[发明专利]一种低温下研究光致分离的方法

摘要

本发明涉及光电子及分子反应动力学领域，一种低温下研究光致分离的方法，离子加速经过飞行时间质谱和粒子质量选择器后形成一离子束片段，从离子束入口进入磁屏蔽罩；将聚焦电极组电压设为零，质量选择电极组施加电压，各电极上电压按同一斜率递增；待离子束片段通过聚焦电极组后，聚焦电极组施加脉冲电场，使各电极上电压依次递增；在离子离开质量选择电极组后，将质量选择电极组上电压设为零，被质量选择电极组反射的前驱离子在离子修正板处附近的相互作用区域被激光照射，产生离子碎片和光电子；离子碎片飞向聚焦电极组并被反射，通过接地的质量选择电极组飞向离子探测器；光电子从光电子出口射出到达电子探测器；比较离子碎片和光电子信息。

主权项

1.一种低温下研究光致分离的方法，低温下研究光致分离的装置位于超高真空环境中，主要包括离子源(1)、加速器(2)、飞行时间质谱(3)、粒子质量选择器(4)、磁屏蔽罩(5)、离子束入口(6)、由电极I(7‑1)、电极II(7‑2)、电极III(7‑3)、电极IV(7‑4)、电极V(7‑5)组成的聚焦电极组(7)、光电子出口(8)、由电极VI(9‑1)、电极VII(9‑2)、电极VIII(9‑3)、电极IX(9‑4)、电极X(9‑5)组成的质量选择电极组(9)、激光入口(10)、离子出口(11)、离子探测器(12)、电子背景减少板(13)、反射板(14)、离子修正板(15)、抽取电极(16)、聚束电极(17)和电子探测器(18)，所述聚焦电极组(7)、质量选择电极组(9)、电子背景减少板(13)、反射板(14)、离子修正板(15)均位于所述磁屏蔽罩(5)内，所述磁屏蔽罩(5)具有所述离子束入口(6)、光电子出口(8)、激光入口(10)和离子出口(11)，所述反射板(14)、离子修正板(15)、抽取电极(16)、聚束电极(17)均为环形，所述电子背景减少板(13)、反射板(14)、离子修正板(15)依次位于所述激光入口(10)处内、且位于所述聚焦电极组(7)和质量选择电极组(9)之间，激光能够通过所述激光入口(10)穿过所述电子背景减少板(13)、并于所述离子修正板(15)中心上方处形成激光与离子的相互作用区域，所述磁屏蔽罩(5)外侧正对所述离子束入口(6)共轴依次安装有所述粒子质量选择器(4)、飞行时间质谱(3)、加速器(2)、离子源(1)，所述磁屏蔽罩(5)外侧正对所述光电子出口(8)共轴依次安装有所述抽取电极(16)、聚束电极(17)、电子探测器(18)，所述离子探测器(12)位于所述磁屏蔽罩(5)外侧正对所述离子出口(11)处，所述离子源(1)为低重复率的铯溅射离子源，所述聚焦电极组(7)和所述质量选择电极组(9)均为环形电极，相邻电极之间串联有电阻，所述聚焦电极组(7)中仅有电极I(7‑1)中心的孔具有金属网，所述聚焦电极组(7)对离子与激光相互作用后产生的离子碎片进行聚焦，以使得离子在到达所述离子探测器(12)前满足粒子速度成像的聚焦条件，所述质量选择电极组(9)的五个电极中心的孔均具有金属网，不会明显影响离子束速度的垂直分量，所述质量选择电极组(9)对从所述离子束入口(6)进入磁屏蔽罩(5)的离子进行质量选择；在所述质量选择电极组(9)上施加一个电压，能够使得具有相同质量的离子以最小的时间分布到达某个位置；通过调节施加在聚焦电极组(7)和质量选择电极组(9)上电压的比例，能够达到能量聚焦条件，并由此改善质谱的分辨率；所述加速器(2)包括电极、离子反射器、抽取器和接地电极，且都有金属网附着，所述金属网与抽取器和接地电极是接触的，以产生静电透镜效应来前满足粒子速度成像的聚焦条件；在所述聚焦电极组(7)和质量选择电极组(9)外部都具有单独的低温冷屏，以使得储存的离子能够在微秒量级的时间内退化到振动和转动能量的基态；激光入射方向与离子运动方向是正交的，离子振荡通过所述粒子质量选择器(4)达到集束效果，并被锁相于一个锁模激光器，能够保证离子束和激光脉冲瞬时重合，仅在离子向所述聚焦电极组(7)方向运动时与激光相交，电极I(7‑1)、电极II(7‑2)、电极III(7‑3)、电极IV(7‑4)、电极V(7‑5)的中心孔均为圆形、且半径依次递减，电极VI(9‑1)、电极VII(9‑2)、电极VIII(9‑3)、电极IX(9‑4)、电极X(9‑5)的中心孔均为圆形、且半径依次递增，其特征是：所述一种低温下研究光致分离的方法步骤为：一.离子源(1)产生离子，加速器(2)上施加加速电压使离子被加速，离子经过飞行时间质谱(3)和粒子质量选择器(4)的质量选择后，形成一个离子束片段，从离子束入口(6)进入磁屏蔽罩(5)；二.将聚焦电极组(7)的电压设为零，质量选择电极组(9)上施加单斜率的电压，使电极VI(9‑1)、电极VII(9‑2)、电极VIII(9‑3)、电极IX(9‑4)、电极X(9‑5)上的电压按照同一斜率递增、且电极X(9‑5)上的电压高于加速器(2)上的加速电压；三.待离子束片段通过聚焦电极组(7)后，在聚焦电极组(7)上施加脉冲电场，使电极V(7‑5)、电极IV(7‑4)、电极III(7‑3)、电极II(7‑2)、电极I(7‑1)上电压依次递增，离子运动至质量选择电极组(9)中，受到反向电压的作用作减速运动并反向运动，使得向聚焦电极组(7)运动；四.在离子离开质量选择电极组(9)后，将质量选择电极组(9)上的电压设为零，接着，被质量选择电极组(9)反射的前驱离子在离子修正板(15)处附近的相互作用区域被激光照射，离子和激光相互作用产生离子碎片和光电子；五.离子和激光相互作用而产生的离子碎片飞向聚焦电极组(7)并被反射，在电极I(7‑1)上施加电压，最终，被反射的离子碎片通过接地的质量选择电极组(9)飞向离子探测器(12)；六.离子束与激光相互作用后产生的光电子从光电子出口(8)射出，并经过抽取电极(16)和聚束电极(17)加速后到达电子探测器(18)；七.比较离子探测器(12)得到的离子碎片的信息和电子探测器(18)得到的光电子的信息，用于进行低温下光致分离的研究。