專利名稱：一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源，屬于離子 源技術(shù)和真空技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在質(zhì)譜儀器的研制中，離子源的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
目前在質(zhì)譜儀器中用得最多的氣體離子源是熱電子轟擊氣體離子源，由 電子發(fā)射陰極、陽極和離子引出電極組成，由于電子發(fā)射方向、電子運(yùn)動(dòng)軌 跡、氣體分子與電子的運(yùn)動(dòng)方向，以及電離區(qū)形式的不同，使由此組合而成 的離子源分為多種，而且性能參差不齊，靈敏度高低不等。而且在進(jìn)行高氧 濃度氣體或在含有大量水蒸氣、油蒸氣的分析時(shí)，離子源的陰極材料易氧化， 燈絲壽命短,且燈絲表面分解而生成的氫、氧原子與離子源器壁材料中碳結(jié)合
會產(chǎn)生一氧化碳等氣體化合物。如2006年6月14日公開的鴻富錦精密工業(yè) (深圳)有限公司等申請的"離子源"，專利號200410077416. X，該離子源 發(fā)明包括 一放電室； 一磁路； 一供氣系統(tǒng)； 一陽極； 一陰極；陰極為多個(gè) 場發(fā)射冷陰極，采用碳納米管場發(fā)射裝置作為陰極,使該離子源具有低能耗， 且無須時(shí)常更換陰極的優(yōu)點(diǎn)，其不足之處在于該離子源是面源，而不是點(diǎn)源， 難以達(dá)到高分辨率；其設(shè)計(jì)思路是源自考夫曼源、霍耳離子源等寬束離子源 的發(fā)展，這類離子源廣泛用于離子束輔助光學(xué)鍍膜裝置。因此該發(fā)明適合用 于離子束鍍膜設(shè)備，而不是質(zhì)譜檢漏儀類產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能克服上述離子源的缺陷、而具有離子 聚焦性好，靈敏度高，發(fā)射溫度低等優(yōu)點(diǎn)適合用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚 焦離子源。
本實(shí)用新型為了達(dá)到上述目的，設(shè)計(jì)了一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的 聚焦離子源，由檢漏口①、發(fā)射針腔②、鎢針③、引出極⑤、聚焦極⑥和電 路系統(tǒng)⑦組成，其特征在于鎢針③直徑為0. 45 0. 55咖，鎢針的尖端直徑為5 10pm，鉤針尖上還有納米針尖④，鉤針置于發(fā)射針腔②中，發(fā)射針腔與 檢漏口①相連，納米針尖接正偏壓、引出極接負(fù)電壓。
在聚焦離子源系統(tǒng)中，發(fā)射尖的性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射性能。 本實(shí)用新型聚焦離子源是對各種氦質(zhì)譜檢漏儀離子源發(fā)射尖的改進(jìn)，目前流 行的氦質(zhì)譜檢漏儀的離子源采用微米級的發(fā)射針尖，本實(shí)用新型是把納米針 尖④生長在普通發(fā)射針尖上，成為納米級的發(fā)射針尖。納米針尖外加電場后， 形成極高的電場強(qiáng)度，使在針尖表面周圍的氣體電離并以場發(fā)射的形式形成 離子束流。由于納米針尖的發(fā)射面積小，盡管離子電流小，但電流密度卻很 大，亮度很高，離子束直徑可達(dá)到亞微米至納米級，具有很高的靈敏度。
本實(shí)用新型聚焦離子源針腔與檢漏口相連，氣體從檢漏口進(jìn)入針腔向針 尖運(yùn)動(dòng)，針尖加正偏壓后形成100MV/cm的強(qiáng)電場，發(fā)射電子使針尖表面的氣 體離化，在引出極的電場作用下發(fā)射并加速，經(jīng)過聚焦形成極細(xì)的離子束。 本實(shí)用新型聚焦離子源是利用氣體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生場致離子發(fā)射所形成 的離子源，不會產(chǎn)生高溫。
本實(shí)用新型用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本實(shí)用新型聚焦離子源針腔的針尖出口處縫隙很小，使氣體能貼著針 尖流過，針尖加正偏壓后形成強(qiáng)電場，發(fā)射電子使針尖表面周圍的氣體離化， 在引出極的電場作用下發(fā)射并加速，針尖能發(fā)射出直徑為IOO納米左右或更 細(xì)的聚焦離子束。本實(shí)用新型聚焦離子源，聚焦好，使電子發(fā)射方向、運(yùn)動(dòng) 軌跡準(zhǔn)確，大大提高了氦質(zhì)譜檢漏儀的性能和靈敏度。
2、 本實(shí)用新型聚焦離子源是利用氣體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生場致離子發(fā)射 所形成的離子源，不會產(chǎn)生高溫，克服了目前普遍采用的熱電子轟擊氣體離 子源的缺陷。
3、 本實(shí)用新型聚焦離子源采用了納米新材料，在轉(zhuǎn)針上設(shè)有納米針尖， 提高了發(fā)射針針尖的使用壽命。


本實(shí)用新型用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源用附圖作進(jìn)一步說明-圖1為本實(shí)用新型氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源示意圖。圖中①為檢漏口、 ②為發(fā)射針腔、③為鎢針、④為納米針尖、⑤為引出極、⑥為聚焦極、⑦為電路系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例h本實(shí)用新型聚焦離子源如圖1所示，由檢漏口①、發(fā)射針腔 ②、鎢針③、納米針尖④、引出極⑤、聚焦極⑥和電路系統(tǒng)⑦組成，發(fā)射針腔與檢漏口①相連。首先用直徑0. 50ram的鎢絲經(jīng)電化學(xué)腐蝕成尖端直徑7 u m的鎢針③，然后將納米針尖④生長在鎢針尖上，制成納米發(fā)射極。將發(fā)射 極置于發(fā)射針腔②中，即制成新型聚焦離子源。本實(shí)用新型聚焦離子源用于 氦質(zhì)譜檢漏儀，在進(jìn)行真空檢漏時(shí)，在納米針尖④加正偏壓、引出極⑤加負(fù) 電壓，氦氣從檢漏口①進(jìn)入發(fā)射針腔后向納米針尖流動(dòng)，在納米針尖表面周 圍離化成離子，經(jīng)引出極及電場引出到聚焦極⑥，聚焦后形成亞微米離子束 流，聚焦性能好，較好地克服目前普遍采用的熱電子轟擊氣體離子源的缺陷， 大大提高氦質(zhì)譜檢漏儀的性能和靈敏度。
本實(shí)用新型用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源具有聚焦好，靈敏度 高，常溫低溫發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，適用作各種高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的離子源。
權(quán)利要求1、一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源，由檢漏口①、發(fā)射針腔②、鎢針③、引出極⑤、聚焦極⑥和電路系統(tǒng)⑦組成，其特征在于鎢針③直徑為0.45～0.55mm，鎢針的尖端直徑為5～10μm，鎢針尖上還有納米針尖④，鎢針置于發(fā)射針腔②中，發(fā)射針腔與檢漏口相連，納米針尖接正偏壓、引出極接負(fù)電壓。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的聚焦離子源，由檢漏口①、發(fā)射針腔②、鎢針③、納米針尖④、引出極⑤、聚焦極⑥和電路系統(tǒng)⑦組成，其特征在于鎢針的尖端直徑只有5～10μm，在鎢針尖上還有納米針尖，鎢針置于發(fā)射針腔中，納米針尖加正偏壓、引出極加負(fù)電壓，形成強(qiáng)電場，氣體在檢漏口進(jìn)入發(fā)射針腔后向納米針尖流動(dòng)，在納米針尖周圍離化成離子，經(jīng)引出極及電場引出到聚焦極，形成較強(qiáng)的聚集離子束流。本實(shí)用新型聚焦離子源具有聚焦好，靈敏度高，常溫低溫發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，適用作各種高靈敏氦質(zhì)譜檢漏儀的離子源。
文檔編號H01J49/10GK201075369SQ20062017251
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者付德君, 劉傳勝, 劉家瑞, 明 黎 申請人:武漢大學(xué)