[發明專利]非共線質量分辨閾值電離光譜儀

無效

• 申請號: 200710168392.2
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101158641A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 張嵩;唐穎;曹振洲;華林強;張冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/25
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及光譜儀，涉及質量分辨閾值電離光譜的測量。

背景技術

質量分辨閾值電離光譜是精確測量分子電離勢、獲得離子振動結構等信息的一種高分辨光譜學方法，其英文名稱為Mass?analyzedthreshold?ionization?spectroscopy，簡稱為MATI光譜。該方法為紐約州立大學的Johnson等人所創立，標志性成果發表在Journal?of?ChemicalPhysics雜志第94卷第8期5769-5771頁上，文章題目為Mass?analyzedthreshold?ionization?spectroscopy。

Johnson的發明是用進樣裝置、時序控制電路、飛行時間質譜儀、數據采集系統和脈沖激光器等設備來測量MATI光譜，其中進樣裝置由載氣源、樣品及樣品池、載氣管、脈沖閥和漏勺(skimmer)組成；數據采集系統由示波器和門積分電路(boxcar)組成；飛行時間質譜儀由真空腔、真空泵、離子透鏡和探測器組成。離子透鏡由四塊極板共軸排列組成，第一極板和第二極板之間為破壞場區，第二極板和第三極板為場致電離區，第三極板和第四極板為加速場區。該系統在載氣源保持1個左右大氣壓下持續給裝有樣品的樣品池供氣，樣品池出來的氣體混有樣品氣體，經載氣管進入脈沖閥。脈沖閥開啟時形成超聲分子束，經漏勺準直后到達破壞場區，與此同時，脈沖激光器恰好有一個脈沖達到該破壞場區并與分子束相互作用。相互作用后形成離子和高里德堡態分子，其中離子被破壞場排斥掉，高里得堡態分子則由慣性飛至場致電離區，場致電離后的離子在加速場的加速下飛至探測器。示波器記錄達到探測器的質譜信號，并用門積分電路記錄特定質量數離子的信號隨激光波長的變化，就得到了MATI光譜。

由于激光的單光子能量有限，MATI光譜的應用也因此受到限制，其不足之處在于：(1)分子的電離勢一般都高于傳統激光單光子能量，分子電離需要兩個或兩個以上的光子才能實現，這就意味著得到的MATI光譜勢必受選擇定則的影響，有些離子振動能級信息無法探測到。(2)分子的高里德堡態和超激發態能量很高，需要吸收多個多光子才能實現。而并非所有分子都有合適的中間態，所以有些分子在現有激光條件下不能實現其高里德堡態和超激發態的探測。

同步輻射光源是一種強度大、亮度高、頻譜連續、方向性及偏振性好和潔凈真空環境的新型光源，該新型光源在很多領域得到了廣泛應用，但在MATI光譜領域中受到了非常大的限制。其主要原因是同步輻射光脈沖重復率比較高，其脈沖間隔僅為納秒到微秒，飛行時間質譜儀中的極板不能將直接電離的和場致電離的離子區分開來，因而不能得到MATI光譜。

Ng小組在該領域的研究成果發表在Review?of?ScientificInstruments雜志第71卷第3期1325-1331頁，文章名稱為Pulsed?fieldionization-photoion?spectroscopy?using?two-bunch?synchrotron?radiation：Time-of-flight?selection?scheme。該成果通過改造同步輻射光源得到了脈沖場致電離光電子譜(pulsed?field?ionization-photoelectron)。雖然結果較佳，然而其工程量大，耗資甚多，且會影響其他工作站的工作。

發明內容

本發明的目的是，提供非共線質量分辨閾值電離光譜儀。該光譜儀采用了將飛行時間質譜儀中離子透鏡的極板設計為兩組非共線放置的方式，以及用溢流閥進行進樣，將直接電離的和場致電離的離子區分開來而得到了同步輻射光作用下的MATI光譜。本發明的優點是：將直接電離的離子和場致電離的離子區分開來而得到了同步輻射光作用下的MATI光譜，減小了成本，提高了采集效率。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

非共線質量分辨閾值電離光譜儀由惰性氣體載氣源、減壓閥、第一載氣管、樣品池、第二載氣管、真空腔、分子泵、機械泵、溢流閥、漏勺、第一極板、第二極板、第三極板、第四極板、第五極板、第六極板、離子信號探測器、門積分電路、示波器、第一脈沖電源、第二脈沖電源、第三脈沖電源和同步輻射光源組成。