一种激光溅射团簇离子源制造技术

本申请公开了一种激光溅射团簇离子源，包括：离子源主体、脉冲阀、样品靶固定杆、进光螺钉、样品靶、喷嘴、密封片，还包括密封件，所述密封件位于样品靶固定杆和离子源主体之间，用于密封所述样品靶固定杆和所述离子源主体的样品靶孔之间的间隙，使得激光溅射团簇离子源的密封性更好，从而避免激光溅射产生的等离子体泄露，以及等离子体与载气的有效碰撞降低，进而提高团簇离子的产生效率，增强离子信号。

A laser sputtering cluster ion source

The invention discloses a laser ablation cluster ion source, ion source includes: main body, pulse valve, sample target fixing rod, light screw, sample target, nozzle, seal, also includes the seal, the seal is positioned between the fixed rod and the sample target ion source for the subject, the gap between the sample target the hole sealing the sample target fixing rod and the ion source of the main body, the laser ablation cluster ion source of the seal better, so as to avoid the leakage of plasma produced by laser ablation, effective collision and plasma and carrier gas is reduced, thereby improving the generation efficiency of cluster ions, ion signal enhancement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及质谱离子源
，特别涉及一种激光溅射团簇离子源。
技术介绍
团簇包括原子团簇和分子团簇，是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力形成的尺度在0.1nm到100nm之间的相对稳定的微观或亚微观聚集体。在该尺度下，团簇的物理和化学性质随着其组分、尺寸、电荷、电子结构等因素的变化而显著变化，表现出一系列特殊的性质，比如量子尺寸效应、高比表面积、大量的未配对电子、高化学活性和催化活性等。因此，团簇被认为是介于原子分子与宏观固体之间的物质结构新层次。目前最常用的团簇生成方法是由Smalley研究组专利技术的激光溅射超声分子束冷却法，它可用于产生各种离子、自由基和其它活性中间体，其基本过程是：真空中，一束脉冲激光直接溅射固体样品表面(溅射区域≤1mm2)，高温汽化样品产生等离子体，等离子体被脉冲阀喷出的载气带走，等离子体与载气碰撞、冷却并聚集形成团簇，经过喷嘴喷射后在真空中超声膨胀进一步冷却。等离子体也可以与载气中的气体如O2、H2、CO等气体反应，产生各种氧化物、氢化物和碳化物。鉴于激光溅射电离的广泛运用，迫切需要一种高效的激光溅射团簇离子源。而实验用的激光溅射离子源产生团簇离子的效率较低，造成离子信号强度较弱。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种激光溅射团簇离子源，以解决现有技术中实验用的激光溅射团簇离子源产生团簇离子的效率较低，造成离子信号强度较弱的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光溅射团簇离子源，包括：离子源主体、脉冲阀、样品靶固定杆、进光螺钉、样品靶、喷嘴、密封片和密封件；所述离子源主体相对的两个表面上分别开设有样品靶孔和进光孔，所述离子源主体上还开设有与所述进光孔垂直的团簇离子生长通道和载气进入通道；所述脉冲阀内部开设有贯穿的空心通道，所述空心通道、所述载气进入通道、所述团簇离子生长通道、所述喷嘴依次相连形成气路；所述样品靶固定杆位于所述离子源主体的样品靶孔中，所述样品靶设置在所述样品靶固定杆和所述离子源主体之间；所述进光螺钉将所述密封片固定在所述进光孔中，所述密封片用于密封所述进光孔；其中，所述密封件用于密封所述样品靶固定杆和所述离子源主体的样品靶孔之间的间隙。优选地，所述密封件为密封圈。优选地，所述密封圈为橡胶O圈。优选地，所述橡胶O圈的个数为至少2个，且沿所述样品靶固定杆的轴线方向并排布置。优选地，所述样品靶固定杆的外壁上开设有橡胶O圈槽，用以定位所述橡胶O圈。优选地，所述进光孔与所述样品靶采用偏轴设计。优选地，还包括步进电机，所述步进电机与所述样品靶固定杆背离所述样品靶的一端连接，所述样品靶固定杆在所述步进电机的作用下，带动所述样品靶在所述样品靶孔内旋转。优选地，所述进光螺钉与所述离子源主体之间以螺纹匹配方式连接。优选地，所述密封片为铜片。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的激光溅射团簇离子源，包括离子源主体、脉冲阀、样品靶固定杆、进光螺钉、样品靶、喷嘴、密封片，还包括密封件，所述密封件位于样品靶固定杆和离子源主体之间，用于密封所述样品靶固定杆和所述离子源主体的样品靶孔之间的间隙，使得激光溅射团簇离子源的密封性更好，从而避免激光溅射产生的等离子体泄露，以及等离子体与载气的有效碰撞降低，进而提高团簇离子的产生效率，增强离子信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种激光溅射团簇离子源的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的离子源主体的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的样品靶固定杆的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种激光溅射团簇离子源的结构示意图。具体实施方式对于实验室而言，由于成本问题，后续离子检测装置精度或者放大装置效率较低时，若激光溅射离子源产生的团簇离子信号强度较弱，将导致检测到的信号强度较弱，或不足以进行后续实验。也即正如
技术介绍
部分所述的，现有技术中实验用的激光溅射离子源产生团簇离子信号强度较弱，团簇离子的产生效率较低。专利技术人经过实践发现，产生的团簇离子信号强度不够的一个重要原因是：现有技术中非一体化激光溅射团簇离子源采用机械匹配的手段让样品靶固定杆的表面尽量紧贴离子源主体的侧面。由于机械匹配，对于机械加工的精度以及安装的准确度要求较高，实验中往往难以达到，因此，激光溅射到样品靶上产生等离子体后，等离子体在样品靶固定杆和离子源主体的机械匹配部分发生部分泄露，降低了等离子体与载气之间的有效作用，造成团簇离子的产生效率较低，从而使得产生的离子信号强度不够理想。基于此，本专利技术提供了一种激光溅射团簇离子源装置，包括：离子源主体、脉冲阀、样品靶固定杆、进光螺钉、样品靶、喷嘴、密封片和密封件；所述离子源主体相对的两个表面上分别开设有样品靶孔和进光孔，所述离子源主体上还开设有与所述进光孔垂直的团簇离子生长通道和载气进入通道；所述脉冲阀内部开设有贯穿的空心通道，所述空心通道、所述载气进入通道、所述团簇离子生长通道、所述喷嘴依次相连形成气路；所述样品靶固定杆位于所述离子源主体的样品靶孔中，所述样品靶设置在所述样品靶固定杆和所述离子源主体之间；所述进光螺钉将所述密封片固定在所述进光孔中，所述密封片用于密封所述进光孔；其中，所述密封件用于密封所述样品靶固定杆和所述离子源主体的样品靶孔之间的间隙。本专利技术提供了一种激光溅射团簇离子源，其对结构进行了优化，通过增加设置密封件，改善了样品靶固定杆与离子源主体之间的密封情况，显著提高了激光溅射团簇离子源的工作效率。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种激光溅射团簇离子源装置结构示意图；所述激光溅射团簇离子源装置包括：离子源主体1、脉冲阀2、样品靶固定杆3、进光螺钉4、样品靶5、喷嘴7、密封片8和密封件9；其中，如图2所示，为本专利技术实施例提供的离子源主体的结构示意图，离子源主体1相对的两个表面上分别开设有样品靶孔11和进光孔12，离子源主体1上还开设有与进光孔12垂直的团簇离子生长通道13和载气进入通道；脉冲阀2内部开设有贯穿的空心通道，空心通道、载气进入通道、团簇离子生长通道13、喷嘴7依次相连形成通路；样品靶固定杆3位于离子源主体1的样品靶孔11中，样品靶5设置在样品靶固定杆3和离子源主体1之间；进光螺钉4将密封片8固定在进光孔12中，密封片8用于密封进光孔12；其中，密封件9用于密封样品靶固定杆3和离子源主体1的样品靶孔11之间的间隙。需要说明的是，如图3所示，为本专利技术实施例提供的样品靶固定杆的结构示意图，样品靶固定杆3的一端开设有样品靶固定孔14，用于放置样品靶5，并将样品靶5固定在离子源主体1的样品靶孔11中。本专利技术实施例中通过在样品靶固定杆与离子源主体之间增加密封件，改善了样品靶固定杆与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光溅射团簇离子源，其特征在于，包括：离子源主体(1)、脉冲阀(2)、样品靶固定杆(3)、进光螺钉(4)、样品靶(5)、喷嘴(7)、密封片(8)和密封件(9)；所述离子源主体(1)相对的两个表面上分别开设有样品靶孔(11)和进光孔(12)，所述离子源主体(1)上还开设有与所述进光孔(12)垂直的团簇离子生长通道(13)和载气进入通道；所述脉冲阀(2)内部开设有贯穿的空心通道，所述空心通道、所述载气进入通道、所述团簇离子生长通道(13)、所述喷嘴(7)依次相连形成气路；所述样品靶固定杆(3)位于所述离子源主体(1)的样品靶孔(11)中，所述样品靶(5)设置在所述样品靶固定杆(3)和所述离子源主体(1)之间；所述进光螺钉(4)将所述密封片(8)固定在所述进光孔(12)中，所述密封片(8)用于密封所述进光孔(12)；其中，所述密封件(9)用于密封所述样品靶固定杆(3)和所述离子源主体(1)的样品靶孔(11)之间的间隙。

【技术特征摘要】
1.一种激光溅射团簇离子源，其特征在于，包括：离子源主体(1)、脉冲阀(2)、样品靶固定杆(3)、进光螺钉(4)、样品靶(5)、喷嘴(7)、密封片(8)和密封件(9)；所述离子源主体(1)相对的两个表面上分别开设有样品靶孔(11)和进光孔(12)，所述离子源主体(1)上还开设有与所述进光孔(12)垂直的团簇离子生长通道(13)和载气进入通道；所述脉冲阀(2)内部开设有贯穿的空心通道，所述空心通道、所述载气进入通道、所述团簇离子生长通道(13)、所述喷嘴(7)依次相连形成气路；所述样品靶固定杆(3)位于所述离子源主体(1)的样品靶孔(11)中，所述样品靶(5)设置在所述样品靶固定杆(3)和所述离子源主体(1)之间；所述进光螺钉(4)将所述密封片(8)固定在所述进光孔(12)中，所述密封片(8)用于密封所述进光孔(12)；其中，所述密封件(9)用于密封所述样品靶固定杆(3)和所述离子源主体(1)的样品靶孔(11)之间的间隙。2.根据权利要求1所述的激光溅射团簇离子源，其特征在于，所述密封件(9)为密...

【专利技术属性】
技术研发人员：张寒辉，邱秉林，汪蕾，周晓国，刘世林，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34