一种可测量真空紫外灯光强空间分布的装置

本技术公开了一种可测量真空紫外灯光强空间分布的装置，其通过使用具有不同内径的遮光环来改变光电子产生截面，通过改变绝缘环数量来改变光电子产生位置，通过气体进样毛细管和阀门来改变腔体内气体种类和压力，从而实现了在不同气体种类和气压下对真空紫外灯光强空间分布的测量，进而可为光电离源的设计提供有效指导。

背景技术：

1、光电离(photoionization，pi)是样品分子通过吸收光子，使得能量达到或超过自身电离能后失去电子而产生电离的过程。光电离过程中产生的碎片离子少，绝大部分是分子离子，因此是一种软电离技术，所以将光电离作为质谱的离子源会具有谱图易解析，定性定量容易的优点。

2、目前，体积小、功耗低的商品化真空紫外灯已被广泛用作光电离质谱的光源，因此了解真空紫外灯的光强空间分布以及光强在不同种类气体和气压下的变化情况对于光电离源的设计具有重要的指导意义。

3、已有众多研究者探究光电离源中不同光程和气压对信号强度的影响(talanta2021,235,122722；anal.chem.2011,83,5309–5316等)，但尚无专门针对真空紫外灯光强空间分布的研究。基于此，本实用新型通过使用具有不同内径的遮光环来改变光电子产生截面，通过使用不同数量的绝缘环来改变光电子产生位置，从而非常简单的实现了对真空紫外灯光强空间分布的测量，进而可为光电离源的设计以及光通量的充分利用提供有效指导。

技术实现思路

1、本实用新型通过使用具有不同内径的遮光环来改变光电子产生截面，通过使用不同数量的绝缘环来改变光电子产生位置，从而非常轻松的实现了对真空紫外灯光强空间分布的测量。为实现上述目标，本实用新型采用的技术方案为：

2、一种可测量真空紫外灯光强空间分布的装置，其特征在于：包括真空紫外灯、气体进样毛细管、真空紫外灯固定座、橡胶密封圈、金属栅网、绝缘环、光电子产生电极、遮光环以及腔体；于腔体的侧壁面上开设有与腔体内部连通的机械真空泵抽气口和真空规接口。

3、腔体为一上端开口下端密闭的筒状结构，于其上端开口处设有真空紫外灯固定座，真空紫外灯固定座通过橡胶密封圈与腔体的上开口端密闭连接；于真空紫外灯固定座中部从上至下开设有垂直水平方向的圆形通孔。

4、真空紫外灯保持出光口垂直向下放置于真空紫外灯固定座的圆形通孔中，沿垂直方向从上到下依次水平设置有真空紫外灯固定座，橡胶密封圈和腔体；于真空紫外灯出光口的正下方的腔体内部底面上从上到下依次水平设置有圆形金属栅网、遮光环、光电子产生电极和1个或2个以上的绝缘环。

5、气体进样毛细管依次穿过真空紫外灯固定座，橡胶密封圈中部和腔体上侧壁开口端后伸入腔体内部，气体进样毛细管的气体出口端设置于腔体上侧壁和金属栅网之间的区域，气体进样毛细管的气体入口端与外部的样品气体气源相连。

6、金属栅网、遮光环、光电子产生电极和绝缘环均位于腔体内部，金属栅网上施加电压v1；绝缘环和遮光环均为中部开设有圆形通孔的平板结构，光电子产生电极为圆形平板结构，其上施加电压v2(v2<v1)。

7、金属栅网、遮光环、光电子产生电极和1个或2个以上的绝缘环均为平行层叠放置，遮光环和绝缘环中部圆形通孔同轴，且它们的轴线穿过光电子产生电极的圆心。

8、光电子产生电极外接皮安电流计读取光电流强度以反馈光强强度，皮安电流计另一端连接到腔体壁面的表面。

9、真空紫外灯为低压惰性气体放电灯，如：氪气(kr)放电灯和氦气(he)放电灯。

10、于腔体的上侧壁开口端用作真空紫外灯的光线通路；橡胶密封圈水平放置于真空紫外灯固定座下表面和腔体上侧壁开口端四周的外表面之间，防止装置真空漏气。真空紫外灯的出光口四周边缘与真空紫外灯固定座的圆形通孔内壁面密闭连接。

11、真空规接口与腔体外部的真空规相连，机械真空泵抽气口经调节阀门与腔体外部的机械真空泵相连；腔体真空度通过机械真空泵和调节阀门控制，真空度维持在0.01torr到30torr之间。

12、光电子产生电极的极片材料为导电金属(如不锈钢等)或者表面镀有导电金属层的平板，厚度为3～5mm；遮光环和绝缘环是由绝缘高分子材料(如聚醚醚酮)或者绝缘陶瓷材料制作而成；2个以上的绝缘环的外径和内径尺寸均分别完全相同，厚度(从上到下的高度)均为2～4mm；遮光环依据内径不同设置有1个或多个，内径变化范围为4～30mm，其厚度(从上到下的高度)均为5～10mm。腔体通体为导电金属材料。

13、于金属栅网上施加的电压v1大小为10～40v，于光电子产生电极上施加的电压v2大小为-15～5v，同时保证任意时刻的电压值都要满足v2<v1，光电子产生电极外接皮安电流计读取光电流强度以反馈光强强度，皮安电流计另一端连接到腔体壁面的表面；腔体保持接地状态。

14、其中绝缘环的数量可更换，以此来改变调整光电子产生电极与出光口间的距离；所述遮光环也可更换成不同内径的遮光环，以此来改变光电子产生电极上光照射面积。

15、当来自真空紫外灯的光子照在光电子产生电极表面时，若光子能量超过光电子产生电极极片材料的功函数，则会有光电子产生(光电效应)；产生的光电子在电场的作用(v2<v1)下向金属栅网方向运动，同时光电子产生电极由于失去电子会产生光电流；在电压参数和光强一定的情况下，光电流强度与光照射面积成正比，由此便可以通过不断更换不同内径的遮光环来确定距离光窗某一距离处的光强分布，而距离的改变可以通过增加或减少绝缘环的数量来改变，由此便可测得真空紫外灯光强的空间分布状态。

16、本实用新型通过使用具有不同内径的遮光环来改变光电子产生截面，通过改变绝缘环数量来改变光电子产生位置，通过气体进样毛细管和阀门来改变腔体内气体种类和压力，从而实现了在不同气体种类和气压下对真空紫外灯光强空间分布的测量，进而可为光电离源的设计提供有效指导。

技术特征：

1.一种可测量真空紫外灯光强空间分布的装置，其特征在于：包括真空紫外灯（1）、气体进样毛细管（2）、真空紫外灯固定座（3）、橡胶密封圈（4）、金属栅网（5）、绝缘环（9）、光电子产生电极（10）、遮光环（11）以及腔体（12）；于腔体（12）的侧壁面上开设有与腔体（12）内部连通的机械真空泵（7）抽气口和真空规（8）接口；

2.根据权利要求1所述的光强空间分布测量装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的光强空间分布测量装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的光强空间分布测量装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的光强空间分布测量装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的光强空间分布测量装置，其特征在于：

7.根据权利要求1-6任一所述的光强空间分布测量装置，其特征在于：

技术总结本技术公开了一种可测量真空紫外灯光强空间分布的装置，其具体结构包括真空紫外灯、气体进样毛细管、真空紫外灯固定座、橡胶密封圈、金属栅网、绝缘环、光电子产生电极、遮光环以及腔体。本技术通过使用具有不同内径的遮光环来改变光电子产生截面，通过改变绝缘环数量来改变光电子产生位置，通过气体进样毛细管和阀门来改变腔体内气体种类和压力，从而实现了在不同气体种类和气压下对真空紫外灯光强空间分布的测量，进而可为光电离源的设计提供有效指导。技术研发人员：李海洋,樊志刚,花磊,蒋吉春,张振元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：20231027技术公布日：2024/7/25