一种离子动能测量装置

本发明涉及仪器分析，尤其涉及一种用于制备质谱的离子动能测量装置。

背景技术：

1、制备质谱(pms)是一种利用质谱作为分离手段对特定质荷比(m/z)离子进行精确筛选和高纯制备的技术，尤其是近几十年发展的离子软着陆(沉积能量＜100ev)技术，可在沉积时保持分子结构和功能的完整性，实现高真空环境下目标分子的高选择性、高纯度、高保真制备。由于离子沉积能量与制备分子的结构和功能相关，因此发展一种在线的、对离子光学通路无影响的、准确的离子动能测量技术且的显得至关重要。

2、通过在专利和论文的检索，检索到离子动能测量的相关专利为：上海科技大学2020年12月2日申请并公开了高动能高分辨复合电子离子速度成像装置其包括：气体进样系统、分析腔、及分子束捕集腔；气体进样系统把目标气体样本以超声分子束形式喷入高真空环境并传输至分析腔；分析腔提供目标气体样本与光反应所需的高真空环境，反应产生电子和离子，并设置电场分布以控制电子和/或离子的运动轨迹，最终获取电子或离子的初始三维动量分布。然而该专利主要针对分子反应动力学中的离子动能测量，不是一种通用的在线能量测量技术。

技术实现思路

1、本发明设计了一种新颖的离子动能检测装置，通过巧妙的将电场减速与偏转板相结合，可在线实现的离子动能检测。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种离子动能测量装置，包括栅网地电极、栅网减速电极、偏转电极、离子检测电极、第一直流高压电源、第二直流高压电源和电流测量计；

4、以向右为x方向、向上为y方向；

5、离子动能测量装置左至右依次设有栅网地电极、栅网减速电极、偏转电极和离子检测电极；所述的栅网地电极和栅网减速电极均为中部具有圆形通孔的平板结构，且中部通孔上设置有与平板表面平行的金属栅网；栅网地电极通过导线与地电位相连或接地；栅网减速电极通过导线与第一直流高压电源相连；栅网地电极和栅网减速电极中部通孔同轴、间隔、平行放置；偏转电极和离子检测电极均为矩形平板结构，分别对称放置于栅网地电极和栅网减速电极通孔中心轴的两边且相互平行、间隔放置；偏转电极通过导线与第二直流高压电源相连；离子检测电极通过导线与电流测量计相连。

6、进一步地，工作时，通过第一直流高压电源对栅网减速电极施加扫描电压vr，从而调谐栅网地电极和栅网减速电极之间电场，进而控制不同能量的待测离子的前进；通过第二直流高压电源在偏转电极上施加电压，将进入的待测离子偏转到检测电极上并通过电流测量计进行记录离子流i；通过记录检测电极获得的离子流i随扫描电压vr变化，即di和dvr；以vr为x轴，di/dvr的绝对值为y轴，可绘制出vr-丨di/dvr丨的曲线，曲线y轴最大值对应x轴的数值即为离子平均动能，将曲线进行高斯拟合后得到的半峰宽对应的数值即为离子能量宽度。

7、进一步地，所述喷栅网地电极和栅网减速电极的材质为不锈钢或表面镀有导电涂层的材料；所述栅网地电极和栅网减速电极的形状可以圆环形、矩形或其他多边形平板结构。

8、进一步地，所述第一直流高压电源和第二直流高压电源为精密直流电源；所述电流测量计为皮安电流计。

9、进一步地，所述离子动能测量装置可作为单元模块既可用于质谱等仪器装置内部离子束流的测量，或又可用于离子软沉积装置离子能量的精准测量。

10、本发明是一种创新的离子动能测量技术，通过巧妙的将电场减速与偏转板相结合，可在线实现的离子动能检测，无需阻挡离子通路。在质谱软着陆制备、离子光学调制等领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种离子动能测量装置，包括栅网地电极(2)、栅网减速电极(9)、偏转电极(5)、离子检测电极(7)、第一直流高压电源(3)、第二直流高压电源(4)和电流测量计(8)；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的离子动能测量装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的离子动能测量装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述离子动能测量装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述离子动能测量装置，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种离子动能测量装置，包括栅网地电极、栅网减速电极、偏转电极、离子检测电极、直流高压电源和电流测量计。在一些特定场景如离子软着陆制备、离子光学调制等，需要准确的离子动能检测手段。本发明设计了一种新颖的离子动能检测装置，通过巧妙的将电场减速与偏转板相结合，可在线实现的离子动能检测，无需阻挡离子通路。本发明是一种创新的离子动能测量技术，在质谱软着陆制备、离子光学调制等领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：蒋吉春,花磊,杨明,张振元,李海洋
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6