[发明专利]一种团簇的质量选择装置及团簇粒子的选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及仪器组装领域，具体而言，涉及一种团簇的质量选择装置及团簇粒子的选择方法。

背景技术

金属、氧化物纳米团簇由于量子尺寸效应，造成电子、能带结构的变化。通过控制纳米团簇尺寸的制备，可以实现不同用途的功能材料，如生物医学、气体传感、光催化等。对于纳米团簇的制备，通常有水热合成方法及气相团簇沉积方法。相比于水热合成，气相团簇沉积方法制备的纳米团簇尺寸可控、无其它杂相，方法简单，受到人们的青睐。

团簇束流实验装置中的质量选择器是对团簇的粒径进行筛选的实验设备。但是传统的团簇质量选择器的选择精度并不高，不能够将不同质量的团簇束流进行精确的分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种团簇的质量选择装置，其设置有加速区、飞行区和减速区对团簇粒子进行分离，经过多次筛选精确地分离出特定质量的团簇粒子，方便后续处理操作的运行。

本发明的另一目的在于提供一种团簇粒子的选择方法，其能够利用电信号控制粒子飞行，通过多次的分离操作，精确地分离出特定质量的团簇粒子。

本发明的实施例是这样实现的：

一种团簇的质量选择装置，包括质量选择器和电场施加装置，电场施加装置通过电源线与质量选择器相连接，质量选择器设置有粒子选择腔，粒子选择腔内从上到下依次设置有第一电极板、第二电极板、第三电极板和第四电极板，第一电极板和第二电极板之间形成质量选择器的加速区，第二电极板和第三电极板之间形成质量选择器的飞行区，第三电极板和第四电极板之间形成质量选择器的减速区，电场施加装置对粒子选择腔内的加速区和减速区施加高频电场；

第二电极板设置有供团簇粒子由加速区进入飞行区的第一连通口，第三电极板上设置有供团簇粒子由飞行区进入减速区的第二连通口，质量选择器对应减速区的侧壁上设置有供筛选出的团簇粒子射出的通道出口；

当电场施加装置对质量选择器施加高频电场时，加速区内形成使团簇粒子加速的加速电场，减速区内形成使团簇粒子减速的减速电场。

在本发明较佳的实施例中，上述团簇的质量选择装置还包括对团簇束流进行聚焦的离子光学透镜，离子光学透镜的出口与质量选择器的入口相连通，离子光学透镜包括两个同轴且相对设置的单透镜。

在本发明较佳的实施例中，上述离子光学透镜的入口与单透镜之间设置有两个偏转板组，每个偏转板组均包括两个相互平行的偏转板，两个偏转板对称设置于两个单透镜轴线的两侧。

在本发明较佳的实施例中，上述第一电极板和第二电极板的宽度值均大于1.5倍的第一电极板和第二电极板之间的距离值。

在本发明较佳的实施例中，上述团簇的质量选择装置还包括超真空传样系统，上述质量选择器的通道出口与超真空传样系统的入口相连通。

一种团簇粒子的选择方法，团簇粒子由质量选择器的进口射入，进入被施加加速高频电场的加速区，加速高频电场使团簇粒子沿电场方向加速运动；

由加速区筛选出的团簇粒子进入质量选择器的飞行区；

由飞行区筛选出的团簇粒子进入被施加减速高频电场的减速区，减速高频电场使团簇粒子沿电场方向的反方向减速运动；

由减速区筛选出的团簇粒子从质量选择器的通道出口射出。

在本发明较佳的实施例中，团簇粒子经离子光学透镜聚焦后再进入质量选择器的加速区，离子光学透镜采用两个同轴且相对设置的单透镜。

在本发明较佳的实施例中，在通过两个上述单透镜进行聚焦之前，通过偏转板组对团簇粒子的飞行方向进行修正。

在本发明较佳的实施例中，对加速区和减速区施加的高频电场的频率可调节。

在本发明较佳的实施例中，进入上述质量选择器的团簇粒子控制在小于或等于1000000amu。

本发明实施例的有益效果是：团簇粒子的质量选择采用了多层筛选的方式，从质量选择器入口进入的团簇粒子经过加速区加速后，再经过飞行区的筛选进入减速区，经过减速区筛选出的团簇粒子从质量选择器的通道出口射出。经过多层筛选，精确分离出特定质量的团簇粒子，提高了质量选择的精确性，有利于后续处理操作的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的团簇的质量选择装置的结构示意图；