CN211654767U - 一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪 - Google Patents
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Abstract
一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，包括离子源室、加速室、透镜室、探测室及成像室,该离子源室用于生成离子团簇，该加速室将离子团簇加速推出，该透镜室用于保证离子团簇的聚焦及其飞行方向；该探测室用于检测离子团簇的分布信息，并选择感兴趣的离子团簇进入成像室；成像室设有离子透镜、加速电极、磁屏蔽筒和成像探测器；该离子透镜用于聚焦离子团簇至加速电极，在加速电极处与一脱附激光互相作用产生光电子并加速，成像探测器探测光电子并采集图像信息；该磁屏蔽筒套设于加速电极和成像探测器外。本实用新型结构简单且紧凑，造价便宜，性能稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及质谱能谱分析领域，特别是一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪。
背景技术
目前，直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪通常由5个部分组成，包括离子源室、加速室、透镜室、探测室及成像室，工作时仪器内处于高真空状态。
具体的操作流程：实验时，首先利用一束532nm激光溅射样品耙，产生等离子体。等离子体与脉冲阀喷出的惰性气体或是载带了反应气体进行碰撞，从而冷却成簇，生成离子团簇。产生的离子团簇束流经过一个准直器，截取了束流一部分进入加速场，在脉冲加速器作用下垂直引入到Wiley-McLaren飞行时间质谱到达探测器，进行飞行时间质谱分析。当进行负离子团簇光电子速度成像时，离子团簇进入光脱附区，再在一束脉冲脱附激光的作用下脱附产生光电子和相应的中性分子。光电子在垂直式成像电极的作用投影到成像探测器上，再由其后面的CCD相机采集荧光光斑，累加开成光电子投影图像。二维的光电子投影图像经过反阿贝尔变换，可以恢复成三维的光电子速度图像。对光电子速度图像进行积分，不仅可以得到团簇负离子的光电子能谱，还可以同时得到相应的光电子角分布信息。但是，现有的直线式成像采集的光电子谱分辨较低且背景信号干扰强。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的能谱分辨率低且背景信号干扰强等缺陷等缺陷，提出一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，结构简单、紧凑的。
本实用新型采用如下技术方案：
一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，包括离子源室、加速室、透镜室、探测室及成像室,该离子源室用于生成离子团簇，该加速室将离子团簇加速推出至透镜室，该透镜室用于保证离子团簇的聚焦及其飞行方向；该探测室用于检测离子团簇的分布信息，并选择感兴趣的离子团簇进入成像室；其特征在于：成像室设有离子透镜、加速电极、磁屏蔽筒和成像探测器；该离子透镜用于聚焦离子团簇至加速电极，在加速电极处与一脱附激光互相作用产生光电子并加速，成像探测器探测光电子并采集图像信息；该磁屏蔽筒套设于加速电极和成像探测器外。
优选的，所述磁屏蔽套筒为μ合金材质的磁屏蔽筒。
优选的，所述成像探测器包括两片微通道板、荧光屏和CCD相机。
优选的，所述探测室包括依次设置的离子探测器和直线式导入器。
优选的，所述探测室还设有闸板阀以保护探测室的真空度。
优选的，所述离子探测器设有两片微通道板和一接收电极。
优选的，所述透镜室包括依次设置的第一透镜、第二透镜和第一离子偏转器。
优选的，所述加速室包括依次设置的加速器和第二离子偏转器，该第二离子偏转器包括上下偏转单元和左右偏转单元。
由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型可以应用于质谱分析及能谱分析领域，利用激光溅射样品产生的离子团簇被加速到达离子探测器，记录离子团簇质谱分布；选择感兴趣的离子团簇进行光电子成像，得到成像及能谱图。整套仪器设计结构简单且紧凑，造价便宜，性能稳定性好，质谱分布高且测量的质荷比范围广；光电子成像分辨率高，背景信号干扰少。
附图说明
图1为本实用新型结构图；
图2是本实用新型采集的铜负离子的质谱图。
图3是本实用新型采集的铜负离子的光电子成像及能谱图；
其中：1为加速器；2为第二离子偏转器；3为第一透镜，4为第二透镜；5为第一离子偏转器，6为闸板阀；7为离子探测器；8为直线式导入器；9为离子透镜，10为加速电极；11为磁屏蔽筒；12为成像探测器；13为CCD相机。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
参见图1，一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，包括离子源室、加速室、透镜室、探测室及成像室等。该离子源室用于生成离子团簇，其可包括激光器、样品耙、脉冲阀等，通过一束532nm激光溅射样品耙，产生等离子体，等离子体与脉冲阀喷出的惰性气体或是载带了反应气体进行碰撞，从而冷却成簇，生成离子团簇。产生的离子团簇束流经过一个准直器，截取了束流一部分进入加速室。
该加速室将离子团簇加速推出至透镜室。具体的，加速室包括依次设置的加速器1和第二离子偏转器2，该加速器1对离子团簇进行加速，该第二离子偏转器2包括上下偏转单元和左右偏转单元，共四个偏转单元，用于保证离子的传输。
该透镜室用于保证离子团簇的聚焦及其飞行方向。具体的，透镜室包括依次设置的第一透镜3、第二透镜4和第一离子偏转器5。该第一透镜3和第二透镜4起到离子聚焦的作用。该第二离子偏转器2用于保证离子的飞行方向，确保离子团簇飞行至探测室。该第二离子偏转器为上下偏转。
该探测室用于检测离子团簇的分布信息，并选择感兴趣的离子团簇进入成像室，该感兴趣的离子团簇可以是铜离子等，根据需要选择。该探测室包括依次设置的离子探测器7和直线式导入器8，进行飞行时间质谱分析。该离子探测器7设有两片微通道板和一接收电极，用于增益及接收离子信号。
直线导入器8的作用有：可以自由调整质谱探测器的上下位置；且在做成像实验时，可以将质谱探测器移出离子的飞行路径，使离子正常飞行至成像室。
进一步的，探测室还设有闸板阀6，以保护探测室的真空度。具体的，当进行换样品时，会有部分空气进入源室，关闭闸板阀6可以很好的保护离子探测器7及成像室的真空不变。
成像室设有离子透镜9、加速电极10、磁屏蔽筒11和成像探测器12。该离子透镜9用于聚焦离子团簇至加速电极10即进入光脱附区，该加速电极10为垂直式成像电极。离子团簇在加速电极10处与一脱附激光互相作用产生光电子，光电子被加速至成像探测器12，成像探测器12探测光电子并采集图像信息。
该磁屏蔽筒11套设于加速电极10和成像探测器12外，屏蔽套筒为μ合金材质的磁屏蔽筒，用于屏蔽磁场对电子飞行的干扰。
进一步的，成像探测器12包括两片微通道板、荧光屏和CCD相机13。光电子在垂直式成像电极的作用下投影到荧光屏，通过CCD相机13采集荧光光斑的图像信息，累加形成光电子投影的二维图像。
本实用新型的真空系统由真空腔体、真空检测器及机械泵、分子泵等组成。真空依靠2个1500升涡轮分子泵维持，这两个分子泵共用一个2升机械泵做前级泵。光脱附区部有一个1300升磁悬浮分子泵，它们共用一个70升分子泵组作为前级泵。
图2是本实用新型的所述直线式飞行时间质谱采集的铜负离子的质谱图。从质谱图中可以看出铜负离子的质谱峰信息。铜离子质谱分辨有700，且离子信号强度高。
本实施例中，图3是本实用新型垂直式光电子速度成像仪采集的铜负离子的光电子成像及能谱图。由成像及能谱图可以看出，背景干扰少，分辨达到3.8％。
上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (8)
1.一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，包括离子源室、加速室、透镜室、探测室及成像室,该离子源室用于生成离子团簇，该加速室将离子团簇加速推出至透镜室，该透镜室用于保证离子团簇的聚焦及其飞行方向；该探测室用于检测离子团簇的分布信息，并选择感兴趣的离子团簇进入成像室；其特征在于：成像室设有离子透镜、加速电极、磁屏蔽筒和成像探测器；该离子透镜用于聚焦离子团簇至加速电极，在加速电极处与一脱附激光互相作用产生光电子并加速，成像探测器探测光电子并采集图像信息；该磁屏蔽筒套设于加速电极和成像探测器外。
2.如权利要求1所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述磁屏蔽套筒为μ合金材质的磁屏蔽筒。
3.如权利要求1所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述成像探测器包括两片微通道板、荧光屏和CCD相机。
4.如权利要求1所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述探测室包括依次设置的离子探测器和直线式导入器。
5.如权利要求4所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述探测室还设有闸板阀以保护探测室的真空度。
6.如权利要求4所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述离子探测器设有两片微通道板和一接收电极。
7.如权利要求1所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述透镜室包括依次设置的第一透镜、第二透镜和第一离子偏转器。
8.如权利要求1所述的一种直线式飞行时间质谱垂直式光电子速度成像仪，其特征在于：所述加速室包括依次设置的加速器和第二离子偏转器，该第二离子偏转器包括上下偏转单元和左右偏转单元。
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