[发明专利]一种近矩形电极结构的电场补偿式离子速度成像装置

说明书

本发明涉及电子和离子探测技术领域，特别涉及一种近矩形电极结构的电场补偿式离子速度成像装置。该装置包括离子光学模块和探测模块；离子光学模块包括沿带电离子运动方向依次设有的排斥极、排斥补偿极、引出补偿极、收集极及接地圆环，其中排斥补偿极与排斥极连接，且排斥补偿极与排斥极之间设有第一绝缘垫；引出补偿极与收集极连接，且引出补偿极和收集极之间设有第二绝缘垫；排斥补偿极和引出补偿极之间的区域为激光电离区；探测模块设置于接地圆环远离排斥极的一端。本发明可用于离子速度成像，尤其是表面散射‑离子速度成像，能有效减小样品表面和电离区域的距离，从而提升产物探测效率。

技术领域

本发明涉及电子和离子探测技术领域，特别涉及一种近矩形电极结构的电场补偿式离子速度成像装置。

背景技术

自1987年David Chandler和Paul Houston利用离子成像方法，得到了首张CH3I光解图像之后，离子成像迅猛发展。受限于产生离子的尺寸，离子具有初始速度和空间成像的原因，当时的能量和角度分辨只在5-10％(J.Chem.Phys.87,1445(1987))。1997年，Eppink和Parker创新的在成像系统中引入了静电透镜，并将这种新型成像方式命名为离子速度成像。由于速度成像不依赖离子的初始位置，只与初始速度相关，相同速度大小和相同初始速度方向的离子被聚焦到成像面的相同位置，消除了电离体积对成像质量的影响，极大的提升了分辨率。同时他们的方案避免引入栅网，消除了对离子飞行轨迹的干扰，以及提升了离子的透过率(Rev.Sci.Instrum.68,3477(1997))。此后速度成像分析器又得到了进一步发展。2001年，Kitsopoulos等人提出了切片的方式进行成像，通过切片牛顿球中心离子的信号，从而获得反应动力学信息，从而摆脱传统方法需要进行的反阿贝变换(Rev.Sci.Instrum.72,3848(2001))。不同小组又对切片方法进行扩展，如采用高时间分辨相机进行切片(Rev.Sci.Instrum.73,4206(2002))；通过调控解离光和电离光在时间和空间的延迟来实现光学切片(Rev.Sci.Instrum.74,2530(2003))；给微通道板(MCP)施加脉冲高压实现直流电压切片(Rev.Sci.Instrum.74,2495(2003).)。同年，Vrakking等人将einzel透镜引入到静电透镜后，实现了成像的放大，放大比例可达20倍(Rev.Sci.Instrum.72,3245(2001))。

表面散射-离子速度成像是研究气体分子与固体表面相互作用的重要研究方法，通过分析分子碰撞表面后散射出来的产物以及产物的平动、转动、振动、散射角度分布等，可以获得分子与表面相互作用、表面反应等重要物理化学信息。表面散射出来的产物一般是电中性的，需要电离后才能进行对其平动、转动、振动、散射角度分布等的测量。但是传统离子速度成像为了获得很好的圆柱对称的电场，都是采用圆柱对称的电极，并且电离点在圆柱对称轴附近。所以表面散射-离子速度成像中，如果采用圆柱对称的电极，势必会造成表面样品与电离点较远，造成探测效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种近矩形结构电极的离子速度成像装置，该装置用于表面散射-离子速度成像，能有效减小样品表面和电离区域的距离，从而提升对表面散射出来的产物的电离探测效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种近矩形电极结构的电场补偿式离子速度成像装置，包括离子光学模块和探测模块；

离子光学模块包括沿带电离子运动方向依次设有的排斥极、排斥补偿极、引出补偿极、收集极及接地圆环，其中排斥补偿极与排斥极连接，且排斥补偿极与排斥极之间设有第一绝缘垫；引出补偿极与收集极连接，且引出补偿极和收集极之间设有第二绝缘垫；排斥补偿极和引出补偿极之间的区域为激光电离区；

所述探测模块设置于接地圆环远离排斥极的一端。

所述排斥补偿极和所述引出补偿极均包括沿周向呈近矩形结构排布的多个补偿板，位于近矩形结构两端的补偿板为弧形板。