[發明專利]時間切片離子速度成像裝置及成像方法

在審

• 申請號: 201911423916.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111146072A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 茆銳;張群;陳旸
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: H01J49/40
• 分類號: H01J49/40;H01J49/06
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 肖玲珊

本發明公開了一種時間切片離子速度成像裝置，包括：離子透鏡、離子飛行管及離子探測器，其中，離子飛行管置于離子透鏡的離子出射端及離子探測器之間；離子透鏡中包括：31塊相互平行設置的不銹鋼電極片及多根連桿，多根連桿依次穿設31塊電極片中相應位置的通孔將其固定；且每兩個電極片之間焊接一電阻，靠近離子飛行管一側的4塊電極片之間的電阻兩端均并聯一可調電阻；每塊電極片開設有一用于速度聚焦的通孔，且各電極塊的通孔中心位于同一軸線上；離子探測器中包括兩塊相互平行設置的微通道板及一熒光屏。該離子透鏡可以很好地實現速度聚焦，大大提高了速度分辨率，進而精確地測量解離產物的內態分布。

技術領域

本發明涉及分子反應動力學技術領域，尤其涉及一種時間切片離子速度成像裝置及成像方法。

背景技術

離子速度成像技術是1987年Chandler和Houston等人(D.W.Chandler andP.L.Houston,J.Chem.Phys.87,1445(1987))首先發明的用于研究分子光解動力學的技術，該技術將光解產物的三維空間分布投影在位置敏感的離子探測器上，利用反阿貝爾變換等數學手段重構解離碎片的三維分布，該技術的缺陷是反應區的尺寸大大地限制了分辨率。隨后Eppink和Parker等人(A.T.J.B.Eppink and D.H.Parker,Rev.Sci.Instrum.68,3477(1997).)在1997年發展了離子速度成像技術，用Wiley-McLaren(W.C.Wiley andI.H.McLaren,Rev.Sci.Instrum.26,1150(1955).)的三級電極代替了傳統影像裝置的二級電極，并用中間開圓孔的電極板代替柵網(柵網降低離子透射率，并且擾亂離子飛行軌跡)，實現了類似于光學聚焦的離子聚焦，將速度相同空間位置不同的離子聚焦在MCP的同一個點上，使得光解產物的速度分辨率只跟速度相關，而與離子源初始空間分布無關，該技術的缺陷是根據離子影像不能直接得到解離產物的速度分布和角分布，需要經過反阿貝爾變換才能實現而且還會在對稱軸附近帶來噪音。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種時間切片離子速度成像裝置及成像方法，有效解決現有時間切片離子速度成像中需要經過反阿貝爾變換才能得到解離產物的速度分布和角分布等技術問題。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種時間切片離子速度成像裝置，包括：離子透鏡、離子飛行管及離子探測器，其中，所述離子飛行管置于所述離子透鏡的離子出射端及所述離子探測器之間；所述離子透鏡中包括：

31塊相互平行設置的不銹鋼電極片及多根連桿，所述多根連桿依次穿設所述31塊電極片中相應位置的通孔將其固定；且每兩個電極片之間焊接一電阻，靠近離子飛行管一側的4塊電極片之間的電阻兩端均并聯一可調電阻；每塊所述電極片開設有一用于速度聚焦的通孔，且各電極塊的通孔中心位于同一軸線上；

所述離子探測器中包括兩塊相互平行設置的微通道板及一熒光屏。

本發明還提供了一種時間切片離子速度成像方法，包括：

搭建上述時間切片離子速度成像裝置；

于靠近離子飛行管一側的第三塊和第四塊電極片之間作用激光與分子束，并于各電阻上施加直流電壓；

于離子探測器中靠近離子飛行管的微通道板上施加脈沖直流高壓；

于離子探測器中遠離離子飛行管的微通道板上施加直流電壓；

于離子探測器中熒光屏上直接測量解離產物的速度分布和角分布。

在本發明提供的時間切片離子速度成像裝置及成像方法中，離子透鏡可以很好地實現速度聚焦，大大提高了速度分辨率，進而精確地測量解離產物的內態分布。此外，根據切片得到的影像比傳統方法得到的影像少了很多噪音顯得更加干凈，而且可以直接還原出三維離子球信息，將反應動力學的三維信息藝術般地展現出來。