X射线有着独特的物理效应和化学效应，一直以来在医疗领域和生产领域具有广泛的应用，目前市场上的大多数X射线管采用的是热阴极电子源。相对于热阴极电子源，冷阴极电子源的X射线管具有体积小、响应快、容易聚焦、无需加热、容易数字化控制等优点，而日益成为研究热点。但目前所能获得的冷阴极也存在一些问题，如阴极电子发射效率不高，发射电流稳定性低，聚焦效果差等。　　针对冷阴极电子源存在的上述问题，本文主要研究了基于碳纳米管(CarbonNanotubes，CNTs)的X射线管冷阴极电子源，包括冷阴极的制备及电子发射性能优化，聚焦结构的设计及仿真模拟，以及对封装后的冷阴极X射线管的成像测试。　　本文采用丝网印刷的方法将CNTs转移到不锈钢基底上，其发射图案为直径1mm的圆形。为克服丝印CNTs容易脱落以及与阴极基底之间存在的非欧姆接触，本文重点研究了在CNTs与不锈钢基底之间引入不同的中间层对阴极发射电流的影响，实验发现银作为中间层时CNTs电子发射效率明显提高，当外加场强为6V/μm时，发射电流从　　1.6mA(电流密度J=200mA/cm2)增加到4mA(J=500mA/cm2)。在没有外加冷却条件下连续1小时直流测试，电流可以稳定保持在3mA(J=380mA/cm2)不变。在银中掺入少量CNTs(银与CNTs重量比为5∶1)时，阴极电子发射性能进一步提高，当外加电场为6V/μm时，发射电流可达4.4mA(J=560mA/cm2)。在没有外加冷却条件下连续1小时直流测试，电流可以稳定保持在3.2mA(J=400mA/cm2)不变。实验结果表明，在丝印过程中引入的银和少量CNTs中间层，可成为发射材料和金属基底间的过渡层，不仅能增强CNTs在基底上的附着力，还能降低CNTs与基底之间的接触电阻，从而能改善阴极发射电流和电流稳定性。　　为了提高CNTs冷阴极电子源的聚焦特性，本文设计了三极结构的聚焦系统并对其聚焦特性进行了模拟分析。其中，栅极包括聚焦栅极和栅网两部分:聚焦栅极用来对电子束进行聚焦;位于发射体上方的栅网能使阴极表面电场均匀分布以提高CNTs发射效率，并能减小电子束发散，但也会截获一部分阴极发射电子。本文在固定电压参数的情况下，模拟分析了电子束随聚焦栅极的上下孔径、栅网的孔径和孔间距参数的变化，以及栅网尺寸对电子透过率的影响，并计算确定了结构尺寸参数。在阳极电压为50kV，栅极电压为2kV时，可在阳极板上获得半径为15μm的焦点，同时电子在栅网处的透过率为35.8％。在阳极电压和栅极电压上下浮动20％的范围内，阳极焦点半径不超过60μm。　　为了测试基于CNTs冷阴极三极聚焦结构的X射线管的特性，本文对封装后的X射线管进行了X射线直流成像测试。当栅极电压为4kV，阳极电压为38kV时，在阳极电流达到46μA，得到了较清晰的物体X射线静态图像，反映出冷阴极X射线管的良好发光特性以及聚焦特性。