[发明专利]近场针尖增强光致电离离子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种质谱仪的离子源，尤其是涉及一种近场针尖增强光致电离离子源。

背景技术

在现代分析中，针对固体样品的分析十分普遍，尤其是在冶金、环境监测、地质研究、空间探索等领域。随着科学技术的发展以及人们对检测要求的不断提高，传统的基于样品消解的溶液分析法已经逐渐被一些新式的固体直接分析技术所取代，而相关的研究也成为近年来分析科学发展的一个热点。在众多的固体直接分析方法中，激光采样技术以其分析速度快、样品消耗少以及无需样品前处理等优点而被广泛使用，在此基础上发展的激光溅射电感耦合等离子体质谱法(Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry，LA-ICPMS)、激光诱导击穿光谱法(Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS)以及激光电离质谱法(Laser ionization mass spectrometry，LIMS)等已经成为当前固体分析中最常用的几种工具。

除了常规分析外，激光诱导检测技术在样品微区分析方面的出众能力也一直倍受推崇，尤其是在样品的组分成像分析方面，所研究的样品已经从简单的合金、地质矿样等扩展到复杂的生物组织中。成像分析技术能够将样品中肉眼无法观察到的元素以及分子的组成和分布变成直观的图像向我们展示出来，这成为研究物质精细结构的一个强大工具。

尽管激光采样分析技术拥有许多过人之处，但它在样品的微区分析方面的发展也碰到了技术瓶颈，这主要体现在成像的空间分辨率方面。目前，在固体样品分析领域，常见的激光采样技术中光束都是通过远场透镜来进行聚焦，其空间分辨率一般是在微米级别，这与聚焦光斑的大小极限密切相关。根据瑞利判据(Rayleigh criterion)的推导，在光学衍射特性的限制下，远场光学的分辨极限最高只能达到波长的一半，这还是理想情况下所能达到的数值。在实际应用的激光采样系统中，受有限的透镜孔径角的影响以及装置成本上的考虑，常见的聚焦斑点的大小基本落在5～300μm之间，这也决定了激光聚焦分析技术的最小空间分辨率。然而，目前在微电子学、超分子化学以及活体单细胞成像领域中，纳米级别的精细结构分析已经吸引了越来越多的关注，而基于远场激光聚焦的成像技术在这些领域的应用上就具有很大的局限性。

早在1928年，英国的科学家申奇Synge在爱因斯坦的鼓励下，提出了高分辨光学成像概念，但直到半个世纪后的20世纪80年代初，各国的研究小组才开始了对近场光学的基础研究。之后在扫描隧道显微镜(STM)的催生下出现了扫描近场光学显微镜(Scanning near-field optical microscope，SNOM)，这在光学领域具有革命性的意义，它将光学分辨极限扩展到了波长的几十分之一，大大开拓了人们的视野，同时也将微区光谱观察技术带入了纳米级时代。

近场激光增强效应打破了远场衍射极限，使得激光斑点的大小在原理上不再受到任何限制。随着近场光学技术的成熟，将近场扫描显微镜系统作为外光路，与光谱分析仪相结合，就能组成超空间分辨的光谱分析系统。除了上述的SNOM技术外，同样基于近场效应的FOLANT(FOcusing of LAser radiation in the Near-field of a Tip)技术在纳米微区分析上也有很高的应用前景。它是将激光与STM技术相结合的一种近场聚焦技术，即在一个远小于激光波长的针尖的近场区域内，激光功率密度会发生局部增强现象，而且增强幅度最高可达到6个数量级的提升。

中国专利CN1486502公开一种用在薄膜离子辅助沉积中的离子源，设有一个电离区；一个供气源，向电离区提供可电离气体；一个导致气体电离的气体激系统，用于将离子形成指向目标的离子流的离子影响装置，以及一个控制离子源从而间歇性地产生离子流的离子源控制器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近场针尖增强光致电离离子源。

本发明设有光源、针尖、固体样品和离子采样装置；所述光源发出的光束经针尖后照射在固体样品表面上，离子采样装置的采样孔与固体样品表面的距离为0.1～50mm，离子采样装置输出端接质谱仪的质量分析器，由质谱仪的质量分析器获得含有所测固体样品信息的谱图。