[发明专利]一种在线监测脉冲气体团簇离子束的方法及系统

权利要求书

1.一种在线监测脉冲气体团簇离子束的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对团簇离子束中的所有团簇离子施加相同的电压，使团簇离子束中不同荷质比的团簇离子具有各自不同的速度；

(2)团簇离子经过速度选择器筛选，其中单原子离子与原子数小于或等于100的轻团簇离子偏离，原子数大于100的重团簇离子维持原方向从速度选择器出口喷出；

(3)用法拉第杯测量喷出的团簇离子束，确定团簇离子数量，并且利用与法拉第杯连接的计算机实时显示离子束流计数结果。

2.根据权利要求1所述的在线监测脉冲气体团簇离子束的方法，其特征在于：步骤(1)所述团簇离子通过以下过程产生：高压气体从脉冲阀的喷嘴喷出，在喷嘴前方的分离器的作用下产生中性团簇，同时由电离器产生电子，并与中性团簇碰撞使中性团簇带电，形成团簇离子。

3.根据权利要求1所述的在线监测脉冲气体团簇离子束的方法，其特征在于：步骤(1)中，利用加速器对团簇离子束中的所有团簇离子施加相同的电压。

4.根据权利要求1所述的在线监测脉冲气体团簇离子束的方法，其特征在于：步骤(1)、(2)和(3)的过程中，用摄像头实时拍摄团簇离子束的形态和包络，并在计算机上显示离子束包络运动情况。

5.一种基于权利要求1所述方法的脉冲气体团簇离子束在线监测系统，其特征在于：包括与进气管连通的脉冲阀和脉冲阀出口端的喷嘴，以及位于喷嘴喷出方向直线上依次排布的分束器、电离器、加速器、速度选择器、光阑和法拉第杯。

6.根据权利要求5所述的脉冲气体团簇离子束在线监测系统，其特征在于：所述脉冲阀喷出的每个气体脉冲为5～20ms。

7.根据权利要求5所述的脉冲气体团簇离子束在线监测系统，其特征在于：所述喷嘴的直径为0.15～0.25mm。

8.根据权利要求5所述的脉冲气体团簇离子束在线监测系统，其特征在于：所述速度选择器采用平行电场、正交磁场，以及正交的电磁场三者中的一种。

9.根据权利要求8所述的脉冲气体团簇离子束在线监测系统，其特征在于：所述速度选择器采用正交的电磁场，其调节范围为0～100mT。

10.根据权利要求5所述的脉冲气体团簇离子束在线监测系统，其特征在于：所述电离器的阴极连接阴极供电电源U_f，电离器的阳极连接阳极供电电源U_a，电离器的阳极同时通过高压供电电源U_HV与并联的负载电阻R_L和示波器的一端连接，负载电阻R_L和示波器的另一端与法拉第杯连接；所述高压供电电源U_HV与串联后的电阻R_d1和电阻R_d2并联后与加速器连接，用于为加速器提供电压；所述示波器通过RS232电缆与计算机相连。