The invention provides a method for generating a single charge state mixed gas cluster ion beam, which first generates doped ions and neutral clusters, and then interacts in an electric field to generate a single charge state mixed gas cluster ion beam. The invention also provides a device for generating a single charge state of mixed gas cluster ion beam, which includes an electrolyte solution storage tank connected with an annular slit launcher, an annular lead-out electrode is arranged on one side of the aperture of the annular slit launcher, a metal nozzle is arranged on the other side of the aperture of the annular slit launcher, and an annular slit launcher's aperture and an annular slit launcher's aperture are arranged on the other side. A diaphragm is arranged between the nozzles, and the electrolyte solution savings pool and the lead-out electrode are connected with the first and second high-voltage power supply respectively. The invention can obtain single charge gas cluster ions (both positive and negative ions can be produced) of various components without using any other device to ionize cluster ions, and can be applied in the field of modern micro-nanoelectronics.
【技术实现步骤摘要】
一种产生单电荷态的混合气体团簇离子束的方法和装置
本专利技术涉及一种产生单电荷态的混合气体团簇离子束的方法和装置,属于团簇离子源和离子束领域以及离子束微纳加工领域。
技术介绍
从现有的科技水平可知,在飞行时间二次离子质谱中,相比于纯气体团簇束的轰击,化学掺杂或修饰形成的组分混合的气体团簇离子束可以增加解析分子离子在飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)的强度,从而增强二次离子质谱的灵敏度,并使复杂材料(包括生物和生物化学样品)分析中的基体效应最小化。为了获得具有组分混合的气体团簇离子束,现有技术是通过加入小量浓度(1~5%相对分压)的气体或者CH4、H2O、HCl的蒸汽到氩气中,制得气体混合物,然后用电子束碰撞电离气体混合物而形成组分混合的气体团簇离子束。但此方法一方面只能产生带正电荷的混合团簇,另外从技术角度来看,这种方法需要一个电子源来电离气体团簇束。德国杜伊斯堡大学物理系AndreasWucher课题组研制了一种混合气体团簇离子源,在正常情况下是以纯Ar气为原料产生平均尺寸为4000个原子的Arn+团簇束。为了制备组分混合的团簇,通过嵌入不锈钢混合室对源的进气道进行改造。首先将掺杂气体(蒸汽)引入气室,然后在理想的分压下,用氩气回填气室。被引入到离子源的那部分气体可通过残余气体分析器检测,该分析器安装在离子源的第二个差分真空室,即电子束碰撞电离团簇的位置。此装置最大的缺点是无法产生带负电荷的混合团簇。由于负离子轰击材料时,与正离子辐照相比,不容易产生电荷积累效应,因而带负电荷的混合团簇能有效地用于介电材料的TOF-SIMS分析、表面改性、超精细抛光 ...
【技术保护点】
1.一种产生单电荷态的混合气体团簇离子束的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)引出掺杂离子和中性团簇:向电解质溶液施加不小于9kV的第一电压Uaq,向设置于电解质溶液液面上的引出电极施加绝对值低于第一电压Uaq的第二电压Up,在与电解质溶液相连的环形狭缝发射器的孔口与设置于电解质溶液液面上的引出电极之间施加电场,引出由电解质溶液的阴离子或阳离子组成的掺杂离子;向脉冲阀输入气压低于1MPa的惰性气体,惰性气体通过喷嘴后绝热膨胀并冷却,在冷却过程中惰性气体冷凝成中性团簇,环形狭缝发射器的孔口与中性团簇的轴心线准直;(2)中性团簇继续向前喷出经过电场,在电场作用下,掺杂离子注入至中性团簇中,与中性团簇中的团簇粒子发生相互作用,产生单电荷态的混合气体团簇离子束。
【技术特征摘要】
1.一种产生单电荷态的混合气体团簇离子束的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)引出掺杂离子和中性团簇:向电解质溶液施加不小于9kV的第一电压Uaq,向设置于电解质溶液液面上的引出电极施加绝对值低于第一电压Uaq的第二电压Up,在与电解质溶液相连的环形狭缝发射器的孔口与设置于电解质溶液液面上的引出电极之间施加电场,引出由电解质溶液的阴离子或阳离子组成的掺杂离子;向脉冲阀输入气压低于1MPa的惰性气体,惰性气体通过喷嘴后绝热膨胀并冷却,在冷却过程中惰性气体冷凝成中性团簇,环形狭缝发射器的孔口与中性团簇的轴心线准直;(2)中性团簇继续向前喷出经过电场,在电场作用下,掺杂离子注入至中性团簇中,与中性团簇中的团簇粒子发生相互作用,产生单电荷态的混合气体团簇离子束。2.根据权利要求1所述的产生单电荷态的混合气体团簇离子束的方法,其特征在于:产生的单电荷态的混合气体团簇离子束在引出电极处获得能量加速至真空中。3.根据权利要求1所述的产生单电荷态的混合气体团簇离子...
【专利技术属性】
技术研发人员:亚历山大·托斯托古佐夫,瓦西里·帕里诺维奇,曾晓梅,左文彬,付德君,
申请(专利权)人:武汉大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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