一種脈沖式離子源、質(zhì)譜儀及產(chǎn)生離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脈沖式離子源、質(zhì)譜儀及利用脈沖式離子源產(chǎn)生離子的方法。該脈沖式離子源包括：加速電極板，離子生成腔室，離子處理腔室，第一脈沖電源，第二脈沖電源，加速電源，延時(shí)發(fā)生器。離子處理腔室包括有第一偏轉(zhuǎn)板組、第二偏轉(zhuǎn)板組、用于匯聚離子的離子透鏡、開有一孔的第一遮擋板、開有一孔的第二遮擋板。本發(fā)明脈沖式離子源實(shí)現(xiàn)了離子種類選擇的功能，并且較現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工工藝簡(jiǎn)單。
【專利說明】一種脈沖式罔子源、質(zhì)譜儀及產(chǎn)生罔子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子質(zhì)譜分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種脈沖式離子源、質(zhì)譜儀及利用脈沖式離子源產(chǎn)生離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二次離子質(zhì)譜(Secondary 1n Mass Spectrometry, SIMS)是目前靈敏度最高的表面化學(xué)分析手段之一，可以用于分析樣品化學(xué)成分及其含量，被廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、食品安全及地球化學(xué)等領(lǐng)域。SIMS擁有高空間分辨率、高靈敏度特點(diǎn)，可以在微區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行樣品深度成份分析、三維離子成像以及元素同位素豐度測(cè)定。
[0003]飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀(Timeof Flight Secondary 1n Mass Spectrometry,T0F-SIMS)需要采用脈沖一次離子的形式，脈沖一次離子經(jīng)過加速聚焦轟擊樣品表面，濺射出二次離子，二次離子被提取進(jìn)入質(zhì)量分析器進(jìn)行檢測(cè)。因此一次離子是產(chǎn)生二次離子的重要工具，其性能將直接影響TOF-SMS的分析結(jié)果。因?yàn)椴煌N類的離子轟擊樣品產(chǎn)生的二次離子差異較大(離子動(dòng)量不同、且到達(dá)樣品時(shí)間有差異)、不利于二次離子提取、分析等后期處理，所以需要盡可能地保證一次離子種類的單一性。目前TOF-SMS —次離子生成過程中會(huì)伴隨產(chǎn)生大量不同種類的離子，為了減少這些離子對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，需要進(jìn)行離子選擇，把非目標(biāo)離子濾除，使單一成分的一次離子轟擊樣品，有利于提高SIMS分析性能。目前主要采用Wien-Filter、四級(jí)桿、離子井等部件實(shí)現(xiàn)離子濾除。這些部件無一例外地結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種脈沖式離子源、質(zhì)譜儀及利用脈沖式離子源產(chǎn)生離子的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中TOF-SMS離子源存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工工藝復(fù)雜的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖式離子源，該離子源包括:
[0006]由開有一孔的加速電極板隔開的離子生成腔室和離子處理腔室；
[0007]離子處理腔室內(nèi)設(shè)置有第一偏轉(zhuǎn)板組、第二偏轉(zhuǎn)板組、用于匯聚離子的至少一個(gè)離子透鏡、開有一孔的第一遮擋板和開有一孔的第二遮擋板；
[0008]加速電極板上的孔、第一遮擋板的孔、第二遮擋板的孔和上述用于匯聚離子的離子透鏡位于同一軸線上；
[0009]第一偏轉(zhuǎn)板組位于所述加速電極板與第一遮擋板之間，在靠近加速電極板的一側(cè)沿上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布；
[0010]第二偏轉(zhuǎn)板組位于第一遮擋板與第二遮擋板之間，在靠近第一遮擋板的一側(cè)沿上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布；
[0011 ] 第一偏轉(zhuǎn)板組與第一脈沖電源連接，第二偏轉(zhuǎn)板組與第二脈沖電源連接，加速電極板與加速電源連接；[0012]上述用于匯聚離子的離子透鏡位于加速電極板與第一遮擋板之間；
[0013]第一脈沖電源和第二脈沖電源分別與用于延時(shí)觸發(fā)第一脈沖電源和第二脈沖電源的延時(shí)發(fā)生器連接。
[0014]上述第一偏轉(zhuǎn)板組可以由兩個(gè)第一偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，這兩個(gè)第一偏轉(zhuǎn)板可以沿上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布(可以對(duì)稱分布，也可以非對(duì)稱分布，可以平行設(shè)置也可以非平行設(shè)置)。當(dāng)然也可以由大于兩個(gè)(最好是偶數(shù)個(gè))的第一偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，分成兩組沿上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布。上述第二偏轉(zhuǎn)板組可以由兩個(gè)第二偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，這兩個(gè)第二偏轉(zhuǎn)板可以在上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布(可以對(duì)稱分布，也可以非對(duì)稱分布，可以平行設(shè)置也可以非平行設(shè)置)。當(dāng)然也可以由大于兩個(gè)(最好是偶數(shù)個(gè))的第二偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，分成兩組沿上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布。上述第二偏轉(zhuǎn)板組可以與第一偏轉(zhuǎn)板組有相同的設(shè)置，也可以為不同的設(shè)置。上述第一偏轉(zhuǎn)板組的具體結(jié)構(gòu)可以是平面結(jié)構(gòu)、也可以是曲面結(jié)構(gòu)，還可以是折面結(jié)構(gòu)；上述第二偏轉(zhuǎn)板組的具體結(jié)構(gòu)可以是平面結(jié)構(gòu)、也可以是曲面結(jié)構(gòu)，還可以是折面結(jié)構(gòu)。
[0015]上述離子源使離子在經(jīng)過加速電極板后產(chǎn)生較大的能量，又因?yàn)殡x子剛剛通過陽極板上的孔，所以束斑直徑很小，當(dāng)離子通過第一偏轉(zhuǎn)板組，在第一脈沖電源的控制下，離子實(shí)現(xiàn)脈沖化。
[0016]由于離子荷質(zhì)比的不同，而使得離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間不同，所以當(dāng)離子通過第二偏轉(zhuǎn)板組時(shí)，在第二脈沖電源的控制下，只有目標(biāo)離子能夠通過第二遮擋板上的孔，從而實(shí)現(xiàn)離子種類選擇，并且該離子源具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
[0017]由于離子在上述實(shí)現(xiàn)離子脈沖化和后期進(jìn)行成分選擇時(shí)都需要飛行很長(zhǎng)的距離，所以離子透鏡對(duì)長(zhǎng)時(shí)間飛行的離子起到聚攏的作用，防止離子發(fā)散造成損耗。
[0018]較佳的，加速電極板可以采用錐形口結(jié)構(gòu)，這樣有利于離子束的提取。
[0019]在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，較佳的，上述用于匯聚離子的離子透鏡位于加速電極板和所述第一偏轉(zhuǎn)板組之間；或者，上述用于匯聚離子的離子透鏡位于所述第一偏轉(zhuǎn)板組和所述第一遮擋板之間。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例的脈沖式離子源包括至少一個(gè)離子透鏡，該至少一個(gè)離子透鏡為磁透鏡和/或靜電透鏡(例如單透鏡)，具體種類不作限定，只要能夠進(jìn)行離子匯聚的離子透鏡均可以應(yīng)用于本發(fā)明。
[0021]在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，較佳的，所述離子生成腔室內(nèi)設(shè)置有:
[0022]靠近加速電極板的陽極板，該陽極板開有一孔徑小于0.5mm的孔；位于陽極板不與加速電極板相對(duì)的一側(cè)的中間電極；該中間電極為中空結(jié)構(gòu)，在與陽極板相對(duì)的一端設(shè)置有錐形口 ；位于中間電極的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的陰極；該陰極為設(shè)置有入射口和出射口的中空結(jié)構(gòu)；陰極的入射口、陰極的出射口和陽極板的開口位于上述軸線上。
[0023]上述陽極板與加速電極板之間存在有加速電場(chǎng)，可以增加離子的軸向速度，因?yàn)殡x子生成腔體內(nèi)飛行路徑較長(zhǎng)，較大的軸向速度可以減少離子的發(fā)散。
[0024]上述加速電極板與離子透鏡相互配合可在不影響傳輸效率的情況下改變離子的能量，從而實(shí)現(xiàn)離子能量的調(diào)節(jié)。
[0025]上述陽極板孔徑小于0.5mm可以做差極真空，差極真空可保障離子在空心陰極中電離需要的分子濃度，也可保障離子在通過陽極板之后飛行需要的高真空度。并且差極真空會(huì)使低真空度腔體中離子涌向高真空度腔體，這樣有利于更多的離子通過陽極板上的小孔而進(jìn)入離子處理腔室，從而提高離子抽出率。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種離子質(zhì)譜儀，包括上述實(shí)施例的離子源。
[0027]該離子質(zhì)譜儀較現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工工藝簡(jiǎn)單。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用上述離子源生成離子的方法，該方法包括:
[0029]確定第一脈沖電源產(chǎn)生的第一脈沖電壓的脈沖寬度，第二脈沖電源產(chǎn)生的第二脈沖電壓的脈沖寬度和目標(biāo)離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間ta ；
[0030]通過離子生成腔室產(chǎn)生離子，并通過延時(shí)發(fā)生器周期性向第一脈沖電源發(fā)送第一觸發(fā)信號(hào)，該第一觸發(fā)信號(hào)用于觸發(fā)上述第一脈沖電源向第一偏轉(zhuǎn)板組施加第一脈沖電壓，使得離子在該第一脈沖電壓的脈沖寬度內(nèi)通過第一遮擋板的孔；
[0031]每次向上述第一脈沖電源發(fā)送第一觸發(fā)信號(hào)后，經(jīng)過時(shí)間ta+td，通過上述延時(shí)發(fā)生器向第二脈沖電源發(fā)送第二觸發(fā)信號(hào)，該第二觸發(fā)信號(hào)用于觸發(fā)第二脈沖電源向第二偏轉(zhuǎn)板組施加第二脈沖電壓，使得目標(biāo)離子在第二脈沖電壓的脈沖寬度內(nèi)通過第二遮擋板的孔，若目標(biāo)離子為荷質(zhì)比最小的離子，所述td滿足:-(T-tn-TT1+ta)〈td〈TT1,否則,所述td滿足:-(ta-tb-Tn)〈td〈TT1，所述Tn為第一脈沖電壓的脈沖寬度，所述tb為荷質(zhì)比小于目標(biāo)離子的離子中，與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板到第二偏轉(zhuǎn)板的時(shí)間，所述tn為所有離子中荷質(zhì)比最大的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間，所述T為所述延時(shí)發(fā)生器發(fā)送的第一觸發(fā)信號(hào)的周期。
[0032]其中，上述第一脈沖電壓可以為正電壓反相脈沖，或者為負(fù)電壓正相脈沖；上述第二脈沖電壓可以為正電壓反相脈沖，或者為負(fù)電壓正相脈沖。
[0033]上述方法實(shí)施例中，`離子在第一脈沖電源的控制下實(shí)現(xiàn)脈沖化，當(dāng)需要的離子脈沖寬度較寬時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)第一脈沖電壓的脈沖寬度和第二脈沖電壓的脈沖寬度實(shí)現(xiàn)離子脈沖寬度可調(diào)，在延時(shí)發(fā)生器和第二脈沖電源的控制下能實(shí)現(xiàn)離子種類選擇，并且較現(xiàn)有技術(shù)更加簡(jiǎn)單。
[0034]當(dāng)需要的離子脈沖寬度較窄時(shí)，通過控調(diào)節(jié)延時(shí)發(fā)生器發(fā)送的第一觸發(fā)信號(hào)與第二觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間差ta+td，實(shí)現(xiàn)離子窄脈沖化。所述ta為目標(biāo)離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間，若目標(biāo)離子為荷質(zhì)比最小的離子，所述td滿足:-(T-tn-Tn+ta)〈td〈TT1,否貝1J，所述td滿足:-(ta-tb-TT1)〈td〈TT1,所述Tti為第一脈沖電壓的脈沖寬度,所述tb為荷質(zhì)比小于目標(biāo)離子的離子中，與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間，tn為所有離子中荷質(zhì)比最大的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間，所述T為所述延時(shí)發(fā)生器發(fā)送的第一觸發(fā)信號(hào)的周期。通過上述方法可以實(shí)現(xiàn)離子窄脈沖化，并且調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間也可以實(shí)現(xiàn)離子脈沖寬度可調(diào)。
[0035]較佳的，上述確定目標(biāo)離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間ta，包括:

Le
[0036]根據(jù)aImx ,確定目標(biāo)離子從所述第一偏轉(zhuǎn)板組到所述第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)
VI, -
間，ma是所述目標(biāo)離子質(zhì)量、qa是目標(biāo)離子所帶電荷量、Va是加速電源在加速電極板上所加電壓、Le是第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的距離。
[0037]基于上述任意方法實(shí)施例，較佳的，所述第一脈沖電壓的脈沖寬度小于|te_ta|，所述為與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間；
[0038]若所述目標(biāo)離子為荷質(zhì)比最大的離子，所述第二脈沖電壓的脈沖寬度Tt2滿足:如果td > o，o〈TT2〈T-(ta+td);如果td〈o，-td〈TT2〈T-(ta+td);所述T為所述延時(shí)發(fā)生器發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)的周期；
[0039]否則，所述第二脈沖電壓的脈沖寬度Tt2滿足:如果td≥0,0<TT2<tc-(ta+td);如果td〈0，-td<TT2<tc-(ta+td);所述t。為荷質(zhì)比大于目標(biāo)離子的離子中，與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明實(shí)施例脈沖式離子源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2a~圖2b為本發(fā)明實(shí)施例偏轉(zhuǎn)板組設(shè)置示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明實(shí)施例離子脈沖化第一個(gè)原理示意圖；
[0043]圖4a~圖4b為本發(fā)明實(shí)施例中第二觸發(fā)信號(hào)與第一觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間不意圖；
[0044]圖5為本發(fā)明實(shí)施例離子透鏡工作原理示意圖；
[0045]圖6為本發(fā)明實(shí)施例利用脈沖式離子源產(chǎn)生離子的方法流程圖；
[0046]圖7為本發(fā)明實(shí)施例離子脈沖化的第二個(gè)原理示意圖；
[0047]圖8a~圖8e為本發(fā)明實(shí)施例確定第一脈沖電源脈沖寬度和第二脈沖電源的脈沖寬度的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖式離子源、質(zhì)譜儀及利用脈沖式離子源產(chǎn)生離子的方法，可實(shí)現(xiàn)離子種類選擇，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝要求低、成本低廉。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖式離子源，如圖1所示，該離子源包括:
[0050]由開有一孔的加速電極板I隔開的離子生成腔室2和離子處理腔室3 ;離子處理腔室3內(nèi)設(shè)置有第一偏轉(zhuǎn)板組4、第二偏轉(zhuǎn)板組5、用于匯聚離子的至少一個(gè)離子透鏡12、開有一孔的第一遮擋板6和開有一孔的第二遮擋板7 ;加速電極板I上的孔、第一遮擋板6的孔、第二遮擋板7的孔和上述用于匯聚離子的離子透鏡12位于同一軸線上；第一偏轉(zhuǎn)板組4位于加速電極板I與第一遮擋板6之間，在靠近加速電極板I的一側(cè)沿上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布；第二偏轉(zhuǎn)板組5位于第一遮擋板6與第二遮擋板7之間，在靠近第一遮擋板6的一側(cè)沿上述軸兩側(cè)相對(duì)分布；上述用于匯聚離子的離子透鏡12位于加速電極板I與第一遮擋板6之間(離子透鏡12可以位于加速電極板I與第一偏轉(zhuǎn)板組4之間；或者位于第一偏轉(zhuǎn)板組4與第一遮擋板6之間；圖1所示的是以位于第一偏轉(zhuǎn)板組4與第一遮擋板6之間為例);第一偏轉(zhuǎn)板組4與第一脈沖電源8連接,第二偏轉(zhuǎn)板組5與第二脈沖電源9連接,加速電極板I與加速電源10連接；第一脈沖電源8和第二脈沖電源9分別與用于延時(shí)觸發(fā)第一脈沖電源8和第二脈沖電源9的延時(shí)發(fā)生器11連接。
[0051]上述第一偏轉(zhuǎn)板組4可以由兩個(gè)第一偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，這兩個(gè)第一偏轉(zhuǎn)板在上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布(可以對(duì)稱分布，也可以非對(duì)稱分布)。當(dāng)然也可以由大于兩個(gè)(最好是偶數(shù)個(gè))的第一偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，分成兩組在上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布。上述第二偏轉(zhuǎn)板組5可以由兩個(gè)第二偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，這兩個(gè)第二偏轉(zhuǎn)板在上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布(可以對(duì)稱分布，也可以非對(duì)稱分布)。當(dāng)然也可以由大于兩個(gè)(最好是偶數(shù)個(gè))的第二偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，分成兩組在上述軸線兩側(cè)相對(duì)分布。上述第二偏轉(zhuǎn)板組5可以與第一偏轉(zhuǎn)板組4有相同的設(shè)置，也可以為不同的設(shè)置。上述第一偏轉(zhuǎn)板組4的具體結(jié)構(gòu)可以是平面結(jié)構(gòu)，也可以是曲面結(jié)構(gòu)還可以是折面結(jié)構(gòu)；上述第二偏轉(zhuǎn)板組5的具體結(jié)構(gòu)可以是平面結(jié)構(gòu)，也可以是曲面結(jié)構(gòu)，還可以是折面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例以平面結(jié)構(gòu)為例，偏轉(zhuǎn)板組可以是平行設(shè)置(如圖2a所示)，也可以非平行設(shè)置(如圖2b所示) 。
[0052]較佳的，延時(shí)發(fā)生器11可以通過BNC接頭、50歐姆阻抗匹配線分別與第一脈沖電源8、第二脈沖電源9相連接。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例以第一偏轉(zhuǎn)板組4 (平面結(jié)構(gòu))沿上述軸線平行，對(duì)稱分布為例。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)離子脈沖化的原理:
[0054]從離子生成腔室2飛出的目標(biāo)離子，通過加速電極板I后，會(huì)產(chǎn)生沿軸向的初速度。因?yàn)榉烹姰a(chǎn)生的離子能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加速電極板I提供的能量，所以離子以較小的發(fā)散角沿軸向飛行。第一偏轉(zhuǎn)板組4上被施加脈沖電壓(例如正電壓反相脈沖，或者負(fù)電壓正相脈沖)，當(dāng)?shù)谝黄D(zhuǎn)板組4上施加的電壓為高電壓(正高壓或者負(fù)高壓)，離子受到與軸向垂直的作用力，偏離原軌道，無法通過第一遮擋板6上的孔。當(dāng)?shù)谝黄D(zhuǎn)板組4上施加的電壓為零電壓時(shí)，離子通過第一遮擋板6上的孔。
[0055]在第一遮擋板6上離子的偏離距離OP確定如下:
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種脈沖式離子源，其特征在于，包括: 由開有一孔的加速電極板隔開的離子生成腔室和離子處理腔室； 所述離子處理腔室內(nèi)設(shè)置有第一偏轉(zhuǎn)板組、第二偏轉(zhuǎn)板組、用于匯聚離子的至少一個(gè)離子透鏡、開有一孔的第一遮擋板和開有一孔的第二遮擋板； 所述加速電極板上的孔、所述第一遮擋板的孔、所述第二遮擋板的孔和所述用于匯聚離子的離子透鏡位于同一軸線上； 所述第一偏轉(zhuǎn)板組位于所述加速電極板與所述第一遮擋板之間，在靠近所述加速電極板的一側(cè)沿所述軸線兩側(cè)相對(duì)分布； 所述第二偏轉(zhuǎn)板組位于所述第一遮擋板與所述第二遮擋板之間，在靠近所述第一遮擋板的一側(cè)沿所述軸線兩側(cè)相對(duì)分布； 所述用于匯聚離子的離子透鏡位于所述加速電極板與所述第一遮擋板之間； 所述第一偏轉(zhuǎn)板組與第一脈沖電源連接，所述第二偏轉(zhuǎn)板組與第二脈沖電源連接，所述加速電極板與加速電源連接； 所述第一脈沖電源和所述第二脈沖電源分別與用于延時(shí)觸發(fā)第一脈沖電源和第二脈沖電源的延時(shí)發(fā)生器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的脈沖式離子源，其特征在于，所述用于匯聚離子的離子透鏡位于所述加速電極板和所述第一偏轉(zhuǎn)板組之間；或者， 所述用于匯聚離子的離子透鏡位于所述第一偏轉(zhuǎn)板組和所述第一遮擋板之間。`
3.如權(quán)利要求2所述的脈沖式離子源，其特征在于，所述用于匯聚離子束的至少一個(gè)離子透鏡為單透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的脈沖式離子源，其特征在于，所述第一偏轉(zhuǎn)板組的結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)或者曲面結(jié)構(gòu)或者折面結(jié)構(gòu)； 所述第二偏轉(zhuǎn)板組的結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)或者曲面結(jié)構(gòu)或者折面結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的脈沖式離子源，其特征在于，所述離子生成腔室內(nèi)設(shè)置有: 靠近所述加速電極板的陽極板，所述陽極板開有一孔徑小于0.5mm的孔； 位于所述陽極板不與所述加速電極板相對(duì)的一側(cè)的中間電極； 所述中間電極為中空結(jié)構(gòu)，在與所述陽極板相對(duì)的一端設(shè)置有錐形口 ； 位于所述中間電極的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的陰極； 所述陰極為設(shè)置有入射口和出射口的中空結(jié)構(gòu)； 所述陰極的入射口、所述陰極的出射口和所述陽極板的開口位于所述軸線上。
6.一種離子質(zhì)譜儀，其特征在于，包括如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的脈沖式離子源。
7.一種利用權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的脈沖式離子源產(chǎn)生離子的方法，其特征在于，包括: 確定第一脈沖電源產(chǎn)生的第一脈沖電壓的脈沖寬度、第二脈沖電源產(chǎn)生的第二脈沖電壓的的脈沖寬度和目標(biāo)離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間ta ； 通過離子生成腔室產(chǎn)生離子，并通過延時(shí)發(fā)生器周期性向第一脈沖電源發(fā)送第一觸發(fā)信號(hào)，所述第一觸發(fā)信號(hào)用于觸發(fā)所述第一脈沖電源向第一偏轉(zhuǎn)板組施加第一脈沖電壓，使得離子在所述第一脈沖電壓的脈沖寬度內(nèi)通過第一遮擋板的孔；每次向所述第一脈沖電源發(fā)送第一觸發(fā)信號(hào)后，經(jīng)過時(shí)間ta+td，通過所述延時(shí)發(fā)生器向第二脈沖電源發(fā)送第二觸發(fā)信號(hào)，所述第二觸發(fā)信號(hào)用于觸發(fā)所述第二脈沖電源向第二偏轉(zhuǎn)板組施加第二脈沖電壓，使得所述目標(biāo)離子在所述第二脈沖電壓的脈沖寬度內(nèi)通過第二遮擋板的孔；若目標(biāo)離子為荷質(zhì)比最小的離子，所述td滿足:-(T-tn-TT1+ta) <td〈TT1,否貝1J，所述td滿足:-(ta-tb-TT1)〈td〈TT1,所述Tti為第一脈沖電壓的脈沖寬度,所述tb為荷質(zhì)比小于目標(biāo)離子的離子中，與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間，所述tn為所有離子中荷質(zhì)比最大的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間，所述T為所述延時(shí)發(fā)生器發(fā)送的第一觸發(fā)信號(hào)的周期。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一脈沖電壓為正電壓反相脈沖，或者為負(fù)電壓正相脈沖； 所述第二脈沖電壓為正電壓反相脈沖，或者為負(fù)電壓正相脈沖。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述確定目標(biāo)離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間ta，包括:
根據(jù)
10.如權(quán)利要求7~9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 所述第一脈沖電壓的脈沖寬度小于|te-ta|，所述為與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間； 若所述目標(biāo)離子為荷質(zhì)比最大的離子，所述第二脈沖電壓的脈沖寬度Tt2滿足:如果td≥o，o〈TT2〈T-(ta+td);如果td〈o，-td〈TT2〈T-(ta+td);所述T為所述延時(shí)發(fā)生器發(fā)送的第一觸發(fā)信號(hào)的周期； 否則，所述第二脈沖電壓的脈沖寬度Tt2滿足:如果td≥0，0〈TT2〈te-(ta+td);如果td〈0，-td<TT2<tc-(ta+td);所述t。為荷質(zhì)比大于目標(biāo)離子的離子中，與目標(biāo)離子的荷質(zhì)比最接近的離子從第一偏轉(zhuǎn)板組到第二偏轉(zhuǎn)板組的時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H01J49/26GK103531432SQ201310461050
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】龍濤, 包澤民, 王培智, 曾小輝, 張玉海, 劉敦一 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所