[发明专利]一种基于电喷雾离子源的光电子成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及微观化学反应动力学领域，具体地说是一种用于研究离子体系电子激发态结构并对其电子激发态电子在激光场作用下的电子成像装置，可以实现对离子体系电子态激发能以及相应的超快动力学信息直观的成像探测。

背景技术

微观化学反应动力学目的旨在原子与分子水平上观测化学反应的动态过程，从而为实现真正在原子与分子水平上理解化学反应的进行提供重要的帮助。与此同时，随着先进离子源的发展，复杂生物体系相关的重要功能分子体系的电子激发态信息及其动力学过程也愈发引起科研者的关注。

对于如何将复杂的生物体系中起主导作用的主要功能分子呈现出孤立的形式是进行上述体系微观动力学研究的重要前提。目前位置，以电喷雾电离源、大气压化学电离源和基质辅助电离源为主的生物体系电离方式得到了广泛的应用，并且愈发呈现出成熟的态势。上述电离手段的发展与成熟让复杂生物体系的微观研究变得可行，较为主要的一种应用就是将其与色谱技术以及高分辨质谱技术进行的结合，可以清楚的表征出生物体系的蛋白质成份甚至是相应的基因相关的序列信息。

对于上述复杂生物体系的电子态的信息的认识，目前为止仍然较为粗浅。尽管结合一些先进的光谱技术，一些简单的生物体系相关的复杂的功能分子的电子态信息已经有了一些简单的报道，比如与之相关的红外光谱信息和紫外可见吸收光谱信息等。但是围绕这电子态尤其是电子激发态动力学过程的相应的科学研究的报道却仍旧非常有限。在孤立体系电子激发态研究手段当中，光电子能谱技术具有非常优良的分辨率，可以方便的获得相应离子体系的电子能级方面的信息。并且近年来，随着研究的深入，作为光电子能谱技术的一种发展趋势，光电子成像技术得到了较快的发展，尤其是随着速度聚焦技术的引入，大大提高了实验结果中电子能谱的分辨率，从而使其在离子研究领域得到了愈发广泛的应用。尽管具有上述众多的优点，对于复杂的生物分子体系，光电子 能谱技术仍然具有很大的局限性，尤其在结构信息的获取方面。同时，光电子能谱技术对于离子体系的动力学信息仍然是不能直接探测的。

飞秒激光技术做为一种新型的光源近来得到了迅速的发展，并且其相应的商品化产品已经出现并且技术与工艺已经比较成熟。同时，如前所提及的离子源产生技术经过多年的发展，也已经可以得到非常稳定的束源。在电子控制方面，相应的高速脉冲电源技术目前业已是比较成熟的技术。综合上述种种的客观因素，我们认为在超快时间范围内研究生复杂物体系相应的离子的激发态动力学信息已经成为可能。

发明内容

本发明是鉴于以上的事实而做出的，其目的在于提供一种基于电喷雾离子源的光电子成像装置；

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所示：

一种基于电喷雾离子源的光电子成像装置，包括：

从左至右顺序设置的飞秒激光系统，光路变换单元，电喷雾离子源，离子束提取与准直单元，离子质量选取单元，光电子速度聚焦电极单元，地磁场屏蔽单元，电子成像探测器单元和图像采集单元；离子束提取与准直单元、离子质量选取单元、光电子速度聚焦电极单元、地磁场屏蔽单元、电子成像探测器单元置于真空系统内；

(a)飞秒激光系统产生用于对负离子进行研究所使用的超短激光脉冲基频光；

(b)光路变换单元对上述飞秒激光系统所产生的超短激光脉冲基频光进行光参量变换，得到不同波长的超短激光脉冲；

(c)电喷雾离子源产生正离子或者负离子；

(d)真空系统采用三级真空系统；

(e)离子束提取与准直单元对上述纳电喷雾所产生的离子进行提取、准直、加速以及整形，形成离子束源；

(f)离子质量选取单元根据上述负离子束源的成分，筛选出离子束中感兴趣的单一离子成分；

(g)光电子速度聚焦电极单元将上述筛选出单一的离子束源与飞秒激光作用产生的电子进行速度聚焦；

(h)外磁场屏蔽单元屏蔽外界磁场对电子在无场飞行过程中造成的扭曲性干扰；

(i)电子成像探测器单元对经过速度聚焦后的电子信号放大并进行成像；

(j)图像采集单元对上述电子成像探测器单元所成的电子的图像进行采集。

进一步地，飞秒激光系统可以产生超短激光脉冲。上述超短激光脉冲宽度可以是5飞秒至1000飞秒，频率在1赫兹至1M赫兹，光谱中心在800纳米附近，光谱宽度为2纳米至200纳米。