专利名称：分子光解碎片平动能谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于研究分子光解反应动力学的实验设备，特别是涉及一种用以测量 分子光解碎片的平动能的能谱仪。
背景技术：
目前，业内普遍使用的光解碎片平动能谱仪(简称为PTS)，主要有两大类分
子束可转动的大型PTS和离子成像型PTS。前者结构复杂、庞大，操作困难，检测器 也很复杂，且要求超高真空(P10—8 10—9Pa);后者不需超高真空，高真空(P10—4 10—5Pa)即可，但碎片离子飞行距离较长，设备仍较大，且检测器需要高度均匀的大型 微通道板和较昂贵的CCD照相机。
发明内容
本发明的目的是制造一种结构简单、使用方便、价格低廉的分子光解碎片平动能 谱仪，但此能谱仪仍具有很高的分辨力。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是 一种分子光解碎片平动能谱仪， 它包括有一源室以及一反应室，所述源室内设置有脉冲分子束阀，所述源室与反应室 的相接处、且正对准脉冲分子束阀输出孔的位置设置有漏斗勺；所述脉冲分子束阀喷 出的气体， 一部分经漏斗勺的小孔准直后，进入反应室形成分子束；所述反应室内设 置有一光解激光束以及一 电离激光束，该光解激光束和电离激光束分别经透镜聚焦后 与进入反应室的分子束垂直相交于光解点；光解碎片离子自由飞行到达检测栅网，再 经过一弱电场区以及一强电场区后到达一微通道板被检测。
在实际操作中，所述反应室内设置有一接地检测栅网、 一低电压栅网以及一高电 压微通道板检测器，该接地检测栅网与低电压栅网之间加有一弱加速电场，该低电压 栅网与微通道板检测器之间加有一强加速电场；该微通道板检测器还依次连接有反应 室外的一预放大器及一数据采集装置。另外，所述源室和反应室的下端，分别设置有 一套高真空泵。
上述的分子光解碎片平动能谱仪中，所述数据采集装置为多通道计数器或计算机 配置的数据采集卡。所述接地检测栅网、低电压栅网为圆柱型的栅网。
本发明由于采取以上设计，故具有以下优点1、本发明中光解碎片电离后自由 飞行，不加电场，故不需要任何加速稳压电源。2、本发明中，分子光解碎片离子的 自由飞行距离很短，仅为数厘米(如3厘米或者6厘米)，因此本发明能谱仪的外型 尺寸要小很多。3、本发明中，检测器只需要使用普通的微通道板，并且不需要CCD 照相机，但也能取得高分辨的实验结果。4、本发明中，接地检测栅网采用圆柱形(圆 柱半径等于牛顿球6的半径，仅为数厘米，如2.5厘米或者5厘米)代替平面形，提 高了分辨力，并增大检测栅网面积，又提高了检测灵敏度。5、接地检测栅网至微通 道板检测器间，增加一低电压栅网，这一措施以防止微通道板前的强电场穿透到自由 飞行区，避免了对分辨力的不利影响。
图l为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，为本发明所提供的一种分子光解碎片平动能谱仪，它包括有一源室 l及一反应室2。
源室1内设置有脉冲分子束阀11，源室1与反应室2的相接处、且正对准脉冲分 子束阀11输出孔的位置设置有中心带小孔的漏斗勺12，样品气体由脉冲分子束阀11 喷出，经漏斗勺12的小孔，进入反应室形成分子束20。
反应室2内设置有一光解激光束21及一电离激光束22，该光解激光束21和电离 激光束22分别经透镜聚焦后与分子束20垂直相交于光解点0;光解碎片离子自由飞 行到达检测栅网，再经过一弱电场区以及一强电场区后到达一微通道板检测器25被 检测。该光解激光束21及电离激光束22可以由YAG激光器泵浦染料激光器出光，再 经倍频系统倍频后产生。YAG激光器、染料激光器及倍频系统都可以直接从市场外直 接购买，在此不做过多赘述。
具体来说，反应室2内设置有一接地检测栅网23、低电压栅网24以及一高电压 微通道板检测器25，该接地检测栅网23与低电压栅网24之间加有一弱加速电场(图
中未显示)，该低电压栅网24与微通道板检测器25之间加有一强加速电场(图中未 显示)；该微通道板检测器25还依次连接有反应室外的一预放大器3及一数据采集 装置4。
在源室1和反应室2的下端，还分别各设置有一套高真空泵5。另外，数据采集 装置4可以为多通道计数器(MCS)或计算机配置的数据采集卡。
在本发明中，接收离子的接地检测栅网23采用圆柱形栅网，圆柱半径等于牛顿 球6的半径，这样可以提高分辨力，并可以加大柱形栅网面积以提高检测灵敏度。检 测栅网23至微通道板检测器25间，设置了圆柱形的低电压栅网24，以减小微通道板 检测器25前的强电场穿透到自由飞行区对分辨力的影响。本发明可以通过选取圆柱 形低电压栅网24的适当圆柱半径和适当的低电压，以使到达接地检测栅网23不同部 位的离子在检测系统中的飞行时间相同。
上述实施例中，光解激光束21和电离激光束22分别经透镜聚焦后与进入反应室 的分子束垂直相交于光解点，光解激光使分子光解，电离激光使光解碎片电离，也可 以用同一激光束既使分子光解、又使光解碎片电离；另外，在离子自由飞行区周围还 设置有无磁不锈钢板和空心板，用以屏蔽杂散电场。
本发明工作的时候，实验样品气体由源室1内的脉冲分子束阀11喷出后，沿中
心轴线的一部分气体，经过漏斗勺12的小孔准直后进入反应室2，形成脉冲分子束。
在光解点0处，分子束与光解激光和电离激光垂直相交，光解激光使分子光解裂成两
个碎片，电离激光使一种碎片电离成离子。产生的碎片离子向各方向飞散，形成牛顿
球6。碎片离子具有原来分子束速度7^ 7和光解分裂时产生的在质心系中的速度&'"
l，所g离^的飞行速度实际是上述两种速度的矢量和，称之为实验室速度<formula>formula see original document page 5</formula>。本发明关键是不加任何加速电场，使光解光电离产生的碎片离子，
自由飞行一段距离，如3厘米或者6厘米，由光解点0到达接地检测栅网23。然后在 检测系统中先以弱电场加速碎片离子，飞行至低电压栅网24，再以强电场加速，飞行 到达微通道板检测器25并被检测，离子产生的脉冲信号经预放大器3放大后，用多 通道计数器(MCS)或微机配置数据采集卡4采集记录，由于分子光解碎片，具有不 同的^cm，所以大量碎片离子自由飞行到达检测栅网的时间不同，分布在不同时间段 内，经上万次激光脉冲实验的积累，不同时间段内，各积累有不同的碎片离子数，得 到离子的飞行时间谱，然后经计算转换成碎片的平动能谱。
权利要求
1、一种分子光解碎片平动能谱仪，它包括有一源室以及一反应室，其特征在于所述源室内设置有脉冲分子束阀，所述源室与反应室的相接处、且正对脉冲分子束阀输出端的位置设置有漏斗勺；所述脉冲分子束阀喷出的气体，一部分经漏斗勺的小孔准直后，进入反应室形成分子束；所述反应室内设置有一光解激光束以及一电离激光束，该光解激光束和电离激光束分别经透镜聚焦后与进入反应室的分子束垂直相交于光解点；光解碎片离子自由飞行到达检测栅网，再经过一弱电场区以及一强电场区后到达一微通道板检测器被检测。
2、 根据权利要求1所述的分子光解碎片平动能谱仪，其特征在于所述反应室 内设置有一接地检测栅网、 一低电压栅网以及一高电压微通道板检测器，该接地检测 栅网与低电压栅网之间加有一弱加速电场，该低电压栅网与微通道板检测器之间加有 一强加速电场；该微通道板检测器还依次连接有反应室外的一预放大器及一数据采集 装置。
3、 根据权利要求1所述的分子光解碎片平动能谱仪，其特征在于所述源室和 反应室的下端，分别设置有一套高真空泵。
4、 根据权利要求2所述的分子光解碎片平动能谱仪，其特征在于所述源室和 反应室的下端，分别设置有一套高真空泵。
5、 根据权利要求2或4所述的分子光解碎片平动能谱仪，其特征在于所述数 据采集装置为多通道计数器或计算机配置的数据采集卡。
6、 根据权利要求2或4所述的分子光解碎片平动能谱仪，其特征在于所述接 地检测栅网、低电压栅网为圆柱形的栅网。
7、 根据权利要求5所述的分子光解碎片平动能谱仪，其特征在于所述接地检 测栅网、低电压栅网为圆柱形的栅网。
全文摘要
本发明公开了一种分子光解碎片平动能谱仪，它包括有一源室以及一反应室；源室内设置有脉冲分子束阀，源室与反应室的相接处、且正对脉冲分子束阀输出端的位置设置有漏斗勺；脉冲分子束阀喷出的气体，一部分经漏斗勺的小孔准直后，进入反应室形成分子束；反应室内设置有一光解激光束以及一电离激光束，该光解激光束和电离激光束分别经透镜聚焦后与进入反应室的分子束垂直相交于光解点；光解碎片离子自由飞行到达检测栅网，再经过一弱电场区以及一强电场区后到达一微通道板检测器被检测。本发明中光解碎片电离后自由飞行，不加电场，故不需要任何加速稳压电源；另外，分子光解碎片离子的自由飞行距离很短，因此本发明能谱仪的外型尺寸要小很多。
文档编号G01N27/64GK101191785SQ20061014433
公开日2008年6月4日 申请日期2006年12月1日 优先权日2006年12月1日
发明者余紫钧, 唐紫超, 徐西玲, 朱起鹤, 毕渭滨 申请人:中国科学院化学研究所