[发明专利]用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源

权利要求书

1.用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于设有光源、后电离源、光纤、Z轴光纤-样品距离控制系统、样品、质量分析器和XY二维移动平台；所述Z轴光纤-样品距离控制系统对光纤末端与样品之间的距离进行调控，当光纤趋近到样品表面时通过反馈系统获得Z轴高度信息，并由电脑软件记录；所述光源发出的光束经光纤进行传输，并照射在样品表面，以解吸或溅射形式产生离子；后电离源所产生的离子经传输进入质量分析器，通过质量分析器获得质谱谱图；通过逐点扫描的方式记录样品表面微纳尺度的形貌信息，获得其三维形貌轮廓的成像图；同时原位记录样品表面微区的化学信息，获得其表面化学信息的二维质谱成像图，获得的空间分辨率达微米甚至是纳米尺度，同时实现分子及元素薄层的深度分析。

2.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述光源采用脉冲光源或连续光源，所述脉冲光源的光束波长为46.9～2940nm，光束直径为0.001～10mm，脉宽为1fs～1ms，瞬间脉冲能量为1nJ～100mJ，脉冲频率为0.05Hz～100MHz；所述连续光源的光束波长为46.9～2940nm，光束直径为0.001～10mm，平均功率为>0.1mW。

3.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述后电离源采用任意使气相原子或分子发生电离的能量源，所述能量源包括声、光、电、热源、射线、粒子束。

4.如权利要求3所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于激光后电离源采用连续光源或者脉冲光源，光束波长为46.9～1100nm，光束直径为0.001～10mm；若为连续光源，平均功率为>0.1mW；若为脉冲光源，脉宽为1fs～1ms，瞬间脉冲能量为1nJ～500mJ，脉冲频率为0.05Hz～100MHz。

5.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述光纤为光传导光纤，所述光传导光纤选自石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤中的一种；所述光纤为单模光纤或多模光纤；所述单模光纤采用含偏振保持光纤、非偏振保持光纤；所述光纤的工作波长为深紫外到远红外波段；所述光纤尖端直径为1nm～200μm；所述光纤与样品表面的距离为0.1nm～20μm；所述光纤为外围有镀层包裹或外围无镀层包裹的光纤形式，镀层材料为导体、半导体、非导体中的一种，镀层厚度为0.1nm～100μm；所述导体为金属材料。

6.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述Z轴光纤-样品距离控制系统为任意SPM驱动的方式，所述任意SPM驱动的方式采用AFM、STM进行距离控制的反馈形式；所述AFM采用轻敲式反馈形式、接触式反馈形式或音叉式反馈形式；所述STM采用隧道电流反馈形式。

7.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述样品为导体、半导体、非导体，或固体表面的液体残渣、沉积物、胶体、离子液体固体或液体。

8.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述质量分析器采用磁场分析器、四级杆分析器、离子阱分析器、飞行时间分析器、傅里叶变换分析器；所述离子阱分析器包括线性离子阱、轨道离子阱、矩形离子阱中的一种。

9.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述XY二维移动平台为采用任意驱动方式的平台，控制系统采用无反馈或任意反馈形式进行位置控制；所述任意驱动方式的平台采用手动式、电机驱动式、压电陶瓷式、压电马达式中的一种；所述任意反馈形式采用直读法、光栅尺、容栅尺中的一种。

10.如权利要求1所述用于微纳尺度形貌及化学信息同时原位获得的近场离子源，其特征在于所述光纤与样品表面的夹角范围为0°～180°；所处的环境是低真空或高真空，有其他气体作为辅助气体，气压范围为1×10^-7–1×10³Pa；所述其他气体选自空气、氮气、氩气、氦气、氢气中的一至少一种。