[发明专利]一种在超高真空系统内精确气体进样、采集的分析装置

说明书

本发明属于表面化学技术领域，特别涉及一种在超高真空系统内精确气体进样、采集的分析装置。包括气路装置、定量给料器装置、残余气体分析仪装置、激光器及超高真空腔体，其中气路装置和定量给料器装置连接，定量给料器装置接入超高真空腔体内，用于给样品的表面提供吸附气体；残余气体分析仪与铜罩子组合安装在超高真空腔体上，用于精准探测样品表面脱附出的气体；超高真空腔体上有预留的窗口，激光器发射的激光通过窗口照射至样品的表面上进行光化学反应。本发明易操作，精确度高，可以灵活地在超高真空系统内以各种角度转动样品，结合外加光照，可进一步探测并分析表面化学反应产物。

技术领域

本发明属于表面化学技术领域，特别涉及一种在超高真空系统内精确气体进样、采集的分析装置。

背景技术

在目前实际真空系统反应条件下，对精确定量的表面气体吸附、脱附采集进而研究表面化学反应是一个很有意义的课题，由于在表面化学实验领域，在超高真空条件下进行样品不同信息探测是研究的基础，因此会在真空腔体的不同位置上安装许多探测仪器，且还要留出真空腔体外激光系统产生的激光来照射样品的窗口，激光穿过窗口从而将入射光照到样品表面，因此一个真空腔体需要很多合适的窗口，与此协同地，便是样品位置的灵活性。而样品是位于样品台上的，它一般可以通过样品台在X、Y、Z轴的移动和沿Z轴的转动而改变空间位置，所以设计出既能够符合实际实验腔体，又安装上方便操作的一套互联的装置，在最初的仪器设计时，就要做好精确的计算和推演。

根据对以往的定量给料器装置的调研，有三种较为常用的方式，区别在于单毛细管、针孔和毛细管阵列的选择上。对于单个毛细管给料器，(吸附剂通过注射器针头定向于表面吸附。因为它的高宽比很小，当离样品的距离与毛细管的长度相当时，这种类型的给料器能发出高方向性的吸附剂，并在扩散背景上提供极好的增强效果)。在大多数情况下，吸附剂的通量分布不均匀，由于表面扩散不能重新生成均匀的覆盖面，这是不可接受的。针孔给料器通过焊接在供气管末端的薄金属箔上的孔，向样品提供吸附分子。针孔的设计通量更均匀，但增强程度较低。第三种配置利用了毛细管阵列，它是由平行毛细管组成的密集网格，与针孔给料器中的箔片一样，阵列安装在供气管的末端，平行于吸附剂的表面。AndrewM.Glines等人采用了第三种定量给料器，并设计将残余气体分析仪安装在其正下端，为此将毛细管阵列固定在平行于残余气体分析仪前端罩子的正上方，以及样品的斜前方以便能够不用移动样品和两台仪器进行先吸附后脱附测量的。但是这种方法对于单纯探测吸附脱附分子是非常方便直接的，而如果想要在吸附分子后续，转动样品进行光照或者探测其他表面性质，则是不方便的。

根据John T.Yates的仪器设计，对于残余气体分析仪装置，在真空腔体中进行程序升温脱附测量，在仪器的最前端安置了一个尖嘴玻璃罩子，可以减少气体在最初升温脱附收集时罩子表面的吸附，从而影响定量判定吸附分子的覆盖度，也可以集中收集样品表面脱附的气体。这在我们其他真空腔体仪器的设计上采用过，不过在实际使用的过程中，玻璃罩子存在电荷累积的问题，影响实验结果。而且鉴于玻璃罩子在普通车间加工时，收集气体分子的尖嘴不能做得特别小，且不易加工，在使用过程中被样品台容易撞碎的可能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在超高真空系统内精确气体进样、采集的分析装置，以更好的实现表面化学领域实验仪器的设计、使用。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种在超高真空系统内精确气体进样、采集的分析装置，包括气路装置、定量给料器装置、残余气体分析仪装置及超高真空腔体，其中，气路装置和定量给料器装置连接，定量给料器装置接入超高真空腔体内，用于给样品的表面提供吸附气体；残余气体分析仪装置安装在超高真空腔体上，用于探测样品表面脱附出的气体。

所述超高真空腔体上有预留的窗口，可用激光器发射的激光通过窗口照射到样品表面上，发生光化学反应。