[发明专利]一种基于气相激光等离子体可调真空紫外单光子电离装置

说明书

一种基于气相激光等离子体可调真空紫外单光子电离装置，涉及真空紫外可调单光子电离技术。第1观察窗与第2观察窗成90°安装；短脉冲激光器的光路垂直于第1观察窗和聚焦镜，聚焦镜将短脉冲激光器聚焦于脉冲阀内的高压脉冲气，脉冲阀垂直正交安装在短脉冲激光器焦点上方；短脉冲激光器聚焦于脉冲阀的高压脉冲气产生的真空紫外光和短脉冲激光器光路形成40°入射到光栅，真空紫外光经过光栅分光被检测器接收；检测器被安装在高压脉冲气正下方，检测器和光栅平行安装；所述短脉冲激光器、聚焦镜、高压脉冲气、光栅和检测器的中心处于同一平面上；所述分子泵安装于真空腔底面正中心，组成真空系统，其真空度为10^‑5～10^‑4Pa。

技术领域

本发明涉及真空紫外可调单光子电离技术，尤其是涉及一种基于气相激光等离子体可调真空紫外单光子电离装置。

背景技术

随着光电离技术的发展，科学研究已不在局限于对单一产物的检测，需要同一时刻对复杂组分进行精准分析。而在对复杂混合物进行精准分析过程中，一个关键的问题是要能够实时、灵敏、有选择性地电离分析各组分。常用的电离方法如：电子轰击电离源、化学电离源能对绝大多数组分进行电离，但是由于其具有较高的能量，目标物被电离产生较多的碎片，且无法分析同分异构体。激光光谱对于特定物种具有很好的选择性，但缺少普适性，如：共振增强多光子电离虽然可以用来分析芳香族化学组分，但是对于脂肪族化学组分则无法进行分析。大多数化合物的电离能都在6～12eV光子能量范围之中，其对应的波长为100～200nm真空紫外光。可调真空紫外单光子电离技术可以调节光的能量接近于化学组分的电离阈值。对于同分异构体其电离阈值存在区别，故可以通过调节光的能量来区分同分异构体。可调真空紫外激光光源，如光学参量振荡器虽然可以实现能量可调，但是其成本高，结构复杂，不便携，所以一直难于大规模生产应用。

激光等离子体真空紫外光源是由一束短脉冲激光聚焦在目标靶介质中(如固体)([1].窦银萍，谢卓，宋晓林，田勇，林景全,物理化学，2015，64，235202)，部分激光能量被目标靶介质吸收，导致目标靶介质被加热、电离产生高温高密度等离子体，从而激光直接与产生的等离子体相互作用，并发出真空紫外光，通过光栅对真空紫外光进行分离，由于不同波长的谱线在不同位置出现，从而形成光谱，目前该方法主要用在特殊固体靶材，虽然能得到极紫外光，但是波长并不可调。

发明内容

为了解决激光在真空紫外波段不能连续可调的问题，本发明的目的在于提供一种基于气相激光等离子体可调真空紫外单光子电离装置。

本发明设有短脉冲激光器、第1观察窗、光栅、分子泵、检测器、脉冲阀、第2观察窗、聚焦镜和真空腔；所述第1观察窗与第2观察窗成90°安装；短脉冲激光器的光路垂直于第1观察窗和聚焦镜，聚焦镜将短脉冲激光器聚焦于脉冲阀内的高压脉冲气，脉冲阀垂直正交安装在短脉冲激光器焦点上方；短脉冲激光器聚焦于脉冲阀的高压脉冲气产生的真空紫外光和短脉冲激光器光路形成40°入射到光栅，真空紫外光经过光栅分光被检测器接收；检测器被安装在高压脉冲气正下方，检测器和光栅平行安装；

所述短脉冲激光器、聚焦镜、高压脉冲气、光栅和检测器的中心处于同一平面上；所述分子泵安装于真空腔底面正中心，组成真空系统，用于提供高真空，其真空度为10^-5～10^-4Pa。

所述第1观察窗和第2观察窗的表面均镀有增透膜。

所述光栅与高压脉冲气之间的水平距离可为250～500mm。

所述检测器与光栅平行安装的距离可为250～500mm。

所述检测器安装在高压脉冲气正下方的距离可为100～120mm。

所述检测器可采用闪烁计数器、高灵敏度相机、质谱等。

所述脉冲阀垂直正交安装在短脉冲激光器焦点上方的距离焦点可为5～15mm。