本发明专利技术提供一种高分辨离子三维速度成像装置及不同离子动量系数重整方法，包括：分析腔；分析腔内设有离子三维速度成像电极组件；离子三维速度成像电极组件包括：由上至下依次设置的11个可独立施加电压的开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管；对由上至下的11个开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管中至少部分施加正电压以形成离子活动区域。另外，通过二维多项式法进行动量的参数拟合，结合装置的对称性，基于标准离子进行最小二乘法拟合系数，然后针对不同离子进行系数重整缩放简化动量处理。本申请提高了现有能量谱仪测量效率和能量分辨率，并且根据不同离子系数缩放批量简化动量处理大幅提升了对于不同离子的动量数据处理效率。的动量数据处理效率。的动量数据处理效率。
【技术实现步骤摘要】
高分辨离子三维速度成像装置及不同离子动量系数重整方法
[0001]本申请涉及能谱分析设备
，特别是涉及一种高分辨离子三维速度成像装置及不同离子动量系数重整方法。
技术介绍
[0002]光与原子分子相互作用过程是自然界光与物质反应的一个基本而又非常重要的过程，涉及到当前人们最关心的能源、医学、环境等众多领域，只有弄清楚了微观世界的作用机理才能够调控原子与分子的反应，让其向人们的主观方向发展。探究光与原子分子相互作用的过程最重要的实验手段就是获得其作用后产物的产率、能量分布、角分布、速度分布信息等问题。三维速度成像谱仪技术由于可以同时测得作用过程中这些相互关联的物理量，并且实验探测过程又相对直观，故而成为了探测分子微观动力学的主要技术手段。
[0003]电子速度成像谱仪通常用于测量动能低于100eV的离子二维动量，在激光共振增强多光子电离或者真空紫外及X射线单光子电离研究中得到广泛应用。近年来，对离子和电子的三维动量高分辨测量需求日益旺盛，因为增加维度带来新物理信息，增加维度数据分析的复杂程度，在此我们通过系数重整化来解决这个问题。
技术实现思路
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种高分辨离子三维速度成像装置及不同离子动量系数重整方法，用于解决现有技术中低能量谱仪测量效率低、能量分辨差，以及针对不同离子动量数据处理效率低下的技术问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种高分辨离子三维速度成像装置，所述装置包括：分析腔；所述分析腔内设有离子三维速度成像电极组件；所述离子三维速度成像电极组件包括：由上至下依次设置的11个可独立施加电压的开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管；对由上至下的11个开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管中至少部分施加正电压以形成离子活动区域。
[0006]于本申请的一实施例中，所述分析腔还包括地磁屏蔽桶、延迟线探测器；所述地磁屏蔽桶用于屏蔽离子飞行过程中的地磁场干扰；设置于所述地磁屏蔽桶内的所述离子三维速度成像电极组件用于设置电场分布环境，从而控制离子的运动轨迹；其中主要包括低动能离子；设置于所述离子三维速度成像电极组件下方的延迟线探测器用于记录离子飞行的时间和离子在延迟线上的传输时间，并根据离子在延迟线上的传输时间反推出离子位置信息，从而结合离子位置信息和飞行时间反推离子初始三维动量分布。
[0007]于本申请的一实施例中，所述延迟线探测器由微通道板和铜丝组成，其中，多根铜丝在多层多方向上进行缠绕以形成延迟线，用以捕获经过所述微通道板放大后的电子束团。
[0008]于本申请的一实施例中，各所述开孔电极片的开孔直径、所述第一离子漂移管的管道直径及所述第二离子漂移管的管道直径均相同。
[0009]于本申请的一实施例中，所述各所述开孔电极片、所述第一离子漂移管及所述第二离子漂移管的两端分别穿过陶瓷柱，以构成离子三维速度成像电极组件的框架，且使所述开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管的中心分别位于同一轴线上；且所述离子三维速度成像电极组件通过陶瓷绝缘环及陶瓷螺母对各所述开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管进行限位固定或调整；其中，所述陶瓷绝缘环用于分隔所述开孔电极片，以便对它们独立施加电压时不会互相干扰。
[0010]于本申请的一实施例中，所述在第1片开孔电极片下端面，第6片开孔电极片上端面，第7片开孔电极片上端面及第二离子漂移管下断面贴设金属网，以对相邻电场进行隔离。
[0011]于本申请的一实施例中，所述地磁屏蔽桶为双层铍莫合金薄板金属桶，用于屏蔽离子飞行过程中的地磁场干扰。
[0012]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种不同离子动量系数重整方法，应用于如上所述高分辨离子三维速度成像装置；所述方法包括：所述高分辨离子三维速度成像装置中设置的离子三维速度成像电极组件提供目标气体样本与光反应所需的高真空环境，反应产生离子，并设置电场分布以控制离子的运动轨迹，并通过设置延迟线探测器以反推得到离子的初始三维动量分布；通过二维多项式法进行动量的参数拟合，结合所述高分辨离子三维速度成像装置的对称性，基于标定离子进行最小二乘法拟合系数，针对不同离子进行系数重整缩放批量简化动量处理。
[0013]于本申请的一实施例中，根据待测离子在延迟线上的传输时间反推出离子位置信息，包括：获取延迟线在单一方向对应层上捕获的待测离子沿铜丝向两侧末端输出的两个时间信号；根据所述两个时间信号的差值，结合所述待测离子在延迟线上的传播速度，得到所述待测离子在垂直于本层延迟线上的位置信息；通过对多层延迟线的计算分析以得到所述待测离子的绝对位置信息。
[0014]于本申请的一实施例中，通过二维多项式法进行动量的参数拟合，结合所述高分辨离子三维速度成像装置的对称性，基于标定离子进行最小二乘法拟合系数，针对不同离子进行系数重整缩放批量简化动量处理，包括：当前待测离子在垂直于所述延迟线探测器方向上的z轴所对应的动量Pz的表达式为：其中，Ck
,ι
表示标定离子对应的拟合系数；a表示待测离子与标定离子的质量比；b表示待测离子与标定离子的电荷比；k和l分别代表二元多项式展开后对应参数的幂次；t表示待测离子所测得的飞行时间；t0对应于待测离子在零动能时的飞行时间；x表示待测离子相对于所述延迟线探测器中心的绝对位置；当前待测离子在平行于所述延迟线探测器方向上的x轴所对应的动量Px相同。
[0015]综上所述，本申请提供的一种高分辨离子三维速度成像装置及不同离子动量系数重整方法，具有以下有益效果：本申请提高了现有低能量谱仪测量效率和能量分辨率，并且根据不同离子系数缩放批量简化动量处理大幅提升了对于不同离子的动量数据处理效率。
附图说明
[0016]图1显示为本申请于一实施例中的离子三维速度成像电极组件的结构示意图。
[0017]图2显示为本申请于一实施例中的延迟线探测器的绕线示意图。
[0018]图3显示为本申请于一实施例中的高分辨离子三维速度成像装置中10eV氧离子的飞行轨迹示意图。
[0019]图4显示为本申请于一实施例中的高分辨离子三维速度成像装置的电子光学模拟示意图。
[0020]图5显示为本申请于一实施例中的通过模拟氧离子得到三维聚焦模式下关于飞行时间和离子位置的非线性关系图。
[0021]图6显示为本申请于一实施例中的通过模拟碳离子和二价氧离子得到三维聚焦模式下关于飞行时间和离子位置的非线性关系图。
具体实施方式
[0022]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]需要说明的是，在下述描述中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高分辨离子三维速度成像装置，其特征在于，所述装置包括：分析腔；所述分析腔内设有离子三维速度成像电极组件；所述离子三维速度成像电极组件包括：由上至下依次设置的11个可独立施加电压的开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管；对由上至下的11个开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管中至少部分施加正电压以形成离子活动区域。2.根据权利要求1所述的高分辨离子三维速度成像装置，其特征在于，所述分析腔还包括地磁屏蔽桶、延迟线探测器；所述地磁屏蔽桶用于屏蔽离子飞行过程中的地磁场干扰；设置于所述地磁屏蔽桶内的所述离子三维速度成像电极组件用于设置电场分布环境，从而控制离子的运动轨迹；其中主要包括低动能离子；设置于所述离子三维速度成像电极组件下方的延迟线探测器用于记录离子飞行的时间和离子在延迟线上的传输时间，并根据离子在延迟线上的传输时间反推出离子位置信息，从而结合离子位置信息和飞行时间反推离子初始三维动量分布。3.根据权利要求2所述的高分辨离子三维速度成像装置，其特征在于，所述延迟线探测器由微通道板和铜丝组成，其中，多根铜丝在多层多方向上进行缠绕以形成延迟线，用以捕获经过所述微通道板放大后的电子束团。4.根据权利要求1所述的高分辨离子三维速度成像装置，其特征在于，各所述开孔电极片的开孔直径、所述第一离子漂移管的管道直径及所述第二离子漂移管的管道直径均相同。5.根据权利要求1所述的高分辨离子三维速度成像装置，其特征在于，各所述开孔电极片、所述第一离子漂移管及所述第二离子漂移管的两端分别穿过陶瓷柱，以构成离子三维速度成像电极组件的框架，且使所述开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管的中心分别位于同一轴线上；且所述离子三维速度成像电极组件通过陶瓷绝缘环及陶瓷螺母对各所述开孔电极片、第一离子漂移管及第二离子漂移管进行限位固定或调整；其中，所述陶瓷绝缘环用于分隔所述开孔电极片，以便对它们独立施加电压时不会互相干扰。6.根据权利要求1所述的高分辨离子三维速度成像装置，其特征在于，在第1片开孔电极片下端面，第6片开孔电极片上端面，第7片开孔电极片上端面及第二离子漂移管下断面贴设金属网，以对相邻电场进...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘小井，吴睿昌，封云飞，丁伯承，田莉芳，黄健业，宋泽龙，吴可非，金鑫，廖剑锋，刘志，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：
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