一种原子电离探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及原子电离动力学技术领域，具体涉及一种原子电离探测装置，该装置包括原子束产生器、电离发生腔和信号探测腔，原子束产生器前端通过原子飞行管与电离发生腔后端连接，电离发生腔前端通过电子飞行管与信号探测腔后端连接；电离发生腔上设置有第一真空泵接口和激光入射窗，信号探测腔设有第二真空泵接口和电极法兰；电极法兰上设有电极柱，电极柱一端深入至信号探测腔内与信号探测器连接，信号探测腔内设置有电子加速偏转机构。该装置具有很好的可操作性和探测精度，并还具有较广泛的适用范围；该装置不仅可以涉及到电离电子的强度信号，还能涉及到电离电子的时间分布信息。

An atomic ionization detector

【技术实现步骤摘要】
一种原子电离探测装置
本技术涉及原子电离动力学
，具体涉及一种原子电离探测装置，更具体的一种测量原子电离电子流的时域分布的实验装置。
技术介绍
电离是指在能量作用下，原子、分子形成离子的过程。根据原子获得能量的不同方式，电离主要有以下几种：电子碰撞电离、气体放电电离、重粒子碰撞电离、光致电离。测量原子电离的时域分布及光谱特性是研究原子结构的一种重要方法，同时原子电离过程中的隧穿效应也是人们认识量子力学的重要途经。用传统光源激励原子通常只观察到上述单光子电离。采用高强度的激光束，已观察到双光子电离，三光子电离，甚至更多光子的电离。当原子处于外部电场中，电场会改变原子势能面，从而产生一个势能鞍点，这个势能鞍点的能量低于原子的零场电离能，原子便会在较小的能量激发下发生电离。此时原子的电离电子会表现出丰富的动力学特性，电子流时域分布特征反映了原子内部结构信息。此外，即使激发能量稍低于势能鞍点也可能发生原子电离，这不同于经典认知的现象既是量子隧穿，故通过记录电离信息也可对此量子现象深入研究。在现有的原子电离探测装置中，最常用的是采用远高于电离能的能量去电离原子，以保证信号的强度足够强以便探测。但这样的方法无法获得原子在电离域附近的结构信息，同时也无法测量量子隧穿效应。此外，常用的探测装置主要关注电离电子的强度信号，而忽略其时间分布信息。因此很有必要对现有的原子电离实验装置进行改进解决以上问题。
技术实现思路
针对以上背景及问题，本技术提供一种原子电离探测装置，该装置能够测量原子光电离后电离电子的时域分布特性，以便开展原子内部结构及相关量子效应的研究工作。为了达到上述技术目的，本技术采用以下技术方案：一种原子电离探测装置，包括原子束产生器、电离发生腔和信号探测腔，原子束产生器前端通过原子飞行管与电离发生腔后端连接，电离发生腔前端通过电子飞行管与信号探测腔后端连接；电离发生腔上设置有第一真空泵接口和激光入射窗，信号探测腔设有第二真空泵接口和电极法兰；电极法兰上设有电极柱，电极柱一端深入至信号探测腔内与信号探测器连接，信号探测腔内设置有电子加速偏转机构。原子束产生器可以是原子炉，用来产生固态物质的原子束，也可以是超声束发生器用来产生气态物质的原子束。进一步的，电离发生腔内偏向原子束产生器处设置有前栅网，电离发生腔内偏向信号探测腔处设置有后栅网，前栅网和后栅网对应设置。进一步的，前栅网和后栅网分别位于激光入射窗的两侧。进一步的，前栅网和后栅网具有电位差。进一步的，信号探测腔内与电子飞行管对应处设置前电子偏转栅网，与电极法兰对应处设有后电子偏转栅网，后电子偏转栅网位于信号探测器内侧。进一步的，前电子偏转栅网和后电子偏转栅网的夹角为90度。进一步的，原子束产生器和原子飞行管通过连接法兰连接。进一步的，原子飞行管内设置有限束孔。进一步的，电离发生腔上设有观察窗。与现有技术相比，本技术的有益效果是：该装置具有很好的可操作性和探测精度，并还具有较广泛的适用范围；该装置不仅可以涉及到电离电子的强度信号，还能涉及到电离电子的时间分布信息；该装置可以扩展到分子电离探测领域，揭示原子、分子在电离域附近的动力学行为，同时可以对量子隧穿效应开展研究。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中：1原子束产生器，2连接法兰，3原子飞行管，4电离发生腔，5观察窗，6第一真空泵接口，7激光入射窗，8电子飞行管，9信号探测腔，10电极法兰，11电极柱，12第二真空泵接口，13原子束，14限束孔，15前栅网，16后栅网，17前电子偏转栅网，18后电子偏转栅网，19信号探测器。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术的技术方案作进一步描述说明。实施例：本申请提供的是一种原子电离探测装置，具体的，如图1所示，该装置包括原子束产生器1、电离发生腔4和信号探测腔9；原子束产生器1前端通过原子飞行管3与电离发生腔4后端连接，电离发生腔4前端通过电子飞行管8与信号探测腔9后端连接；原子束产生器1和原子飞行管3通过连接法兰2连接，保证整个体系的密封性；原子飞行管3内设置有限束孔14。在原子飞行管3中加入限束孔14，用来控制原子束13的直径以提高信噪比。电离发生腔4上设置有第一真空泵接口6和激光入射窗7，信号探测腔9设有第二真空泵接口12和电极法兰10；电极法兰10上设有电极柱11，电极柱11一端深入至信号探测腔9内与信号探测器19连接。电离发生腔4上还设有观察窗5。其中，原子束产生器1可以是原子炉，用来产生固态物质的原子束，也可以是超声束发生器用来产生气态物质的原子束。原子束产生器1可以产生气态物质或者固态物质的原子束13。电离发生腔4为高真空度的不锈钢腔体，其下方连接真空泵来保证腔体的真空度，防止杂散气体影响探测信号精度及对比度。激光在此腔体中激发原子，使电子跃迁到势能鞍点附近。原子通过越垒电离或者隧穿效应发生电离，电离电子被外加电场加速，飞入后方的信号探测腔。信号探测腔9内设置有电子加速偏转机构，信号探测腔9内与电子飞行管8对应处设置前电子偏转栅网17，与电极法兰10对应处设有后电子偏转栅网18，后电子偏转栅网18位于信号探测器19内侧，前电子偏转栅网17和后电子偏转栅网18的夹角为90度。前电子偏转栅网17和后电子偏转栅网18组成电子加速偏转机构。电子加速偏转机构通过两组栅网电极分别实现电子的加速和偏转，从而保证了电离信号的探测效率。所述信号探测器19一般为多通道板或延迟线探测器，具有高精度的时间分辨率，用来记录电离电子的电子流强度时域分布。探测的模拟信号被高速数据记录卡转换为数字信号，储存在计算机中。电离发生腔4内偏向原子束产生器1处设置有前栅网15，电离发生腔4内偏向信号探测腔9处设置有后栅网16，前栅网15和后栅网16对应设置。前栅网15和后栅网16分别位于激光入射窗7的两侧，前栅网15和后栅网16具有电位差。前栅网15和后栅网16施加不同的电压，从而在二者之间产生一定的电场强度，电场作用于其间的原子，使其势能面产生势能鞍点，鞍点能的大小决定了染料激光器需要输出激光的频率。除此之外，还设置有时序控制器、激光发生器和数据采集设备，激光发生器对应于激光入射窗7对应外置，时序控制器至少需要与激光发生器以及数据采集设备连接，时序控制器主要是一台信号发生器，用于产生时序信号控制激光发生器和数据采集设备，实现电子流时域分布的记录。激光发生器用来产生所需频率的脉冲激光，由信号发生器（时序控制器）触发。电离发生腔3需要保持高真空状态，激光在此腔体中将原子激发到势能鞍点附近，原子会发生越垒电离或者隧穿电离。电离电子在电子加速偏转系统的作用下撞击信号探测器19，记录的信号被高速数据记录卡记录，储存在计算机中。原子束13经过原子飞行管3后进入电离发生腔4，然后穿过前栅网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子电离探测装置，其特征在于，包括原子束产生器（1）、电离发生腔（4）和信号探测腔（9），原子束产生器（1）前端通过原子飞行管（3）与电离发生腔（4）后端连接，电离发生腔（4）前端通过电子飞行管（8）与信号探测腔（9）后端连接；电离发生腔（4）上设置有第一真空泵接口（6）和激光入射窗（7），信号探测腔（9）设有第二真空泵接口（12）和电极法兰（10）；电极法兰（10）上设有电极柱（11），电极柱（11）一端深入至信号探测腔（9）内与信号探测器（19）连接，信号探测腔（9）内设置有电子加速偏转机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种原子电离探测装置，其特征在于，包括原子束产生器（1）、电离发生腔（4）和信号探测腔（9），原子束产生器（1）前端通过原子飞行管（3）与电离发生腔（4）后端连接，电离发生腔（4）前端通过电子飞行管（8）与信号探测腔（9）后端连接；电离发生腔（4）上设置有第一真空泵接口（6）和激光入射窗（7），信号探测腔（9）设有第二真空泵接口（12）和电极法兰（10）；电极法兰（10）上设有电极柱（11），电极柱（11）一端深入至信号探测腔（9）内与信号探测器（19）连接，信号探测腔（9）内设置有电子加速偏转机构。


2.根据权利要求1所述的一种原子电离探测装置，其特征在于，电离发生腔（4）内偏向原子束产生器（1）处设置有前栅网（15），电离发生腔（4）内偏向信号探测腔（9）处设置有后栅网（16），前栅网（15）和后栅网（16）对应设置。


3.根据权利要求2所述的一种原子电离探测装置，其特征在于，前栅网（15）和后栅网（16）分别位于激光入射窗（7）的两侧。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海峰，赵志国，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：新型
国别省市：河南;41