[實用新型]一種輝光放電離子源裝置

有效

• 申請號: 200920246956.4
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN201590398U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 劉湘生;劉英;潘元海;李繼東;王長華
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: H01J49/10
• 分類號: H01J49/10
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本實用新型涉及對一種進口大型精密分析測試儀器的功能開發，尤其涉及一種輝光放電離子源裝置。

背景技術

輝光放電離子源，屬于低氣壓氣體放電，放電區處于非熱平衡狀態，靠高能電子碰撞、亞穩態Ar粒子的潘寧(Penning)碰撞電離，其激發能量高，電離度高，周期表上的絕大多數元素均能被電離，是質譜系統的一種很好的離子源。使用該離子源的輝光放電離子源質譜(GDMS)分析技術，由于分析靈敏度高、檢測限低，分析準確度好，測定的動態范圍寬，能作多元素快速分析、對各種元素的響應較均一、采用相對靈敏度因子(RSF)校正、可實現少標樣或無標樣分析等優點。是目前對固體導電材料進行痕量及超痕量元素分析的最有效的分析技術之一。在超純半導體材料、靶極材料、高純金屬及合金的直接固體分析中占據著重要的位置。輝光放電離子源中試樣被陰極濺射過程原子化進入放電區，可均勻地分層剝離取樣。陰極濺射的高穩定性和作用于樣品時的無選擇性，使輝光放電離子源質譜分析技術在材料的表層逐層分析、材料的高精度分析中亦發揮著重要作用。已在國民經濟各部門，大專院校，科研單位得到了廣泛的應用。隨著應用范圍的擴大，會逐漸發展為一種常規的分析測試技術。

輝光放電離子源的構型，直接影響相關離子的產率以及離子產率的穩定性，最終會影響輝光放電離子源質譜分析技術的分析靈敏度、檢測限、分析準確度等重要的分析性能指標。

目前被開發、研究的輝光放電離子源主要有格林(Greene)型輝光放電離子源和格里姆(Grimm)型輝光放電離子源。它們都屬于反常輝光放電，是反常輝光放電的二種改進的放電方法。格林型輝光放電離子源使陰極處于負輝邊緣，用提高陰極與陽極間電壓的辦法提高陰極位降，增強濺射和電離。格里姆型輝光放電離子源使陰極處于陰極暗區邊緣，限制了放電面積，使電流密度和陰極位降均大大增加，顯著地增強了陰極材料的濺射和濺射原子的電離。格林型輝光放電離子源主要適應針狀、棒狀樣品分析，格里姆型輝光放電離子源主要用于塊狀、盤狀、片狀導體等樣品分析。對于經常面臨的高新技術材料性能鑒定，材料故障判斷，材料解剖、仿型等分析問題，迫切需要對這類塊狀、盤狀、片狀固體材料進行高精度分析和表層、逐層分析，所以本實用新型著重于格里姆型的輝光放電離子源結構研究。

為獲取更好的相關離子的產率以及離子產率的穩定性，就需要研制具有良好結構的輝光放電離子源。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種輝光放電離子源，其具有較好的構型，可以克服現有技術的不足。

為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案：

一種輝光放電離子源裝置，其包括：

一采樣盤體，該采樣盤體具有一個空心腔室和中部外凸出的圓柱筒，空心腔室帶有進氣口和抽氣口，圓柱筒的外端口內插或外插一變徑帽；

一樣品盤體，樣品盤體中部有一規環，該樣品盤體套罩于采樣盤體上的圓柱筒外圍并均勻保持0.15mm～0.2mm的環形空間間距，樣品盤體中內置冷卻水套；

分析樣品作為樣品盤體的一部分用以密封放電空間，與變徑帽端面間均勻地保持0.15mm～0.2mm的間距；

樣品盤體與采樣盤體之間相互絕緣，樣品盤體與采樣盤體的圓柱筒軸向同心。

所述樣品通過水冷托塊被一活動加壓架的加壓頂桿緊壓在樣品盤體上。

所述的變徑帽和規環均分別具有若干規格，各規格的變徑帽匹配相應的規環以使分析樣品濺射圓斑直徑分別改變為φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ6mm、φ8mm、φ10mm和φ12mm。

所述的采樣盤體、樣品盤體、變徑帽由不銹鋼或黃銅材料制成；規環由可機加工陶瓷絕緣材料或黃銅、不銹鋼材料制做。

本實用新型輝光放電離子源裝置可以通過輝光放電離子源質譜接口裝置被準直地安裝在國外進口的四極質譜儀(例如，美國Elan5000)離子光學系統的軸心上，實現了輝光放電離子源與四極質譜儀的聯用，并通過該輝光放電離子源質譜聯用技術，進行固體塊狀樣品分析。擴展了現有進口儀器的應用范圍、有效降低進口儀器的運轉成本，較好的克服記憶效應，消除原系統裝置存在的沾污，為大型科學儀器的社會化服務創造了條件。

本實用新型的優點是：

1)采取非常規設計，盡量縮短采樣距離(樣品濺射表面至離子出口錐孔間的距離)至12mm，有效的提高了離子的傳輸效率。

2)用陶瓷絕緣材料做樣品盤體的規環，將0.20mm的環形空間間距縮小為0.15mm，使輝光放電離子源易于裝配、放電更加穩定并能有效地延長樣品濺射時間。

3)變徑帽和規環的可替換結構，方便滿足多種樣品的需求，并便于控制樣品間的交叉粘污。