本實(shí)用新型涉及一種低電場(chǎng)光電子成像儀。

背景技術(shù)：

目前通行的低電場(chǎng)光電子成像儀是由荷蘭科學(xué)家Eppink和Parker于1997年設(shè)計(jì)發(fā)明，他們通過(guò)設(shè)計(jì)三塊帶圓孔的極板，在一定的優(yōu)化電壓配置下，形成離子透鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)具有相同速度但是不同位置的帶電粒子進(jìn)行聚焦，然后被飛行管后端的探測(cè)器收集，如圖1所示。其中三塊帶圓孔的極板的設(shè)置如下：P1是排斥極極板，P2是加速極極板，P3是接地極極板。通過(guò)改變排斥極極板P1和加速極極板P2的電壓，形成基于離子透鏡的聚焦電場(chǎng)，如圖2所示。在離子透鏡作用下，不同位置的帶電粒子聚焦在探測(cè)器的一個(gè)點(diǎn)上，這大大提高了離子速度成像的分辨率，如圖3所示。

然而，目前通行的基于三極板設(shè)計(jì)的光電子成像儀，由于極板數(shù)目太少，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電粒子的聚焦，造成了需求的總電勢(shì)差實(shí)現(xiàn)在這三塊極板上，從而造成極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度很高。例如，如上的基于三極板設(shè)計(jì)的光電子成像儀的三塊極板設(shè)計(jì)電壓如下：整體上需求的電勢(shì)差為4000V，排斥極P1為-4000V，加速極P2為-2790V，地極P3為0V。因?yàn)榕懦鈽OP1與加速極P2的電勢(shì)差達(dá)到了1210V，而加速極P2與地極P3的電勢(shì)差達(dá)到了2790V，因而造成了極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度很高。光電子成像儀是用來(lái)研究激光與物質(zhì)的作用機(jī)理。而目前已經(jīng)有足夠證據(jù)證明物質(zhì)在外電場(chǎng)作用下的性質(zhì)將會(huì)改變，電場(chǎng)造成物質(zhì)性質(zhì)的改變的可能給測(cè)量激光與物質(zhì)作用的機(jī)理帶來(lái)了很大的不確定性。

因此，有必要提出一種可以降低極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度的低電場(chǎng)光電子成像儀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以降低極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度的低電場(chǎng)光電子成像儀。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種低電場(chǎng)光電子成像儀包括沿帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向依次設(shè)置的激光作用區(qū)、自由飛行管和探測(cè)器，其特征在于，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向依次相對(duì)平行間隔設(shè)置的至少四個(gè)極板，相鄰兩個(gè)所述極板之間形成有電勢(shì)差，且在所述激光作用區(qū)內(nèi)，所述電勢(shì)差的方向相同。

優(yōu)選地，每一所述極板均為中心部分開圓孔的圓形極板，且每一所述極板的外徑相同。

優(yōu)選地，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向依次相對(duì)平行間隔設(shè)置的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板、第五極板和第六極板，所述第二極板、所述第三極板、所述第四極板、所述第五極板和所述第六極板的內(nèi)徑相同，且均大于所述第一極板的內(nèi)徑。

優(yōu)選地，靠近所述自由飛行管一端的所述極板接地。

優(yōu)選地，所述自由飛行管是金屬圓形管。

本實(shí)用新型的有益效果在于：所述低電場(chǎng)光電子成像儀在極板總電勢(shì)差相同配置下實(shí)現(xiàn)了儀器測(cè)量過(guò)程保持低電場(chǎng)，使得在研究光與物質(zhì)作用的測(cè)量過(guò)程中，極大降低測(cè)量?jī)x器本身所帶電場(chǎng)造成待測(cè)物質(zhì)性質(zhì)的改變。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光電子成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示光電子成像儀的離子透鏡電勢(shì)分布效果圖；

圖3是圖1所示光電子成像儀對(duì)于具有一定位置分布的動(dòng)能為4eV的光電子的聚焦效果的示意圖；

圖4是本實(shí)用新型提供的低電場(chǎng)光電子成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4所示低電場(chǎng)光電子成像儀的離子透鏡電勢(shì)分布效果圖；

圖6是圖4所示低電場(chǎng)光電子成像儀對(duì)于具有一定位置分布的動(dòng)能為4eV的光電子的聚焦效果的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

除非上下文另有特定清楚的描述，本實(shí)用新型中的元件和組件，數(shù)量既可以單個(gè)的形式存在，也可以多個(gè)的形式存在，本實(shí)用新型并不對(duì)此進(jìn)行限定?？梢岳斫猓疚闹兴褂玫男g(shù)語(yǔ)“和/或”涉及且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。

請(qǐng)同時(shí)參閱圖4和圖5，圖4是本實(shí)用新型提供的低電場(chǎng)光電子成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是是圖4所示低電場(chǎng)光電子成像儀的離子透鏡電勢(shì)分布效果圖。所述低電場(chǎng)光電子成像儀100包括沿帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向依次設(shè)置的激光作用區(qū)10、自由飛行管20和探測(cè)器30，以及與所述激光作用區(qū)10電連接的電壓調(diào)整電路40。優(yōu)選地，所述探測(cè)器30是MCP&PS(Micro-channel Plate&Phorsphor Screen,微通道板&磷光屏)探測(cè)器。其中，所述自由飛行管20是具有較高磁導(dǎo)率的金屬圓形管，并用于為聚焦后的帶電粒子提供運(yùn)動(dòng)通道，所述探測(cè)器30用于收集并檢測(cè)通過(guò)所述自由飛行管20的帶電粒子。例如，所述自由飛行管20的尺寸可以為內(nèi)徑為960mm，外徑為1000mm，厚度為20mm。

在所述低電場(chǎng)光電子成像儀100中，帶電粒子通過(guò)所述激光作用區(qū)10進(jìn)行聚焦，并穿過(guò)所述自由飛行管20提供的運(yùn)動(dòng)通道，從而到達(dá)所述探測(cè)器30，進(jìn)而被收集并探測(cè)。

所述激光作用區(qū)10包括沿帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向依次相對(duì)平行間隔設(shè)置的至少四個(gè)極板，相鄰兩個(gè)所述極板之間形成有電勢(shì)差，且在所述激光作用區(qū)10內(nèi)，所述電勢(shì)差的方向相同，而且，靠近所述自由飛行管20一端的所述極板接地。優(yōu)選地，每一所述極板均為中心部分開圓孔的圓形極板，且每一所述極板的外徑相同。例如，每一所述極板的厚度均為20mm，外徑均為1000mm。而且，相鄰兩個(gè)所述極板之間的間距相等，且均為200mm。

在本實(shí)施例中，所述激光作用區(qū)10可以包括沿帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向依次相對(duì)平行間隔設(shè)置的第一極板11、第二極板12、第三極板13、第四極板14、第五極板15和第六極板16，所述第二極板12、所述第三極板13、所述第四極板14、所述第五極板15和所述第六極板16的內(nèi)徑相同，且均大于所述第一極板11的內(nèi)徑。例如，所述第二極板12、所述第三極板13、所述第四極板14、所述第五極板15和所述第六極板16的內(nèi)徑可以為200mm，而所述第一極板11的內(nèi)徑為40mm。

在所述激光作用區(qū)10內(nèi)，利用所述第一極板11、所述第二極板12、所述第三極板13、所述第四極板14、所述第五極板15和所述第六極板16共同分擔(dān)所述激光作用區(qū)10的電勢(shì)差，從而使得相鄰兩個(gè)所述極板之間的電勢(shì)差變小，避免所述極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度太高，而造成待測(cè)物質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而增加光電子成像儀的測(cè)量不確定性。

例如，如果所述激光作用區(qū)10的電勢(shì)差為4000V，則經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的電壓為：所述第一極板11為4000V，所述第二極板12為3450V，所述第三極板13為2400V，所述第四極板14為1600V，所述第五極板15為800V和所述第六極板16為0V。其中，所述第六極板16接地。

因此，所述第一極板11和所述第二極板12的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度僅為2.75V/mm，所述第二極板12和所述第三極板13的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度僅為5.25V/mm。所述第三極板13和所述第四極板14的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度僅為2.0V/mm，所述第四極板14和所述第五極板15的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度僅為2.0V/mm，所述第五極板15和所述第六極板16的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度僅為2.0V/mm。

請(qǐng)參閱圖6，是圖4所示低電場(chǎng)光電子成像儀對(duì)于具有一定位置分布的動(dòng)能為4eV的光電子的聚焦效果的示意圖。本實(shí)施例提供的低電場(chǎng)光電子成像儀100對(duì)帶電粒子聚焦效果與現(xiàn)有光電子成像儀相同，即具有與現(xiàn)有光電子成像儀相同的成像效果。

需要說(shuō)明的是，在現(xiàn)有技術(shù)中的光電子成像儀中，如果帶電粒子可以很好的聚焦在探測(cè)器，則光電子成像儀的排斥極極板與加速極極板的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度為63.3V/mm，加速極極板與排斥極極板的之間中間位置的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到了117.5V/mm。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)的光電子成像儀，在保持相同聚焦成像效果前提下，本實(shí)施例提供的低電場(chǎng)光電子成像儀100的電場(chǎng)強(qiáng)度大大降低。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的低電場(chǎng)光電子成像儀100在極板總電勢(shì)差相同配置下實(shí)現(xiàn)了儀器測(cè)量過(guò)程保持低電場(chǎng)，使得在研究光與物質(zhì)作用的測(cè)量過(guò)程中，極大降低測(cè)量?jī)x器本身所帶電場(chǎng)造成待測(cè)物質(zhì)性質(zhì)的改變。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。