[发明专利]离子光学装置、离子源及利用离子源产生目标离子的方法

权利要求书

1.一种离子光学装置，其特征在于，包括：

腔体、设置在所述腔体内的加速电极、离子透镜组、质量筛选器和开有一孔的挡板；

所述离子透镜组包括至少两个同轴且相对位置固定的单透镜；

所述加速电极在所述腔体的一个开口处，为中空锥形结构，其锥形尖口朝外且在所述离子透镜组的轴线上；

所述质量筛选器靠近所述腔体的另一个开口，其由沿所述离子透镜组的轴线平行对称设置的一对导磁结构和沿所述轴线平行对称设置的一对电极构成；所述导磁结构之间的平行均匀磁场、所述电极产生的平行均匀电场和所述轴线之间两两垂直，且所述平行均匀磁场和平行均匀电场在轴线方向的长度相等；

所述挡板在所述腔体的另一个开口处，所述挡板上的孔在所述离子透镜组的轴线上。

2.根据权利要求1所述的离子光学装置，其特征在于，还包括：

位于所述加速电极与离子透镜组之间垂直分布的两个偏转板组，每个偏转板组由在所述轴线两侧平行对称分布、且对称供电的两个矩形偏转板组成，所述每个偏转板组中每个偏转板的宽度大于这两个偏转板之间的距离的1.5倍，所述偏转板的宽度为偏转板在与轴线垂直方向的尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的离子光学装置，其特征在于，所述质量筛选器的一对电极对称供电，其形状为板状矩形结构，每个电极的宽度大于这两个电极之间的距离的1.5倍。

4.根据权利要求1或2所述的离子光学装置，其特征在于，所述一对导磁结构为柱状结构，所述柱状结构相对的端面为相互平行的矩形面，所述柱状结构的另一端面分别与设置在所述腔体外的电磁铁相对；或者，

所述一对导磁结构为设置在所述腔体外的电磁铁伸入所述腔体内的部分，所述一对导磁结构相对的端面为相互平行的矩形面。

5.根据权利要求1或2所述的离子光学装置，其特征在于，所述挡板上的孔半径R满足：

R<|(U2-BD2Q1U1M1)(L2+2lL)4DU1|-d2]]>

所述U1为加速电压，所述U2为所述质量筛选器两平行电极之间的电位差，D为所述质量筛选器两平行电极之间的距离，B为所述平行均匀磁场的磁场强度，L为所述平行均匀磁场与所述平行均匀电场在轴线方向的长度，l为所述质量筛选器的平行电极与挡板之间的距离，所述Q1为与目标离子的荷质比最接近的离子的电荷量，所述M1为与目标离子的荷质比最接近的离子的质量，所述d为挡板处离子束斑直径。

6.一种离子源，其特征在于，包括：

设有一出射孔的初始离子源和根据权利要求1～6任一项所述的离子光学装置；

所述初始离子源的出射孔与加速电极的锥形尖口相对。

7.一种利用权利要求6所述的离子源产生目标离子的方法，其特征在于，包括：

根据目标离子的荷质比及与目标离子荷质比最接近的离子的荷质比，确定所述质量筛选器的一对电极所需的电位差和所需的一对导磁结构之间的平行均匀磁场强度，并根据确定的电位差向所述质量筛选器的一对电极施加电压，同时根据确定的磁场强度向所述质量筛选器施加产生在一对导磁结构之间的平行均匀磁场所需的励磁电流；

根据目标离子所要达到的束斑直径及需要的聚焦位置，确定所述离子透镜组所需的电压，并对离子透镜组施加所需电压；

触发所述初始离子源产生离子束。