[發明專利]用于飛行時間質譜中離子束整形的靜電透鏡

有效

• 申請號: 201410264489.3
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN105225918B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 李海洋;花磊;陳平;謝園園;蔣吉春
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/40
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

1.用于飛行時間質譜中離子束整形的靜電透鏡，其特征在于：

包括依次平行設置的離子入射電極(1)、聚焦環電極(3)、單透鏡入口電極(5)、離子偏轉電極(7)和單透鏡出口電極(9)，它們均為平板狀金屬電極；

于離子入射電極(1)、聚焦環電極(3)、單透鏡入口電極(5)、離子偏轉電極(7)和單透鏡出口電極(9)的中部分別設置有用于離子通過的通孔，依次為離子入射電極小孔(2)、聚焦環電極通孔(4)、單透鏡入口電極通孔(6)、離子偏轉電極通孔(8)和單透鏡出口電極通孔(10)；

離子入射電極(1)、聚焦環電極(3)、單透鏡入口電極(5)、離子偏轉電極(7)和單透鏡出口電極(9)沿各個電極上通孔軸線(通孔軸線作為z軸)依次同軸、平行設置，相鄰電極間相互絕緣。

2.根據權利要求1所述的靜電透鏡，其特征在于：

單透鏡入口電極通孔(6)、離子偏轉電極通孔(8)和單透鏡出口電極通孔(10)形狀和大小相同，且在垂直于通孔軸線的平面(x-y平面)上投影相互重合。

3.根據權利要求2所述的靜電透鏡，其特征在于：

單透鏡入口電極通孔(6)沿z軸所在的y-z平面呈面對稱；

離子偏轉電極(7)由兩塊沿z軸所在的y-z平面呈面對稱的平板狀金屬電極構成，兩塊平板狀金屬電極處于同一平面內，兩塊平板狀金屬電極間相互絕緣。

4.根據權利要求2或3所述的靜電透鏡，其特征在于：

單透鏡入口電極通孔(6)、離子偏轉電極通孔(8)和單透鏡出口電極通孔(10)在垂直于通孔軸線的平面上投影形狀為下述形狀中的一種：橢圓形，矩形，及中間為矩形、相對的左右兩邊(垂直于y軸方向的兩邊)是以矩形的邊為直徑向遠離矩形區域擴張的半圓形。

5.根據權利要求1所述的靜電透鏡，其特征在于：

離子入射電極小孔(2)和聚焦環電極通孔(4)均為圓形，其中離子入射電極小孔(2)的直徑大小為0.01～5mm，聚焦環電極通孔(4)的直徑大小為1～100mm。

6.根據權利要求1所述的靜電透鏡，其特征在于：

于離子入射電極(1)、聚焦環電極(3)、單透鏡入口電極(5)和單透鏡出口電極(9)上施加直流電壓；其中單透鏡入口電極(5)和單透鏡出口電極(9)上電壓的幅值和極性相同。

7.根據權利要求1、3或4所述的靜電透鏡，其特征在于：

于離子偏轉電極(7)的兩塊電極上分別施加電壓(V₀+V_d/2)和(V₀-V_d/2)；其中V₀為兩塊電極的平均電壓，平均電壓V₀與單透鏡入口電極(5)上電壓的幅值或極性不同，實現離子束(11)的準直，V_d為兩塊電極的電位差，用于控制離子束(11)沿x軸方向的偏轉。

8.根據權利要求4所述的靜電透鏡，其特征在于：

單透鏡入口電極通孔(6)、離子偏轉電極通孔(8)和單透鏡出口電極通孔(10)在x軸方向的高度為1～100mm，在y軸方向的寬度為2～200mm；離子束(11)沿z軸方向通過離子入射電極小孔(2)入射，經所述的靜電透鏡整形為扁平狀橫截面的平行離子束。

9.根據權利要求1所述的靜電透鏡，其特征在于：

該透鏡系統工作在氣壓低于10^-1Pa的高真空環境中；

所述的靜電透鏡用于垂直加速飛行時間質譜中，在離子進入飛行時間質量分析器前的離子束整形。

10.根據權利要求1或3所述的靜電透鏡，其特征在于：

相鄰電極間通過留有空隙相互絕緣，或在相鄰電極間設有絕緣材料使它們互相間隔相互絕緣；

兩塊平板狀金屬電極間通過留有空隙相互絕緣，或在兩塊平板狀金屬電極間設有絕緣材料使它們互相間隔相互絕緣。