專利名稱：一種基于量子相干控制的分子光解離光電離及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分子反應動力學技術領域，具體地說是一種基于量子相干控制的分子
光解離光電離及其裝置。
背景技術：
從20世紀70年代開始，分子光解動力學成為研究分子反應動力學的一個重要分支。光解動力學不僅研究單體分子與激光的相互作用，而且是控制雙分子，甚至多分子體系化學反應的重要手段。從上個世紀90年代中期開始，離子速度成像技術逐漸成為研究分子光解動力學的主要技術手段。離子速度成像技術是在傳統(tǒng)的時間飛行質譜儀(T0F-MS)的基礎上，引入離子透鏡技術，將空間中不同位置但速度相同的粒子聚焦到微通道板(MCP)的同一個點上，再用增強CCD相機(ICCD)進行成像，通過對所得圖像進行數(shù)學解析就可以獲得不同粒子在反應中的能量分布，角度分布以及速度分布，進而反演出分子與飛秒激光脈沖相互作用的物理圖像。 上個世紀80年代，Brumer和Shapiro第一次提出量子相干控制的思想，直到20世紀90年代才有實驗證明。進入21世紀以來，超快飛秒激光被廣泛應用，量子相干控制技術在控制化學反應、強場激光電離、高次諧波和阿秒脈沖的產(chǎn)生等方面都起到了非常重要的作用。通過操控飛秒激光不同頻譜成分的相位和幅度，量子相干控制技術能夠對分子光解離過程中不同激發(fā)態(tài)粒子數(shù)的布居，分子光致解離的產(chǎn)量，同一化合物電離和解離通道的分支比以及同 一分子的不同反應方向的選擇進行控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供的一種基于量子相干控制的分子光解離光電離及其裝置，它將量子相干控制技術與離子速度成像技術相結合，將離子速度成像所得的速度分布，角度分布，能量分布等信息作為量子相干控制的反饋信號，通過優(yōu)化激光脈沖，改變不同離子的強度比，以及選擇布居同一離子信號的不同激發(fā)態(tài)，大大提高了量子相干控制的控制精度和效率。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是一種基于量子相干控制的分子光解離光電
離，其特點是對飛秒激光脈沖與物質相互作用得到的離子速度切片圖像進行反演，以獲得
通道分支比、解離電離效率、角度分布、速度分布、能量分布參數(shù)，然后將這些參數(shù)通過基于
遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序反饋給飛秒激光脈沖整形，利用整形后的飛秒激光脈沖與分
子相互作用，改變不同產(chǎn)物之間的分支比，或選擇同一產(chǎn)物的不同激發(fā)態(tài)進行布居，選擇激
發(fā)不同的反應通道，以量子相干的精確控制實現(xiàn)對分子反應通道的選擇來提高分子光解離
電離，其量子相干控制的分子光解離光電離包括以下步驟 (a)激光脈沖 中心波長為800nm，脈寬50fs的同步飛秒激光進入飛秒激光脈沖整形；
(b)分子光解離光電離
4
整形后的飛秒激光脈沖與分子束相互作用，發(fā)生光解離光電離，產(chǎn)生的多種離子在離子透鏡組的作用下飛向微通道板，在熒光板上產(chǎn)生離子速度切片圖像，由增強CCD相
機對其圖像進行拍攝；[OOW] (c)切片圖像反演 對離子速度切片圖像進行反演，得到速度分布，角度分布，能量分布等參數(shù)；
(d)、基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制 將參數(shù)通過基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序反饋給飛秒激光脈沖整形，利用整形后的飛秒激光脈沖與分子相互作用，改變不同產(chǎn)物之間的分支比，或選擇同一產(chǎn)物的不同激發(fā)態(tài)進行布居，以選擇激發(fā)不同的反應通道。 —種基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特點是該裝置由飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)、分子光解離光電離系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)組成，分子光解離光電離系統(tǒng)將飛秒激光脈沖與物質相互作用得到的離子進行切片成像，運行軟件系統(tǒng)中的圖像處理程序對離子速度切片圖像進行處理，獲得速度分布、角度分布、能量分布參數(shù)，然后將這些參數(shù)通過數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)處理反饋給飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)，以優(yōu)化激光脈沖改變不同離子的強度比和不同的產(chǎn)物分支比，或選擇布居同一產(chǎn)物中不同的激發(fā)態(tài)，以選擇激發(fā)同一產(chǎn)物中不同的反應通道，實現(xiàn)分子光解離電離中量子相干的精確控制； 飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)由同步飛秒激光、第一閃耀光柵、第一凹面鏡、空間光調制器、第二凹面鏡和第二閃耀光柵組成，空間光調制器設置在第一凹面鏡與第二凹面鏡之間，第一閃耀光柵與第一凹面鏡兩兩對應設置，第二凹面鏡與第二閃耀光柵兩兩對應設置，使飛秒激光的光路在同一水平面上； 分子光解離光電離系統(tǒng)由惰性氣體源、樣品池、真空腔體、前級干泵、分子泵、二維
調節(jié)盤組成，真空腔體為上、下兩圓柱腔體呈倒置的"T"形設置，且兩圓柱腔體軸線垂直，上
圓柱腔體內設有連接脈沖電源的脈沖閥，脈沖閥的下方設有漏勺，下圓柱腔體內設有連接
第一高壓直流電源的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板以及接地的漂移極極板組，
下圓柱腔體的側端設有連接第二高壓直流電源的微通道板、連接第三高壓直流電源的熒光
板，熒光板外側對應設置增強CCD相機、光電倍增管，上圓柱腔體頂部設有二維調節(jié)盤，其
一側設有前級干泵、分子泵，下圓柱腔體上設有另一前級干泵、分子泵，樣品池由第二載氣
管經(jīng)二維調節(jié)盤與脈沖閥連接，樣品池由第一載氣管與惰性氣體源連接； 數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)由增強CCD相機、光電倍增管、計算機、數(shù)據(jù)采集卡組成，計
算機分別與空間光調制器、增強CCD相機連接，數(shù)據(jù)采集卡與光電倍增管連接。 所述空間光調制器由兩塊液晶板組合而成，設置在第一凹面鏡的焦平面上，對各
頻率成分的激光脈沖進行相位和幅度或純相位的調制。 所述漏勺與脈沖閥同軸設置，且位于第一極板與第二極板之間的中心位置。 所述二維調節(jié)盤為相互垂直的兩調節(jié)螺旋桿，微調脈沖閥的位置，使脈沖分子束
與調制后的同步激光在第一極板與第二極板之間的中心位置相互作用。 所述漂移極極板組由依次連接的數(shù)塊中心設有圓孔的不銹鋼圓板組成，沿下圓柱
腔體軸線設置。 所述第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和漂移極極板組構成的離子透鏡組與微通道板、熒光板同軸設置。
所述數(shù)據(jù)采集卡為雙通道采樣，最高采樣率2GS/s，8位垂直分辨率，Memory256MB。
所述計算機設有包括基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序、開環(huán)主動控制程序和圖 像處理程序的軟件集成。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有大大提高了量子相干控制的精度和效率，它將傳統(tǒng)的 熒光強度、電離信號和強度的單變量衍變?yōu)橥ǖ婪种П?、解離電離效率、角度分布、速度分 布、能量分布的多變量反饋控制，對分子與激光脈沖相互作用過程中的速度分布、角度分布 以及能量分布的精確記錄，以實現(xiàn)對分子反應過程的精密操控，選擇不同產(chǎn)物的分支比或 同一產(chǎn)物中不同的反應通道。


圖1為本發(fā)明結構示意圖
圖2為本發(fā)明操作流程圖
具體實施例方式
參閱附圖1，本發(fā)明由飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)34、分子光解離光電離系統(tǒng)35、數(shù)據(jù) 采集和軟件系統(tǒng)33組成，分子光解離光電離系統(tǒng)35將飛秒激光脈沖與物質相互作用得到 的離子進行切片成像，運行數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)33中的圖像處理程序對離子速度切片圖 像進行反演，獲得速度分布、角度分布、能量分布參數(shù)，然后由這些參數(shù)通過數(shù)據(jù)采集和軟 件系統(tǒng)33處理反饋給飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)34，以優(yōu)化激光脈沖，改變不同離子的強度比 和不同產(chǎn)物之間的分支比，或選擇同一離子信號的不同激發(fā)態(tài)進行布居，以選擇激發(fā)不同 的反應通道，實現(xiàn)分子光解離電離中量子相干的精確控制。 上述飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)34由同步飛秒激光1、第一閃耀光柵2、第一凹面鏡3、 空間光調制器4、第二凹面鏡5和第二閃耀光柵6組成，空間光調制器4設置在第一凹面鏡 3與第二凹面鏡5之間，第一閃耀光柵2與第一凹面鏡3兩兩對應設置，第二凹面鏡5與第 二閃耀光柵6兩兩對應設置，使飛秒激光的光路在同一水平面上。 上述分子光解離光電離系統(tǒng)35由惰性氣體源7、樣品池10、真空腔體12、前級干 泵13、分子泵14、二維調節(jié)盤30組成，真空腔體12為上、下兩圓柱腔體37、38呈倒置的"T" 形設置，且兩圓柱腔體軸線垂直；上圓柱腔體37內設有連接脈沖電源24的脈沖閥15，脈 沖閥15的下方設有漏勺16 ;下圓柱腔體38內設有連接第一高壓直流電源25的第一極板 17、第二極板18、第三極板19、第四極板20以及接地的漂移極極板組21，由第一極板17、第 二極板18、第三極板19、第四極板20和漂移極極板組21構成離子透鏡組，下圓柱腔體38 的側端設有連接第二高壓直流電源26的微通道板22、連接第三高壓直流電源27的熒光板 23 ;微通道板22與熒光板23為前、后排列設置，在熒光板23外側對應設有增強CCD相機 (ICCD) 28、光電倍增管(PMT) 29。上圓柱腔體37頂部設有二維調節(jié)盤30，其一側設有前級 干泵13、分子泵14 ;下圓柱腔體38設有另一前級干泵13、分子泵14 ;樣品池10由第二載氣 管11經(jīng)二維調節(jié)盤30與脈沖閥15連接，樣品池10由第一載氣管9與惰性氣體源7連接， 第一載氣管9與樣品池10為液面下連接，第二載氣管11與樣品池10為液面上連接。
上述數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)33由增強CCD相機(ICCD) 28、光電倍增管(PMT) 29、計 算機31、數(shù)據(jù)采集卡32組成，計算機31分別與空間光調制器4、增強CCD相機(ICCD) 28連接，數(shù)據(jù)采集卡32與光電倍增管(PMT)29連接，計算機31設有包括基于遺傳算法的閉環(huán) 反饋控制程序、開環(huán)主動控制程序和圖像處理程序的軟件集成，數(shù)據(jù)采集卡32為雙通道采 樣，最高采樣率2GS/s， 8位垂直分辨率，Memory 256MB。 上述空間光調制器4由兩塊液晶板前、后排列組合而成，空間光調制器4設置在第 一凹面鏡3的焦平面上，每塊液晶板由128個液晶元組成，并通過計算機31給各液晶元獨 立地施加電壓，不同頻率的光透射經(jīng)過不同的液晶元，其傳播速率發(fā)生不同的變化，從而影 響入射激光脈沖的相位和幅度。 上述漏勺16與脈沖閥15同軸設置，且位于第一極板17與第二極板18之間的中 心位置。 上述二維調節(jié)盤30為相互垂直的兩調節(jié)螺旋桿，可微調脈沖閥15的位置，使脈沖 分子束與調制后的同步激光在第一極板17與第二極板18之間的中心位置相互作用。
上述漂移極極板組21由依次連接的數(shù)塊中心設有圓孔的不銹鋼圓板組成，沿上 圓柱腔體37的軸線設置。 上述由第一極板17、第二極板18、第三極板19、第四極板20和漂移極極板組21構 成的離子透鏡組與微通道板22、熒光板23同軸設置。
參閱附圖1、附圖2，本發(fā)明是這樣工作的
( — )、激光脈沖 中心波長為800nm，脈寬50fs的同步飛秒激光1進入飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)34， 第一閃耀光柵2將激光脈沖的各頻率成分在空間上色散開，第一凹面鏡3將色散開的激光 脈沖聚焦到其焦平面，將光柵的角色散轉換成凹面鏡焦平面上的空間分離，入射激光脈沖 由時域轉換到頻域，完成Fourier變換?？臻g光調制器4放置在第一凹面鏡3的焦平面上， 由計算機31通過自編的基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序，將電壓文件輸出加載到空間 光調制器4的各液晶元上，對各頻率成分的激光脈沖進行相位調制和幅度調制。第二凹面 鏡5把調制過的激光脈沖再次聚焦，進行逆Fourier變換，使激光脈沖由頻域轉換到時域， 第二閃耀光柵6再將各頻率成分激光在空間上合并，得到整形后的激光脈沖。
(二)、光解離光電離 整形后的激光脈沖進入分子光解離光電離系統(tǒng)35，兩前級干泵13和兩分子泵14 的運行保證真空腔體12的真空度在10—6mbar以上，惰性氣體源7的氣體經(jīng)過減壓閥8的減 壓后由第一載氣管9進入樣品池10，樣品池10內為待測液體樣品，當位于液面以下的第一 載氣管9放出氣體時，將部分汽化的待測樣品攜帶出來并由第二載氣管11送至脈沖閥15， 經(jīng)過二維調節(jié)盤30的校準后，脈沖閥15噴出的超聲分子束經(jīng)漏勺16準直后將飛到第一極 板17和第二極板18的中間位置，整形后的同步激光與脈沖閥15噴出的超聲分子束相互 作用，發(fā)生解離、電離，在解離、電離過程中產(chǎn)生的多種離子在離子透鏡組的作用下飛向微 通道板22，并在熒光板23上產(chǎn)生圖像，增強CCD相機(ICCD) 28將熒光板23上的圖像拍下 來，同時離子團中不同空間位置但速度相同的離子入射到微通道板22上的同一位置，調節(jié) 增強CCD相機(ICCD)28的掃描區(qū)間和掃描門寬，將熒光板23上的圖像積分后通過采集卡 32逐個采集不同離子信號的切片圖像信息。
(三)、切片圖像反演 利用自編的圖像處理程序對增強CCD相機(ICCD)28對拍攝到的離子切片圖像進
7行反演，得到速度分布，角度分布，能量分布等信息，如增強CCD相機(ICCD) 28拍攝到的離 子X的圖像有3個環(huán)，那么離子X就有三個不同的解離通道，也可以說離子X有3個不同的 激發(fā)態(tài)，反演出來的速度分布如附圖2中所示，該速度分布含有a、b、c三個峰，這a、b、c三 個峰分別代表這一離子不同的解離通道及不同的激發(fā)態(tài)。
(四)、基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序 運行基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序，目標標準為附圖2所示的速度分布圖中 C峰與b峰的強度之比(C/b)，也可以說是以離子X的c激發(fā)態(tài)粒子布居數(shù)與b激發(fā)態(tài)粒子 布居數(shù)之比為目標標準，對激光脈沖進行整形 (i)隨機選取一組初始值，由計算機31輸出加載到空間光調制器4的液晶陣列上， 從而對激光脈沖的各個頻譜成分進行相位和幅度調制。 (ii)根據(jù)目標標準，判別各個初始值的優(yōu)劣，選取一定數(shù)量初始值保留下來作為 操作對象。 (iii)對保留的初始值進行一系列操作(交叉或稱為雜交、變異或稱為突變)得到 下一代值，由計算機31輸出再次加載到空間光調制器4各液晶元的陣列上，對激光脈沖的 各個頻譜成分進行相位和幅度調制。
(iv)再次根據(jù)目標標準，判別新一代的值的優(yōu)劣。 (v)若當前一代值滿足要求或進化過程達到一定的代數(shù)，計算結束，否則再按第 (iii)步驟繼續(xù)進行。 (vi)當最終達到目標標準的要求時，附圖2所示的速度分布圖中c峰的強度得到 增強，而b峰的強度被削減，也可以說是，c激發(fā)態(tài)粒子布居數(shù)得到優(yōu)化，b激發(fā)態(tài)粒子布居 數(shù)減少，還可以說是，離子X的解離或電離過程將選擇反應通道c，而不選擇反應通道b。
本發(fā)明的工作流程為中心波長為800nm，脈寬50fs的同步飛秒激光1進入飛秒 激光脈沖整形系統(tǒng)34后，由第一閃耀光柵2將激光脈沖的各頻率成分在空間上色散開；第 一凹面鏡3將色散開的激光脈沖聚焦到其焦平面，將光柵的角色散轉換成凹面鏡焦平面上 的空間分離，入射激光脈沖由時域轉換到頻域，完成Fourier變換；空間光調制器4放置在 第一凹面鏡的焦平面上，由計算機31將電壓文件輸出加載到空間光調制器4的液晶板上， 對各頻率成分的激光脈沖進行相位和幅度調制；第二凹面鏡5把調制過的激光脈沖再次聚 焦，進行逆Fourier變換，使激光脈沖由頻域轉換到時域；第二閃耀光柵6再將各頻率成分 激光在空間上合并，得到整形后的激光脈沖。經(jīng)過飛秒激光的作用后，分子束中的分子將 發(fā)生庫侖爆炸或者解離電離為離子，對于不同極性的離子或者電子，第一極板17、第二極板 18、第三極板19和第四極板20將分別加載不同的正高壓或者負高壓，保證離子團中不同空 間位置但速度相同的離子入射到微通道板22的同一位置。由于飛行腔的長度在lm左右， 離子團將被拉伸到幾百個納秒的范圍，此時可以進行兩方面實驗 第一種，不同荷質比的離子碎片按照時間順序先后擊打到通道板22上，光電倍增 管29將熒光板23上的質譜信息后逐個采集并傳送到數(shù)據(jù)采集卡32中，通過其附帶的采集 程序獲得不同離子的質譜信息，然后運行基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序，選擇兩個不 同離子碎片(a，b)，將它們的強度之比(a/b)設為目標標準，使某一離子數(shù)量增多或減少甚 至消失。也可以運行開環(huán)控制程序，預先設定好某一種函數(shù)(比如正弦、方波、啁啾等)， 在一定范圍內改變函數(shù)中某一參數(shù)，生成一系列電壓文件，將提前生產(chǎn)的電壓文件由計算機31逐個輸出，加載到空間光調制器4的液晶陣列上，對激光脈沖的各個頻譜成分進行相 位和幅度調制，得到各個離子的荷質比隨激光光場的變化趨勢。 第二種，不同空間位置但速度相同的離子碎片在由第一極板17、第二極板18、第 三極板19、第四極板20和漂移極極板組21構成的離子透鏡組作用下?lián)舸虻轿⑼ǖ腊?2上 的同一位置上，調節(jié)增強CCD相機(ICCD)28的掃描區(qū)間和掃描門寬，將熒光板23上的圖像 積分后逐個采集。這樣就獲得了不同離子信號的切片圖像信息，通過圖像處理程序對這些 圖像的分析，就可以獲得各個離子的速度分布，角度分布以及能量分布等參數(shù)。運行基于遺 傳算法的閉環(huán)反饋控制程序，以某一離子的兩個不同激發(fā)態(tài)的粒子布居數(shù)的之比為目標標 準，對離子的不同激發(fā)態(tài)進行選擇布居，以對離子的不同解離通道進行選擇激發(fā)，使物質經(jīng) 由我們特定的解離通道發(fā)生解離或電離。也可以運行開環(huán)控制程序，預先設定好某一種函 數(shù)(比如正弦、方波、啁啾等)，在一定范圍內改變函數(shù)中某一參數(shù)，生成一系列電壓文件； 將提前生產(chǎn)的電壓文件由計算機31逐個輸出，加載到空間光調制器4的液晶陣列上，對激 光脈沖的各個頻譜成分進行相位和幅度調制，得到某一離子的不同解離通道隨激光光場的 變化趨勢。 以上只是對本發(fā)明做進一步說明，并非用以限制本專利，凡為本發(fā)明等效實施，均 應包含于本專利的權利要求范圍之內。
權利要求
一種基于量子相干控制的分子光解離光電離，其特征在于對飛秒激光脈沖與物質相互作用得到的離子速度切片圖像進行反演，獲得通道分支比、解離電離效率、角度分布、速度分布、能量分布參數(shù)，將這些參數(shù)通過基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序反饋給飛秒激光脈沖整形，利用整形后的飛秒激光脈沖與分子相互作用，改變不同產(chǎn)物之間的分支比，或選擇同一產(chǎn)物的不同激發(fā)態(tài)進行布居，選擇激發(fā)不同的反應通道，通過量子相干精確控制對分子反應通道的選擇，實現(xiàn)分子選擇光解離電離，其量子相干控制的分子光解離光電離包括以下步驟(a)激光脈沖中心波長為800nm，脈寬50fs的同步飛秒激光進入飛秒激光脈沖整形；(b)分子光解離光電離整形后的飛秒激光脈沖與分子束相互作用，發(fā)生光解離光電離，產(chǎn)生的多種離子在離子透鏡的作用下飛向微通道板，在熒光板上產(chǎn)生離子速度切片圖像，由增強CCD相機對其圖像進行拍攝；(c)切片圖像反演對離子速度切片圖像進行反演，得到速度分布，角度分布，能量分布參數(shù)；(d)、基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制將上述參數(shù)通過基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序反饋給飛秒激光脈沖整形，利用整形后的飛秒激光脈沖與分子相互作用，改變不同產(chǎn)物之間的分支比，或選擇同一產(chǎn)物的不同激發(fā)態(tài)進行布居，以選擇激發(fā)不同的反應通道。
2. —種權利要求1所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于該裝置由飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)、分子光解離光電離系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)組成，分子光解離光電離系統(tǒng)將飛秒激光脈沖與物質相互作用得到的離子進行切片成像，運行軟件系統(tǒng)中的圖像處理程序對離子速度切片圖像進行處理，獲得速度分布、角度分布、能量分布參數(shù)，然后將這些參數(shù)通過數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)處理反饋給飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)，以優(yōu)化激光脈沖改變不同離子的強度比和不同的產(chǎn)物分支比，或選擇布居同一產(chǎn)物中不同的激發(fā)態(tài)，以選擇激發(fā)同一產(chǎn)物中不同的反應通道，實現(xiàn)分子光解離電離中量子相干的精確控制；飛秒激光脈沖整形系統(tǒng)由同步飛秒激光、第一閃耀光柵、第一凹面鏡、空間光調制器、第二凹面鏡和第二閃耀光柵組成，空間光調制器設置在第一凹面鏡與第二凹面鏡之間，第一閃耀光柵與第一凹面鏡兩兩對應設置，第二凹面鏡與第二閃耀光柵兩兩對應設置，使飛秒激光的光路在同一水平面上；分子光解離光電離系統(tǒng)由惰性氣體源、樣品池、真空腔體、前級干泵、分子泵、二維調節(jié)盤組成，真空腔體為上、下兩圓柱腔體呈倒置的"T"形設置，且兩圓柱腔體軸線垂直，上圓柱腔體內設有連接脈沖電源的脈沖閥，脈沖閥的下方設有漏勺，下圓柱腔體內設有連接第一高壓直流電源的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板以及接地的漂移極極板組，下圓柱腔體的側端設有連接第二高壓直流電源的微通道板、連接第三高壓直流電源的熒光板，熒光板外側對應設置增強CCD相機(ICCD)、光電倍增管，上圓柱腔體頂部設有二維調節(jié)盤，其一側設有前級干泵、分子泵，下圓柱腔體上設有另一前級干泵、分子泵，樣品池由第二載氣管經(jīng)二維調節(jié)盤與脈沖閥連接，樣品池由第一載氣管與惰性氣體源連接；數(shù)據(jù)采集和軟件系統(tǒng)由增強CCD相機、光電倍增管、計算機、數(shù)據(jù)采集卡組成，計算機分別與空間光調制器、增強CCD相機連接，數(shù)據(jù)采集卡與光電倍增管連接。
3. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述空間光調制器由兩塊液晶板組合而成，設置在第一凹面鏡的焦平面上，對各頻率成分的激光脈沖進行相位和幅度調制。
4. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述漏勺與脈沖閥同軸設置，且位于第一極板與第二極板之間的中心位置。
5. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述二維調節(jié)盤為相互垂直的兩調節(jié)螺旋桿，微調脈沖閥的位置，使脈沖分子束與調制后的同步激光在第一極板與第二極板之間的中心位置相互作用。
6. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述漂移極極板組由依次連接的數(shù)塊中心設有圓孔的不銹鋼圓板組成，沿下圓柱腔體軸線設置。
7. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述第一極板、第二極板、第三極板、第四極板和漂移極極板組構成的離子透鏡組與微通道板、熒光板同軸設置。
8. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡為雙通道采樣，最高采樣率2GS/s， 8位垂直分辨率，Memory 256MB。
9. 根據(jù)權利要求2所述基于量子相干控制的分子光解離光電離裝置，其特征在于所述計算機設有包括基于遺傳算法的閉環(huán)反饋控制程序、開環(huán)主動控制程序和圖像處理程序的軟件集成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于量子相干控制的分子光解離光電離及其裝置，其特點是以離子速度成像對正負離子以及電子的質譜及三維空間分布信息進行采集，作為量子相干控制系統(tǒng)的反饋控制信號，該裝置包括同步激光、閃耀光柵、空間光調制器、真空腔體、離子透鏡組、微通道板、計算機。本發(fā)明將量子相干控制技術與離子速度成像技術相結合，將離子速度成像系統(tǒng)所得的速度分布，角度分布，能量分布等信息作為量子相干控制系統(tǒng)的反饋控制信號，通過優(yōu)化激光脈沖，可以改變不同離子的強度比，以及同一離子信號不同反應通道的分支比，大大提高了量子相干控制的精度和效率。
文檔編號H01J49/16GK101752175SQ200910201010
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權日2009年12月11日
發(fā)明者孫盛芝, 孫真榮, 張暉, 張詩按, 楊巖, 樊露露 申請人:華東師范大學