[发明专利]一种高分辨光电子速度成像装置

说明书

本发明公开了一种高分辨光电子速度成像装置，包括：电子飞行管道、电子速度聚焦棱镜组、屏蔽电极、电子时间‑位置探测器和屏蔽罩。本发明将传统的光电子速度成像系统中的静电透镜设计为多级静电透镜，在光电子无场飞行区域设立多级接地电极保护电极屏蔽电场，结合高时间、空间分辨率的微通道板，使得在对低动能电子实现高分辨率的情况下，对高动能电子也能保持较高的分辨率。通过调整施加在静电透镜上的电压，可以实现对不同动能范围的光电子均实现较高的分辨率。

技术领域

本发明涉及能谱分析技术领域，尤其是一种高分辨光电子速度成像装置。

背景技术

“离子团簇”为几个乃至上千个离子形成相对稳定的聚集体，空间尺度可以从埃米(10^-10m)至纳米(10^-9m)量级。“团簇”介于原子、分子与宏观固体之间的物质结构新层次，其物理和化学性质随所包含的原子数目而变化，伴随如量子尺寸效应、幻数效应、宏观量子隧道效应和表面效应等新特性的出现，对离子团簇结构及其光物理化学性能的研究具有重要的科学意义和应用价值。

国际上有许多激光光谱技术应用于研究团簇的电子几何结构，如零动能谱，光电子能谱等。从传统光电子能谱发展起来的阴离子光电子速度成像，作为一种新技术和方法用于团簇研究并逐渐显示其独特的优势。由于在电子飞行过程中引入了特殊的电子透镜，使其能量分辨大为提高。典型的速度成像能谱仪在光脱附区采用足够大的加速电压，几乎能收集所有产生的不同动能的光电子，但是对于高动能电子的能量分辨率限制在2％，在此基础上发展起来的高能光电子速度成像谱仪对0.89eV的光电子的能量分辨率可以达到0.38％，但是应用于低能光电子的探测时表现较差。在光电子速度成像基础上发展起来的慢电子速度成像技术，使用较低的反射电压，只收集动能10-20meV或更小动能的光电子，实现了较高的能量分辨率：当光电子动能为23cm^-1时，光电子成像实验的能量分辨能能够达到1.5cm^-1，但是其设计不适用于探测高能光电子。高的分辨率可以解析能量近简并的电子态，甚至精细的振动结构，保证获得清晰的能谱，从而有利于光谱指认，获取相应团簇的精确的电子亲合势，垂直脱附势，不同电子态的能量间隔，以及振动频率等光谱信息，对于复杂团簇结构和性质确定，分子及分子团簇异构体的结构和性质研究等方面都有重要作用；高的能量探测范围能够探测更丰富的能谱信息。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种高分辨光电子速度成像装置，该装置在传统的光电子速度成像技术基础上，采用了多级静电透镜的方式，加长了屏蔽电极的长度，并且增加了离子飞行腔的长度，在保证对阈值光电子实现高分辨率(～1cm^-1)的情况下，对高动能电子也能保持较高的分辨率(ΔE/E～0.5％)。通过调整施加在静电透镜上的电压，可以实现对不同动能范围的光电子均实现较高的分辨率。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种高分辨光电子速度成像装置，其特点包括电子飞行管道、电子加速电极、电子速度聚焦棱镜组、屏蔽电极、电子时间-位置探测器、屏蔽罩及真空腔体；

所述电子飞行管道由圆筒及两端同轴焊接的圆环电极片构成，其轴心孔构成离子通道；

所述电子加速电极由圆环电极片构成，圆环中心孔构成离子通道；

所述电子速度聚焦棱镜组由数片圆环电极片依次同轴间隔设置，数片圆环电极片的孔径为由小到大、再由大到小对称设置呈纺锤状；每相邻两片圆环电极片之间设有陶瓷隔离套；

所述屏蔽电极由两组圆环电极片依次同轴间隔设置，该两组圆环电极片按圆环内孔不同分组，第一组为小孔电极片，第二组为大孔电极片，且第一组及第二组均为数片，每相邻两片圆环电极片之间设有陶瓷隔离套；

所述电子飞行管道、电子加速电极、电子速度聚焦棱镜组和屏蔽电极上均设有安装孔，安装孔设于圆环电极片的四角上；