分辨的质谱探测器，该质谱探测器具体是按照下属方式完成离子的探测。
[0028]如图1所示，质谱信号转换模块I将高压施加在微通道板单元2上，使微通道板单元2处于正常的工作状态，此时荧光屏单元3也被同时施加以高压而处于工作状态。离子轰击在微通道板单元2上，产生信号的倍增，如此经过放大后的信号以电子的形式有微通道板单元2发射，进而再被荧光屏单元3所施加的电场加速，最后轰击在荧光屏单元3上。荧光屏单元3可以实时的用来观测离子信号的额位置以及形状。质谱信号转换模块I可以收集微通道板单元2在发射电子脉冲过程中所伴随的电信号的变换，并将其转化成质谱信号。
[0029]实施例1
[0030]铜负离子质谱及束源表征
[0031]下面的实施例将会展示本发明所涉及的位置分辨的质谱信号的表征。如图1所示意的一种位置分辨的质谱探测器，利用质谱信号转换模块I对微通道板单元2施加+1900伏特的直流高压。同时，在荧光屏单元3上通过高压接头施加约+4300伏特的直流高压。
[0032]图2所示的是本发明被用来作为飞行时间质谱仪的探测器来探测纳秒激光溅射源所产生的铜负离子络合物时观测到得质谱信号。图2中的插图所示的是该位置分辨的质谱探测器所探测到的铜负离子的独自的质谱峰形状。从图2可以看到该位置分辨的质谱探测器可以非常精确的观测到铜的两个同位素所表现出来的谱峰分裂，即铜63和铜65。
[0033]图3则是表示的经过飞行时间质谱仪质量筛选后的铜负离子经过微通道板单元2进行信号放大后，轰击在荧光屏单元上所成的离子的形貌图像。通过图3可以清楚的观测到离子在探测器处的位置，以及离子束源的形状和大小，从而在得到质谱的同时，实现对离子的位置和形貌有比较直观的探测和理解。图3左侧所示是从通过CCD相机直接从荧光屏上所获取的图像，而右侧是对图3进行局部放大8pixel后的图像。
[0034]实施例2
[0035]电子图像的实时探测
[0036]图4所示的是上述位置分辨的质谱探测器在被用来探测电子信号时得到的图像。该图像的电子是铜负离子被飞秒激光场脱附时所观测到得图像。可以清晰的看到电子在探测器上的具体的形貌特征，进而被用来分析负离子的一些基础的物理化学特性，如铜负离子的轨道特征，能谱特征等信息。因此，该位置分辨的质谱探测器也可以被应用于原子与分子物理的基础研究领域。
[0037]本领域技术人员将理解上面的实施例纯粹是以示例的方式给出的，并且一些改变是可能的。
【主权项】
1.一种位置分辨的质谱探测器，其特征在于:包括:质谱信号转换模块(I)和位置灵敏的成像模块组成，其中位置灵敏的成像模块具体包括微通道板单元(2)、荧光屏单元(3)以及密封视窗法兰单元(4);其中，微通道板单元(2)和荧光屏单元(3)装配在密封视窗法兰单元(4)内部，形成位置灵敏的成像模块； 所述质谱信号转换模块(I) 一侧接入外界高压，经过质谱信号转换模块(I)内侧的分压装置将高压从另一侧输出给微通道板单元(2)，使质谱信号转换模块(I)工作在1400至2400伏特的高压范围内以起到信号放大的作用，同时，保证所述微通道板单元(2)又不因施加在微通道板单元内每片微通道板的高压超过1200伏特而受到损伤；所述质谱信号转换模块(I)经过另一电阻电容耦合电路提取所述微通道板单元(2)在工作过程中的电压变化信号，输出给数据采集装置并得到质谱信号； 所述微通道板单元(2)和所述荧光屏单元(3)经过特殊设计的支架同轴的固定在所述密封视窗法兰单元(4)的中心轴线方向上；所述密封视窗法兰单元(4)是一个经过特殊设计的超闻真空法兰； 所述特殊设计的超高真空法兰中心为透光玻璃或者石英透明介质密封，周围具有贯穿法兰的高压电极，同时在法兰内部设置有固定前述安装有微通道板单元(2)和荧光屏单元(3)的支架结构。
2.根据权利要求1所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:所述质谱信号转换模块(I)中用于分压的电阻和质谱信号提取的电阻电容耦合电路，其中所使用电阻和电容均为高压电阻电容，其耐压范围需要大于2千伏特； 其中，所述的电容阻值范围可在50皮法拉至I微法拉之间调节，所述电阻阻值可在I欧姆至10千欧姆之间调节； 用于分压的电阻，其阻值范围在10千欧姆至100兆欧姆。
3.根据权利要求1所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:所述微通道板单元(2)由两片微通道板和压制在微通道板表面的圆环电极片组成，微通道板平行重叠放置，且调节微通道板使微通道板内的微通道呈对应对立相交的方向排列，从而使到达微通道板的信号经过微通道板后达到最大的增益效果。
4.根据权利要求1所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:所述荧光屏单元(3)包括荧光屏和圆环电极片；荧光屏用于实现带电离子的位置成像，荧光屏固定在圆环电极片上，并经由该圆环电极片实现对荧光屏的高压输入；荧光屏镀有荧光粉的一侧朝向微通道板的一侧。
5.根据权利要求1所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:所述密封视窗法兰单元(4)中心是透视区域，该透视区域材料为石英玻璃，尺寸范围根据超高真空法兰的尺寸进行调整，为5厘米至16厘米；密封视窗法兰单元(4)内同时焊接有数个高压电极，高压电极用于向微通道板单元(2)和荧光屏单元(3)提供高压。
6.根据权利要求3或权利要求5所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:所述圆环电极片为不锈钢、铜或者铝加工而成的电极片。
7.根据权利要求1所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:用于固定微通道板单元(2)和荧光屏单元(3)的经过特殊设计的支架采用嵌套式结构；所述支架内部为金属螺纹牙条，金属螺纹牙条外侧套有长型陶瓷筒起到绝缘屏蔽的作用，所述微通道板单元(2)和所述荧光屏单元(3)穿插于长型陶瓷筒之上，并且所述微通道板单元(2)和所述荧光屏单元(3)之间经由嵌套在更外侧的短型陶瓷筒隔离。
8.根据权利要求7所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:所述金属螺纹牙条由金属材料加工而成，包括不锈钢、铜、铁。
9.根据权利要求7所述的位置分辨的质谱探测器，其特征在于:位于微通道板单元(2)和荧光屏单元(3)之间的短型陶瓷筒的长度在0.05厘米到5厘米之间，位于荧光屏单元(3)与透视区域石英片之间的短型陶瓷筒的长度为0.1厘米至10厘米之间。
【专利摘要】本发明涉及一种位置分辨的质谱探测器。本发明采用模块化设计，包括质谱信号转换模块和位置灵敏的成像模块。位置灵敏的成像模块由数个独立的单元组成，具体包括密封视窗法兰单元、荧光屏单元以及微通道板单元。其中，荧光屏单元和微通道板单元装配在视窗法兰单元内部，形成位置灵敏的成像模块。本发明提供了一种可以探测带电离子位置的质谱探测器，其除了可以提供高灵敏度和高分辨的质谱信号，同时可以对带电离子的具体位置给出非常直观的表征，这对于优化和改进带电离子束的形貌并对后续的高分辨质谱的发展有着重要的意义。
【IPC分类】G01N27-62, H01J49-42
【公开号】CN104599936
【申请号】CN201310535772
【发明人】王利, 刘本康, 王艳秋
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年10月31日