本发明公开石墨烯作为X射线管阴极，以及一种高效率石墨烯阴极场发射X射线管。石墨烯阴极场发射X射线管包括阴极组件，阳极组件和真空玻管；其中，阴极组件包括石墨烯阴极。它具有转换效率高，杂散射线少，在医疗、安检等领域应该时减少人体所承受的辐射剂量；易于实现微焦点X射线管，发射能力强，耐压高，可广泛应用于半导体检测，工业探伤等领域；可控性好，无需加热阴极，瞬时发射，通过调节栅极电压，控制电子发射数量，控制管电流。还具有稳定性好，寿命长的特点。