[發明專利]離子光學裝置、離子源及利用離子源產生目標離子的方法

有效

• 申請號: 201310529116.X
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103560070A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 龍濤;包澤民;曾小輝;王培智;張玉海;劉敦一
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地質研究所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/14
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

1.一種離子光學裝置，其特征在于，包括：

腔體、設置在所述腔體內的加速電極、離子透鏡組、質量篩選器和開有一孔的擋板；

所述離子透鏡組包括至少兩個同軸且相對位置固定的單透鏡；

所述加速電極在所述腔體的一個開口處，為中空錐形結構，其錐形尖口朝外且在所述離子透鏡組的軸線上；

所述質量篩選器靠近所述腔體的另一個開口，其由沿所述離子透鏡組的軸線平行對稱設置的一對導磁結構和沿所述軸線平行對稱設置的一對電極構成；所述導磁結構之間的平行均勻磁場、所述電極產生的平行均勻電場和所述軸線之間兩兩垂直，且所述平行均勻磁場和平行均勻電場在軸線方向的長度相等；

所述擋板在所述腔體的另一個開口處，所述擋板上的孔在所述離子透鏡組的軸線上。

2.根據權利要求1所述的離子光學裝置，其特征在于，還包括：

位于所述加速電極與離子透鏡組之間垂直分布的兩個偏轉板組，每個偏轉板組由在所述軸線兩側平行對稱分布、且對稱供電的兩個矩形偏轉板組成，所述每個偏轉板組中每個偏轉板的寬度大于這兩個偏轉板之間的距離的1.5倍，所述偏轉板的寬度為偏轉板在與軸線垂直方向的尺寸。

3.根據權利要求1或2所述的離子光學裝置，其特征在于，所述質量篩選器的一對電極對稱供電，其形狀為板狀矩形結構，每個電極的寬度大于這兩個電極之間的距離的1.5倍。

4.根據權利要求1或2所述的離子光學裝置，其特征在于，所述一對導磁結構為柱狀結構，所述柱狀結構相對的端面為相互平行的矩形面，所述柱狀結構的另一端面分別與設置在所述腔體外的電磁鐵相對；或者，

所述一對導磁結構為設置在所述腔體外的電磁鐵伸入所述腔體內的部分，所述一對導磁結構相對的端面為相互平行的矩形面。

5.根據權利要求1或2所述的離子光學裝置，其特征在于，所述擋板上的孔半徑R滿足：

R<|(U2-BD2Q1U1M1)(L2+2lL)4DU1|-d2]]>

所述U1為加速電壓，所述U2為所述質量篩選器兩平行電極之間的電位差，D為所述質量篩選器兩平行電極之間的距離，B為所述平行均勻磁場的磁場強度，L為所述平行均勻磁場與所述平行均勻電場在軸線方向的長度，l為所述質量篩選器的平行電極與擋板之間的距離，所述Q1為與目標離子的荷質比最接近的離子的電荷量，所述M1為與目標離子的荷質比最接近的離子的質量，所述d為擋板處離子束斑直徑。

6.一種離子源，其特征在于，包括：

設有一出射孔的初始離子源和根據權利要求1～6任一項所述的離子光學裝置；

所述初始離子源的出射孔與加速電極的錐形尖口相對。

7.一種利用權利要求6所述的離子源產生目標離子的方法，其特征在于，包括：

根據目標離子的荷質比及與目標離子荷質比最接近的離子的荷質比，確定所述質量篩選器的一對電極所需的電位差和所需的一對導磁結構之間的平行均勻磁場強度，并根據確定的電位差向所述質量篩選器的一對電極施加電壓，同時根據確定的磁場強度向所述質量篩選器施加產生在一對導磁結構之間的平行均勻磁場所需的勵磁電流；

根據目標離子所要達到的束斑直徑及需要的聚焦位置，確定所述離子透鏡組所需的電壓，并對離子透鏡組施加所需電壓；

觸發所述初始離子源產生離子束。