[發明專利]一種測量脈沖離子束脈沖寬度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201611025682.7
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108089064B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 陳平;李海洋;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: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種利用 測量脈沖離子束脈沖寬度的裝置進行離子源脈沖寬度測量的方法，其特征在于：所述測量脈沖離子束脈沖寬度的裝置為：

沿脈沖離子束（1）軸線方向上設置有偏轉電極（2），偏轉電極（2）的兩個極片沿脈沖離子束（1）軸線兩側呈對稱分布，沿脈沖離子束（1）軸線的延長線方向上設置有轉換靶（3），沿轉換靶（3）的法線方向設置有離子檢測裝置（4）；偏轉電極（2）是平板狀并沿軸線兩側對稱平行設置，或是圓弧狀沿軸線兩側對稱設置；轉換靶（3）的作用是在其表面將脈沖離子束（1）利用轟擊濺射轉換為二次離子，轉換靶（3）表面脈沖離子束（1）轟擊濺射區域為一平面，平面處采用的材料為銅、銀、金、鐵中的一種或二種以上；離子檢測裝置（4）對轉換靶（3）產生的二次離子進行檢測，為微通道板探測器或是飛行時間質譜儀；

利用測量脈沖離子束脈沖寬度的裝置進行離子源脈沖寬度測量的方法為：

固定所述的偏轉電極（2）的一側極片上的電位V1，并在另一側極片上施加一個脈沖電壓，當脈沖電壓電位等于V1時，偏轉電極（2）之間沒有電壓差，脈沖離子束（1）會沿直線通過偏轉電極（2）并轟擊到轉換靶（3）上，濺射產生的離子被離子檢測裝置（4）收集后進行檢測，反之當脈沖電壓處于V2（V2≠V1）時，偏轉電極（2）之間產生電壓差，脈沖離子束（1）中尚未通過偏轉電極（2）的離子受到偏轉電極（2）的偏轉作用、無法轟擊到轉換靶（3）上，離子檢測裝置（4）僅能檢測到脈沖高壓V2施加之前已經通過偏轉電極（2）的離子在轉換靶（3）上濺射產生的離子信號；

步驟1，設脈沖離子束的周期T，在脈沖離子束的一個周期內設定離子偏轉電極（2）另一側電極上脈沖高壓V2施加的時刻t，t小于等于T，可以在離子檢測裝置（4）上測量到脈沖高壓V2施加前脈沖離子束（1）中已通過偏轉電極（2）的離子轟擊濺射轉換靶（3）所產生的離子信號；進而可以測定一個周期內，由周期起始時刻至t時刻時間段內的離子信號；

在脈沖離子束的m+1個不同周期內通過改變離子偏轉電極（2）另一側電極上脈沖高壓V2施加的時刻t， t小于等于T，進而可以測定不同周期內，由每一個周期起始時刻至t時刻時間段內的離子信號；獲得m+1個t時間段內的離子信號，對應為t1、t2……tm、T，根據測量精度需要m至少為大于等于5的整數；

步驟2，將測得的離子信號通過計算后得出每一個掃描時間點t所對應的轉換靶（3）上產生離子流的相對強度，這也反應了脈沖離子束（1）通過偏轉電極（2）時所有離子的時間分布范圍，同時也測得了脈沖離子束（1）通過偏轉電極（2）時的脈沖寬度大小。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述脈沖離子束（1）是經過聚束后轟擊到轉換靶（3）上的束斑直徑在100 微米以下，離子脈沖寬度在10 納秒至500納秒之間，離子電流強度在10皮安至100納安之間，帶電離子的性質是正電荷或者負電荷，離子的能量1000電子伏到50千電子伏之間。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的偏轉電極（2）上施加的脈沖電壓V1、V2分別是正電位，或是負電位，脈沖電壓的脈寬要求大于等于T，（V1-V2）的差值的絕對值越大，脈沖離子束（1）偏轉效果更明顯。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的偏轉電極（2）上施加的脈沖高壓施加時刻t，這個時間掃描的精度根據要測量脈沖離子束的脈沖寬度來確定，一般應保證在一個脈沖離子束脈寬內均布有至少5個不同時間t的掃描點，且還應包括至少有一個大于等于脈沖離子束脈寬時間的掃描點。