网均匀场 强、全部收集通过纳秒脉冲离子开关的各种离子，不经过离子倍增就能够由示波器测量，提 高了信噪比。
[0018] 本发明使用电子轰击离子源；既可检测气体材料电极放电后的离子种类和离子成 份，也可检测固体材料电极放电后的离子种类和离子成份；既可应用于脉冲离子束检测，又 可应用于连续离子束检测，因此具有普遍性； 本发明使用的设备材料简便，容易制备和购置。
【附图说明】
[0019] 图1为发明的直线式飞行时间谱仪结构示意图； 图中，1.直线式飞行时间谱仪包括离子源电源组2.气样口3.电子轰击离子源4.前法兰5.不锈钢真空腔室6.引出电源7.聚焦电源8.离子出口狭缝9.三 膜片单透镜10.第一栅网11.纳秒脉冲离子开关12.第二栅网13.高真空规管 14.法拉第杯抑制电极15.法拉第杯内筒16.法拉第杯外筒17.后法兰18.抑制电 源19.第一分子栗20.干栗21.高压纳秒脉冲电源22.第一真空阀23.低真空规 管24.第二真空阀25.闸板阀26.第二分子栗。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0021] 实施例1 离子源电源组1与电子轰击离子源3连接；气样口 2通过前法兰4与不锈钢真空腔室 5连接；引出电源6与电子轰击离子源3的引出电极连接；聚焦电源7与电子轰击离子源3 的聚焦电极连接；离子出口狭缝8与不锈钢真空腔室5连接；三膜片单透镜9通过螺钉与不 锈钢真空腔室5连接；不锈钢真空腔室5外壳与地连接；第一栅网10、第二栅网12设置在 不锈钢真空腔室5内，通过螺钉与不锈钢真空腔室5连接并导通；第一栅网10和第二栅网 12设置不锈钢真空腔室5内，两者都与地连接；高真空规管13与不锈钢真空腔室5连接； 纳秒脉冲离子开关11设置在不锈钢真空腔室5内，纳秒脉冲离子开关11由两组互相绝缘 的钼板组成，一组钼板与地连接，另一组钼板与高压纳秒脉冲电源23连接；法拉第杯离子 检测器由法拉第杯抑制电极14、法拉第杯内筒15、法拉第杯外筒16和抑制电源18组成；法 拉第杯抑制电极14制成网状，固定在不锈钢真空腔室5内，与抑制电源18连接；法拉第杯 外筒16通过螺钉固定在不锈钢真空腔5内，与地连接；法拉第杯内筒15由绝缘材料固定在 法拉第杯外筒16内壁，法拉第杯内筒15接收尚子束，并通过测量电极与不波器等测量设备 连接。第一分子栗19和第二分子栗26分别通过一个真空角阀与不锈钢真空腔5连接；后 法兰17与不锈钢真空腔5连接；干栗20通过不锈钢管道、第一真空阀22与第一分子栗19 和第二分子栗26连接；干栗20通过不锈钢管道、第二真空阀24与不锈钢真空腔5室连接； 干栗20通过不锈钢管道与低真空规管23连接；闸板阀25通过连接法兰与不锈钢真空腔5 连接。
[0022] 开通闸板阀25 ;开通第一真空阀22和第二真空阀24 ;关闭两个角阀；启动干栗 20 ;对整个直线式飞行时间质谱仪进行低真空抽气； 当不锈钢真空腔室5中的真空度低于OPa时，开通两个角阀；启动第一分子栗19和第 二分子栗26 ;当不锈钢真空腔室5中的真空度达到5X106Pa时，启动离子源电源组1，气体 通过气样口 2进入离子源，气体分子与电子相互作用，产生电离，生成气体分子离子。调节 引出电源6的引出脉冲幅度为5kV，脉冲半宽度为5μs，脉冲周期为100μs，调节聚焦电源 7,离子束通过出口狭缝8,经三膜片单透镜9聚焦，离子到达纳秒脉冲离子开关11，当高压 纳秒脉冲电源23有正脉冲输出时，离子束通过无场飞行区到达法拉第杯检测器，在法拉第 杯内筒15上测得飞行时间谱图。此时谱仪可检测的质量上限为400u。
[0023] 实施例2 本实施例与实施例1的结构相同，实施过程与实施例1也相同。不同之处是：调节引出 电源6的引出脉冲幅度为5kV,脉冲半宽度为2μS，脉冲周期为50μS。此时谱仪可检测的 质量上限为800u。
【主权项】
1. 一种直线式飞行时间质谱仪，其特征在于，所述直线式飞行时间质谱仪包括离子源 电源组（1)，气样进入装置（2)，电子轰击离子源（3)，前法兰（4)，不锈钢真空腔室（5)，引 出电源（6)，聚焦电源（7)，离子出口狭缝（8)，三膜片单透镜（9)，第一栅网（10)，纳秒脉冲 离子开关（11)，第二栅网（12)，高真空规管（13)，法拉第杯抑制电极（14)，法拉第杯内筒 (15)，法拉第杯外筒（16)，后法兰（17)，抑制电源（18)，第一分子栗（19)，干栗（20)，高压纳 秒脉冲电源（21)，第一真空阀（22)，低真空规管（23)，第二真空阀（24)，闸板阀（25)，第二 分子栗（26); 其连接关系是：离子源电源组（1)与电子轰击离子源（3 )连接；气样进入装置（2 )通过 前法兰（4)与不锈钢真空腔室（5)连接；引出电源（6)与电子轰击离子源（3)的引出电极 连接；聚焦电源（7 )与电子轰击离子源（3 )的聚焦电极连接；离子出口狭缝（8 )与不锈钢真 空腔室（5)连接；三膜片单透镜（9)通过螺钉与不锈钢真空腔室（5)连接；不锈钢真空腔室 (5)外壳与地连接；第一栅网（10)、第二栅网（12)设置在不锈钢真空腔室（5)内，通过螺钉 与不锈钢真空腔室（5)连接并导通；第一栅网（10)和第二栅网（12)设置不锈钢真空腔室 (5)内，两者都与地连接；高真空规管（13)与不锈钢真空腔室（5)连接；纳秒脉冲离子开关 (11)设置在不锈钢真空腔室（5)内，纳秒脉冲离子开关（11)由两组互相绝缘的钼板组成， 一组钼板与地连接，另一组钼板与高压纳秒脉冲电源（23)连接；法拉第杯离子检测器由法 拉第杯抑制电极（14)、法拉第杯内筒（15)、法拉第杯外筒（16)和抑制电源（18)组成；法拉 第杯抑制电极（16)制成网状，固定在不锈钢真空腔室（5)内，与抑制电源（18)连接；法拉第 杯外筒（16)通过螺钉固定在不锈钢真空腔（5)内，与地连接；法拉第杯内筒（15)由绝缘材 料固定在法拉第杯外筒（16)内壁，法拉第杯内筒（15)接收离子束，并通过测量电极与示波 器等测量设备连接； 第一分子栗（19 )和第二分子栗（26 )分别通过一个真空角阀与不锈钢真空腔（5 )连接； 后法兰（17)与不锈钢真空腔（5)连接；干栗（20)通过不锈钢管道、第一真空阀（22)与第一 分子栗（19)和第二分子栗（26)连接；干栗（20)通过不锈钢管道、第二真空阀（24)与不锈 钢真空腔（5)室连接；干栗（20)通过不锈钢管道与低真空规管（23)连接；闸板阀（25)通过 连接法兰与不锈钢真空腔（5)连接。
【专利摘要】本发明提供一种直线式飞行时间质谱仪。在一个高真空腔室内，设置了气体进样装置、电子轰击离子源、纳秒脉冲离子开关、法拉第杯等设备。气体进样装置把环境气体引入离子源放电区，电子与气体分子相互作用产生电离，生成气体离子。在引出电压的作用下，离子束被引出。纳秒脉冲离子开关开通，离子通过时间为30ns，不同质荷比<i>m</i>/<i>q</i>的离子进入距离为<i>L</i>无场漂移区飞行一段时间后，到达法拉第杯检测器。不同质荷比<i>m</i>/<i>q</i>的离子到达法拉第杯检测器的飞行时间<i>tf？</i>不同，因此，在示波器上显示出不同离子的飞行时间谱峰，？横坐标上时间代表离子质荷比<i>m</i>/<i>q</i>，谱峰的峰值则代表离子数。因此可以得到现场环境中气体离子种类和离子成分。
【IPC分类】H01J49/42, H01J49/02
【公开号】CN105304457
【申请号】CN201510615826
【发明人】周长庚, 高伟, 邱瑞, 谭国斌, 柯建林
【申请人】中国工程物理研究院核物理与化学研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月25日