[发明专利]时间切片离子速度成像装置及成像方法

说明书

本发明公开了一种时间切片离子速度成像装置，包括：离子透镜、离子飞行管及离子探测器，其中，离子飞行管置于离子透镜的离子出射端及离子探测器之间；离子透镜中包括：31块相互平行设置的不锈钢电极片及多根连杆，多根连杆依次穿设31块电极片中相应位置的通孔将其固定；且每两个电极片之间焊接一电阻，靠近离子飞行管一侧的4块电极片之间的电阻两端均并联一可调电阻；每块电极片开设有一用于速度聚焦的通孔，且各电极块的通孔中心位于同一轴线上；离子探测器中包括两块相互平行设置的微通道板及一荧光屏。该离子透镜可以很好地实现速度聚焦，大大提高了速度分辨率，进而精确地测量解离产物的内态分布。

技术领域

本发明涉及分子反应动力学技术领域，尤其涉及一种时间切片离子速度成像装置及成像方法。

背景技术

离子速度成像技术是1987年Chandler和Houston等人(D.W.Chandler andP.L.Houston,J.Chem.Phys.87,1445(1987))首先发明的用于研究分子光解动力学的技术，该技术将光解产物的三维空间分布投影在位置敏感的离子探测器上，利用反阿贝尔变换等数学手段重构解离碎片的三维分布，该技术的缺陷是反应区的尺寸大大地限制了分辨率。随后Eppink和Parker等人(A.T.J.B.Eppink and D.H.Parker,Rev.Sci.Instrum.68,3477(1997).)在1997年发展了离子速度成像技术，用Wiley-McLaren(W.C.Wiley andI.H.McLaren,Rev.Sci.Instrum.26,1150(1955).)的三级电极代替了传统影像装置的二级电极，并用中间开圆孔的电极板代替栅网(栅网降低离子透射率，并且扰乱离子飞行轨迹)，实现了类似于光学聚焦的离子聚焦，将速度相同空间位置不同的离子聚焦在MCP的同一个点上，使得光解产物的速度分辨率只跟速度相关，而与离子源初始空间分布无关，该技术的缺陷是根据离子影像不能直接得到解离产物的速度分布和角分布，需要经过反阿贝尔变换才能实现而且还会在对称轴附近带来噪音。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种时间切片离子速度成像装置及成像方法，有效解决现有时间切片离子速度成像中需要经过反阿贝尔变换才能得到解离产物的速度分布和角分布等技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种时间切片离子速度成像装置，包括：离子透镜、离子飞行管及离子探测器，其中，所述离子飞行管置于所述离子透镜的离子出射端及所述离子探测器之间；所述离子透镜中包括：

31块相互平行设置的不锈钢电极片及多根连杆，所述多根连杆依次穿设所述31块电极片中相应位置的通孔将其固定；且每两个电极片之间焊接一电阻，靠近离子飞行管一侧的4块电极片之间的电阻两端均并联一可调电阻；每块所述电极片开设有一用于速度聚焦的通孔，且各电极块的通孔中心位于同一轴线上；

所述离子探测器中包括两块相互平行设置的微通道板及一荧光屏。

本发明还提供了一种时间切片离子速度成像方法，包括：

搭建上述时间切片离子速度成像装置；

于靠近离子飞行管一侧的第三块和第四块电极片之间作用激光与分子束，并于各电阻上施加直流电压；

于离子探测器中靠近离子飞行管的微通道板上施加脉冲直流高压；

于离子探测器中远离离子飞行管的微通道板上施加直流电压；

于离子探测器中荧光屏上直接测量解离产物的速度分布和角分布。

在本发明提供的时间切片离子速度成像装置及成像方法中，离子透镜可以很好地实现速度聚焦，大大提高了速度分辨率，进而精确地测量解离产物的内态分布。此外，根据切片得到的影像比传统方法得到的影像少了很多噪音显得更加干净，而且可以直接还原出三维离子球信息，将反应动力学的三维信息艺术般地展现出来。