冷阴极场发射能为四极质谱计提供一种清洁、低污染、低功耗的电离离子源。传统的热阴极离子源由于制造成本比较低,使得它在各种质谱计中有着广泛的应用。由于热阴极离子源通常是由灯丝发热并产生热电子发射,因此,它的工作功率都较高,并且在灯丝发热的同时,还会释放一部分气体,在高真空以及超高真空工作时,这些气体容易污染本底;此外,在MEMS工艺中,热阴极离子源由于热负荷无法消散,因此不利于小型化。相反冷阴极场发射离子源则功耗低,开启速度快,并且在较低温度下工作时,它产生的功耗更少。本文针对碳纳米管作为离子源,研究其发射性能、电离性能、离子能量、离子源电压分布与四极杆的匹配、它的初步谱图的分析。本文通过CST仿真对离子源电离性能的研究得出初步结果,模拟了不同减速极孔径大小、不同加速极结构、加速极高度对电子能量、电子运动轨迹的影响,从仿真图初步得出减速极孔径大小对电子的减速效果比较明显,加速极结构主要影响电离区域内电子的运动轨迹与电子能量。接着通过实验测试得出了不同减速极孔径、加速极结构、电极间距对离子流浓度与离子能量分散的影响,得出了一个优化的离子源模型,测得此结构离子流在-8A~-9A量级。实验改变加速极电压的大小,测量离子能量的分布范围,在加速极电压为60V时,离子平均能量大约在3.6eV。最后,根据四极杆的电压分布,计算得到场发射离子源所加电压的大小,并将其和四极杆进行匹配,将CNT接5V,栅极1200V,减速极30V,加速极80V,四极杆电位为70V时,获得了场发射离子源与四极杆的初步谱图。通过场发射离子源与四极杆的匹配测试,并成功出现了氢峰、水峰以及28峰等,证明了场发射离子源能用于四极杆质谱计系统。但是目前配套中还存在四极杆的分辨率不高、灵敏度较低等问题。