[发明专利]一种新型飞行时间二次离子质谱

摘要

本发明公开一种新型飞行时间二次离子质谱，其结构包括从左至右顺序设置的样品托架、一次离子源、飞秒激光器、离子提取系统、飞行时间离子质量分析器以及信号发生器。本发明所提供的一种新型飞行时间二次离子质谱是一种更加灵敏和高效的表面分析装置，该装置在材料成份的定性、定量分析上可以迅速获得更准确的结果。本发明采用飞秒激光强场非共振电离技术检测中性粒子，通过对激光功率的控制，可以同时产生同种元素的单价态和多价态离子，为待分析元素的质量定标提供了天然的内标来源，可以准确地确定待分析元素的质量。

主权项

一种新型飞行时间二次离子质谱，其特征在于：一种新型飞行时间二次离子质谱，其结构包括从左至右顺序设置的样品托架(1)、一次离子源(2)、飞秒激光器(3)、离子提取系统(4)、飞行时间离子质量分析器(5)以及信号发生器(6)；所述样品托架(1)能将待测样品固定在真空腔室之中，并且通过外部控制电路实现对待测样品的上下、左右、前后以及轻微倾斜角度的调节；所述一次离子源(2)能够产生高能聚焦的正离子、负离子或者正负离子共存的聚焦离子束，其束斑直径为20纳米至200微米，能量为5千电子伏特至50千电子伏特；所述一次离子源(2)能够工作在连续和脉冲两种工作模式下，且在脉冲工作模式下时产生的离子束脉冲宽度为5纳秒至500纳秒；所述飞秒激光器(3)能够产生频率为5‑1000赫兹，单脉冲能量为0.5‑30毫焦耳，脉冲宽度为8‑500飞秒，中心波长在800纳米，光谱宽度为30‑70纳米的飞秒脉冲；所述飞秒激光器(3)产生的飞秒激光经过透镜(3a)后聚焦在所述一次离子源(2)溅射后产生的二次粒子包络上，且通过对聚焦透镜(3a)进行三维平动控制调节实现飞秒激光电离效率的最大化；所述离子提取系统(4)为平行同轴设置的两片电极，两片电极上分别按照一定的比例施加直流电压；其中靠近样品方向的一片电极为平面电极，远离样品的另一片电极为锥形电极，锥形电极为接地设置；所述飞行时间离子质量分析器(5)可以为直线式或者反射式飞行时间质谱，且分辨率在所述一次离子源(2)工作在脉冲模式下的分辨率为5000至25000；所述信号发生器(6)用来控制所述一次离子源(2)、飞秒激光器(3)以及飞行时间离子质量分析器(5)的离子探测器的相对延迟，所述信号发生器(6)控制的一次离子源(2)与飞秒激光器(3)之间的相对延迟时间的典型值为飞秒激光器(3)位于一次离子源(2)触发后的2.5微秒至10微秒之间的某一延迟时间。