实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪制造技术

本发明专利技术公开了一种实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，导管水平设置在壳体一端端部，脉冲阀固定在导管位于壳体内的一端，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板均为中心开孔的带电极板，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板依次竖直设置构成成像透镜，第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板依次竖直设置构成阻尼场透镜，第一飞行管和第二飞行管沿水平方向设置并固定在壳体内，成像透镜设置在第一飞行管一端，阻尼场透镜设置在第一飞行管和第二飞行管之间，探测器固定在壳体另一端端部并位于第二飞行管一端。本发明专利技术是可以对自由飞行区解离碎片分辨探测的离子速度成像仪，实现了对自由飞行区发生二次解离产生碎片离子进行分辨探测。

Realization of ion velocity imaging device for dissociating debris in free flight zone

The invention discloses an ion velocity imager to realize the resolution of dissociation fragment of free flight area. The tube level is set at one end of one end of the shell. The pulse valve is fixed at one end of the catheter in the shell, the first charged pole, the second band electrode plate, the third band electrode plate, the fourth charged plate, the fifth band electrode plate and sixth. The charged pole is a charged pole with a central opening. The first charged plate, the second band electrode plate and the third charged plate are vertically set up to form an imaging lens vertically. The fourth band electrode plate, the fifth band electrode plate and the sixth strip electrode are vertically set up to form a damping field lens in turn. The first and second flight tubes are along the horizontal direction. The imaging lens is set at one end of the first flight tube, and the damping field lens is set between the first flight tube and the second flight tube. The detector is fixed at the end of the other end of the shell and is located at one end of the second flight tube. The invention is an ion velocity imager which can detect the dissociation fragment resolution of the free flight area, and realizes the resolution detection of the fragment ions produced by two dissociation in the free flight area.

【技术实现步骤摘要】
实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪
本专利技术涉及一种离子速度成像仪，特别是一种实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪。
技术介绍
目前通行的离子速度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4(a)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，如图4(b)所示。然而，目前通行的基于三极板设计的离子速度成像仪以及后来发展的多极板离子速度成像仪，都无法实现对自由飞行区（P3到探测器之间）解离碎片进行分辨。这里以大气污染物二甲苯为例，二甲苯化学式为C6H5(CH3)2，在二甲苯吸收光子后发生电离和解离，断裂一个甲基CH3生成C6H5CH3+离子，通过现有技术采集C6H5CH3+离子的离子速度影像，即可得到C6H5CH3+离子的动能分布和角度分布，通过分析可认识其光化学机理，然后有足够的证据表明[3]，C6H5CH3+离子在自由飞行区飞行过程中部分会再次发生化学键断裂，断裂第二个甲基CH3，生成C6H5+离子，而此时的C6H5+离子和未发生二次断裂的C6H5CH3+离子具有相同的速度，由于自由飞行区是无场区，不能被区分，因此它们两种离子将以相同的时间到达探测器被成像，被误以为是纯C6H5CH3+离子进行成像和分析，造成错误的实验测量。这种现象在离子速度成像领域非常普遍，至今未被解决。通俗来讲即表述如下：化合物ABC吸收光子后发生化学键断裂，生成AB+离子，AB+离子在离子速度成像仪飞经自由飞行区到达探测器被成像，然而AB+离子在自由飞行区有可能发生化学键的断裂，生成A+离子或B+离子，而此时的情况是自由飞行区不具有电场分布，尽管AB+离子、A+离子、B+离子三种离子的质量不同，但是不能被区分，三种离子将以相同的时间（AB+离子的到达时间）到达探测器被探测，造成对实验的干扰，基于现有技术的离子速度成像仪对此问题无从解决。参考文献：[1]A.T.J.B.Eppink,D.H.Parker,Rev.Sci.Instrum.68,3477(1997)[2]A.T.J.B.Eppink,D.H.Parker,J.Chem.Phy.110,832(1999)[3]Y.Liu,T.Gerber,C.Qin,F.Jin,G.Knopp,J.Chem.Phy.144,084201(2016)[4]D.A.Dahl,J.E.Delmore,andA.D.Appelhans,Rev.Sci.Instrum.61,607(1990)。
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实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，其特征在于：包含壳体、导管、脉冲阀、激光束、第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板、探测器、第一飞行管和第二飞行管，导管水平设置在壳体一端端部并且导管一端穿过壳体端部设置在壳体内部，脉冲阀固定在导管位于壳体内的一端，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板均为中心开孔的带电极板，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板依次竖直设置构成成像透镜，第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板依次竖直设置构成阻尼场透镜，第一飞行管和第二飞行管沿水平方向设置并固定在壳体内，成像透镜设置在第一飞行管一端，阻尼场透镜设置在第一飞行管和第二飞行管之间，探测器固定在壳体另一端端部并位于第二飞行管一端。进一步地，所述第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板的厚度为2mm，外径均为140mm，第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板的内径分别为20mm、30mm、30mm，第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板之间的距离为38mm。进一步地，所述第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板厚度为2mm，外径均为140mm，第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板内径均为70mm，第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板之间的距离为20mm。进一步地，所述第一飞行管和第二飞行管为μ金属圆形管，长度分别为620mm和120mm，内径为140mm，外径为144mm，厚度为2mm。进一步地，所述第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板的电压分别为3000V、1990V、接地。进一步地，所述第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板的电压分别为接地、300V、600V。进一步地，所述第二飞行管电压为600V。进一步地，所述探测器包含第一微通道板、第二微通道板和磷光屏，后侧设置CCD相机进行成像。进一步地，所述第一微通道板、第二微通道板和磷光屏的电压分别为600V、2100V、5600V。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术的实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪实现了自由飞行区发生二次解离产生碎片离子进行分辨探测，排除实验干扰因素，提高成像实验测量的准确性。附图说明图1是本专利技术的实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪的示意图。图2是本专利技术的探测器示意图。图3是本专利技术的实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪的电场分布示意图。图4是现有技术的基于三块极板设计的离子速度成像仪示意图。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1所示，本专利技术的一种实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，包含壳体、导管G1、脉冲阀V1、激光束L1、第一带电极板P1、第二带电极板P2、第三带电极板P3、第四带电极板R1、第五带电极板R2、第六带电极板R3、探测器D1、第一飞行管T1和第二飞行管T2，导管G1水平设置在壳体一端端部并且导管G1一端穿过壳体端部设置在壳体内部，脉冲阀V1固定在导管G1位于壳体内的一端，第一带电极板P1、第二带电极板P2、第三带电极板P3、第四带电极板R1、第五带电极板R2和第六带电极板R3均为中心开孔的带电极板，第一带电极板P1、第二带电极板P2、第三带电极板P3依次竖直设置构成成像透镜，第四带电极板R1、第五带电极板R2、第六带电极板R3依次竖直设置构成阻尼场透镜，第一飞行管T1和第二飞行管T2沿水平方向设置并固定在壳体内，成像透镜设置在第一飞行管T1一端，阻尼场透镜设置在第一飞行管T1和第二飞行管T2之间，探测器D1固定在壳体另一端端部并位于第二飞行管T2一端。气象样品在导管G1导入，由脉冲阀V1喷入成像仪真空腔体，与激光束L1发生光化学作用，产生母体离子和碎片离子，在成像透镜（P1、P2、P3）形成的聚焦电场作用下，飞经自由飞行区T1可以聚焦在探测器D1上，探测器D1由两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，其特征在于：包含壳体、导管、脉冲阀、激光束、第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板、探测器、第一飞行管和第二飞行管，导管水平设置在壳体一端端部并且导管一端穿过壳体端部设置在壳体内部，脉冲阀固定在导管位于壳体内的一端，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板均为中心开孔的带电极板，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板依次竖直设置构成成像透镜，第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板依次竖直设置构成阻尼场透镜，第一飞行管和第二飞行管沿水平方向设置并固定在壳体内，成像透镜设置在第一飞行管一端，阻尼场透镜设置在第一飞行管和第二飞行管之间，探测器固定在壳体另一端端部并位于第二飞行管一端。

【技术特征摘要】
1.一种实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，其特征在于：包含壳体、导管、脉冲阀、激光束、第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板、探测器、第一飞行管和第二飞行管，导管水平设置在壳体一端端部并且导管一端穿过壳体端部设置在壳体内部，脉冲阀固定在导管位于壳体内的一端，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板、第四带电极板、第五带电极板和第六带电极板均为中心开孔的带电极板，第一带电极板、第二带电极板、第三带电极板依次竖直设置构成成像透镜，第四带电极板、第五带电极板、第六带电极板依次竖直设置构成阻尼场透镜，第一飞行管和第二飞行管沿水平方向设置并固定在壳体内，成像透镜设置在第一飞行管一端，阻尼场透镜设置在第一飞行管和第二飞行管之间，探测器固定在壳体另一端端部并位于第二飞行管一端。2.按照权利要求1所述的实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，其特征在于：所述第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板的厚度为2mm，外径均为140mm，第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板的内径分别为20mm、30mm、30mm，第一带电极板、第二带电极板和第三带电极板之间的距离为38mm。3.按照权利要求1所述的实现对自由飞行区解离碎片分辨的离子速度成像仪，其特征在于：所述第四带电极板、第五带电极板...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉柱，章炎麟，常运华，颜逸辉，尹文怡，张启航，周冯斌，祝若松，钱晓陆，
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