[实用新型]一种用于高灵敏氦质谱检漏仪的聚焦离子源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于高灵敏氦质谱检漏仪的聚焦离子源，属于离子源技术和真空技术领域。

背景技术

在质谱仪器的研制中，离子源的设计至关重要。

目前在质谱仪器中用得最多的气体离子源是热电子轰击气体离子源，由电子发射阴极、阳极和离子引出电极组成，由于电子发射方向、电子运动轨迹、气体分子与电子的运动方向，以及电离区形式的不同，使由此组合而成的离子源分为多种，而且性能参差不齐，灵敏度高低不等。而且在进行高氧浓度气体或在含有大量水蒸气、油蒸气的分析时，离子源的阴极材料易氧化，灯丝寿命短，且灯丝表面分解而生成的氢、氧原子与离子源器壁材料中碳结合会产生一氧化碳等气体化合物。如2006年6月14日公开的鸿富锦精密工业(深圳)有限公司等申请的“离子源”，专利号200410077416.X，该离子源发明包括：一放电室；一磁路；一供气系统；一阳极；一阴极；阴极为多个场发射冷阴极，采用碳纳米管场发射装置作为阴极，使该离子源具有低能耗，且无须时常更换阴极的优点，其不足之处在于该离子源是面源，而不是点源，难以达到高分辨率；其设计思路是源自考夫曼源、霍耳离子源等宽束离子源的发展，这类离子源广泛用于离子束辅助光学镀膜装置。因此该发明适合用于离子束镀膜设备，而不是质谱检漏仪类产品。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能克服上述离子源的缺陷、而具有离子聚焦性好，灵敏度高，发射温度低等优点适合用于高灵敏氦质谱检漏仪的聚焦离子源。

本实用新型为了达到上述目的，设计了一种用于高灵敏氦质谱检漏仪的聚焦离子源，由检漏口①、发射针腔②、钨针③、引出极⑤、聚焦极⑥和电路系统⑦组成，其特征在于钨针③直径为0.45～0.55mm，钨针的尖端直径为5～10μm，钨针尖上还有纳米针尖④，钨针置于发射针腔②中，发射针腔与检漏口①相连，纳米针尖接正偏压、引出极接负电压。

在聚焦离子源系统中，发射尖的性能直接影响到整个系统的发射性能。本实用新型聚焦离子源是对各种氦质谱检漏仪离子源发射尖的改进，目前流行的氦质谱检漏仪的离子源采用微米级的发射针尖，本实用新型是把纳米针尖④生长在普通发射针尖上，成为纳米级的发射针尖。纳米针尖外加电场后，形成极高的电场强度，使在针尖表面周围的气体电离并以场发射的形式形成离子束流。由于纳米针尖的发射面积小，尽管离子电流小，但电流密度却很大，亮度很高，离子束直径可达到亚微米至纳米级，具有很高的灵敏度。

本实用新型聚焦离子源针腔与检漏口相连，气体从检漏口进入针腔向针尖运动，针尖加正偏压后形成100MV/cm的强电场，发射电子使针尖表面的气体离化，在引出极的电场作用下发射并加速，经过聚焦形成极细的离子束。本实用新型聚焦离子源是利用气体在强电场作用下产生场致离子发射所形成的离子源，不会产生高温。

本实用新型用于高灵敏氦质谱检漏仪的聚焦离子源具有如下优点：

1、本实用新型聚焦离子源针腔的针尖出口处缝隙很小，使气体能贴着针尖流过，针尖加正偏压后形成强电场，发射电子使针尖表面周围的气体离化，在引出极的电场作用下发射并加速，针尖能发射出直径为100纳米左右或更细的聚焦离子束。本实用新型聚焦离子源，聚焦好，使电子发射方向、运动轨迹准确，大大提高了氦质谱检漏仪的性能和灵敏度。

2、本实用新型聚焦离子源是利用气体在强电场作用下产生场致离子发射所形成的离子源，不会产生高温，克服了目前普遍采用的热电子轰击气体离子源的缺陷。

3、本实用新型聚焦离子源采用了纳米新材料，在钨针上设有纳米针尖，提高了发射针针尖的使用寿命。

附图说明

本实用新型用于高灵敏氦质谱检漏仪的聚焦离子源用附图作进一步说明：

图1为本实用新型氦质谱检漏仪的聚焦离子源示意图。图中①为检漏口、②为发射针腔、③为钨针、④为纳米针尖、⑤为引出极、⑥为聚焦极、⑦为电路系统。

具体实施方式