[实用新型]一种辉光放电离子源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及对一种进口大型精密分析测试仪器的功能开发，尤其涉及一种辉光放电离子源装置。

背景技术

辉光放电离子源，属于低气压气体放电，放电区处于非热平衡状态，靠高能电子碰撞、亚稳态Ar粒子的潘宁(Penning)碰撞电离，其激发能量高，电离度高，周期表上的绝大多数元素均能被电离，是质谱系统的一种很好的离子源。使用该离子源的辉光放电离子源质谱(GDMS)分析技术，由于分析灵敏度高、检测限低，分析准确度好，测定的动态范围宽，能作多元素快速分析、对各种元素的响应较均一、采用相对灵敏度因子(RSF)校正、可实现少标样或无标样分析等优点。是目前对固体导电材料进行痕量及超痕量元素分析的最有效的分析技术之一。在超纯半导体材料、靶极材料、高纯金属及合金的直接固体分析中占据着重要的位置。辉光放电离子源中试样被阴极溅射过程原子化进入放电区，可均匀地分层剥离取样。阴极溅射的高稳定性和作用于样品时的无选择性，使辉光放电离子源质谱分析技术在材料的表层逐层分析、材料的高精度分析中亦发挥着重要作用。已在国民经济各部门，大专院校，科研单位得到了广泛的应用。随着应用范围的扩大，会逐渐发展为一种常规的分析测试技术。

辉光放电离子源的构型，直接影响相关离子的产率以及离子产率的稳定性，最终会影响辉光放电离子源质谱分析技术的分析灵敏度、检测限、分析准确度等重要的分析性能指标。

目前被开发、研究的辉光放电离子源主要有格林(Greene)型辉光放电离子源和格里姆(Grimm)型辉光放电离子源。它们都属于反常辉光放电，是反常辉光放电的二种改进的放电方法。格林型辉光放电离子源使阴极处于负辉边缘，用提高阴极与阳极间电压的办法提高阴极位降，增强溅射和电离。格里姆型辉光放电离子源使阴极处于阴极暗区边缘，限制了放电面积，使电流密度和阴极位降均大大增加，显著地增强了阴极材料的溅射和溅射原子的电离。格林型辉光放电离子源主要适应针状、棒状样品分析，格里姆型辉光放电离子源主要用于块状、盘状、片状导体等样品分析。对于经常面临的高新技术材料性能鉴定，材料故障判断，材料解剖、仿型等分析问题，迫切需要对这类块状、盘状、片状固体材料进行高精度分析和表层、逐层分析，所以本实用新型著重于格里姆型的辉光放电离子源结构研究。

为获取更好的相关离子的产率以及离子产率的稳定性，就需要研制具有良好结构的辉光放电离子源。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种辉光放电离子源，其具有较好的构型，可以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种辉光放电离子源装置，其包括：

一采样盘体，该采样盘体具有一个空心腔室和中部外凸出的圆柱筒，空心腔室带有进气口和抽气口，圆柱筒的外端口内插或外插一变径帽；

一样品盘体，样品盘体中部有一规环，该样品盘体套罩于采样盘体上的圆柱筒外围并均匀保持0.15mm～0.2mm的环形空间间距，样品盘体中内置冷却水套；

分析样品作为样品盘体的一部分用以密封放电空间，与变径帽端面间均匀地保持0.15mm～0.2mm的间距；

样品盘体与采样盘体之间相互绝缘，样品盘体与采样盘体的圆柱筒轴向同心。

所述样品通过水冷托块被一活动加压架的加压顶杆紧压在样品盘体上。

所述的变径帽和规环均分别具有若干规格，各规格的变径帽匹配相应的规环以使分析样品溅射圆斑直径分别改变为φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ6mm、φ8mm、φ10mm和φ12mm。

所述的采样盘体、样品盘体、变径帽由不锈钢或黄铜材料制成；规环由可机加工陶瓷绝缘材料或黄铜、不锈钢材料制做。

本实用新型辉光放电离子源装置可以通过辉光放电离子源质谱接口装置被准直地安装在国外进口的四极质谱仪(例如，美国Elan5000)离子光学系统的轴心上，实现了辉光放电离子源与四极质谱仪的联用，并通过该辉光放电离子源质谱联用技术，进行固体块状样品分析。扩展了现有进口仪器的应用范围、有效降低进口仪器的运转成本，较好的克服记忆效应，消除原系统装置存在的沾污，为大型科学仪器的社会化服务创造了条件。

本实用新型的优点是：

1)采取非常规设计，尽量缩短采样距离(样品溅射表面至离子出口锥孔间的距离)至12mm，有效的提高了离子的传输效率。

2)用陶瓷绝缘材料做样品盘体的规环，将0.20mm的环形空间间距缩小为0.15mm，使辉光放电离子源易于装配、放电更加稳定并能有效地延长样品溅射时间。

3)变径帽和规环的可替换结构，方便满足多种样品的需求，并便于控制样品间的交叉粘污。