用于离子-分子交叉分子束散射研究的三维离子速度成像装置

摘要

本文设计、模拟并搭建了一套由22片圆形金属极板组成的离子透镜系统.离子透镜的引出极板的开孔处贴有金属栅网,用于屏蔽除推斥极和引出极外的所有其他极板的直流高压对离子-分子交叉区域的影响.Simion模拟表明,在合适的电压配置下,离子透镜可以同时实现速度聚焦和时间聚焦.这使离子透镜系统能够在三个维度上实现较大的离子体积的速度聚焦,这也是用交叉分子束方法研究离子-分子散射动力学的基本要求.本文建立了具有单帧多粒子测量和多质量测量能力的三维离子速度测量系统,该系统由微通道板(M CP),P47荧光屏,CMOS相机、光电倍增管(PMT)、高速数字化仪组成.通过CMOS相机测量离子在荧光屏上的位置,得出垂直于飞行轴的两个速度分量;通过PMT测量离子的飞行时间,得出沿着飞行轴的速度分量.自主编写了Labview程序,可以实时采集和分析CMOS相机与PMT得到的数据,构建离子的三维速度分布.单帧多粒子测量是根据同一帧中来自CMOS相机和PMT的多个离子的强度不同,分别对其进行排序,并一一对应起来实现的.本文用304 nm波长处碘甲烷的光解信号对该三维离子速度成像系统进行了测试和速度校订.