极板可调谐光电子成像仪及其方法技术

本发明专利技术公开了一种极板可调谐光电子成像仪及其方法，包含壳体以及设置在壳体内的第一极板、第二极板、第三极板、自由飞行管和MCP&PS探测器，自由飞行管为沿水平方向设置的管道，第一极板、第二极板和第三极板依次设置在自由飞行管的一端，MCP&PS探测器设置在自由飞行管的另一端，其中第二极板和第三极板上设置有水平传动机构由水平传动机构控制沿水平方向移动。本发明专利技术在相同电势差配置下实现大动能粒子测量、低电场探测等，使得在研究光与物质作用的测量过程中，极大降低因极板位置的固定对测量带来的限制与不便。

【技术实现步骤摘要】
极板可调谐光电子成像仪及其方法
本专利技术涉及一种光电子成像仪及其方法，特别是一种极板可调谐光电子成像仪及其方法。
技术介绍
目前通行的光电子成像仪是由荷兰科学家Eppink和Parker于1997年设计[1，2]，他们通过设计三块带圆孔的极板，在一定的优化电压配置下，形成离子透镜，实现对具有相同速度但是不同位置的带电粒子进行聚焦，然后被飞行管后端MCP&PS（Micro-channelPlate&PhorsphorScreen,微通道板&磷光屏）探测器收集，如图8所示，其中P1是排斥级极板，P2是加速级极板，P3是接地级极板。在离子透镜作用下，不同位置的带电粒子聚焦在探测器的一个点上，这大大提高了离子速度成像的分辨率。将带空圆盘的加上合适电压后，形成离子透镜。然而，目前通行的基于三极板设计的光电子成像仪，如上所述的基于三极板设计的光电子成像仪，其三块极板设置为如下位置：三块极板总体距离固定为400mm，P1与P2间隔固定为200mm，P2与P3间隔为固定200mm；设计电压如下：整体上需求的电势差为4000V，排斥级P1为-4000V，加速极P2为-2790V，地极P3为0V。由于三块极板位置相对固定不可移动，当实验效果出现偏差时，只能调制所加电压，给实验测量带来了诸多不便与限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种极板可调谐光电子成像仪及其方法，其极板间距可调节，成像效果好。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种极板可调谐光电子成像仪，其特征在于：包含壳体以及设置在壳体内的第一极板、第二极板、第三极板、自由飞行管和MCP&PS探测器，自由飞行管为沿水平方向设置的管道，第一极板、第二极板和第三极板依次设置在自由飞行管的一端，MCP&PS探测器设置在自由飞行管的另一端，其中第二极板和第三极板上设置有水平传动机构由水平传动机构控制沿水平方向移动。进一步地，还包含离子源，离子源设置在第一极板和第二极板之间的激光作用区内，离子源空间区域长3mm、宽4mm、高5mm，离子源的离子初始动能为4eV。进一步地，所述第一极板和第二极板之间初始间距为300mm，第二极板与第三极板之间的初始间距为300mm，第一极板电压4000V，第二极板电压为2940V，第三极板电压为0V。进一步地，所述第一极板、第二极板和第三极板为中间开圆孔的圆形极板，第一极板、第二极板和第三极板厚度为20mm，外径为1000mm，第一极板圆孔内径为40mm，第二极板和第三极板圆孔内径为200mm。进一步地，所述自由飞行管为μ金属圆形管，内径为960mm，外径为1000mm，厚度为20mm。进一步地，所述水平传动机构包含划片、刻度尺和连杆，壳体上侧开有沿水平方向设置的滑槽，划片滑动设置在滑槽内并且能够沿着滑槽自由滑动，一片划片下端通过一根连杆与第二极板固定连接，另一片划片下端通过另一根连杆与第三极板固定连接，刻度尺水平设置在两片划片侧面并固定在壳体外侧。进一步地，所述划片上设置有丝杠、丝杠支架、丝杠螺母和手柄，丝杠支架固定在壳体外侧，丝杠沿水平方向设置并且丝杠两端转动设置在两侧的丝杠支架上，手柄固定在丝杠一端端部，丝杠螺母套设在丝杠上与丝杠螺纹连接，丝杠螺母固定设置在划片上。一种极板可调谐光电子成像方法，其特征在于：保持第一极板、第二极板和第三极板上预设的电压值不变，通过调节第二极板和第三极板的水平位置来调节三块极板之间的间距，改善粒子聚焦。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术在相同电势差配置下实现大动能粒子测量、低电场探测等，使得在研究光与物质作用的测量过程中，极大降低因极板位置的固定对测量带来的限制与不便。本专利技术可探测更大动能粒子、可实现低电场探测、可延长粒子飞行时间，提高质谱分辨率、微调极板位置可以使得粒子聚焦。附图说明图1是本专利技术的极板可调谐光电子成像仪的示意图。图2是本专利技术的水平传动机构的示意图。图3是本专利技术的水平传动机构的局部示意图图4是现有光电子成像仪（a）和极板可调谐光电子成像仪（b）对7.7eV粒子的聚焦对比图。图5是现有光电子成像仪（a）和极板可调谐光电子成像仪（b）对光电子的聚焦对比图。图6是现有光电子成像仪（a）和极板可调谐光电子成像仪（b）的电势线分布图。图7是本专利技术实施例微调前（a）和微调后极板可调谐光电子成像仪（b）对光电子的聚焦。图8是现有技术的基于三块极板设计的离子速度成像仪设计图(a)以及离子透镜电势分布效果图(b)。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。如图所示，本专利技术的一种极板可调谐光电子成像仪，包含壳体1以及设置在壳体1内的第一极板2、第二极板3、第三极板4、自由飞行管5和MCP&PS探测器6，自由飞行管5为沿水平方向设置的管道，第一极板2、第二极板3和第三极板4依次设置在自由飞行管5的一端，MCP&PS探测器6设置在自由飞行管5的另一端，其中第二极板3和第三极板4上设置有水平传动机构7由水平传动机构7控制沿水平方向移动。一种极板可调谐光电子成像仪还包含离子源，离子源设置在第一极板2和第二极板3之间的激光作用区内，离子源空间区域长3mm、宽4mm、高5mm，离子源的离子初始动能为4eV。第一极板2和第二极板3之间初始间距为300mm，第二极板3与第三极板4之间的初始间距为300mm，第一极板2电压4000V，第二极板3电压为2940V，第三极板4电压为0V，其余（含μ金属飞行管）均接地，即为0V。。第一极板2、第二极板3和第三极板4为中间开圆孔的圆形极板，第一极板2、第二极板3和第三极板4厚度为20mm，外径为1000mm，第一极板2圆孔内径为40mm，第二极板3和第三极板4圆孔内径为200mm。自由飞行管5为μ金属圆形管，内径为960mm，外径为1000mm，厚度为20mm。水平传动机构7包含划片8、刻度尺9和连杆10，壳体1上侧开有沿水平方向设置的滑槽，划片8滑动设置在滑槽内并且能够沿着滑槽自由滑动，一片划片8下端通过一根连杆10与第二极板3固定连接，另一片划片8下端通过另一根连杆10与第三极板4固定连接，刻度尺9水平设置在两片划片8侧面并固定在壳体1外侧。划片8上设置有丝杠11、丝杠支架12、丝杠螺母13和手柄14，丝杠支架12固定在壳体1外侧，丝杠11沿水平方向设置并且丝杠11两端转动设置在两侧的丝杠支架12上，手柄14固定在丝杠11一端端部，丝杠螺母13套设在丝杠11上与丝杠11螺纹连接，丝杠螺母13固定设置在划片8上。水平传动机构能够独立控制第二极板与第三极板的位置，要求其在水平纵向移动的过程中，严格保证第一极板、第二极板和第三极板板面的平行，该装置在金属管外部控制并准确显示第一极板与第二极板、第二极板与第三极板之间的距离，保证移动距离精度在±0.1mm，可保证每个间距的移动范围在20mm至500mm之间。该装置不会影响整个系统的工作状态。一种极板可调谐光电子成像方法，保持第一极板2、第二极板3和第三极板4上预设的电压值不变，通过调节第二极板3和第三极板4的水平位置来调节三块极板之间的间距，改善粒子聚焦。本专利技术的极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极板可调谐光电子成像仪，其特征在于：包含壳体以及设置在壳体内的第一极板、第二极板、第三极板、自由飞行管和MCP&PS探测器，自由飞行管为沿水平方向设置的管道，第一极板、第二极板和第三极板依次设置在自由飞行管的一端，MCP&PS探测器设置在自由飞行管的另一端，其中第二极板和第三极板上设置有水平传动机构由水平传动机构控制沿水平方向移动。

【技术特征摘要】
1.一种极板可调谐光电子成像仪，其特征在于：包含壳体以及设置在壳体内的第一极板、第二极板、第三极板、自由飞行管和MCP&PS探测器，自由飞行管为沿水平方向设置的管道，第一极板、第二极板和第三极板依次设置在自由飞行管的一端，MCP&PS探测器设置在自由飞行管的另一端，其中第二极板和第三极板上设置有水平传动机构由水平传动机构控制沿水平方向移动。2.按照权利要求1所述的极板可调谐光电子成像仪，其特征在于：还包含离子源，离子源设置在第一极板和第二极板之间的激光作用区内，离子源空间区域长3mm、宽4mm、高5mm，离子源的离子初始动能为4eV。3.按照权利要求1所述的极板可调谐光电子成像仪，其特征在于：所述第一极板和第二极板之间初始间距为300mm，第二极板与第三极板之间的初始间距为300mm，第一极板电压4000V，第二极板电压为2940V，第三极板电压为0V。4.按照权利要求3所述的极板可调谐光电子成像仪，其特征在于：所述第一极板、第二极板和第三极板为中间开圆孔的圆形极板，第一极板、第二极板和第三极板厚度为20mm，外径为1000mm，第一极板圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：何君博，刘玉柱，颜逸辉，尹文怡，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32