[发明专利]一种可消除反应物背景信号干扰的交叉分子束探测装置

说明书

本发明涉及一种可消除反应物背景信号干扰的高灵敏高分辨交叉分子束探测装置。该装置由主腔室，探测室和离子探测模块组成。主腔室由反应室和转动束源室组成，用于提供触发基元化学反应的场所；探测室由两个差抽室组成，为产物探测提供无反应物背景信号干扰的光电离环境；离子探测模块由微通道板，电子接收器，信号放大器和采集卡组成，用于测量离子化后的产物的时间飞行谱。本发明通过将光电离区域从反应中心挪至探测区域前端，利用两级差抽将反应物隔离在探测区域之外，从根本上消除反应物因探测激光作用而引入的背景信号干扰，通过激光光电离技术与时间飞行谱技术相结合，从而实现对基元化学反应的产物时间飞行谱的高灵敏、高分辨的测量。

技术领域

本发明涉及一种交叉分子束探测装置，具体是一种可消除反应物背景信号干扰的交叉分子束探测装置。

背景技术

交叉分子束技术是现代物理化学实验研究中实现量子态分辨的基元化学反应研究的重要工具。所谓交叉分子束技术，是将两个分子束源以一定角度在高真空环境下进行单次碰撞，进而发生弹性/非弹性散射或化学反应过程。在具体的实验研究过程中，如何获取基元化学反应的能量分配、产物空间分布等动力学信息是交叉分子束实验研究的关键所在。

以往，用于探测基元化学反应产物的装置是基于电子轰击探测技术的“通用型”交叉分子束实验装置。这一类装置是利用电子轰击的方法将到达离化区的产物进行电离，产物离子再由质谱探测器进行质量筛选并收集，获取产物时间飞行谱。由于电子轰击的探测效率较低，探测室内的残余气体往往也会同时发生电离而产生较强的背景信号，加之质谱探测器的分辨率也不尽如人意，因此这一装置虽然用途较广，但并不适用于高分辨的基元化学反应研究。

近些年发展起来的离子速度成像技术则是采用激光光电离的方法来探测产物。这一技术通过将激光作用于反应中心，使朝着各个方向飞行的产物均实现光电离，并结合离子透镜将不同位置处的具有相同速度矢量的产物离子聚焦在探测平面上的同一点，最终获取产物速度分布和空间角分布信息。虽然这一技术提高了探测灵敏度，然而一方面反应中心处聚集着反应物和产物，反应物若能被激光光解离，产生的与产物相同的碎片可同时被同一束激光光电离，进而产生干扰产物信号的背景信号；另一方面离子从反应中心处飞行至探测平面的这段时间内因带电粒子间存在的电荷排斥效应而使其空间聚焦效果变差，进而影响最终的探测分辨率。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种可消除反应物背景信号干扰的高灵敏高分辨交叉分子束探测装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

本发明中的装置包括主腔室，探测室，离子探测模块。

所述主腔室由反应室，第一转动束源室和第二转动束源室组成，用于提供触发基元化学反应的实验场所，所述反应室，第一转动束源室和第二转动束源室均独立抽真空；

其中第一转动束源室和第二转动束源室固定在转动圆盘上，转动圆盘与反应室动态密封衔接，两个转动束源室可绕着反应室中心轴进行整体旋转，第一转动束源室和第二转动束源室内各配置一个脉冲阀，用于制备反应物束源，两个反应物束源在反应室所在的中心位置处因碰撞而触发化学反应。

所述探测室由第一差抽室和第二差抽室组成，为实现光电离探测产物提供高真空环境，第一差抽室与反应室静态密封衔接，两个差抽室分别独立抽真空；

两个差抽室之间以及第一差抽室与反应室之间通过漏勺进行联通，反应室的中心位置处生成的产物依次通过两个漏勺进入第二差抽室，实现反应物与产物在探测区域内的分离，产物在临近探测区域前端之时被引入第二差抽室的激光光电离成离子。

所述离子探测模块由微通道板，电子接收器，信号放大器和采集卡组成，用于探测产物离子化后的时间飞行谱；