不同,重复发射稳定性与波形特征差异较大,重复性与波形之间存在不调和性。所以CNTs阴极强流发射时,其发射机理最可能为闪络型等离子体发射,阴极吸附与解吸附在表面等离子体的形成中起重要作用,制备过程中催化剂及纯化处理须慎重考虑。