[发明专利]一种产生过渡金属正离子束的方法和用于该方法的装置

权利要求书

1.一种产生过渡金属正离子束的方法，其特征在于：至少包括工作物质储层和固体电解质薄膜，工作物质储层朝向固体电解质薄膜的正表面设有规则或不规则排列的针尖，固体电解质薄膜设于工作物质储层正表面且与工作物质储层的微形貌一致，所述工作物质为过渡金属，对工作物质储层加热并在工作物质储层和固体电解质薄膜施加引出电压，工作物质薄膜中的金属通过氧化还原反应转化成金属离子，金属离子通过固体电解质中的快速离子传输通道向固体电解质薄膜和真空的界面处移动，再通过场致蒸发使得金属离子发射至真空，在加速电压作用下金属离子获得动能形成离子束。

2.根据权利要求1所述的产生过渡金属正离子束的方法，其特征在于：过渡金属在工作物质储层和固体电解质薄膜界面处发生氧化还原反应离子化。

3.根据权利要求1所述的产生过渡金属正离子束的方法，其特征在于：金属离子在固体电解质中传输，所述金属离子由引出电压的阳极扩散至引出电压的阴极。

4.根据权利要求1所述的产生过渡金属正离子束的方法，其特征在于：金属离子在固体电解质薄膜表面场致蒸发进入真空。

5.一种用于权利要求1所述产生过渡金属正离子束的方法的装置，至少包括工作物质储层、固态电解质薄膜、引出电极，其特征在于：工作物质储层正表面设有规则或不规则排列的针尖，并在正表面镀有固体电解质薄膜，所述工作物质为过渡金属，所述固体电解质薄膜与工作物质储层的微形貌一致，引出电极位于固体电解质薄膜正面但不与固体电解质薄膜相接，工作物质储层、固体电解质薄膜和引出电极之间设有提供引出电压的电源，引出电极正面设有离子收集器，在引出电极和离子收集器之间设有提供加速电压的高压电源，所述工作物质储层、固体电解质薄膜、引出电极和离子收集器均位于真空度为10^-4Pa的真空腔内。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述工作物质储层为圆柱体，所述过渡金属为银或铜，所述工作物质储层正表面通过微纳加工技术刻蚀出规则或不规则排列的针尖。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述固体电解质薄膜厚度小于1微米，通过磁控溅射或脉冲激光沉积技术镀在工作物质储层表面，所述固体电解质是晶态或非晶态超离子导体，如RbAg₄I₅、(AgI)_0.5(AgPO₃)_0.5或Rb₄Cu₁₆I₇Cl₁₃。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述引出电极为与工作物质储层材料相同的金属网，所述引出电极的透过率为70-80％，所述装置还设有给工作物质储层加热的加热装置，所述加热装置包括欧姆加热器和加热器电源，所述离子收集器为法拉第杯。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述电源和高压电源为相互独立的电源系统，引出电压和加速电压相互独立调节，通过调节引出电压控制离子束的束流强度，通过控制加速电压控制离子束的能量。