[發明專利]一種雙反射式飛行時間質譜光電子速度成像儀

在審

• 申請號: 201711229002.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107727730A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 唐紫超;王永天;施再發;張將樂;劉方剛;王可
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G01T1/29;G01T1/36
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及成像儀，尤其是涉及一種雙反射式飛行時間質譜光電子速度成像儀。

背景技術

分子反應動力學(Molecular Reaction Dynamics)是化學基礎理論研究的前沿領域。它應用現代物理化學的先進分析方法，在原子、分子的層次上研究不同狀態下和不同分子體系中化學反應的發生條件、各種反應通道和微觀反應機制的科學，是認識化學反應的本質和控制化學反應的基礎。表征氣相離子/團簇的幾何結構、能級結構，以及化學反應活性是分子反應動力學中最活躍的研究方向之一。這些研究涉及化學成鍵的本質、化學反應和反應體系內部能量再分配等最基本問題。從紅外到紫外，光譜學方法是表征氣相離子結構和性質的最有效手段之一。

氣相離子/團簇的光譜研究開始于上世紀80年代，研究氣相離子化合物有重要理論和實際意義。離子/團簇可作為微觀反應模型，比如過渡金屬氧化物是催化劑系統的重要組成部分。研究氣相中性或帶電金屬氧化物團簇能夠幫助鑒定多相催化的反應活性位。大量有關氣相氧化物團簇反應的研究發現氣相團簇反應和工業催化劑的作用機理十分相似。目前對氣相過渡金屬氧化物分子離子和團簇的性質以及相關反應已經開展了大量研究，并對氧化物分子結構和反應特性之間的關系取得了進一步認識。

隨著實驗技術的發展，當前研究氣相離子的幾何結構、電子結構和其他物理化學性質有許多新的實驗方法。目前氣相離子的研究主要集中在傳統的質譜領域。雖然氣相離子的濃度非常低，但是質譜的靈敏度非常高，可以檢測氣相帶電離子，并給出離子的質量信息。雖然這些氣相離子的質譜研究提供了大量的熱力學性質，在確定分子離子的成分和反應活性方面取得重要成果，但是單純的質譜方式不能直接給出物質的結構信息和光譜數據，而這些光譜恰恰是揭示這些化學物種的存在和性質的重要根據。質譜也不能研究中性物種。目前我們對氣相化合物的幾何結構和電子結構的認識相當一部分來自各種光譜和能譜研究。負離子光電子能譜能夠提供離子的電子能級結構，結合理論計算獲得離子和相應中性分子幾何結構的信息，一些高分辨的光電子能譜甚至能夠給出氣相離子的振動結構。

國內外現有飛行時間質譜-光電子速度成像儀為了得到高分辨質譜，其質譜無場飛行區都很長且透鏡組較多，這致使到達光脫附區的離子損失嚴重，光電子速度成像靈敏度降低，對于一些較難產生或壽命較短的離子，其能譜探測困難。

參考文獻：

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發明內容

本發明的目的是提供在保證較好分辨的前提下盡量提高光電子速度成像靈敏度的一種雙反射式飛行時間質譜光電子速度成像儀。

本發明設有激光濺射離子源、冷卻離子阱、飛行時間質譜和負離子光電子速度成像系統；激光濺射離子源用于生成團簇離子，產生的團簇離子進入冷卻離子阱囚禁冷卻后被加速場垂直加速進入飛行時間質譜，所述負離子光電子速度成像系統對出射光電子進行探測，得到中性團簇電子結構的光電子能譜。

所述激光濺射離子源設有第1脈沖閥、第2脈沖閥、生長通道、反應通道、噴嘴、固體樣品靶、激光器、激光口和透鏡；所述激光器的激光束通過透鏡聚焦后經過激光口的微孔照射到固體樣品靶的樣品上，所述第1脈沖閥使載氣進入到生長通道內，將等離子體碰撞冷卻成簇，然后在載氣載帶下進入反應通道；所述第2脈沖閥引入反應氣體，與生成的團簇碰撞相互作用，生成反應物及反應物中間體，最終經過噴嘴進入冷卻離子阱。

所述激光器可采用Nd：YAG型激光器，激光器的發射波長為532nm，激光束的頻率為10Hz或20Hz；激光口直徑小于0.1mm。

所述第1脈沖閥和第2脈沖閥均可采用General Valve，Series 9型脈沖閥，觸發脈寬一般為40～150μs。

所述固體樣品靶被兩步進電機驅動作上下和圓周運動。