[實(shí)用新型]一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620172514.6
• 申請(qǐng)日: 2006-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN201075369Y
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付德君;黎明;劉家瑞;劉傳勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J49/10
• 分類號(hào): H01J49/10
• 代理公司: 武漢華旭知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 江釗芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源，屬于離子源技術(shù)和真空技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在質(zhì)譜儀器的研制中，離子源的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

目前在質(zhì)譜儀器中用得最多的氣體離子源是熱電子轟擊氣體離子源，由電子發(fā)射陰極、陽極和離子引出電極組成，由于電子發(fā)射方向、電子運(yùn)動(dòng)軌跡、氣體分子與電子的運(yùn)動(dòng)方向，以及電離區(qū)形式的不同，使由此組合而成的離子源分為多種，而且性能參差不齊，靈敏度高低不等。而且在進(jìn)行高氧濃度氣體或在含有大量水蒸氣、油蒸氣的分析時(shí)，離子源的陰極材料易氧化，燈絲壽命短，且燈絲表面分解而生成的氫、氧原子與離子源器壁材料中碳結(jié)合會(huì)產(chǎn)生一氧化碳等氣體化合物。如2006年6月14日公開的鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司等申請(qǐng)的“離子源”，專利號(hào)200410077416.X，該離子源發(fā)明包括：一放電室；一磁路；一供氣系統(tǒng)；一陽極；一陰極；陰極為多個(gè)場(chǎng)發(fā)射冷陰極，采用碳納米管場(chǎng)發(fā)射裝置作為陰極，使該離子源具有低能耗，且無須時(shí)常更換陰極的優(yōu)點(diǎn)，其不足之處在于該離子源是面源，而不是點(diǎn)源，難以達(dá)到高分辨率；其設(shè)計(jì)思路是源自考夫曼源、霍耳離子源等寬束離子源的發(fā)展，這類離子源廣泛用于離子束輔助光學(xué)鍍膜裝置。因此該發(fā)明適合用于離子束鍍膜設(shè)備，而不是質(zhì)譜檢漏儀類產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能克服上述離子源的缺陷、而具有離子聚焦性好，靈敏度高，發(fā)射溫度低等優(yōu)點(diǎn)適合用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源。

本實(shí)用新型為了達(dá)到上述目的，設(shè)計(jì)了一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源，由檢漏口①、發(fā)射針腔②、鎢針③、引出極⑤、聚焦極⑥和電路系統(tǒng)⑦組成，其特征在于鎢針③直徑為0.45～0.55mm，鎢針的尖端直徑為5～10μm，鎢針尖上還有納米針尖④，鎢針置于發(fā)射針腔②中，發(fā)射針腔與檢漏口①相連，納米針尖接正偏壓、引出極接負(fù)電壓。

在聚焦離子源系統(tǒng)中，發(fā)射尖的性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射性能。本實(shí)用新型聚焦離子源是對(duì)各種氦質(zhì)譜檢漏儀離子源發(fā)射尖的改進(jìn)，目前流行的氦質(zhì)譜檢漏儀的離子源采用微米級(jí)的發(fā)射針尖，本實(shí)用新型是把納米針尖④生長在普通發(fā)射針尖上，成為納米級(jí)的發(fā)射針尖。納米針尖外加電場(chǎng)后，形成極高的電場(chǎng)強(qiáng)度，使在針尖表面周圍的氣體電離并以場(chǎng)發(fā)射的形式形成離子束流。由于納米針尖的發(fā)射面積小，盡管離子電流小，但電流密度卻很大，亮度很高，離子束直徑可達(dá)到亞微米至納米級(jí)，具有很高的靈敏度。

本實(shí)用新型聚焦離子源針腔與檢漏口相連，氣體從檢漏口進(jìn)入針腔向針尖運(yùn)動(dòng)，針尖加正偏壓后形成100MV/cm的強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)射電子使針尖表面的氣體離化，在引出極的電場(chǎng)作用下發(fā)射并加速，經(jīng)過聚焦形成極細(xì)的離子束。本實(shí)用新型聚焦離子源是利用氣體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生場(chǎng)致離子發(fā)射所形成的離子源，不會(huì)產(chǎn)生高溫。

本實(shí)用新型用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型聚焦離子源針腔的針尖出口處縫隙很小，使氣體能貼著針尖流過，針尖加正偏壓后形成強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)射電子使針尖表面周圍的氣體離化，在引出極的電場(chǎng)作用下發(fā)射并加速，針尖能發(fā)射出直徑為100納米左右或更細(xì)的聚焦離子束。本實(shí)用新型聚焦離子源，聚焦好，使電子發(fā)射方向、運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確，大大提高了氦質(zhì)譜檢漏儀的性能和靈敏度。

2、本實(shí)用新型聚焦離子源是利用氣體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生場(chǎng)致離子發(fā)射所形成的離子源，不會(huì)產(chǎn)生高溫，克服了目前普遍采用的熱電子轟擊氣體離子源的缺陷。

3、本實(shí)用新型聚焦離子源采用了納米新材料，在鎢針上設(shè)有納米針尖，提高了發(fā)射針針尖的使用壽命。

附圖說明

本實(shí)用新型用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源用附圖作進(jìn)一步說明：

圖1為本實(shí)用新型氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源示意圖。圖中①為檢漏口、②為發(fā)射針腔、③為鎢針、④為納米針尖、⑤為引出極、⑥為聚焦極、⑦為電路系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式