CN111103615A - 一种高分辨光电子速度成像装置 - Google Patents

一种高分辨光电子速度成像装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111103615A
CN111103615A CN201911320439.1A CN201911320439A CN111103615A CN 111103615 A CN111103615 A CN 111103615A CN 201911320439 A CN201911320439 A CN 201911320439A CN 111103615 A CN111103615 A CN 111103615A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
imaging device
electron
high resolution
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911320439.1A
Other languages
English (en)
Inventor
唐紫超
陈玉婉
张将乐
陈善俊
邱兴泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN201911320439.1A priority Critical patent/CN111103615A/zh
Publication of CN111103615A publication Critical patent/CN111103615A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

一种高分辨光电子速度成像装置，包括：参考电极片、电子加速电极片、探测装置、CCD相机、屏蔽筒以及激光器。由离子源产生的团簇负离子经过电子加速电极片时与激光正交发生光脱附，产生的光电子经过电极片的双场加速到达荧光屏，并由CCD相机采集成像信息。得到中性物种的电子亲和势和负离子的垂直脱附能等信息，以探究其电子结构和成键特征。本发明装置较小，加工方便，有利于准直，背景信号干扰低，能有效的提高光电子成像的分辨率。

Description

一种高分辨光电子速度成像装置
技术领域
本发明涉及能谱分析设备领域，特别是指一种高分辨光电子速度成像装置。
背景技术
团簇的尺寸介于纳米颗粒与分子之间，其表现出来的性质往往不同于前两者，其中高比表面积、表面几何效应、量子尺寸以及生物方面的应用等，使其在材料、生物、催化等方面的应用具有良好的前景。团簇普遍存在于自然界和人类活动中，渗入到工业生产中诸多的物质运动过程和现象中，诸如燃烧、催化、结晶、溶胶等等。探究团簇是如何从原子、分子一步步生长演化而成，以及伴随这个生长过程，团簇的几何、电子结构和物理化学性质如何渐变的，具体尺寸生长到多大时，其性质才能过渡到宏观体相。
国际上有许多激光光谱技术应用于研究团簇的电子几何结构，如激光诱导荧光，共振增强多光子电离，零动能谱，红外光解离，基质隔离红外光谱，光电子能谱等。从传统光电子能谱发展起来的负离子光电子速度成像，作为一种新技术和方法用于团簇研究并逐渐显示其独特的优势。由于在电子飞行过程中引入了特殊的电子透镜，使其能量分辨大为提高。典型的速度成像能谱仪在光脱附区采用足够大的提取电压，几乎能收集所有产生的不同动能的光电子。最近几年发展起来的慢电子速度成像技术，使用的是相当低的提取电压，只保证收集动能10-20meV或更小动能的光电子。当光电子动能等于10meV时，光电子成像实验的能量分辨能优于2cm-1。高的分辨率可以解析能量近简并的电子态，甚至精细的振动结构，保证获得清晰的能谱，从而有利于光谱指认，获取相应团簇的精确的电子亲合势，垂直脱附势，不同电子态的能量间隔，以及振动频率等光谱信息，对于复杂团簇结构和性质确定，分子及分子团簇异构体的结构和性质研究等方面都有重要作用。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种装置较小，加工方便，有利于准直，能有效的提高光电子成像的分辨率。
本发明采用如下技术方案：
一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，包括参考电极、多个电子加速电极片、屏蔽筒、探测装置、CCD相机和激光器；团簇离子穿过参考电极以去除干扰离子后进入多个电子加速电极片；该激光器发出激光至其中两电子加速电极片中以与团簇离子相交使其脱附出光电子；多个电子加速电极片加速光电子经无场区至探测装置；探测装置设有荧光屏并探测光电子；CCD相机采集荧光屏上的成像信息；该屏蔽筒位于参考电极、多个电子加速电极片和探测装置外以屏蔽地磁场。
优选的，所述多个加速电极片包括依次设置的高压电子加速电极、次高压电子加速电极、直流电极和第一接地电极；高压电子加速电极设有供所述激光进入的孔。
优选的，多个所述电子加速电极片为通过凸台和凹槽嵌套连接。
优选的，所述参考电极设有多个电极片。
优选的，还包括支撑杆和陶瓷绝缘套，该支撑杆穿过参考电极和多个电子加速电极片，该陶瓷绝缘套套设于支撑杆外。
优选的，所述探测装置还包括微通道板；该微通道板一侧设有第二接地电极，另一侧设有叠加电极，该微通道板将光电子进行放大后产生次级电子，次级电子被加速撞击至荧光屏形成光斑。
优选的，所述微通道板包括两片叠放的MCP，每个MCP上设有若干倾斜的通道，两个MCP的通道构成V形。
优选的，所述荧光屏一侧设有高压电极，该高压电极与所述叠加电极之间具有高压差以加速次级电子。
优选的，所述屏蔽筒为μ合金材料的屏蔽筒。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明装置包括参考电极片、电子加速电极片、探测装置、屏蔽筒以及激光器等。团簇离子与激光器产生的激光发生光脱附，产生的光电子经过电极片的双场加速到达荧光屏形成牛顿环，并由CCD相机采集得到成像信息。整体装置较小，加工方便。
2、本发明的装置，有利于离子束的准直，精确调整离子束与激光相交的位置。
3、本发明的装置，背景信号低，能极大地提高光电子成像的分辨率，保证获得清晰的能谱。
附图说明
图1为本发明装置图；
图2为本发明电极片连接示意图；
图3为本发明探测装置的组成图；
其中：1为参考电极；2为高压电子加速电极；3为次高压电子加速电极；4为直流电极；5为第一接地电极；6为屏蔽筒；7为探测装置；8为CCD相机；9为激光器；10为支撑杆；11为陶瓷绝缘套；12、凸台；13为第二接地电极，14为微通道板，15为叠加电极，16为绝缘陶瓷隔垫，17、为高压电极，18为荧光屏。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参见图1至图3，一种高分辨光电子速度成像装置，包括参考电极1、多个电子加速电极片、屏蔽筒6、探测装置7、CCD相机8和激光器9等。参考电极1设有多个电极片，当团簇离子穿过参考电极1时，可去除干扰离子。具体的，参考电极1可包括三个无磁不锈钢电极片，电极片的的直径是75mm，孔径是26mm。
多个电子加速电极片包括依次设置的高压电子加速电极2、次高压电子加速电极3、直流电极4和第一接地电极5，多个电子加速电极片为通过凸台12和凹槽嵌套连接。即一电子加速电极片设有凹槽，相邻的电子加速电极片设有凸台，凸台可嵌入凹槽，这种连接方式可屏蔽周围接线和接头产生的电场，改善极片间的电场质量。为了获得更高质量的电场，每片电极片两个表面都作了抛光处理。
具体的，高压电子加速电极2采用-1800V的脉冲高压一级加速电子；次高压电子加速电极3采用-1610V的直流高压二级加速电子；直流电极4采用-1050V直流电压以提高成像的分辨率。
另外，高压电子加速电极2设有供激光进入的孔。团簇离子到达高压电子加速电极2与次高压电子加速电极3之间，与激光器9发出的激光相交脱附出光电子。高压电子加速电极2使用的是脉冲高压，光电子由脉冲高压和次高压加速经过第一接地电极5进入无场区，而后到达探测装置7。激光器9可采用燃料激光器，可调试不同的激光波长以满足实验要求。
高压电子加速电极2、次高压电子加速电极3、直流电极4和第一接地电极5也是由无磁不锈钢电极片组成的成像室，其电极片的孔径为24mm，可有效地减小背景信号的产生。高压电子加速电极2上孔的孔径可为10mm。参考电极1和电子加速电极片都由连接杆10和陶瓷绝缘套11组装而成。
具体的，该支撑杆10穿过参考电极1和多个电子加速电极片，该陶瓷绝缘套11套设于支撑杆10外。陶瓷绝缘套11使得这些电极片独立工作不会相互干扰。另外，两两电极片相接处呈卡齿状相互嵌套。
探测装置7包括微通道板14和荧光屏18等。该微通道板14一侧设有第二接地电极13，另一侧设有叠加电极15，该微通道板14将光电子进行放大后产生次级电子，次级电子被加速撞击至荧光屏18形成光斑。
微通道板14包括两片叠放的MCP，每个MCP上设有若干倾斜的通道，两个MCP的通道构成V形。荧光屏18相对微通道板14的一侧设有高压电极17，该高压电极17与叠加电极15之间具有高压差以加速次级电子。其中，高压电极17与叠加电极15之间设有绝缘陶瓷隔垫16,使两者电压独立工作且互不干扰。
其中，微通道板14的叠加电极15为直流高压与脉冲高压叠加的电极，MCP在脉冲偏压模式下工作，一路1000V的直流高压和一路1000V的脉冲高压分别通过电阻和电容耦合叠加，形成基线1000V、峰高1000V的2000V脉冲高压输入，构成空间分辨非常高的倍增探测器。荧光屏18的高压电极17的电压为5500V，荧光屏18是采用内侧均匀涂抹荧光粉的光窗。
次级电子在微通道板14与荧光屏18之间的高压差作用下被加速撞击到荧光屏18，荧光屏18会在相应的位置上发出荧光，形成光斑即二维分布图像，再由CCD相机8采集成像信息。CCD相机8具有结构简单，自扫描，低噪音，高精度可靠性高等优点。
该屏蔽筒6位于参考电极1、多个电子加速电极片和探测装置7外，用于屏蔽地磁场对电子飞行轨迹的影响。屏蔽筒6为μ合金材料的屏蔽筒。
本发明装置在高真空环境下工作，对CCD相机8采集的图像信息通过反阿贝尔变换的BASEX程序分析即可得到其速度分布、角分布及各电子激发态不同的电子脱附过程等重要的全部三维信息，从而获得更详细的物种的结构和物理化学性质和结构变化的动力学信息，例如中性物种的电子亲和势和负离子的垂直脱附能等信息，以探究其电子结构和成键特征。当光电子动能等于10meV时，光电子成像实验的能量分辨能优于2cm-1。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，包括参考电极、多个电子加速电极片、屏蔽筒、探测装置、CCD相机和激光器；团簇离子穿过参考电极以去除干扰离子后进入多个电子加速电极片；该激光器发出激光至其中两电子加速电极片中以与团簇离子相交使其脱附出光电子；多个电子加速电极片加速光电子经无场区至探测装置；探测装置设有荧光屏并探测光电子；CCD相机采集荧光屏上的成像信息；该屏蔽筒位于参考电极、多个电子加速电极片和探测装置外以屏蔽地磁场。
2.如权利要求1所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，所述多个加速电极片包括依次设置的高压电子加速电极、次高压电子加速电极、直流电极和第一接地电极；高压电子加速电极设有供所述激光进入的孔。
3.如权利要求2所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，多个所述电子加速电极片为通过凸台和凹槽嵌套连接。
4.如权利要求1所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，所述参考电极设有多个电极片。
5.如权利要求1所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，还包括支撑杆和陶瓷绝缘套，该支撑杆穿过参考电极和多个电子加速电极片，该陶瓷绝缘套套设于支撑杆外。
6.如权利要求1所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，所述探测装置还包括微通道板；该微通道板一侧设有第二接地电极，另一侧设有叠加电极，该微通道板将光电子进行放大后产生次级电子，次级电子被加速撞击至荧光屏形成光斑。
7.如权利要求6所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，所述微通道板包括两片叠放的MCP，每个MCP上设有若干倾斜的通道，两个MCP的通道构成V形。
8.如权利要求6所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，所述荧光屏一侧设有高压电极，该高压电极与所述叠加电极之间具有高压差以加速次级电子。
9.如权利要求1所述的一种高分辨光电子速度成像装置，其特征在于，所述屏蔽筒为μ合金材料的屏蔽筒。
CN201911320439.1A 2019-12-19 2019-12-19 一种高分辨光电子速度成像装置 Pending CN111103615A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911320439.1A CN111103615A (zh) 2019-12-19 2019-12-19 一种高分辨光电子速度成像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911320439.1A CN111103615A (zh) 2019-12-19 2019-12-19 一种高分辨光电子速度成像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111103615A true CN111103615A (zh) 2020-05-05

Family

ID=70423495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911320439.1A Pending CN111103615A (zh) 2019-12-19 2019-12-19 一种高分辨光电子速度成像装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111103615A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112444839A (zh) * 2020-11-05 2021-03-05 华东师范大学 一种高分辨光电子速度成像装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1187682A (zh) * 1998-01-23 1998-07-15 清华大学 测井用伴随α中子管
CN104103488A (zh) * 2014-05-28 2014-10-15 北京大学 用于飞行时间质谱计的场发射电离源
CN104597112A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种时间分辨的带电粒子成像装置
CN205122532U (zh) * 2015-11-26 2016-03-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于粒子成像的脉冲再参考透镜
CN205211698U (zh) * 2015-11-26 2016-05-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种高分辨的粒子成像的三场加速成像静电透镜
CN205384287U (zh) * 2015-11-26 2016-07-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种可切换的并联式粒子飞行时间质谱/粒子成像装置
CN106896089A (zh) * 2015-12-17 2017-06-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于电喷雾离子源的光电子成像装置
CN107727730A (zh) * 2017-11-29 2018-02-23 厦门大学 一种双反射式飞行时间质谱光电子速度成像仪
CN108281345A (zh) * 2018-02-28 2018-07-13 南京信息工程大学 极板可调谐光电子成像仪及其方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1187682A (zh) * 1998-01-23 1998-07-15 清华大学 测井用伴随α中子管
CN104597112A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种时间分辨的带电粒子成像装置
CN104103488A (zh) * 2014-05-28 2014-10-15 北京大学 用于飞行时间质谱计的场发射电离源
CN205122532U (zh) * 2015-11-26 2016-03-30 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于粒子成像的脉冲再参考透镜
CN205211698U (zh) * 2015-11-26 2016-05-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种高分辨的粒子成像的三场加速成像静电透镜
CN205384287U (zh) * 2015-11-26 2016-07-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种可切换的并联式粒子飞行时间质谱/粒子成像装置
CN106896089A (zh) * 2015-12-17 2017-06-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种基于电喷雾离子源的光电子成像装置
CN107727730A (zh) * 2017-11-29 2018-02-23 厦门大学 一种双反射式飞行时间质谱光电子速度成像仪
CN108281345A (zh) * 2018-02-28 2018-07-13 南京信息工程大学 极板可调谐光电子成像仪及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐小锋 等: "阈值光电子-光离子符合速度成像技术的初步应用", 《中国科学技术大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112444839A (zh) * 2020-11-05 2021-03-05 华东师范大学 一种高分辨光电子速度成像装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5307844B2 (ja) イオン移動度分析及びイオントラップ質量分析のための方法及システム
US10755915B2 (en) Microscale mass spectrometry systems, devices and related methods
CN106463336B (zh) 具有延长使用寿命的直角飞行时间检测器
US6784424B1 (en) Apparatus and method for focusing and selecting ions and charged particles at or near atmospheric pressure
CN100521064C (zh) 基质辅助激光解吸-粒子束碰撞解离飞行时间质谱仪
CN101194337B (zh) 用于二次离子以及直接和间接二次电子的粒子检测器
JP5120955B2 (ja) 二次イオン質量分析方法及びイメージング方法
CN1822305A (zh) 扫描电子显微镜
KR20120123481A (ko) 감도 및 질량 분해능이 개선된 사중극자 질량 분석기
JP2014506718A (ja) 質量分析の方法、装置、及びシステム
US9406495B2 (en) Linear ion beam bonding apparatus and array structure thereof
CN1695222A (zh) 粒子－光学装置与检测装置
CA2648746C (en) Efficient detection for ion traps
EP1721330A2 (en) Focal plane detector assembly of a mass spectrometer
JP2018522211A (ja) オーバーサンプル型飛行時間質量分析
US5464975A (en) Method and apparatus for charged particle collection, conversion, fragmentation or detection
JP2007529085A (ja) 仮想イオントラップ
CN109155231A (zh) 离子导向装置
CN111103615A (zh) 一种高分辨光电子速度成像装置
JP2022515361A (ja) プログラム可能要素を含む質量分析計のコンポーネントおよびそれらを使用するデバイスおよびシステム
CN1816383A (zh) 质谱仪和相关的离子发生器及方法
CN103311087A (zh) 一种离子偏转传输系统
US10903064B2 (en) Methods for detection of ion spatial distribution
US4841143A (en) Charged particle beam apparatus
Agarwal et al. A review on analyzers for mass spectrometry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200505

RJ01 Rejection of invention patent application after publication